KR20190020017A - 전동기 및 전동기의 제조방법 - Google Patents

전동기 및 전동기의 제조방법 Download PDF

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KR20190020017A
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가즈노리 고이즈미
하야오 와타나베
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닛뽄 세이꼬 가부시기가이샤
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Abstract

전동기는, 로터 요크와 자석을 가지는 회전자와, 2개의 티스를 가지는 전자강판이 환상으로 복수 배치된 전자강판층이 회전자의 회전축방향으로 복수 적층된 고정자를 구비하고, 고정자에 마련되는 코일의 심은, 회전축방향으로 적층된 티스로 이루어지며, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판의 배치의 위상이 2가지 있으며, 고정자는, 2가지의 위상의 전자강판층을 가진다.

Description

전동기 및 전동기의 제조방법
본 발명은, 전동기 및 전동기의 제조방법에 관한 것이다.
환상(環狀)의 전자강판(電磁鋼坂)을 적층하여 모터 코어를 형성하는 전동기의 제조방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 이러한 전자강판은, 코일의 철심이 되는 다수의 티스를 가지는 환상의 부재로서 펀칭 가공에 의해 형성된다.
일본국 공개특허 특개2014-7948호 공보
그러나, 다수의 티스를 펀칭 가공으로 동시에 형성하는 경우, 티스의 수가 증가할수록 각 티스의 형상의 오차를 작게 억제하는 난이도가 높아진다. 이 때문에, 종래의 방법으로는, 각 티스의 형상에 편차가 생기기 쉬워진다고 하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 방법으로는, 환상의 일체적인 부재 그 자체가 자기(磁氣)적인 방향성을 가짐으로써, 각 티스의 자기 특성이 흩어지기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 무방향성 전자강판을 사용하면 이러한 자기적인 방향성의 영향 자체는 저감하기 쉬워지지만, 영향을 제로로 하는 것은 곤란하여, 근본적으로 문제를 개선하는 것이 아니었다.
또한, 환상의 전자강판은 강성을 확보하는 난이도가 높아, 적층하였다고 하여도 모터 코어의 강성의 확보에 있어서 과제가 생기는 경우가 있었다.
본 발명은, 티스의 형상 및 자기 특성의 편차를 보다 저감할 수 있으며, 충분한 강성을 얻을 수 있는 전동기 및 전동기의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동기는, 로터 요크와 자석을 가지는 회전자와, 2개의 티스를 가지는 전자강판이 환상으로 복수 배치된 전자강판층이 상기 회전자의 회전축방향으로 복수 적층된 고정자를 구비하고, 상기 고정자에 마련되는 코일의 심(芯)은, 상기 회전축방향으로 적층된 상기 티스로 이루어지며, 1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 2가지 있으며, 상기 고정자는, 상기 2가지의 위상의 전자강판층을 가진다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동기의 제조방법은, 2개의 티스를 가지는 전자강판이 환상으로 복수 배치된 전자강판층을 복수 적층하여 고정자를 형성하고, 적층된 상기 티스를 심으로 한 코일을 마련하는 전동기의 제조방법에 있어서, 1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 2가지 있으며, 상기 고정자는, 상기 2가지의 위상의 전자강판층을 가진다.
따라서, 1개의 전자강판이 가지는 티스를 2개로 하여 이러한 전자강판을 환상으로 배치하는 것에 의해 1개의 전자강판층에 보다 많은 티스가 마련되므로, 티스의 형상의 편차를 보다 저감할 수 있다. 즉, 일체적으로 형성되는 티스는 1개의 전자강판에 대하여 2개이기 때문에, 이 2개의 티스의 형상의 정합성에 대하여 정밀도를 확보함으로써 전체 티스의 형상의 정합성에 대하여 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 1개의 전자강판층에 복수의 전자강판이 환상으로 배치됨으로써, 1개의 전자강판이 자기적인 방향성을 가지고 있었다고 하여도 1개의 전자강판층이 1개의 전자강판이 가지는 자기적인 방향성에 지배되기 어려워져, 각 티스의 자기 특성의 편차를 보다 저감할 수 있다. 또한, 2개의 티스를 가지는 전자강판을 환상으로 배치한 전자강판층을 다른 2개의 위상으로 적층하므로, 위상이 다른 전자강판층의 적층에 의한 입체적인 구조에 의해 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 2가지의 위상끼리는, 상기 전자강판의 배치의 위상이 1티스만큼 어긋나 있다.
따라서, 다른 위상의 전자강판층이 적층되는 위치에서는 2개의 티스를 가지는 전자강판이 엇갈리게 된다. 따라서, 위상이 다른 전자강판끼리가 적층됨으로써 환상으로 연속하는 구조를 형성할 수 있는 것으로부터, 환상의 구조체로서 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 전자강판층에 배치된 상기 전자강판은, 상기 2개의 티스에 대하여 상기 회전자측에 위치하는 기부(基部)로부터 상기 회전자의 반대측에 상기 2개의 티스가 돌출하고 있으며, 상기 전자강판이 가지는 상기 2개의 티스끼리는, 상기 회전자의 반대측이 비연속이다.
