KR20210108847A - Axial Gap Type Electric Motor and Electric Water Pump Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 전동식 워터 펌프에 관한 것이다. The present invention relates to an axial gap type electric motor and an electric water pump using the same.
일반적으로, 차량에 적용되는 워터 펌프(water pump)는 냉각수를 순환시키는 기능을 하는 장치로서, 벨트에 의해 강제 구동되어 펌프 임펠러를 회전시켜 냉각수를 흡입 및 토출시킴으로써 냉각수를 순환시키는 구성을 가지고, 그 내부에는 냉각수의 유출 방지를 위해 실 유닛(seal unit)이 조립되어 구성되는 엔진 구동식 워터 펌프와, 배터리 등에서 제공하는 전기에 의하여 전동모터를 구동시키고, 상기 전동모터에 의하여 임펠러가 회전하여 냉각수를 흡입 및 토출함으로써 냉각수를 순환시키는 전동식 워터 펌프가 대표적으로 사용되고 있다.In general, a water pump applied to a vehicle is a device that circulates coolant, and is driven by a belt to rotate a pump impeller to suck and discharge coolant to circulate the coolant, An engine-driven water pump having a seal unit assembled therein to prevent leakage of coolant, an electric motor is driven by electricity supplied from a battery, etc., and the impeller rotates by the electric motor to supply coolant An electric water pump that circulates cooling water by suction and discharge is typically used.
그 중, 상기 전동식 워터 펌프는 상기 엔진 구동식 워터 펌프에 비하여 차량의 엔진 구동력을 요구하지 않기 때문에 상기 엔진 구동식 워터 펌프에 비하여 엔진 효율이 증대되고, 이에 따라 연비가 향상되는 장점을 가지고 있으며, 더 나아가 냉각수의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점을 제공하여 최근 다양한 차종에 널리 적용되고 있다.Among them, since the electric water pump does not require engine driving power of a vehicle compared to the engine-driven water pump, engine efficiency is increased compared to the engine-driven water pump, and thus fuel efficiency is improved, Furthermore, since it provides the advantage of precisely controlling the temperature of the coolant, it has been widely applied to various vehicle models in recent years.
또한, 전기자동차, 하이브리드 자동차 또는 연료전지 차량의 경우, 엔진 구동이 정지된 상태로 주행이 이루어지는 상황(하이브리드 자동차의 경우), 또는, 심지어 워터 펌프를 구동시킬 엔진이 구비되지 않은 상황(전기자동차, 연료전지 차량의 경우)이기 때문에 상기 엔진 구동식 워터 펌프에 비하여 전동식 워터펌프의 중요성이 갈수록 증대되고 있다.In addition, in the case of an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle, a situation in which driving is performed while the engine is stopped (in the case of a hybrid vehicle), or even a situation in which an engine to drive a water pump is not provided (electric vehicle, In the case of a fuel cell vehicle), the importance of an electric water pump is increasing as compared to the engine-driven water pump.
한편, 상기 전동식 워터 펌프 중, 캔드 타입 전동식 워터 펌프(Canned Type Electric Water Pump)는 고정자(固定子)의 안쪽에 캔(CAN) 형상의 밀폐용 용기를 가진 전동기에 의해 구동되는 펌프로서, 로터와 스테이터 사이에 캔 구조물을 삽입하고, 수력부를 로터부까지 연장하여 상기 로터가 냉각수에 잠기도록 함으로써, 투입되는 물이 로터에서 발생되는 마찰열을 적절히 냉각시키는 구조로 이루어진다.On the other hand, among the electric water pumps, the canned type electric water pump is a pump driven by an electric motor having a can-shaped sealing container inside a stator, and a rotor and The can structure is inserted between the stators and the hydraulic power unit is extended to the rotor part so that the rotor is immersed in the cooling water, so that the input water cools the frictional heat generated in the rotor appropriately.
