KR20140031673A - 영구자석형 전동기용 고정자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석형 전동기용 고정자에 관한 것으로서, 특히 영구자석형 전동기용 고정자의 개방슬롯을 형성하는 구조에 관한 것이다. 반경방향을 따라 연장되고 원주방향을 따라 이격되어 배치되며 권선 코일이 위치하는 다수의 치형부를 구비하는 고정자 몸체; 및 상기 다수의 치형부 사이에 형성된 공간의 반경방향 끝부분을 부분적으로 막는 다수의 웨지 부재와 상기 다수의 웨지가 고정되는 고정 구조를 구비하는 웨지 조립체를 포함하는 영구자석형 전동기용 고정자가 제공된다.

Description

영구자석형 전동기용 고정자 {STATOR OF PERMANENT MAGNET TYPE ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 영구자석형 전동기용 고정자에 관한 것으로서, 특히 영구자석형 전동기용 고정자의 개방슬롯을 형성하는 구조에 관한 것이다.

영구자석형 전동기는 영구자석과 코일을 이용하고 코일에 흐르는 전류를 제어하여 자력의 반발 및 흡인력을 유도함으로써 회전력을 얻는다.

영구자석형 전동기의 고정자는 내전형의 경우에 내주에 반경방향을 따라 돌출되어서 원주방향을 따라 이격되어서 배치되는 다수의 코일 권선용 치형부를 구비한다. 이러한 고정자 구조를 갖는 영구자석형 전동기에서는 치형부 사이에 형성된 슬롯의 개방 구조 및 회전자에 설치된 영구자석의 피치 간격에 의해 고조파(harmonics) 및 그에 따른 상당히 큰 코깅 토크(cogging torque)가 발생한다. 코깅 토크 등의 전동기 성능을 위해서는 슬롯의 개방 폭이 작은 것이 유리하지만, 전동기의 생산 과정에서 권선 작업을 용이하게 하기 위해서는 슬롯의 개방 폭이 큰 것이 유리하다. 이러한 상반된 구조적 문제를 해결하고자, 공개특허 제10-2006-0111818호에는 치형부 각각에 투쓰팁이 결합되는 구조가 개시되어 있다. 하지만, 이러한 구조는 다수의 투스팁을 복잡한 구조의 고정자에 형성된 대응하는 치형부에 일일이 결합해야 하기 때문에, 작업성이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 제작 공정 상 작업성이 우수한 영구자석형 전동기용 고정자를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면,

반경방향을 따라 연장되고 원주방향을 따라 이격되어 배치되며 권선 코일이 는 위치하는 다수의 치형부를 구비하는 고정자 몸체; 및 상기 다수의 치형부 사이에 형성된 공간의 반경방향 끝부분을 부분적으로 막는 다수의 웨지 부재와 상기 다수의 웨지가 고정되는 고정 구조를 구비하는 웨지 조립체를 포함하는 영구자석형 전동기용 고정자가 제공된다.

상기 고정 구조는 상기 다수의 웨지 부재의 제1 단부가 각각 삽입되어 고정되는 다수의 삽입 홀이 형성된 제1 고정 부재를 구비할 수 있다.

상기 고정 구조는 상기 다수의 웨지 부재의 제2 단부가 각각 삽입되어 고정되는 다수의 삽입 홀이 형성된 제2 고정 부재를 더 구비할 수 있다.

상기 다수의 웨지 부재는 상기 다수의 치형부에 일부가 삽입되어 결합될 수 있다.

상기 다수의 치형부에는 상기 웨지 부재의 일부가 삽입되는 삽입홈이 마련되며, 상기 삽입홈은 전동기의 회전축선과 평행하게 연장되고, 상기 삽입홈의 회전축선 방향 양단 중 적어도 하나는 개방될 수 있다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 다수의 웨지 부재가 제1 고정 부재에 일체로 고정된 상태에서 고정자 몸체에 결합될 수 있으므로 영구자석형 전동기용 고정자의 제조 공정 상에서 작업성이 현저하게 향상된다.