따라서, 티스가 적층된 심에 대하여 미리 형성된 코일을 끼워 넣을 수 있어, 코일을 마련하기 쉬워진다.
본 발명에서는, 1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판끼리는, 간극을 두고 배치되어 있다.
따라서, 전자강판층이 환상으로 완전하게 연속하고 있는 구조에 비하여 경량화할 수 있다. 또한, 적층된 티스를 심으로 하는 코일끼리의 사이에서 서로 생기는 자기의 유입(sneaking round)을 저감할 수 있어, 전동기의 효율을 보다 높일 수 있다.
본 발명에서는, 상기 2가지의 위상의 전자강판층의 각각의 수가 동등하다.
따라서, 강도 및 자기 특성에 대하여 고정자 전체에서 밸런스를 잡기 쉬워진다.
본 발명에서는, 회전축방향으로 인접하는 전자강판층끼리의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 다르다.
따라서, 2개의 층의 전자강판층이 적층되는 위치에서는 2개의 티스를 가지는 전자강판이 엇갈리게 된다. 따라서, 위상이 다른 전자강판끼리가 적층됨으로써 환상으로 연속하는 구조를 형성할 수 있는 것으로부터, 환상의 구조체로서 보다 확실하게 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 발명에서는, 1개의 전자강판에 있어서 상기 2개의 티스를 물리적으로 연속시키고 있는 기부는, 당해 2개의 티스끼리의 중간점에 대응하는 부분이 다른 부분보다도 가늘게 되어 있다.
따라서, 환상의 방향으로 인접하는 코일끼리의 사이에서 서로 생기는 자기의 유입을 저감할 수 있어, 전동기의 효율을 보다 높은 효율로 할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 고정자는, 상기 티스에 대하여 상기 회전자의 반대측에 마련된 원통상의 요크를 가지며, 상기 요크는, 상기 회전축방향에 대하여 일체이다.
따라서, 전자강판층의 적층 방향에 대하여 일체인 요크에 의해 고정자가 지지되므로, 보다 확실하게 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 발명에 의하면, 티스의 형상 및 자기 특성의 편차를 보다 저감할 수 있어, 충분한 강성을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1과 관련되는 전동기의 주요 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 실시형태 1과 관련되는 고정자의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은, 실시형태 1과 관련되는 스테이터 요크가 가지는 전자강판층의 적층 구조를 나타내는 도이다.
도 4는, 실시형태 1과 관련되는 1개의 전자강판을 나타내는 도이다.
도 5는, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판의 배치의 2가지의 위상 중 일방을 나타내는 도이다.
도 6은, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판의 배치의 2가지의 위상 중 타방을 나타내는 도이다.
도 7은, 동일한 위상의 전자강판층이 연속하여 적층되는 경우의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은, 전동기의 제조 공정 중, 특히 스테이터의 제조 공정의 흐름의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는, 본 발명의 실시형태 2와 관련되는 전동기의 주요 구성을 나타내는 도이다.
도 10은, 실시형태 2와 관련되는 고정자의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은, 실시형태 2와 관련되는 스테이터 요크가 가지는 전자강판층의 적층 구조를 나타내는 도이다.
도 12는, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판의 배치의 2가지의 위상 중 일방을 나타내는 도이다.
도 13은, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판의 배치의 2가지의 위상 중 타방을 나타내는 도이다.
도 14는, 동일한 위상의 전자강판층이 연속하여 적층되는 경우의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 15는, 본 발명의 실시형태 3과 관련되는 전동기의 주요 구성을 나타내는 도이다.
도 16은, 실시형태 3과 관련되는 스테이터 요크의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명에 관련되는 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이로 한정되지 않다. 이하에서 설명하는 각 실시형태의 요건은, 적절히 조합시킬 수 있다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1과 관련되는 전동기(1)의 주요 구성을 나타내는 도이다. 전동기(1)는, 예를 들면, 회전자(10)와, 회전자(10)의 내측에 위치하는 고정자(20)를 구비한다. 회전자(10)는, 로터 요크(11)와 자석(12)을 가진다. 구체적으로는, 회전자(10)는, 예를 들면 원통상의 로터 요크(11)와, 로터 요크(11)에 대하여 스테이터측(도 1의 경우, 내주면)을 따라 환상으로 배치된 복수의 자석(12)을 가진다. 회전자(10)는, 고정자(20)에 마련되어 있는 코일(50)이 발생시키는 자속에 의해 회전한다. 회전자(10)의 회전축(P)은, 로터 요크(11)의 원통 중심축에 대응한다.