한국 등록특허공보 제10-0900120호(특허문헌 1)에는 액체를 흡입 배출하는 임펠러를 구비한 펌프부와, 상기 펌프부를 구동하는 모터부와, 상기 펌프부를 내장하는 케이싱과, 상기 모터부와 상기 펌프부를 격리하는 칸막이 판과, 상기 모터부를 보호하기 위해서 상기 모터부와 일체 성형된 몰드 수지를 구비하는 펌프가 제안되어 있다. Korean Patent No. 10-0900120 (Patent Document 1) discloses a pump unit having an impeller for sucking and discharging liquid, a motor unit driving the pump unit, a casing containing the pump unit, the motor unit and the A pump comprising a partition plate for isolating a pump unit and a mold resin integrally molded with the motor unit to protect the motor unit has been proposed.
특허문헌 1의 종래 펌프 구조는 레이디얼(Radial) 방향으로 자석과 스테이트 코어가 위치하여 자석에 물이 유입되는 형태의 구조로서 스테이터(코어 권선부)에는 물이 유입되면 안되는 구조가 필요하여 방수용 캔(Can) 또는 사출물을 이용한 방수 구조를 가지고 있다. 그 결과, 로터와 스테이터 코어 사이의 에어 갭(Air gap)이 증대되어 자속 로스(Loss)가 많이 발생되어 일반 자석으론 원하는 펌프(모터) 용량을 맞추기 어렵기 때문에 일반적으로 고가의 희토류 자석을 많이 사용하고 있다.The conventional pump structure of
일반적으로 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에는 인너 로터(Inner rotor) 형태의 내전형 전동기를 채용하고 있으나 인너 로터형 모터일 경우 자석 단면적(즉, 유효면적)이 작아 희토류를 사용하면서 성능을 구현하고 있어 단가가 높다. In general, inner rotor type internal motors are used for water pumps (EWP), compressors, and oil pumps. is implemented, so the unit price is high.
또한, 워터 펌프용 모터는 인너 로터형 모터로서 로터에 채용되는 희토류 자석(Nd-Fe-B)은 철 성분을 함유하고 있어 물과 접촉할 때 자석에 녹이 발생되는 문제가 있어 로터 부분도 방수 구조를 채용하고 있다. 따라서, 워터 펌프용 모터는 로터와 스테이터 사이의 에어 갭(Air gap)이 커져서 로터 자석으로 Nd 사용량을 증대시킬 수 밖에 없는 구조이다. In addition, the water pump motor is an inner rotor type motor, and the rare earth magnet (Nd-Fe-B) used in the rotor contains iron, so there is a problem that the magnet rusts when it comes into contact with water, so the rotor part is also waterproof. is hiring Therefore, the motor for the water pump has a structure in which the air gap between the rotor and the stator is increased, and thus the amount of Nd used as the rotor magnet is inevitably increased.
더욱이, 인너 로터형 모터에서 로터의 자석과 대향한 스테이터의 코어의 내측 슈(Shoe) 부분은 일반적으로 “라운딩(R)“ 처리가 되어 있지 않기 때문에 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형을 사인(sine) 곡선으로 만들지 못해 소음 및 진동에 문제가 있다. 즉, 일반적으로 코어의 내측이 센터를 기준으로 동심원을 이루도록 설계가 되어 있다. 따라서, 종래의 스테이터의 코어 구조는 별도로 소음 및 진동 문제를 개선하기 위한 보조 부품이나 설계가 필요하다. Moreover, in the inner rotor type motor, the inner shoe portion of the stator core facing the magnet of the rotor is generally not “rounded” (R), so the back electromotive force (back electromotive force) waveform is sine. ) There is a problem with noise and vibration because it cannot be made into a curved line. That is, in general, the inner side of the core is designed to form a concentric circle with respect to the center. Therefore, the core structure of the conventional stator requires an auxiliary part or design for improving the noise and vibration problems separately.
이러한 진동 및 소음 발생을 개선하기 위해 종래에는 일반적으로 로터의 자석에 “R”을 주는 형태로 진행한다. 그러나, 자석이 세그먼트(segment) 구조일 경우는 문제가 없으나, 자석이 분할착자되는 일체형 구조인 경우는 “R" 형성이 불가능하다. In order to improve the generation of such vibration and noise, in the related art, it is generally performed in the form of giving “R” to the magnet of the rotor. However, if the magnet has a segment structure, there is no problem, but in the case of an integrated structure in which the magnet is divided and magnetized, it is impossible to form “R”.
