KR20100119188A - Coil for motor and brushless dc motor using the same - Google Patents

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KR20100119188A
KR20100119188A KR1020090038164A KR20090038164A KR20100119188A KR 20100119188 A KR20100119188 A KR 20100119188A KR 1020090038164 A KR1020090038164 A KR 1020090038164A KR 20090038164 A KR20090038164 A KR 20090038164A KR 20100119188 A KR20100119188 A KR 20100119188A
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허보영
엄용수
김상열
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경상대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A coil for motor and brushless dc motor using the same is provided to reduce the effect on unique characteristics of the metal without additional separation work by using aluminum as the winding of a motor. CONSTITUTION: A brushless DC motor(100) comprises a rotor core(110), a plurality of permanent magnets(120) attached on the rotor core, a stator yoke(130) including a core magnetic pole(140) and forming concentric circle with the rotator core, and a coil(150) wound around a slot(155) between the core magnetic pole.

Description

모터용 코일 및 이를 이용한 브러쉬리스 직류 모터{COIL FOR MOTOR AND BRUSHLESS DC MOTOR USING THE SAME}COIL FOR MOTOR AND BRUSHLESS DC MOTOR USING THE SAME}

본 발명은 모터용 코일 및 이를 이용한 브러쉬리스 직류 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄을 포함하는 모터용 코일 및 이를 이용한 브러쉬리스 직류 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a coil for a motor and a brushless DC motor using the same, and more particularly, to a motor coil including an aluminum and a brushless DC motor using the same.

현재, 모터는 수많은 생활용 기기에 하나의 부품으로써 매년 35억 개 이상이 생산되고 있다. 모터의 종류를 크게 분류하면 직류 모터, 교류 모터, (유도기, 동기기), 스텝 모터로 나눌 수 있다. 그리고, 소형기부터 대형기에 이르기까지 폭 넓게 제작되고 있지만, 일반 산업용, 가전기기, 로보트, OA기기, FA기기, 자동차 등에 있어서 모터 이용의 대부분은 소형기(10W 이하)가 주류를 이루고 있다.Today, more than 3.5 billion motors are produced annually as a part of many household appliances. The motors can be broadly classified into DC motors, AC motors (induction, synchronous), and step motors. In addition, although it is widely manufactured from a small machine to a large machine, in the general industrial, home appliances, robots, OA equipment, FA equipment, automobiles, and the like, most of the motors are small machines (10 W or less).

일반적으로 모터의 구성은 크게 나누어 자기회로 구성을 위한 철심 및 영구자석, 전기회로 구성을 위한 동선으로 이루어져 있다. 자동차에 적용되는 모터의 수는 대략 100대를 넘고 있다. 운전자 및 탑승자의 편의시설에 대한 수요가 증가하고 있어 이로 인한 전기ㆍ전자 장치의 수요 또한 증가하리라 예상된다. 이러한 장치들의 증가는 결국 자동차 등의 중량을 증가시키는 요인으로 작용하게 된다.In general, the motor is divided into iron cores, permanent magnets, and copper wires for electric circuits. More than 100 motors are used in automobiles. As demand for convenience facilities for drivers and passengers is increasing, the demand for electric and electronic devices is expected to increase. Increasing these devices will eventually increase the weight of the car, etc.

일반적으로 변압기나 모터에 있어서 동선이 차지하는 중량 비율은 그들 총 중량의 적게는 30%에서 많게는 50% 이상을 차지하고 있다. 또한, 모터의 폐기 처분시 철심으로부터 동선을 수작업하여 분리하거나 철심과 동을 용해하여 동과 철심을 분리하는 방법 등을 취하고 있어 시간적 또는 경제적 손실을 함께 가져오고 있다.In general, the weight percentage of copper wire in transformers and motors ranges from as little as 30% to as much as 50% or more of their total weight. In addition, when the motor is disposed of, the copper wire is manually separated from the iron core, or the iron and copper are melted to separate the copper and the iron core, resulting in time or economic loss.