고정자(20)는, 코일(50)이 마련되는 스테이터 요크(30)와, 스테이터 요크(30)의 코일(50)이 마련되어 있는 측(도 1의 경우, 내측)에 마련되는 스테이터 백 요크(40)를 가진다. 스테이터 요크(30)는, 외주측에 위치하는 환상의 가장자리부(31)와, 가장자리부(31)로부터 내측을 향하여 돌출하는 4 이상의 심부(芯部)(32)(도 2, 도 3 참조)를 가진다. 심부(32)에는 각각 코일(50)이 마련되어 있다. 스테이터 요크(30)는, 후술하는 전자강판(60)이 환상으로 배치된 전자강판층(도 2~도 4 참조)이 적층된 적층 구조를 가진다. 가장자리부(31)는, 이러한 적층 구조에 의해 전체로서 회전축(P)을 중심축으로 한 원통형을 따르도록 위치하고 있다. 또한, 4 이상의 심부(32) 및 코일(50)은, 가장자리부(31)의 내측에서 회전축(P)을 중심축으로 한 환상으로 배치되어 있다. 스테이터 백 요크(40)는, 심부(32)에 대하여 회전자(10)의 반대측에 위치하는 원통상의 부재이다. 스테이터 백 요크(40)는, 회전축방향에 대하여 일체의 부재로서 마련되어 있다. 구체적으로는, 스테이터 백 요크(40)는, 예를 들면, 철 또는 압분 자심(더스트 코어)으로 이루어지는 원통상의 부재이다.
이하의 설명에 있어서, 회전축방향을 Z방향이라고 기재하는 경우가 있다. 또한, 도면에 있어서 위상의 차(도 5, 도 6 참조)를 명시할 목적으로, Z방향과 직교하는 평면을 따르면서, 또한, 서로 직교하는 2방향을 각각 X방향, Y방향이라고 기재하는 경우가 있다.
다음으로, 고정자(20) 및 스테이터 요크(30)에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 2는, 실시형태 1과 관련되는 고정자(20)의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다. 도 2에서는, 고정자(20)를 Z방향에서 보고 있다. 또한, 도 2에서는, 심부(32)를 구성하는 티스(61)를 명시하는 것을 목적으로 하여, 도 1에서 심부(32)를 둘러싸고 있었던 코일(50)의 감은 선의 일부의 도시를 생략하고 있다. 도 3은, 실시형태 1과 관련되는 스테이터 요크(30)가 가지는 전자강판층의 적층 구조를 나타내는 도이다. 도 3에서는, 스테이터 요크(30)를 Z방향과 직교하는 1방향(예를 들면, Y방향)에서 보고 있다. 도 4는, 실시형태 1과 관련되는 1개의 전자강판(60)을 나타내는 도이다.
스테이터 요크(30)는, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 전자강판층이 Z방향으로 복수 적층된 구조를 가진다. 1개의 전자강판층에는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 전자강판(60)이 환상으로 복수 배치되어 있다. 전자강판(60)은, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 2개의 티스(61)를 가진다. 스테이터 요크(30)는, 적층 구조에 의해 복수의 전자강판층의 각각이 가지는 전자강판(60)의 티스(61)가 적층됨으로써 코일(50)의 심부(32)를 형성하고 있다. 즉, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정자(20)에 마련되는 코일(50)의 심으로서 기능하는 심부(32)는, Z방향으로 적층된 티스(61)로 이루어진다.
1개의 전자강판(60)은, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 2개의 티스(61)를 물리적으로 연속시키고 있는 기부(62)를 가진다. 구체적으로는, 기부(62)는, 예를 들면 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리를 소정의 거리에 위치시키는 원호상의 형상을 가진다. 1개의 전자강판층에 있어서 복수의 전자강판(60)이 환상으로 배치되면서, 또한, 복수의 전자강판층이 적층됨으로써, 기부(62)끼리가 맞닿아서 가장자리부(31)가 형성된다. 본 실시형태에서는, 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리는, 회전자(10)의 반대측이 비연속이다. 구체적으로는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 기부(62)의 반대측에 있어서, 티스(61)의 선단은 인접하는 다른 티스(61)에 대하여 간극을 두고 배치되어 있다. 이와 같이, 스테이터 요크(30)의 직경 방향에 대하여 기부(62)로부터 돌출하도록 마련된 티스(61)끼리의 사이에는 간극(슬롯)이 마련되어 있다. 또한, 전자강판층에 배치된 전자강판(60)은, 2개의 티스(61)에 대하여 회전자측에 위치하는 기부(62)로부터 회전자(10)의 반대측에 2개의 티스(61)가 돌출하고 있다.
보다 구체적으로는, 도 1에 나타나 있는 바와 같은 소위 아우터 로터의 전동기(1)에서는, 기부(62)가 가지는 원호의 내측을 향하도록 돌출하는 2개의 티스(61)가 전자강판(60)에 마련되어 있다. 기부(62)의 형상은 반드시 원호상이 아니어도 된다. 예를 들면 도 4 등에 나타내는 바와 같이, 기부(62)의 티스(61)가 돌출하는 측은 티스(61)의 돌출 방향과 직교하는 직선상이어도 된다. 도 4에 나타내는 전자강판(60)은, 예를 들면, 기부(62)로부터 2개의 티스(61)가 돌출하는 것으로 2개의 T자의 상변(上邊)이 연결되어 있는 형상으로 되어 있다. 심부(32)를 구성하는 티스(61)에 대하여 T자의 상변과 같이 원주방향의 양측이 돌출하는 기부(62)는, 직경 방향에 대하여 코일(50)이 계지(係止)된다. 이에 의해, 회전자(10)가 위치하는 방향에 대한 코일(50)의 감은 선의 연장 돌출, 튀어 나옴 등을 억제할 수 있다. 또한, 기부(62)는, 연결된 T자의 상변 중 티스(61)가 돌출되어 있지 않은 측이 원호상으로 되어 있다.