한편, 종래의 워터 펌프용 모터는 스테이터의 코어와 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB) 사이에 접지를 해서 EMC(Electro Magnetic Compatibility), EMI(Electro Magnetic Interference) 개선 효과를 보기 위해서는 별도 부품이 추가되어야 하는 문제가 있다.On the other hand, the conventional motor for water pump is grounded between the core of the stator and the printed circuit board (PCB) on which the motor driving circuit is mounted. There is a problem that needs to be added.
본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 로터와 스테이터 사이에 박판의 격벽을 이용하여 분리함에 따라 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프를 제공하는 데 있다. The present invention was devised in view of these conventional problems, and its purpose is to reduce the air gap by separating using a thin plate partition between the rotor and the stator. An object of the present invention is to provide an axial gap type electric motor having a magnetic energy equivalent to that of an electric motor using a magnet and a water pump using the same.
본 발명의 다른 목적은 백요크에 핀을 세워 백요크와 PCB 사이를 간단하게 연결하여 접지(GND)시킴에 의해 EMC(Electro Magnetic Compatibility), EMI(Electro Magnetic Interference) 개선 효과를 도모할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to establish a pin on the back yoke and simply connect between the back yoke and the PCB to ground (GND), thereby improving the EMC (Electro Magnetic Compatibility) and EMI (Electro Magnetic Interference). To provide an earl gap type electric motor and a water pump using the same.
본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 방수를 위해 설계되어 완전 방수 구현이 가능한 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an axial gap type electric motor that is designed for waterproofing with a simple structure and can be completely waterproofed, and a water pump using the same.
본 발명의 또 다른 목적은 종축형 전동기의 스테이터 코어(티스)는 일반 전기강판(S-60)이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화하도록 코어 형태를 최적화시킨 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to apply SMC (Soft Magnetic Composites) instead of general electrical steel sheet (S-60) to the stator core (teeth) of the longitudinal motor to minimize the core loss generated in the motor. To provide an axial gap type electric motor optimized for , and a water pump using the same.
본 발명의 다른 목적은 SMC(Soft Magnetic Composites) 분말를 이용한 압축 성형방법으로 스테이터 코어의 티스를 제작함에 의해 코어(티스) 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있는 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to form an “R” in the shape of the core (teeth) by manufacturing the teeth of the stator core by a compression molding method using SMC (Soft Magnetic Composites) powder to convert the Back EMF (Electromotive Force) waveform into a sine curve. curve) to provide an axial gap type electric motor capable of improving noise and vibration generation and a water pump using the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 워터 펌프(EWP)용 액시얼 갭 타입 전동기는 펌프 커버와 바디 케이스 사이의 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터; 상기 바디 케이스와 어퍼 커버에 의해 형성되는 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터; 상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및 상기 스테이터를 구동하기 위한 드라이버;를 포함하며, 상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고, 상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)의 랜드(Land)부와 백요크의 저면이 솔더링에 의해 전기적으로 상호 연결되는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, an axial gap type electric motor for a water pump (EWP) includes a rotor rotatably supported in a fluid flow passage between a pump cover and a body case; a stator disposed in a lower space formed by the body case and the upper cover to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor; a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator; and a driver for driving the stator, wherein the stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape on the same circumference and parallel to the axial direction so as to face a magnet of the rotor, and the plurality of teeth is a back yoke and a stator core connected at right angles to a magnetic circuit to form a magnetic circuit, and a land portion of a printed circuit board (PCB) forming the driver and a bottom surface of the back yoke are electrically interconnected by soldering. do.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 워터 펌프(EWP)용 액시얼 갭 타입 전동기는 펌프 커버와 바디 케이스 사이의 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터; 상기 바디 케이스와 어퍼 커버에 의해 형성되는 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터; 상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및 상기 스테이터를 구동하기 위한 드라이버;를 포함하며, 상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고, 상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)은 핀을 통하여 백요크와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, an axial gap type electric motor for a water pump (EWP) includes a rotor rotatably supported in a fluid flow passage between a pump cover and a body case; a stator disposed in a lower space formed by the body case and the upper cover to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor; a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator; and a driver for driving the stator, wherein the stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape on the same circumference and parallel to the axial direction so as to face a magnet of the rotor, and the plurality of teeth is a back yoke and a stator core connected at right angles to the stator core to form a magnetic circuit, and a printed circuit board (PCB) forming the driver is electrically connected to the back yoke through pins.