본 발명의 목적은 경량화와 경제성을 구현할 수 있는 모터용 코일 및 이를 이용한 브러쉬리스 직류 모터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a motor coil and a brushless DC motor using the same, which can realize light weight and economy.

본 발명의 실시예에 따르면, 고정자 또는 회전자에 권선되어 전원 인가시 자속을 발생하는 모터용 코일에 있어서, 상기 코일은 알루미늄을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, in a coil for a motor wound on a stator or a rotor to generate magnetic flux when power is applied, the coil includes aluminum.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 알루미늄으로 이루어진 코일은 준결정 구조를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the coil made of aluminum may have a quasi-crystal structure.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 알루미늄으로 이루어진 코일은 실리콘을 0.5~5wt% 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the coil made of aluminum may include 0.5 to 5wt% of silicon.

본 발명의 실시예에 따른 브러쉬리스 직류 모터는 회전자 철심, 상기 회전자 철심에 부착되는 복수 개의 영구 자석들, 상기 회전자 철심과 동심원을 이루며, 철심 자극을 포함하는 고정자 요크 및 상기 철심 자극 사이의 슬롯에 권선되는 코일을 포함하되, 상기 코일은 알루미늄을 포함한다.Brushless DC motor according to an embodiment of the present invention comprises a rotor iron core, a plurality of permanent magnets attached to the rotor iron core, forming a concentric circle with the rotor iron core, between the stator yoke and the iron core magnetic pole comprising an iron core pole A coil wound in a slot of the coil, wherein the coil comprises aluminum.

본 발명의 실시예에 따른 상기 알루미늄을 포함하는 코일은 준결정 구조를 가질 수 있다.The coil including aluminum according to an embodiment of the present invention may have a quasi-crystal structure.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 코일을 구성하는 상기 알루미늄은 실리콘을 0.5~5wt% 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the aluminum constituting the coil may include 0.5 to 5wt% of silicon.

본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄선을 모터용 코일로 사용하는 경우, 자동차 등의 경량화에 의한 에너지 소비 절감 등의 경제적, 사회적 효과가 발생할 수 있을 것이다.When the quasi-crystalline aluminum wire according to the embodiment of the present invention is used as a coil for a motor, economical and social effects such as energy consumption reduction due to weight reduction of an automobile or the like may occur.

특히, 알루미늄선을 모터의 권선용으로서 이용될 경우 모터 전체(철심 포함)의 용해 후 그 분리 작업이 알루미늄과 철의 융점 차이가 커서 동에 비해 용이하고, 별도의 분리작업을 하지 않더라도 철이 가지고 있는 고유의 특성에 그다지 영향을 미치지 않는다는 장점을 가지고 있다.In particular, when aluminum wire is used for winding of the motor, the separation work after melting the entire motor (including iron cores) is easier than that of copper because the difference in melting point between aluminum and iron is large, and it is inherent that iron has even without separate separation work. It has the advantage that it does not affect the characteristics of much.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the technical spirit of the present invention may be sufficiently delivered to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In the drawings, each component may be exaggerated for clarity. The same reference numerals throughout the specification represent the same components.

한편, 설명의 간략함을 위해 아래에서는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 몇가지 실시예들을 예시적으로 설명하고, 다양한 변형된 실시예들에 대한 설 명은 생략한다. 하지만, 이 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자는, 상술한 설명 및 예시될 실시예들에 기초하여, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 경우들에 대하여 변형하여 적용할 수 있을 것이다.Meanwhile, for simplicity of description, some embodiments to which the technical spirit of the present invention may be applied are described as examples, and descriptions of various modified embodiments are omitted. However, one of ordinary skill in the art may apply the inventive concept of the present invention to various cases based on the above description and the embodiments to be illustrated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 준결정(準結晶) 알루미늄의 제조 조건을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a graph for explaining the manufacturing conditions of quasi-crystalline aluminum according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 종축은 주형 온도(mold temperature, ℃)이고, 횡축은 주조 속도(casting speed, ㎜/min)를 나타낸다. 준결정 알루미늄선은 주형 온도와 주조 속도를 제어하여 제조될 수 있다. 용탕으로부터 흘러나온 알루미늄 용강에 연속주조 공정을 수행한다. 주형의 가열온도는 액상선 온도보다 30~50℃ 정도 높게 제어하여 알루미늄 용강이 액상을 유지할 수 있다.In Figure 1, the vertical axis is the mold temperature (° C) and the horizontal axis is the casting speed (mm / min). Quasi-crystalline aluminum wire can be produced by controlling the mold temperature and casting speed. Continuous casting process is performed on aluminum molten steel flowing out of the molten metal. The heating temperature of the mold is controlled to 30 ~ 50 ℃ higher than the liquidus temperature can maintain the molten aluminum liquid phase.