기부(62)는, 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리의 중간점에 대응하는 부분이 다른 부분보다도 가늘게 되어 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 당해 중간점에 대응하는 부분인 중간부(63)는, 직경 방향에 대하여 내측이 오목 렌즈 단면의 만국 형상과 같이 만곡되어 있으며, 직경 방향에 관한 기부(62)의 굵기가 가늘게 되어 있다. 티스(61)는, 회전축방향을 따라 복수가 적층되는 것으로 심부(32)를 형성하여, 코일(50)이 마련되는 구성이지만, 인접하는 코일(50)끼리의 사이에서 서로 자기가 유입하는 것에 의한 자기의 간섭이 생길 수 있다. 이러한 자기의 간섭은, 전동기(1)의 효율을 보다 높이는 관점에 있어서 보다 저감되는 것이 바람직하다. 자기의 유입은, 티스(61)끼리가 물리적으로 연결되어 있지 않은 개방 슬롯(KS)보다도 티스(61)끼리가 물리적으로 연결되어 있는 폐쇄 슬롯(HS)에서 상대적으로 강하게 생기는 경향을 나타낸다. 또한, 자기의 유입은, 폐쇄 슬롯(HS)에 있어서의 물리적인 연속의 정도가 클수록 상대적으로 강하게 생기는 경향을 나타낸다. 그래서, 본 실시형태에서는, 티스(61)끼리의 중간점에 대응하는 부분을 다른 부분보다도 가늘게 함으로써, 자기의 유입을 억제하고 있다. 이에 의해 자기의 간섭에 의한 효율의 저하를 억제할 수 있으며, 전동기(1)의 효율을 보다 높은 효율로 할 수 있다. 또한, 도 2에 있어서 괄호 첨부로 부호가 첨부되어 있는 중간부(63)는, 부호에 괄호가 첨부되어 있지 않은 중간부(63)를 가지는 전자강판(60)이 배치된 전자강판층과 다른 전자강판층에 배치되어 있는 전자강판(60)의 중간부(63)이다.
다음으로, 전자강판층에 대하여 설명한다. 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)의 배치의 위상은, 2가지 있다. 고정자(20)는, 이러한 2가지의 위상의 전자강판층을 가진다. 구체적으로는, 2가지의 위상끼리는, 전자강판(60)의 배치의 위상이 1티스만큼 어긋나 있다.
도 5는, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)의 배치의 2가지의 위상 중 일방을 나타내는 도이다. 도 6은, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)의 배치의 2가지의 위상 중 타방을 나타내는 도이다. 도 5와 도 6의 차이는, 동일한 방향에서 본 위상이 다른 전자강판(60)의 배치의 차이를 나타내고 있다. 이하, 도 5에 나타내는 일방의 위상을 제 1 위상이라고 기재하는 경우가 있다. 또한, 도 6에 나타내는 타방의 위상을 제 2 위상이라고 기재하는 경우가 있다. 부호 PS1은, 제 1 위상의 전자강판층을 나타낸다. 부호 PS2는, 제 2 위상의 전자강판층을 나타낸다. 2개의 위상끼리에서 전자강판(60)의 배치의 위상이 1티스만큼 어긋나 있음으로써, 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)의 배치는 2개의 위상 사이에서 엇갈리게 된다. 구체적으로는, 예를 들면 제 1 위상에 있어서 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)인 티스(61a,6lb) 중 일방(티스(61a))이 배치되어 있는 위치에는, 제 2 위상에 있어서 타방(티스(6lb))이 위치하고 있다. 또한, 제 2 위상에 있어서 1개의 전자강판(60)이 가지는 티스(61a,6lb) 중 일방(티스(61a))이 배치되어 있는 위치에는, 제 1 위상에 있어서 타방(티스(6lb))이 위치하고 있다. 도 5 및 도 6에서는, 위상을 구별할 목적으로, 2개의 티스(61) 중 일방에 부호 61a를 첨부하고, 타방에 부호 6lb를 첨부하고 있다.
본 실시형태에서는, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)끼리는, 간극을 두고 배치되어 있다. 구체적으로는, 1개의 전자강판층에 있어서 환상으로 배치되어 있는 전자강판(60)끼리는 비접촉이다. 보다 구체적으로는, 각각 다른 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)에 있어서 비접촉의 상태로 인접하는 티스(61)끼리의 간격과, 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리의 간격이 동일하게 되도록 1개의 전자강판층에 있어서의 환상의 배치 방향을 따라 전자강판(60)이 배치되어 있다. 이와 같이, 2개의 티스(61)끼리의 간극(슬롯)이 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리의 간극(폐쇄 슬롯(HS))인지 다른 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리의 간극(개방 슬롯(KS))인지에 관계 없이, 환상으로 배치된 티스(61)끼리의 간격은 동일하다.