상기 인쇄회로기판(PCB)과 백요크는 각각 외주에는 관통구멍이 형성된 복수 돌기를 구비하며, 상기 인쇄회로기판(PCB)과 백요크는 상기 관통구멍을 통하여 상기 바디 케이스의 단차부에 고정나사 또는 고정볼트를 체결하여 고정될 수 있다.The printed circuit board (PCB) and the back yoke each have a plurality of protrusions having through holes formed on their outer periphery, and the printed circuit board (PCB) and the back yoke are provided with a fixing screw or a step portion of the body case through the through holes. It can be fixed by fastening the fixing bolts.
이 경우, 상기 격벽은 상기 로터와 스테이터 사이의 에어갭(air gap)으로 역할을 한다. In this case, the partition wall serves as an air gap between the rotor and the stator.
상기 스테이터는 복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 백요크를 구비하는 스테이터 코어; 상기 복수의 티스 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 일체로 형성되는 절연성 재질의 복수의 보빈; 및 상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며, 상기 복수의 티스는 각각 "T" 형상으로 이루어지며 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)로 이루어지고, 상기 백요크는 복수의 전기강판이 적층되어 형성될 수 있다.The stator may include: a stator core having a plurality of teeth and a back yoke interconnected with the plurality of teeth to form a magnetic circuit; a plurality of bobbins made of an insulating material integrally formed to surround an outer circumferential surface on which each coil of the plurality of teeth is to be wound; and a coil wound around the outer circumferential surface of the bobbin, wherein each of the plurality of teeth has a "T" shape and is made of Soft Magnetic Composites (SMC), and the back yoke includes a plurality of electrical steel plates. It may be formed by stacking.
또한, 상기 복수의 티스는 각각 상기 코일이 권선되는 코일권선부; 및 상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈;를 포함하며, 상기 슈의 측면과 선단면 사이의 모서리와 슈의 선단면은 “라운딩(R)" 처리될 수 있다.In addition, each of the plurality of teeth may include a coil winding unit on which the coil is wound; and a shoe having a flange extending from the coil winding unit, wherein an edge between the side surface and the tip surface of the shoe and the tip surface of the shoe may be "rounded (R)" processed.
더욱이, 상기 코일권선부는 3각형 기둥으로 이루어지고, 상기 슈는 단면이 사다리꼴 형상으로 이루어질 수 있다.Furthermore, the coil winding portion may be formed of a triangular pole, and the shoe may have a trapezoidal cross-section.
이 경우, 상기 복수의 티스는 각각 백요크의 조립구멍 또는 조립요홈에 압입결합될 수 있다.In this case, the plurality of teeth may be press-fitted to the assembly hole or assembly groove of the back yoke, respectively.
