KR20150094014A - 분할 요크를 갖는 적층 스테이터 코어 - Google Patents

분할 요크를 갖는 적층 스테이터 코어 Download PDF

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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Abstract

본 발명에 따른 스테이터 코어는 요크, 상기 요크의 내주 쪽으로 형성되어 코일이 권선되는 티스로 이루어지는 단위 코어; 상기 요크의 양단에 연결되어 형성되는 분할 요크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분할 요크를 갖는 적층 스테이터 코어 및 그 제조 방법{Laminated Stator Core with Split Yoke and Method for Manufacturing the Stator Core}
본 발명은 모터의 스테이터 코어에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스테이터 코어에 권선되는 코일의 권선 수를 증대시킬 수 있는 구조를 갖는 적층 스테이터 코어 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 로터와 스테이터로 이루어진다. 스테이터는 얇은 박형의 코어 낱장을 다수 개로 적층하여 제조한 적층 스테이터 코어가 널리 사용되고 있다. 스테이터의 티스에는 코일이 권선되고, 코일에 전원이 인가되면 스테이터 주위에 자기장을 형성하여 로터가 회전할 수 있도록 한다.
종래 기술에 따른 스테이터 코어는 미국 특허 제6,226,856호 등의 여러 문헌에 제시되어 있다. 이러한 형태의 스테이터 코어의 구조를 도 1 내지 도 5에 도시하고 있다. 스테이터 코어(10)는 도 1 및 도 2에서와 같이, 다수 개의 단위 코어(100)가 연속적으로 결합되어 평면상 원의 형태를 이루고 있다. 단위 코어(100)는 일정한 곡률 반경을 갖는 요크(101)와, 요크(101)의 내주 방향으로 형성되어 코일(도시되지 않음)이 권선되는 부분인 티스(102)를 가지고 있다.
도 3 및 도 4에서는 연속적으로 연결된 단위 코어(100)를 펼쳐 놓은 상태를 도시하고 있다. 각 단위 코어(100)는 요크(101) 말단 부위의 연결부(103)에 의하여 연결되어 있다. 단위 코어(100)의 제일 좌측의 요크의 말단에는 결합 돌기(105)가, 제일 우측의 요크의 말단에는 결합 홈(106)이 형성되어 있다. 연속적으로 연결되어 있는 단위 코어(100)를 구부려 원의 형태를 만든 다음, 결합 돌기(105)를 결합 홈(106)에 결합시켜 최종 스테이터 코어(10)의 형태를 제조한다.
도 5는 하나의 단위 코어(100)를 확대하여 나타내고 있다. 도 5를 참조하면, 요크(101)의 외주 부분은 요크 외주면(101a), 내주 부분은 요크 내주면(101b)이다. 요크 내주면(101b)와 티스(102)가 이루는 각을 θa라 한다. 인접하는 단위 코어(100)와의 연결 부위인 연결부(103)의 주위에는 절개부(104)가 형성되어 있다. 절개부(104)는 접촉면(104a)과 비접촉 공간(104b)를 갖는다. 접촉면(104a)는 연속적으로 연결된 단위 코어(100)를 연결부(103)를 따라 구부렸을 때, 인접한 단위 코어의 접촉면과 서로 닿는 부분이고 비접촉 공간(104b)은 서로 닿지 않는 부분이다. 하나의 단위 코어(100)에서, 양 쪽의 접촉면(104a)을 평면 상에서 연장하는 선이 만나서 이루는 각도를 θb로 한다.
한편, 티스(102)에 코일(310)을 권선하기 위한 와인딩 노즐(300)은 제1 권선 라인 L1와 제2 권선 라인 L2사이에서 작동함으로써 티스(102)에 코일(310)을 권선한다. 그런데, 요크(101)의 곡률이 일정한 값을 가지고 때문에, 제2 권선 라인 L2가 요크(101) 양단을 연결하는 선까지 형성될 수 밖에 없다. 따라서, 권선 깊이 da의 값에 한계가 있어 권선 수를 일정 값 이상 높일 수 없는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 권선 깊이 d 값을 증대시킬 수 있는 구조를 갖는 스테이터 코어 및 그 제조 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 코일 권선 수를 증대시킬 수 있는 구조를 갖는 모터의 스테이터 코어를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터 코어는
요크, 상기 요크의 내주 쪽으로 형성되어 코일이 권선되는 티스로 이루어지는 단위 코어;