본 실시형태에서는, 전자강판(60)의 형상은, 각각 다른 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)에 있어서 비접촉의 상태로 인접하는 티스(61)끼리의 간격과 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리의 간격을 동일하게 할 수 있는 형상이다. 구체적으로는, 기부(62) 중 1개의 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리를 연결하도록 연장하여 마련되어 있는 부분의 연장하여 마련된 길이는, 티스(61)로부터 그 연장하여 마련된 방향의 반대측을 향하여 돌출하는 부분의 연장하여 마련된 길이의 2배 이상이다.
본 실시형태에서는, 인접하는 전자강판층끼리의 복수의 전자강판(60)의 배치의 위상이 다르다. 구체적으로는, 스테이터 요크(30)는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 위상의 전자강판층(PS1)과 제 2 위상의 전자강판층(PS2)이 번갈아 적층되어서 이루어진다. 이 때문에, 축방향에 대해서, 개방 슬롯(KS)과 폐쇄 슬롯(HS)이 번갈아 늘어선다. 또한, 본 실시형태에서는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 2가지의 위상의 전자강판층의 각각의 수가 동등하다. 이 경우, 스테이터 요크(30)의 슬롯은, 회전축방향에 대하여 2층의 전자강판층에 대하여 1층이 개방 슬롯(KS)이고 1층이 폐쇄 슬롯(HS)인 슬롯(반폐쇄 슬롯)이 된다. 이러한 구조에 의하면, 1층의 전자강판층이 환상으로 완전하게 연속하는 완전한 폐쇄 슬롯(HS)인 구조에 비하여 경량이 된다. 또한, 이러한 구조에 의하면, 티스(61)가 적층되어 이루어지는 심부(32)에 마련되는 코일(50)끼리의 사이에서 서로 생기는 자기의 유입을 저감시킬 수 있기 때문에, 전동기(1)의 효율을 보다 높일 수 있다.
도 7은, 동일한 위상의 전자강판층이 연속하여 적층되는 경우의 일례를 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 회전축방향으로 인접하는 전자강판층끼리의 복수의 전자강판(60)의 배치의 위상이 다르지만, 이는 적층되어 있는 전자강판층끼리의 위상의 관계의 일례를 나타내는 것으로서 이로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 동일 위상의 연속수가 2 이상이어도 된다. 동일 위상의 연속수란, 동일한 위상을 가지는 전자강판층이 회전축방향을 따라 연속하는 수이다. 도 7에 나타내는 예의 경우, 동일 위상의 연속수는 5이지만, 4 이하 또는 6 이상의 임의의 자연수여도 된다.
도 8은, 전동기의 제조 공정 중, 특히 스테이터의 제조 공정의 흐름의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 우선, 2개의 티스(61)를 가지는 전자강판(60)을 형성한다(단계 S1). 구체적으로는, 예를 들면 도 4에 나타나 있는 바와 같은 전자강판(60)의 형상에 대응한 금형을 이용하여 복수매 적층된 무방향성 전자강판을 일괄로 펀칭 가공함으로써, 동일한 형상을 가지는 전자강판(60)을 복수매 동시에 형성할 수 있다. 한번에 형성하는 전자강판(60)의 수는 임의이다. 또한, 펀칭 가공에 있어서 적층된 복수의 무방향성 전자강판의 각각의 두께는, 예를 들면 도 4에 나타내는 1개의 전자강판층의 두께에 대응하는 두께이며, 동일하다.
다음으로, 복수의 전자강판(60)을 스테이터 요크(30)의 직경에 따라 환상으로 배치하여 1개의 전자강판층을 형성한다(단계 S2). 단계 S2의 공정은, 복수회 반복된다. 이러한 반복에 있어서, 직전에 형성된 전자강판층에 적층하도록 다음 전자강판층을 구성하는 전자강판(60)을 배치함으로써 스테이터 요크(30)를 구성하는 복수의 전자강판층을 적층한다. 또한, 단계 S2의 공정의 반복에 있어서, 미리 정해진 동일 위상의 연속수에 따른 전자강판층의 적층이 이루어질 때마다(단계 S3;Yes), 1개의 전자강판층을 구성하는 전자강판(60)의 배치의 위상을 전환한다(단계 S4). 또한, 도 3에 나타내는 예의 경우, 동일 위상의 연속수는 1인 것으로 한다. 본 실시형태에서는, 이와 같이 하여 전자강판(60)이 환상으로 복수 배치된 전자강판층을 복수 적층하여 스테이터 요크(30)를 형성한다. 여기에서, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)의 배치의 위상은, 2가지 있다. 또한, 스테이터 요크(30)는, 2가지의 위상의 전자강판층을 가진다. 본 실시형태에서는, 단계 S4의 공정을 최저 1회 이상 거쳐서, 복수의 전자강판층을 적층한다. 미리 정해진 전자강판층의 적층수에 도달할 때까지(단계 S5;No), 단계 S2의 처리에 의한 전자강판층의 형성을 반복함으로써 전자강판층을 적층한다. 2회째 이후의 단계 S2의 처리는, 직전의 전자강판층에 겹쳐 쌓아진 위치에서 행해진다. 이에 의해, 전자강판층이 적층된다.