상기 연속주조 공정에서 액상의 알루미늄 용강을 급냉시킬 수 있다. 이러한 급냉 공정에 의하여, 액상의 알루미늄 용강은 원자배치가 무질서한 비결정 상태의 알루미늄선, 즉 준결정 알루미늄선으로 제조될 수 있다. 이러한 급냉 공정에서, 냉각수(cooling water)는 0.3~0.4ℓ/min 로 공급될 수 있다.In the continuous casting process, it is possible to quench liquid aluminum molten steel. By such a quenching process, the liquid aluminum molten steel can be made of aluminum wire in an amorphous state, that is, quasi-crystalline aluminum wire, in which the atomic arrangement is disordered. In this quenching process, cooling water may be supplied at 0.3 to 0.4 l / min.

도 1에 나타낸 바와 같이, 순수한 알루미늄(X)은 표시된 주형 온도 및 주조 속도 범위 내에서 준결정 구조가 형성될 수 있다. 한편, 5wt%의 실리콘(Si)이 첨가된 알루미늄의 경우(Y)는, 표시된 주형 온도 및 주조 속도 범위 내에서 준결정 구조가 형성될 수 있다. 소정의 온도 범위 내에서 주조 속도가 감소하면 준결정 조직이 형성되지 않으면서 표면 거칠기(rough surface)가 증가하며, 주조 속도가 증가하면 준결정 조직이 형성되지 않으면서 줄모양(striation)이 증가하게 된다. 따라 서, 알루미늄선이 준결정 구조인지 여부는 표면 거칠기와 줄모양으로 판단할 수 있다.As shown in FIG. 1, pure aluminum (X) may form a semi-crystalline structure within the indicated mold temperature and casting speed range. On the other hand, in the case of aluminum (Y) to which 5 wt% of silicon (Si) is added (Y), a semi-crystalline structure can be formed within a range of the displayed mold temperature and casting speed. If the casting speed decreases within a predetermined temperature range, the rough surface increases without forming a semi-crystalline structure, and if the casting speed increases, the streaking increases without forming a semi-crystalline structure. Therefore, whether or not the aluminum wire is a semi-crystalline structure can be determined by the surface roughness and the file shape.

도 2는 준결정 알루미늄선(A)과 일반적인 알루미늄선(B)의 줄모양(striation)을 비교하기 위한 사진이다.FIG. 2 is a photograph for comparing a stripe of a semi-crystalline aluminum wire A and a general aluminum wire B. FIG.

도 2를 참조하여, 준결정 알루미늄선(A)과 일반적인 알루미늄선(B)의 줄모양(striation)을 비교하면, 일반적인 알루미늄선(B)은 준결정 알루미늄선(A)보다 줄모양(striation)이 많은 것을 확인할 수 있다. 이러한 표면 관찰를 통하여, 알루미늄선의 준결정 조직을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, when comparing the tritriation of the semi-crystalline aluminum wire (A) and the general aluminum wire (B), the general aluminum wire (B) is more streaked than the semi-crystalline aluminum wire (A) You can see that. Through the surface observation, it is possible to confirm the semicrystalline structure of the aluminum wire.