도 1은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석형 전동기용 고정자를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고정자의 분해사시도로서, 권선 코일을 생략하여 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 고정자 몸체의 일부를 확대하여 도시한 평면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석형 모터용 고정자를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 고정자의 분해사시도로서, 권선 코일을 생략하여 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 영구자석형 전동기용 고정자(100)는 고정자 몸체(110)와, 권선 코일(120)과, 웨지 조립체(wedge assembly)(130)를 포함한다.

고정자 몸체(110)는 대체로 중공형의 원통 형상으로서, 내부에 반경방향을 따라 안쪽으로 돌출되어 형성된 다수의 치형부(111)를 구비한다. 다수의 치형부(111)는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 차례대로 배치된다. 각 치형부(111)에는 권선 코일(120)이 권취된 형태로 구비된다. 본 실시예에서는 치형부(111)가 모두 9개인 것으로 설명하는데 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 치형부(111)의 안쪽 공간에는 회전축선(A)을 따라 회전하는 회전자(미도시)가 위치하게 된다. 원주방향을 따라 이웃하는 두 치형부(111)의 사이의 공간(B)은 이웃한 두 치형부(111) 사이에서 권선 코일(120)이 차지할 수 있는 공간을 제공한다. 각 치형부(111)에는 원주방향을 따라 이웃한 두 치형부(111)와 각각 마주보며 서로 반대편에 위치하는 편편항 제1 측면(111a)과 제2 측면(111b)이 마련된다. 그에 따라, 어느 한 치형부(111)의 제1 측면(111a)은 이웃하는 치형부(111)의 제2 측면(111b)와 원주방향을 따라 서로 마주보게 된다. 제1 측면(111a)에는 반경방향 안쪽 끝단에 가깝게 위치하는 제1 삽입홈(111a1)이 형성되고, 제2 측면(111b)에는 반경방향 안쪽 끝단에 가깝게 위치하는 제2 삽입홈(111b1)이 형성된다. 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b1)은 회전축선(A)와 평행하게 연장되며, 연장방향 양 끝단이 개방된다. 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b1) 각각은 깊어질수록 적어도 일부분의 폭이 넓어지게 형성된다. 본 실시예에서는 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b)이 깊어질수록 폭이 넓어지게 형성된 것으로 설명하였으나, 본 발명은 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b)을 이와 같은 형상으로 제한하는 것은 아니며, 깊이에 따라 일정한 폭을 갖거나 깊어질수록 좁아지게 형성되는 등 다른 다양한 형태를 가질 수도 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 고정자 몸체의 일부를 확대하여 도시한 평면도인 도 3을 참조하면, 권선 코일(112)은 각 치형부(111a)에 권취된 형태로 구비된다. 권선 코일(112)은 각 치형부(111a) 상에서 권선될 수 있으나, 이와는 달리 미리 권선된 상태로 제작된 권선 코일이 각 치형부(111a)에 결합되어 사용될 수도 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 웨지 조립체(130)는 다수의 웨지 부재(131)와, 다수의 웨지 부재(131)를 고정하는 고정 구조를 구비한다. 웨지 조립체(130)는 고정자 몸체(110)에 결합되어서 치형부(111)의 끝단 사이에 개방 슬롯(S)을 형성한다.

웨지 부재(131)는 대체로 직사각형의 기다란 막대 형상인 몸체부(131a)와, 몸체부(131a)의 일측에 위치하는 결합부(131b)를 구비한다. 웨지 부재(131)는 치형부(111)에 결합되어서 전동기의 코팅 토크 특성을 향상시킨다. 결합부(131b)는 몸체부(131a)의 일측으로부터 돌출되어 끝단으로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성된다. 결합부(131b)의 형상은 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b1)에 대응하여 결합부(131a1)가 제1 삽입홈(111a1) 또는 제2 삽입홈(111b1)에 삽입되어서 웨지 부재(131)가 치형부(111)에 고정될 수 있다.