미리 정해진 전자강판층의 적층수만큼 전자강판층의 적층이 완료되었을 경우(단계 S5;Yes), 다음으로, 적층된 전자강판층을 구성하는 전자강판(60)끼리를 고정한다(단계 S6). 고정의 방법으로서, 예를 들면 적층된 전자강판층에 대한 접착제의 함침(含浸), 용접, 코킹 등을 들 수 있지만, 이들의 방법은 일례로서 이로 한정되는 것이 아니며, 적절히 변경가능하다. 예를 들면, 접착 강판을 이용하여 전자강판(60)을 형성하도록 하여도 된다.
다음으로, 적층된 티스(61)를 심으로 한 코일(50)을 마련한다(단계 S7). 구체적으로는, 전자강판층이 적층되어서 고정됨으로써, 회전축방향으로 연속하는 티스(61)가 코일(50)을 배설(配設)가능한 심부(32)가 된다. 코일(50)은, 미리 심부(32)의 외경에 따라 감긴 구리선 등의 전선을 끼워 넣음으로써 배설되어도 되고, 심부(32)에 전선이 감아 돌려지는 것으로 형성되어도 된다. 또한, 본 실시형태와 같이, 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리는, 회전자(10)의 반대측이 비연속일 경우, 미리 심부(32)의 외경에 따라 감긴 전선을 끼워 넣는 것으로 코일(50)을 배설할 수 있으므로, 코일(50)을 마련하는 공정을 보다 간편하게 할 수 있다.
다음으로, 코일(50)이 마련된 스테이터 요크(30)에 스테이터 백 요크(40)를 부착한다(단계 S8). 구체적으로는, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 스테이터 백 요크(40)를 스테이터 요크(30)의 내측에 끼워 넣는다. 스테이터 요크(30)와 스테이터 백 요크(40)는, 접착제의 함침, 용접, 코킹 등의 방법에 의해 고정되어도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 1개의 전자강판(60)이 가지는 티스(61)를 2개로 하여 이러한 전자강판(60)을 환상으로 배치하는 것에 의해 1개의 전자강판층에 보다 많은 티스(61)가 마련되므로, 티스(61)의 형상의 편차를 보다 저감할 수 있다. 즉, 일체적으로 형성되는 티스(61)는 1개의 전자강판(60)에 대하여 2개이기 때문에, 이 2개의 티스(61)의 형상의 정합성에 대하여 정밀도를 확보함으로써 전체 티스(61)의 형상의 정합성에 대하여 정밀도를 확보할 수 있다. 또한, 1개의 전자강판층에 복수의 전자강판(60)이 환상으로 배치됨으로써, 1개의 전자강판(60)이 자기적인 방향성을 가지고 있었다고 하여도 1개의 전자강판층이 1개의 전자강판(60)이 가지는 자기적인 방향성에 지배되기 어려워져, 각 티스(61)의 자기 특성의 편차를 보다 저감할 수 있다. 또한, 2개의 티스(61)를 가지는 전자강판(60)을 환상으로 배치한 전자강판층을 다른 2개의 위상으로 적층하므로, 위상이 다른 전자강판층의 적층에 의한 입체적인 구조에 의해 충분한 강성을 확보할 수 있다.
또한, 2가지의 위상끼리는, 전자강판(60)의 배치의 위상이 1티스(61)만큼 어긋나 있다. 따라서, 다른 위상의 전자강판층이 적층되는 위치에서는 2개의 티스(61)를 가지는 전자강판(60)이 엇갈리게 된다. 따라서, 위상이 다른 전자강판(60)끼리가 적층됨으로써 환상으로 연속하는 구조를 형성할 수 있는 것으로부터, 환상의 구조체로서 충분한 강성을 확보할 수 있다.
또한, 전자강판(60)이 가지는 2개의 티스(61)끼리는, 회전자(10)의 반대측이 비연속이다. 따라서, 티스(61)가 적층된 중심에 대하여 미리 형성된 코일(50)을 끼워 넣을 수 있어, 코일(50)을 마련하기 쉬워진다.
또한, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(60)끼리는, 간극을 두고 배치되어 있다. 따라서, 전자강판층이 환상으로 완전하게 연속하고 있는 구조에 비하여 경량화할 수 있다. 또한, 코일(50)끼리의 사이에서 서로 생기는 자기의 유입을 저감시킬 수 있기 때문에, 전동기(1)의 효율을 보다 높일 수 있다.
또한, 2가지의 위상의 전자강판층의 각각의 수가 동등하다. 따라서, 강도 및 자기 특성에 대하여 고정자(20) 전체에서 밸런스를 잡기 쉬워진다.
또한, 회전축방향으로 인접하는 전자강판층끼리의 복수의 전자강판(60)의 배치의 위상이 다르다. 따라서, 2개의 층의 전자강판층이 적층되는 위치에서는 2개의 티스(61)를 가지는 전자강판(60)이 엇갈리게 된다. 따라서, 위상이 다른 전자강판(60)끼리가 적층됨으로써 환상으로 연속하는 구조를 형성할 수 있는 것으로부터, 환상의 구조체로서 보다 확실하게 충분한 강성을 확보할 수 있다.