도 3a는 준결정 알루미늄선의 표면 거칠기를 나타내는 도면이고, 도 3b는 일반적인 알루미늄선의 표면 거칠기를 나타내는 도면이다. 도 3a 및 3b에서, 종축은 마이크로미터(㎛) 단위로 거칠기를 나타내며, 횡축은 일정한 구간에서의 거리를 나타낸다. 도 3a 및 3b를 참조하면, 준결정 알루미늄선(A)의 표면 거칠기가 일반적인 알루미늄선보다 거리에 따라 균일하게 나타나므로 양호함을 확인할 수 있다. 도 1에서 언급한 바와 같이, 준결정 조직이 형성되지 않으면 표면 거칠기가 증가하므로, 알루미늄선 시편의 표면을 관찰하여 준결정 조직을 확인할 수 있다.3A is a diagram showing the surface roughness of a semi-crystalline aluminum wire, and FIG. 3B is a diagram showing the surface roughness of a general aluminum wire. In Figures 3a and 3b, the vertical axis represents the roughness in micrometers (μm), the horizontal axis represents the distance in a constant section. 3A and 3B, since the surface roughness of the semi-crystalline aluminum wire A appears more uniformly with distance than the general aluminum wire, it can be confirmed that it is satisfactory. As mentioned in FIG. 1, since the surface roughness increases when the semicrystalline structure is not formed, the semicrystalline structure may be confirmed by observing the surface of the aluminum wire specimen.

도 4은 준결정 알루미늄 주조재의 표면 마크로 조직을 나타내는 확대 사진이다. 준결정 알루미늄 주조재를 제조하고 표면을 부식한 사진에서 표면 무늬가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 표면 무늬는 방향성을 가지므로, 준결정 알루미늄선의 전기전도도를 향상시킬 수 있다.4 is an enlarged photograph showing the surface macrostructure of the semicrystalline aluminum casting. It can be seen that the surface fringes are formed in the photo of the quasi-crystalline aluminum casting prepared and the surface corroded. Since the surface pattern has a directionality, the electrical conductivity of the semi-crystalline aluminum wire can be improved.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄 극세선에 있어서, 열처리 시간(heat treatment time)에 따른 비저항(electrical resistivity)의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing a change in electrical resistivity with heat treatment time in the semi-crystalline aluminum ultrafine wire according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 준결정 알루미늄 주조재를 가공하여 8㎜ 직경으로 인발하고, 응력제거 열처리 공정을 진행하고, 비저항의 변화를 측정한 결과이다. 열처리 시간이 증가할수록 전기 비저항이 감소함을 알 수 있다. 따라서, 열처리 시간을 증가시켜 준결정 알루미늄 극세선의 전기전도도를 증가시킬 필요가 있다. 이는 준결정 알루미늄선은 구리선에 비하여 전기전도도가 작기 때문이다.Referring to FIG. 5, a semi-crystalline aluminum casting material is processed, drawn into an 8 mm diameter, a stress relief heat treatment process is performed, and a change in specific resistance is measured. It can be seen that as the heat treatment time increases, the electrical resistivity decreases. Therefore, it is necessary to increase the electrical conductivity of the semi-crystalline aluminum microwire by increasing the heat treatment time. This is because the semi-crystalline aluminum wire has a smaller electrical conductivity than the copper wire.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄 극세선의 열처리 온도에 따른 연신율 변화를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a change in elongation according to a heat treatment temperature of a semi-crystalline aluminum ultrafine wire according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 1wt% 실리콘을 첨가한 알루미늄이 준결정 조직을 가질 경우, 열처리 온도가 높을 때 연신율이 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 열처리 온도를 높여 준결정 알루미늄 극세선이 코일로 사용되는데 적합한 특성을 가지도록 할 수 있다. 즉, 준결정 알루미늄선이 슬롯 등에 권선될 때, 연신율이 큰 것이 바람직할 것이다.Referring to FIG. 6, when the aluminum to which 1 wt% silicon is added has a semicrystalline structure, it can be seen that the elongation increases when the heat treatment temperature is high. Therefore, it is possible to increase the heat treatment temperature so that the semi-crystalline aluminum ultrafine wire is suitable for use as a coil. That is, when the semi-crystalline aluminum wire is wound in the slot or the like, it is preferable that the elongation is large.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터용 코일이 사용된 브러쉬리스 직류 모터를 개략적으로 나타낸 도면이다.7 is a view schematically showing a brushless DC motor using a coil for a motor according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 브러쉬리스 직류 모터(100)는 회전자 철심(110), 상기 회전자 철심(110)에 부착되는 복수 개의 영구 자석(120), 상기 회전자 철심(110)과 동심원을 이루며 철심 자극(140)을 포함하는 고정자 요크(130) 및 상기 철심 자극(140) 사이의 슬롯(155)에 권선되는 코일(150)을 포함한다.Referring to FIG. 7, the brushless DC motor 100 forms a concentric circle with the rotor iron core 110, the plurality of permanent magnets 120 attached to the rotor iron core 110, and the rotor iron core 110. A stator yoke 130 including an iron core pole 140 and a coil 150 wound around a slot 155 between the iron core pole 140.