본 실시예에서는 웨지 부재(131)가 철 재질로 이루어지는 것으로 설명하며, 구체적으로는 럼프(lump) 타입의 ss400이 사용될 수 있다.

고정 구조(132)는 고정자 몸체(110)를 사이에 두고 회전축선(A) 방향 양단에 각각 위치하는 제1 고정 부재(132)와 제2 고정 부재(133)를 구비한다. 제1 고정 부재(132)와 제2 고정 부재(133)의 사이에 다수의 웨지 부재(131)가 고정된다. 제1 고정 부재(132)는 대체로 링 형태의 판재로서, 비자성체로 이루어진다. 제1 고정 부재(132)에는 원주방향을 따라 배치된 다수의 결합홀(132a)이 마련된다. 각 결합홀(132a)은 웨지 부재(131)의 일단부와 대응하는 형상을 가져서, 다수의 웨지 부재(131)의 일단부가 대응하는 결합홀(132a)에 삽입된 후 용접이나 접착물질에 의해 접착되어 고정된다. 제2 고정 부재(133)는 대체로 링 형태의 판재로서, 비자성체로 이루어진다. 제2 고정 부재(133)에는 원주방향을 따라 배치된 다수의 결합홀(133a)이 마련된다. 각 결합홀(133a)은 웨지 부재(1310의 타단부와 대응하는 형상을 가져서, 다수의 웨지 부재(131)의 타단부가 대응하는 결합홀(133a)에 삽입된 후 용접이나 접착물질에 의해 접착되어 고정된다. 웨지 조립체(130)는 다수의 웨지 부재(131)의 일단부가 제1 고정 부재(132)에 고정된 후, 각 웨지 부재(131)의 고정자 몸체(110)의 대응하는 제1 삽입홈(111a1)과 제2 삽입홈(111b1)에 회전축선(A)과 평행한 방향으로 이동하면서 삽입된 다음, 웨지 부재(131)의 타단부가 제2 고정 부재(132)에 고정되어서 고정자 몸체(110)에 고정된다. 즉, 다수의 웨지 부재(131)가 제1 고정 부재(132)에 일체로 고정된 상태에서 고정자 몸체(110)에 결합될 수 있으므로 작업성이 현저하게 향상될 수 있다.

상기 실시예에서는 영구자석형 전동기용 고정자로서 외전형인 경우를 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 영구자석형 전동기용 고정자로서 내전형의 경우에도 적용되어서 사용될 수 있으며 이 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것임을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 고정자
110 : 고정자 몸체
120 : 권선 코일
130 : 웨지 조립체
131 : 웨지 부재
132 : 제1 고정 부재
133 : 제2 고정 부재

Claims (5)

1. 반경방향을 따라 연장되고 원주방향을 따라 이격되어 배치되며 권선 코일이 는 위치하는 다수의 치형부를 구비하는 고정자 몸체; 및
   상기 다수의 치형부 사이에 형성된 공간의 반경방향 끝부분을 부분적으로 막는 다수의 웨지 부재와 상기 다수의 웨지가 고정되는 고정 구조를 구비하는 웨지 조립체를 포함하는 영구자석형 전동기용 고정자.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정 구조는 상기 다수의 웨지 부재의 제1 단부가 각각 삽입되어 고정되는 다수의 삽입 홀이 형성된 제1 고정 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기용 고정자.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 고정 구조는 상기 다수의 웨지 부재의 제2 단부가 각각 삽입되어 고정되는 다수의 삽입 홀이 형성된 제2 고정 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기용 고정자.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 웨지 부재는 상기 다수의 치형부에 일부가 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기용 고정자.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 다수의 치형부에는 상기 웨지 부재의 일부가 삽입되는 삽입홈이 마련되며, 상기 삽입홈은 전동기의 회전축선과 평행하게 연장되고, 상기 삽입홈의 회전축선 방향 양단 중 적어도 하나는 개방된 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기용 고정자.

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