또한, 1개의 전자강판(60)에 있어서 2개의 티스(61)를 물리적으로 연속시키고 있는 기부(62)는, 당해 2개의 티스(61)끼리의 중간점에 대응하는 부분이 다른 부분보다도 가늘게 되어 있다. 따라서, 환상의 방향으로 인접하는 코일(50)끼리의 사이에서 서로 발생하는 자기의 유입을 저감할 수 있어, 전동기(1)의 효율을 보다 높은 효율로 할 수 있다.
또한, 고정자(20)는, 티스(61)에 대하여 회전자(10)의 반대측에 마련된 원통상의 요크를 가지며, 요크는, 회전축방향에 대하여 일체이다. 따라서, 전자강판층의 적층 방향에 대하여 일체인 요크에 의해 고정자(20)가 지지되므로, 보다 확실하게 충분한 강성을 확보할 수 있다.
실시형태 1에서 설명한 전동기(1)는, 회전자(10)가 고정자(20)의 외측에 위치하는 소위 아우터 로터의 전동기이지만, 이는 일례로서 이로 한정되는 것이 아니며, 적절히 변경가능하다.
(실시형태 2)
도 9는, 본 발명의 실시형태 2와 관련되는 전동기(100)의 주요 구성을 나타내는 도이다. 도 10은, 실시형태 2와 관련되는 고정자(120)의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다. 도 11은, 실시형태 2와 관련되는 스테이터 요크(130)가 가지는 전자강판층의 적층 구조를 나타내는 도이다. 도 12는, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(160)의 배치의 2가지의 위상 중 일방을 나타내는 도이다. 도 13은, 1개의 전자강판층에 있어서의 복수의 전자강판(160)의 배치의 2가지의 위상 중 타방을 나타내는 도이다. 도 14는, 동일한 위상의 전자강판층이 연속하여 적층되는 경우의 다른 일례를 나타내는 도이다. 실시형태 2와 관련되는 전동기(100)는, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 회전자(110)가 고정자(120)의 내측에 위치하는 소위 인 로터의 전동기(100)이다. 소위 인 로터의 전동기(100)에서는, 기부(162)가 가지는 원호의 외측을 향하도록 돌출하는 2개의 티스(161)가 전자강판(160)에 마련되어 있다. 기부(162)의 형상은 반드시 원호상이 아니어도 된다. 예를 들면, 도 9, 도 10 등에 나타내는 바와 같이, 기부(162)의 티스(161)가 돌출하는 측은 티스(161)의 돌출 방향과 직교하는 직선상이어도 된다.
실시형태 2에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 로터 요크(111)에 대하여 스테이터가 외주측에 있다. 실시형태 2에서는, 로터가 가지는 복수의 자석(112)은, 로터 요크(111)의 외주면을 따라 환상으로 배치되어 있다. 또한, 실시형태 2에서는, 도 9로부터 도 13에 나타내는 바와 같이, 코일(150)이 스테이터 요크(130)의 외측에 마련되어 있다. 또한, 실시형태 2의 스테이터 백 요크(40)는, 스테이터 요크(130)의 외측에 마련되어 있다. 이들과 같은 인 로터의 전동기(100)와 아우터 로터의 전동기(1)의 차이와 관련되는 특필 사항을 제외하고, 실시형태 2와 관련되는 전동기(100)의 특징은, 실시형태 1과 관련되는 전동기(1)의 특징과 마찬가지여도 된다. 예를 들면, 실시형태 1에 관련하여 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 실시형태 2에 있어서도 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이 동일 위상의 연속수를 임의로 설정가능하다.
또한, 인 로터의 전동기(100)와 아우터 로터의 전동기(1)의 차이와 관련되는 특필 사항을 제외하고, 실시형태 1과 관련되는 전동기(1)의 설명 중, 회전자(10), 로터 요크(11), 자석(12), 고정자(20), 스테이터 요크(30), 가장자리부(31), 심부(32), 코일(50), 전자강판(60), 티스(61,61a,6lb), 기부(62), 중간부(63), 폐쇄 슬롯(HS), 개방 슬롯(KS), 제 1 위상의 전자강판층(PS1), 제 2 위상의 전자강판층(PS2)의 각 구성과 관련되는 설명은, 각 구성의 부호를 각각, 회전자(110), 로터 요크(111), 자석(112), 고정자(120), 스테이터 요크(130), 가장자리부(131), 심부(132), 코일(150), 전자강판(160), 티스(161,161a,16lb), 기부(162), 중간부(163), 폐쇄 슬롯(hs), 개방 슬롯(ks), 제 1 위상의 전자강판층(ps1), 제 2 위상의 전자강판층(ps2)으로 치환함으로써, 실시형태 2와 관련되는 전동기(100)의 설명으로서 대체할 수 있다.