상기 코일(150)은 알루미늄으로 이루어진다. 상기 알루미늄은 준결정 구조를 가질 수 있다. 또는, 상기 알루미늄으로 이루어진 코일(150)은 실리콘을 0.5~5wt%를 포함할 수 있다. 상기 코일(150)에 전원 인가시 자속이 발생하고, 회전자 철심(110)은 이에 의하여 회전할 수 있다. 상기 모터(100)는 자동차에 사용되어 자동차의 경량화와 재활용성을 향상시킬 수 있다.The coil 150 is made of aluminum. The aluminum may have a semi-crystalline structure. Alternatively, the coil 150 made of aluminum may include 0.5 to 5 wt% of silicon. When the power is applied to the coil 150, magnetic flux is generated, and the rotor core 110 may thereby rotate. The motor 100 may be used in a vehicle to improve the weight and recyclability of the vehicle.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 영구 자석(120)은 회전자 철심(110)의 원주에 12극의 영구 자석이 N극과 S극이 교대로 배치될 수 있다. 또한, 상기 슬롯(155)은 9개일 수 있으며, 9개의 슬롯(155)에 권선된 3상 코일로 구성될 수 있다. 3상 코일에 인가된 전원은 합성 자속을 발생시키고, 합성 자속에 의해 회전 자계가 발생할 수 있다.As shown in FIG. 7, in the plurality of permanent magnets 120, 12 poles of permanent magnets may be alternately arranged on the circumference of the rotor iron core 110. In addition, the slot 155 may be nine, and may be composed of a three-phase coil wound around nine slots 155. The power applied to the three-phase coil generates a synthetic magnetic flux, and a rotating magnetic field may be generated by the synthetic magnetic flux.

상기 모터(100)의 코일이 알루미늄선으로 이루어지는 경우와 구리선으로 이루어지는 경우를 비교한다. 알루미늄의 비중은 약 2.7로서, 철의 비중 7.9과 구리(동)의 비중 8.9에 비교해 대략 1/3이고, 전도도는 동의 60%이다. 결국, 동과 같은 양의 전류를 흘리게 하려면 1.6배의 단면적이 필요로 하게 되나 비중이 동의 1/3이기 때문에 같은 중량이라면 2배의 전류를 흘릴 수가 있다.The case where the coil of the motor 100 is made of aluminum wire is compared with the case of copper wire. The specific gravity of aluminum is about 2.7, which is about 1/3 compared to the specific gravity of 7.9 of iron and 8.9 of copper (copper), and the conductivity is 60% of copper. As a result, 1.6 times the cross-sectional area is required to flow the same amount of current as copper, but since the specific gravity is 1/3 of copper, it is possible to flow twice the current with the same weight.