본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프는 일측 및 타측에 유체가 도입되는 유입구와 도입된 유체가 배출되는 배출구를 갖는 펌프 커버; 상기 펌프 커버와 결합되어 펌프 커버 내부에 유체 흐름 통로를 형성하며, 하부공간을 갖는 바디 케이스; 상기 바디 케이스의 하단에 결합되어 상기 하부공간을 실링상태로 설정하는 어퍼 커버; 상기 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터; 상기 로터의 상측에 로터와 일체로 형성되는 임펠러; 상기 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터; 및 상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽;을 포함하며, 상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고, 상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)은 핀을 통하여 백요크와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.A water pump according to an embodiment of the present invention includes: a pump cover having an inlet through which a fluid is introduced and an outlet through which the introduced fluid is discharged; a body case coupled to the pump cover to form a fluid flow passage inside the pump cover and having a lower space; an upper cover coupled to the lower end of the body case to set the lower space to a sealing state; a rotor rotatably supported in the fluid flow passage; an impeller integrally formed with the rotor on the upper side of the rotor; a stator disposed in the lower space to generate a rotating magnetic field to rotate the rotor; and a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator, wherein the stator has a plurality of annularly arranged teeth on the same circumference and parallel to the axial direction so as to face the magnet of the rotor. arranged, the plurality of teeth having a stator core connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit, and a printed circuit board (PCB) forming the driver is electrically connected to the back yoke through pins do it with
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 펌프는 일측에 실링상태의 공간을 구비하고 타측에 유체가 도입되는 유입구와 도입된 유체가 배출되는 배출구가 유체 흐름 통로를 통하여 연결된 펌프 하우징; 상기 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터; 상기 로터의 상측에 로터와 일체로 형성되는 임펠러; 상기 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터; 상기 펌프 하우징의 내부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및 상기 격벽에 일단부가 지지된 상기 로터를 회전 가능하게 지지하는 지지축;을 포함하며, 상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고, 상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)은 핀을 통하여 백요크와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the water pump according to an embodiment of the present invention includes: a pump housing having a space in a sealed state on one side, and an inlet through which a fluid is introduced and an outlet through which the introduced fluid is discharged are connected through a fluid flow passage; a rotor rotatably supported in the fluid flow passage; an impeller integrally formed with the rotor on the upper side of the rotor; a stator disposed in the lower space to generate a rotating magnetic field to rotate the rotor; a partition wall disposed inside the pump housing to separate the rotor and the stator; and a support shaft rotatably supporting the rotor whose one end is supported on the partition wall, wherein the stator has a plurality of annularly arranged teeth on the same circumference and parallel to the axial direction so as to face the magnet of the rotor. arranged, the plurality of teeth having a stator core connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit, and a printed circuit board (PCB) forming the driver is electrically connected to the back yoke through pins do it with
상기 로터와 스테이터는 액시얼 갭 타입 전동기를 형성하며, 상기 로터는 비희토류 자석, 예를 들어, 페라이트(Ferrite) 자석을 구비할 수 있다.The rotor and the stator form an axial gap type electric motor, and the rotor may include a non-rare earth magnet, for example, a ferrite magnet.
또한, 상기 티스는 비정질 금속 분말, 구형 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말 중 어느 하나에 의해 압축 성형되거나, 압출 성형될 수 있다. In addition, the teeth may be compression-molded or extrusion-molded by any one of an amorphous metal powder, a spherical soft magnetic powder, or an alloy powder mixed with an amorphous metal powder and a spherical soft magnetic powder.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서는 일반적인 내전형 전동기와 동일 외경을 갖는 종축형 전동기를 적용할 때 로터와 스테이터 사이에 박판의 격벽을 이용하여 분리함에 따라 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 Nd를 포함하는 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는다.As described above, in the axial gap type motor of the present invention, when a longitudinal motor having the same outer diameter as a general internal type motor is applied, an air gap is formed by separating using a thin plate partition between the rotor and the stator. It is possible to reduce the , so that even if a ferrite magnet, which is a non-rare-earth magnet, is used, it has the same magnetic energy as an electric motor using a rare-earth magnet containing Nd.
본 발명에서는 백요크에 핀을 세워 백요크와 PCB 사이를 간단하게 연결하여 접지(GND)시킴에 의해 EMC(Electro Magnetic Compatibility), EMI(Electro Magnetic Interference) 개선 효과를 도모할 수 있다.In the present invention, the effect of improving EMC (Electro Magnetic Compatibility) and EMI (Electro Magnetic Interference) can be achieved by simply connecting between the back yoke and the PCB to ground (GND) by erecting a pin on the back yoke.