상기 요크의 양단에 연결되어 형성되는 분할 요크;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 단위 코어와 상기 분할 요크는 상기 요크의 외주면 쪽에 형성되는 연결부에 의하여 연결되어도 좋다.
본 발명에서, 상기 연결부 주위에 형성되고 제1 접촉면을 갖는 절개부를 더 포함하고, 상기 제1 접촉면은 상기 분할 요크의 양단에 형성된 제2 접촉면과 맞닿아 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 절개부의 제1 접촉면의 주위에는 상기 분할 요크의 양단과 접촉하지 않는 부분인 비접촉 공간이 형성되어도 좋다.
본 발명에 따른 스테이터 코어의 제조 방법은
얇은 전기 강판을 타발하여 다수 개의 타발된 전기 강판을 적층하여 단위 코어와 분할 요크가 연속적으로 연결되어 펼쳐진 형태를 형성하는 단계;
상기 단위 코어의 티스 부분을 절연처리 하는 단계;
상기 절연처리된 부분에 코일을 티스에 권선하는 단계; 및
상기 단위 코어와 상기 분할 요크를 구부려 원형으로 형성하는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 와인딩 노즐이 티스의 가장 깊은 부분에도 코일을 와인딩 할 수 있게 함으로써 코일 권선 수를 극대화시킬 수 있는 구조를 갖는 모터의 스테이터 코어 및 그 제조 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 나타낸 평면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 나타낸 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태에서 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태에서 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스테이터 코어를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 스테이터 코어를 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 스테이터 코어(20)를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태에서 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 코어(20)는 인접하는 단위 코어(200) 사이에 분할 요크(210)가 위치하는 것이 특징이다. 단위 코어(200)는 일정 곡률을 가지는 요크(201)와 요크의 내주 방향으로 형성되는 티스(202)를 갖는다. 요크(201)의 내주면은 요크 내주면(201a)이고, 외주면은 요크 외주면(201b)이라 칭한다. 요크(201) 양단에는 분할 요크(210)가 연결부(203)에 의하여 연결된다. 연결부(203)의 주위에는 절개부(204)가 형성되어 있다. 절개부(204)는 단위 코어(200)와 분할 요크(210)를 구부렸을 때, 분할 요크(210)의 제2 접촉면(211)과 접촉하는 제1 접촉면(204a)과 접촉하지 않는 부분인 비접촉 공간(204b)으로 이루어진다.
분할 요크(201)는 일정 곡률을 가지며 그 양단에 단위 코어(200)와 연결부(203)에 의하여 연결된다. 도 6에서, 분할 요크(210)는 인접한 두 단위 코어(200) 사이에 한 개가 위치하는 것으로 도시하고 있지만, 필요에 따라 2 개 이상으로 형성하여도 좋다. 본 명세서에서는 한 개의 분할 요크(210)를 형성한 것을 예로 하여 설명한다. 분할 요크(201)의 양단에 형성된 제2 접촉면(211)은 단위 코어(200)와 분할 요크(201)를 구부렸을 때 단위 코어(200)의 제1 접촉면(204a)와 닿는 부분이다.
이와 같이 본 발명에서 분할 요크(210)를 도입함으로써, 이러한 구조를 통해 단위 코어(200)의 요크(201)의 곡률은 종래의 스테이터 코어 보다 감소되기 때문에 단위 코어(200)의 요크(201)의 요크 내주면(201a)과 티스(202)가 이루는 각 θc는 종래의 경우 θa라 보다 큰 값을 가지게 된다. 따라서, 요크(201) 양단을 연결하는 선까지 형성되는 제2 권선 라인 L2가 종래의 경우보다 깊은 위치에 형성되기 때문에, 제1 권선 라인 L1와 제2 권선 라인 L2의 차이값인 권선 깊이 db의 값이 종래의 경우 da보다 증가되어 더 높은 권선수를 가질 수 있게 된다.