이러한 이유로 전기의 송전선, 특히 고전압의 송전선에서는 99% 알루미늄을 채용하고 있다. 그리고, 알루미늄은 다른 금속과 비교해 산화되기 어렵고, 융점이 낮은 이유로 사용된 알루미늄 제품을 녹여 간단히 재생할 수가 있다.For this reason, 99% aluminum is employed in electricity transmission lines, especially high voltage transmission lines. In addition, aluminum is more difficult to oxidize than other metals, and aluminum can be easily melted and recycled because of its low melting point.

게다가, 재생 알루미늄 지금(地金, base metal)을 만드는데 필요한 에너지는 신 알루미늄 지금을 만드는 경우와 비교해 불과 3%로 해결되어, 품질면에서도 신 지금과 거의 동일한 것을 제조할 수 있기 때문에 매우 경제적인 재료라고 할 수가 있다. 특히, 캔에서는, 빈 깡통을 회수해 재자원화라고 하는 리사이클 운동이 전국 각지에서 행해져 자원 절약 및 절전에 공헌하고 있고, 지구 환경보호, 쓰레기 감량화의 추진에도 큰 역할을 담당하고 있다. 또한, 전술한 것과 같이 알루미늄의 효율적인 리사이클링으로 인하여, 가까운 장래에 알루미늄선의 제조비용이 절감될 수 있다.In addition, the energy required to make recycled aluminum base metals is solved at only 3% compared to the case of new aluminum nowadays, which is very economical because it can produce almost the same quality as new ones. It can be said. In particular, in the cans, recycling campaigns, such as collecting empty cans and recycling, are carried out all over the country, contributing to resource saving and power saving, and playing a major role in promoting global environmental protection and waste reduction. In addition, due to the efficient recycling of aluminum as described above, the manufacturing cost of the aluminum wire can be reduced in the near future.

알루미늄 선에 동과 같은 양의 전류를 흘리기 위하여 다음 식들로부터 1.6배의 단면적이 필요함을 알 수 있다. 먼저, 같은 양의 전류가 흐른다는 것은 저항이 같다고 볼 수 있으므로,It can be seen from the following equation that 1.6 times the cross-sectional area is required to flow the same amount of current through the aluminum wire. First, because the same amount of current flows can be regarded as the same resistance,

RAl = RCu ----------(1)R Al = R Cu ---------- (1)

ρAl(1/SAl) = ρCu(1/SCu) ----------(2)ρ Al (1 / S Al ) = ρ Cu (1 / S Cu ) ---------- (2)

식 (1), (2)에서, 동의 단면적은 SCu=1, 알루미늄선 및 동선의 길이를 1로 두면 결국,In the formulas (1) and (2), the cross-sectional area of the copper is S Cu = 1, the length of the aluminum wire and the copper wire is 1, and eventually,

0.0282(1/SAl) = 20.0172 ----------(3)0.0282 (1 / S Al ) = 20.0172 ---------- (3)

식 (3)이 되어 SAl=1.6 이 된다.Equation (3) gives S Al = 1.6.

그리고, 알루미늄선의 중량을 기존 동의 중량과 같이 하게 되면, 전도도는 (8.9/2.7)×61=201(%)이 되어, 기존 동선보다 2배의 전류가 흐르게 된다. 또, 알루미늄과 동의 온도계수는 거의 같기 때문에 실제 모터의 온도 상승에 따른 저항값의 변화는 같다고 볼 수 있다.When the weight of the aluminum wire is equal to the weight of the existing copper, the conductivity becomes (8.9 / 2.7) x 61 = 201 (%), and the current flows twice as much as the existing copper wire. In addition, since the temperature coefficients of aluminum and copper are almost the same, it can be said that the change in resistance value with the actual temperature rise of the motor is the same.