(실시형태 3)
도 15는, 본 발명의 실시형태 3과 관련되는 전동기(200)의 주요 구성을 나타내는 도이다. 도 16은, 실시형태 3과 관련되는 고정자(20,120)의 구체적 구조의 일례를 나타내는 도이다. 전동기(200)는, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 고정자(120)의 내측에 마련된 회전자(110)와 고정자(20)의 외측에 마련된 회전자(10)를 가지는 소위 이축 일체형의 전동기(200)이다. 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 실시형태 3과 관련되는 전동기(200)는, 외측의 로터에 대응하는 스테이터 요크(30)와 내측의 로터에 대응하는 스테이터 요크(130)가 개별적으로 마련되어 있다. 외측의 로터에 대응하는 스테이터 요크(30)는, 실시형태 1과 관련되는 스테이터 요크(30)와 마찬가지이다. 내측의 로터에 대응하는 스테이터 요크(130)는, 실시형태 2와 관련되는 스테이터 요크(130)와 마찬가지이다. 실시형태 3과 관련되는 전동기(200)가 가지는 2개의 스테이터 요크(30,130)는, 예를 들면, 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이 1개의 스테이터 백 요크(40)를 공유하고 있지만, 이는 일례로서 이로 한정되는 것이 아니다. 이축 일체형 모터인 전동기는, 예를 들면, 스테이터 요크(30,130)의 각각에 대하여 개별적으로 마련된 스테이터 백 요크(40)를 가지고 있어도 된다.
또한, 전동기(200)와 같은 이축 일체형 모터에서는, 예를 들면, 도 15, 도 16에 나타내는 바와 같이, 회전축방향에 대하여 같은 위치인 전자강판층을 구성하는 전자강판(60,160)의 배치를, 개방 슬롯(KS)과 개방 슬롯(ks)이 회전축(P)에 직교하는 일직선 상에 위치하지 않도록 하여도 된다. 이러한 배치에 의해, 외측의 스테이터 요크(30)에 있어서의 개방 슬롯(KS) 및 폐쇄 슬롯(HS)의 위상과 내측의 스테이터 요크(130)에 있어서의 개방 슬롯(ks) 및 폐쇄 슬롯(hs)의 위상을 비켜 놓을 수 있어, 보다 확실하게 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 실시형태와 관련되는 전동기는, 소형 부품의 반송 장치, 전자부품 검사 장치, 반도체 검사 장치 등, 각종 산업기계의 액추에이터로서의 사용을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
1,100,200 전동기
10,110 회전자
11,111 로터 요크
12,112 자석
20,120 고정자
30,130 스테이터 요크
31,131 가장자리부
32,132 심부
40 스테이터 백 요크
50,150 코일
60,160 전자강판
61,61a,6lb,161,161a,16lb 티스
62,162 기부
63,163 중간부
HS,hs 폐쇄 슬롯
KS,ks 개방 슬롯
P 회전축
PS1,ps1 제 1 위상의 전자강판층
PS2,ps2 제 2 위상의 전자강판층

Claims (9)

  1. 로터 요크와 자석을 가지는 회전자와,
    2개의 티스를 가지는 전자강판이 환상으로 복수 배치된 전자강판층이 상기 회전자의 회전축방향으로 복수 적층된 고정자를 구비하고,
    상기 고정자에 마련되는 코일의 심은, 상기 회전축방향으로 적층된 상기 티스로부터 이루어지며,
    1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 2가지 있으며,
    상기 고정자는, 상기 2가지의 위상의 전자강판층을 가지는 전동기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2가지의 위상끼리는, 상기 전자강판의 배치의 위상이 1티스만큼 어긋나 있는 전동기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자강판층에 배치된 상기 전자강판은, 상기 2개의 티스에 대하여 상기 회전자측에 위치하는 기부로부터 상기 회전자의 반대측에 상기 2개의 티스가 돌출하고 있으며,
    상기 전자강판이 가지는 상기 2개의 티스끼리는, 상기 회전자의 반대측이 비연속인 전동기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판끼리는, 간극을 두고 배치되어 있는 전동기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2가지의 위상의 전자강판층의 각각의 수가 동등한 전동기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축방향으로 인접하는 전자강판층끼리의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 다른 전동기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 전자강판에 있어서 상기 2개의 티스를 물리적으로 연속시키고 있는 기부는, 당해 2개의 티스끼리의 중간점에 대응하는 부분이 다른 부분보다도 가늘게 되어 있는 전동기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는, 상기 티스에 대하여 상기 회전자의 반대측에 마련된 원통상의 요크를 가지며,
    상기 요크는, 상기 회전축방향에 대하여 일체인 전동기.
  9. 2개의 티스를 가지는 전자강판이 환상으로 복수 배치된 전자강판층을 복수 적층하여 고정자를 형성하고,
    적층된 상기 티스를 심으로 한 코일을 마련하는 전동기의 제조방법에 있어서,
    1개의 상기 전자강판층에 있어서의 복수의 상기 전자강판의 배치의 위상이 2가지 있으며,
    상기 고정자는, 상기 2가지의 위상의 전자강판층을 가지는 전동기의 제조방법.
KR1020197000089A 2016-07-22 2017-07-18 전동기 및 전동기의 제조방법 KR20190020017A (ko)

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JP2016143926A JP6315036B2 (ja) 2016-07-22 2016-07-22 電動機及び電動機の製造方法
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