하나의 단위 코어(200)에서 양 쪽의 접촉면(204a)을 평면 상에서 연장하는 선이 만나서 이루는 각도를 θd라 하면, θd 값은 종래의 경우 θb 값보다 더 작은 값을 갖는다. 물론, 접촉면(204a)의 형상에 따라 각도의 상대적인 크기는 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 스테이터 코어(20)를 완성하기 전에 펼쳐놓은 상태를 나타낸 평면도이고, 도 8은 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 얇은 스틸 강판을 다수 개로 적층하여 형성한 단위 코어(200)와 분할 요크(210)가 반복적, 연속적으로 연결된 형상을 도시하고 있다. 단위 코어(200)와 분할 요크(210)는 연결부(203)에 의해 서로 연결되어 있다. 연결부(203)의 주위에 형성된 절개부(204)는 단위 코어(200)와 분할 요크(210)를 구부릴 수 있도록 한다. 분할 요크(210)는 단위 코어(200)의 요크(201)와 연결되어 요크(201)의 역할을 한다. 분할 요크(210)는 단위 코어(200) 사이에 2 개 이상으로 형성하여도 좋다.
마지막 분할 요크(210)의 일단과 첫 번째 단위 코어(200)의 일단에 각각 결합 돌기(205)와 결합 홈(206)을 형성하여, 단위 코어(200)와 분할 요크(210)를 구부려 스테이터 코어(20)를 제조할 때 결합 돌기(205)가 결합 홈(206)에 삽입되어 고정되도록 한다. 물론, 결합 돌기(205)를 분할 요크(210)에, 결합 홈(206)을 단위 코어(200)에 형성하여도 상관없다.
도 9는 본 발명에 따른 스테이터 코어(20)를 나타낸 사시도이고, 도 10은 평면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이터 코어(20)는 단위 코어(200)와 분할 요크(210)를 구부려서 원형의 형태로 말아서 스테이터 코어(20)의 형상을 완성한다.
본 발명에 따른 스테이터 코어(20)를 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 얇은 전기 강판을 타발하고 다수 개의 타발된 전기 강판을 적층하여 도 7 및 도 8과 같은 단위 코어(200)와 분할 요크(210)가 펼쳐진 형태를 형성한다.
그 다음에, 단위 코어(200)와 분할 요크(210)가 펼쳐진 상태에서 먼저 코일이 권선되는 티스(202) 부분을 절연처리 한다. 절연 처리는 절연성 수지로 이루어진 인슐레이터를 결합하는 방법, 절연성 파우더를 도포하는 방법 또는 절연성 필름을 티스와 티스 사이의 공간인 슬롯에 삽입하는 방법 등을 사용한다.
이후, 절연처리된 부분에 와인딩 노즐(300)을 이용하여 코일(310)을 티스에 권선한다.
코일이 권선되면 단위 코어(200)와 분할 요크(210)를 구부려 스테이터 코어(20)를 완성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 20: 스테이터 코어 100, 200: 단위 코어
101, 201: 요크 101a, 201a: 요크 내주면
101b, 201b: 요크 외주면 102, 202: 티스
103, 203: 연결부 104, 204: 절개부
104a, 204a: 접촉면 104b, 204b: 비접촉 공간
105, 205: 결합 돌기 106, 206: 결합 홈
210: 분할 요크 210a: 분할 요크 외주면
210b: 분할 요크 내주면 211: 접촉면
300: 와인딩 노즐 310: 코일

Claims (5)

  1. 요크, 상기 요크의 내주 쪽으로 형성되어 코일이 권선되는 티스로 이루어지는 단위 코어;
    상기 요크의 양단에 연결되어 형성되는 분할 요크;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단위 코어와 상기 분할 요크는 상기 요크의 외주면 쪽에 형성되는 연결부에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결부 주위에 형성되고 제1 접촉면을 갖는 절개부를 더 포함하고, 상기 제1 접촉면은 상기 분할 요크의 양단에 형성된 제2 접촉면과 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절개부의 제1 접촉면의 주위에는 상기 분할 요크의 양단과 접촉하지 않는 부분인 비접촉 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 스테이터 코어.
  5. 얇은 전기 강판을 타발하여 다수 개의 타발된 전기 강판을 적층하여 단위 코어와 분할 요크가 연속적으로 연결되어 펼쳐진 형태를 형성하는 단계;
    상기 단위 코어의 티스 부분을 절연처리 하는 단계;
    상기 절연처리된 부분에 코일을 티스에 권선하는 단계; 및
    상기 단위 코어와 상기 분할 요크를 구부려 원형으로 형성하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 제조 방법.
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