동(표준 연동) 및 알루미늄의 물리적 성질Copper (standard interlocking) and physical properties of aluminum 저항률
(20 ℃기준)
(*10-6 [Ωm])
Resistivity
(At 20 ℃)
(* 10-6 [Ωm])
도전율
(20 ℃ 기준) (%)
Conductivity
(Based on 20 ℃) (%)
온도 계수
(20 ℃ 기준)
Temperature coefficient
(20 ℃ standard)
비중importance 융점
(℃)
Melting point
(℃)
인장강도
[MPa]
The tensile strength
[MPa]
CuCu 0.01720.0172 100100 0.003930.00393 8.98.9 10831083 200200 AlAl 0.02820.0282 61.061.0 0.00390.0039 2.72.7 660660 8080

한편, 본 발명의 실시예에 따라 준결정 알루미늄선으로 제조한 브러쉬리스 직류 모터(BLDC), 직류모터(DC), 교류 모터(AC)의 효율을 측정한 특성 평가 결과는 다음 표 2와 같다.On the other hand, the characteristics evaluation results of measuring the efficiency of the brushless DC motor (BLDC), DC motor (DC), AC motor (AC) made of a semi-crystalline aluminum wire according to an embodiment of the present invention are shown in Table 2.

알루미늄 선 적용시 각각의 모터의 특성평가 Characterization of each motor when applying aluminum wire 항목Item 단위unit BLDC
(동선)
BLDC
(Copper wire)
BLDC
(Al선)
BLDC
(Al line)
DC
(동선)
DC
(Copper wire)
DC
(Al선)
DC
(Al line)
AC
(동선)
AC
(Copper wire)
AC
(Al선)
AC
(Al line)
최대효율Efficiency %% 70.570.5 67.167.1 85.385.3 87.187.1 68.168.1 61.361.3 최대출력Output WW 183.1183.1 181.7181.7 491491 345345 190190 169169 무부하속도No-load speed rpmrpm 18281828 18081808 31743174 31263126 17701770 17771777 효율@최대출력Efficiency @ Maximum Power %% 70.570.5 67.167.1 속도@최대출력Speed @ Maximum Power rpmrpm 17811781 17681768 전류@최대출력Current @ Maximum Output AA 1.9191.919 1.9771.977 토크@최대출력Torque @ max output kg.cmkg.cm 10.0110.01 1010 효율@21kgcmEfficiency @ 21kgcm %% 60.560.5 48.748.7 속도@21kgcmSpeed @ 21kgcm rpmrpm 20282028 15781578 전류@21kgcmCurrent @ 21 kgcm AA 8.068.06 7.777.77 효율@1400rpmEfficiency @ 1400 rpm %% 59.459.4 53.653.6 토크@1400rpmTorque @ 1400rpm kg.cmkg.cm 13.2513.25 11.6611.66 전류@1400rpmCurrent @ 1400 rpm AA 2.792.79 2.722.72

각 모터의 소음 측정 결과Noise measurement result of each motor TypeType 코일 TypeCoil type 소음[dB]Noise [dB] BLDCBLDC 동선Copper wire 56.356.3 알루미늄선Aluminum wire 59.159.1 DCDC 동선Copper wire 58.758.7 알루미늄선Aluminum wire 53.453.4 ACAC 동선Copper wire 65.465.4 알루미늄선Aluminum wire 66.766.7

각 모터의 특성 분석결과, 모터에 동선을 권선한 경우와 비교할 때, 브러쉬리스 직류모터(BLDC)에 준결정 알루미늄선을 적용하는 경우가 가장 우수한 특성을 가진다. 브러쉬리스 직류모터는 동선을 권선을 경우와 준결정 알루미늄선을 적용하는 경우의 효율 및 출력이 거의 일치함을 알 수 있다.As a result of analyzing the characteristics of each motor, the case of applying a semi-crystalline aluminum wire to a brushless DC motor (BLDC) has the best characteristics compared to the case of winding a copper wire on the motor. Brushless DC motors show almost the same efficiency and output when winding copper wire and when applying semi-crystalline aluminum wire.

본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄선을 모터용 코일로 사용하는 경우, 자동차 등의 경량화, 재활용의 용이성, 경량화에 의한 에너지 소비 절감 등의 경제적, 사회적 효과가 발생할 수 있을 것이다.When the quasi-crystalline aluminum wire according to the embodiment of the present invention is used as a coil for a motor, economical and social effects such as weight reduction of automobiles, ease of recycling, and reduction of energy consumption by weight reduction may occur.

본 발명의 실시예에 따르면, 알루미늄선의 공정 제어를 통해, 준결정 알루미늄선의 제조 및 가공이 가능하며, 인발, 열처리를 통한 연신율, 강도, 전기 전도도 또는 용접성의 특성이 향상될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, through the process control of the aluminum wire, it is possible to manufacture and process the semi-crystalline aluminum wire, and the characteristics of elongation, strength, electrical conductivity or weldability through drawing, heat treatment can be improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 준결정(準結晶) 알루미늄의 제조 조건을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a graph for explaining the manufacturing conditions of quasi-crystalline aluminum according to an embodiment of the present invention.

도 2는 준결정 알루미늄선(A)과 일반적인 알루미늄선(B)의 줄모양(striation)을 비교하기 위한 사진이다.FIG. 2 is a photograph for comparing a stripe of a semi-crystalline aluminum wire A and a general aluminum wire B. FIG.

도 3a는 준결정 알루미늄선의 표면 거칠기를 나타내는 도면이고, 도 3b는 일반적인 알루미늄선의 표면 거칠기를 나타내는 도면이다.3A is a diagram showing the surface roughness of a semi-crystalline aluminum wire, and FIG. 3B is a diagram showing the surface roughness of a general aluminum wire.

도 4은 준결정 알루미늄 주조재의 표면 마크로 조직을 나타내는 사진이다.4 is a photograph showing surface structure of a semi-crystalline aluminum casting.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄 극세선에 있어서, 열처리 시간(heat treatment time)에 따른 비저항(electrical resistivity)의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing a change in electrical resistivity with heat treatment time in the semi-crystalline aluminum ultrafine wire according to the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 준결정 알루미늄 극세선의 열처리 온도에 따른 연신율 변화를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a change in elongation according to a heat treatment temperature of a semi-crystalline aluminum ultrafine wire according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터용 코일이 사용된 브러쉬리스 직류 모터를 개략적으로 나타낸 도면이다.7 is a view schematically showing a brushless DC motor using a coil for a motor according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

고정자 또는 회전자에 권선되어 전원 인가시 자속을 발생하는 모터용 코일에 있어서,In the coil for the motor wound around the stator or the rotor to generate magnetic flux when the power is applied, 상기 코일은 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터용 코일.The coil of a motor, characterized in that the coil comprises aluminum. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 알루미늄은 준결정 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 모터용 코일.The aluminum coil has a semi-crystalline structure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 알루미늄은 실리콘을 0.5~5wt% 포함하는 모터용 코일.The aluminum is a coil for a motor containing 0.5 ~ 5wt% silicon. 회전자 철심;Rotor iron core; 상기 회전자 철심에 부착되는 복수 개의 영구 자석들;A plurality of permanent magnets attached to the rotor iron core; 상기 회전자 철심과 동심원을 이루며, 철심 자극을 포함하는 고정자 요크; 및A stator yoke concentric with the rotor iron core and including an iron core pole; And 상기 철심 자극 사이의 슬롯에 권선되는 코일을 포함하되,Including a coil wound in a slot between the iron core poles, 상기 코일은 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스(brushless) 직류 모터.Brushless DC motor, characterized in that the coil comprises aluminum. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 알루미늄은 준결정 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 직류 모터.Brushless DC motor, characterized in that the aluminum has a semi-crystalline structure. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 알루미늄은 실리콘을 0.5~5wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 직류 모터.Brushless DC motor, characterized in that the aluminum comprises 0.5 ~ 5wt% silicon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106605354A (en) * 2014-08-29 2017-04-26 三菱电机株式会社 Motor for compressor and refrigerating cycle device

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