본 발명에서는 스테이터가 내장되는 바디 케이스의 격벽에 의해 로터와 스테이터 사이를 분리시킴에 따라 간단한 구조로 설계되어 완전 방수 구현이 가능하다.In the present invention, it is designed with a simple structure by separating the rotor and the stator by the bulkhead of the body case in which the stator is built, so that complete waterproofing is possible.
또한, 본 발명에서는 박판의 격벽을 이용하여 로터와 스테이터 사이를 분리함에 따라 로터의 자석(Magnet)을 저렴한 비희토류 자석인 페라이트(Ferrite) 자석을 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, as the rotor and the stator are separated by using a partition wall of a thin plate, a ferrite magnet, which is an inexpensive non-rare earth magnet, may be used as the magnet of the rotor.
더욱이, 본 발명의 전동기는 박판의 격벽을 사이에 두고 로터와 스테이터가 대향한 액시얼 갭 타입으로서, 희토류 자석과 같은 별도의 자석 방수 구조가 필요없이 오픈(open) 구조로 사용할 수 있다. 따라서, 희토류 자석을 채용하는 종래의 전동기보다 에어갭(air gap)을 더욱 줄여서 전동기 효율 증대를 도모할 수 있다. Furthermore, the electric motor of the present invention is an axial gap type in which the rotor and the stator face each other with a thin plate barrier therebetween, and can be used in an open structure without the need for a separate magnetic waterproof structure such as a rare earth magnet. Therefore, it is possible to increase the efficiency of the motor by further reducing the air gap compared to the conventional motor employing the rare earth magnet.
본 발명에서는 종축형 전동기의 스테이터 코어(티스)는 일반 전기강판(S-60)이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손을 최소화하도록 코어(티스) 형태를 최적화시킬 수 있다.In the present invention, the stator core (teeth) of the longitudinal motor applies SMC (Soft Magnetic Composites) instead of the general electrical steel plate (S-60) to optimize the core (teeth) shape to minimize the iron loss generated in the motor. .
또한, 본 발명에서는 SMC(Soft Magnetic Composites) 분말를 이용한 압축 성형방법으로 스테이터 코어(티스)를 제작함에 의해 코어(티스) 형상에 “R”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.In addition, in the present invention, by forming a stator core (teeth) by a compression molding method using SMC (Soft Magnetic Composites) powder, “R” is formed in the shape of the core (teeth), and the Back EMF (Electromotive Force) waveform is converted to a sine curve. curve) to improve noise and vibration generation.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프의 정면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프의 어셈블리별 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프에서 바디 케이스 상단에 격벽을 설치하여 스테이터와 로터 사이의 완전 방수 구조를 구현한 것을 보여주는 축방향 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 티스와 백요크 사이의 결합관계를 나타내는 도면으로서, 각각 스테이터 코어의 평면도, 백요크의 평면도, 도 7a의 B-B 선 단면도 및 사시도를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 티스와 백요크 사이의 결합관계를 나타내는 도면으로서, 각각 스테이터 코어의 평면도, 백요크의 평면도, 도 8a의 C-C 선 단면도 및 사시도를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 티스와 백요크 사이의 결합관계를 나타내는 도면으로서, 각각 스테이터 코어의 평면도, 백요크의 평면도, 도 9a의 D-D 선 단면도 및 사시도를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서 제4실시예에 따른 스테이터 코어의 티스와 백요크 사이의 결합관계를 나타내는 도면으로서, 각각 스테이터 코어의 평면도, 백요크의 평면도, 도 10a의 E-E 선 단면도 및 사시도를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기에서 제5실시예에 따른 스테이터 코어의 티스와 백요크 사이의 결합관계를 나타내는 도면으로서, 각각 스테이터 코어의 평면도, 백요크의 평면도, 도 11a의 F-F 선 단면도 및 사시도를 나타낸다.
도 12a 및 도 12b는 각각 종래의 내전형 전동기에서 스테이터 코어의 내측 슈 부분에 "R" 처리가 이루어지지 않은 경우 얻어지는 구형파 형태의 Back EMF 파형과 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기에서 얻어지는 사인파 형태의 Back EMF 파형을 나타낸 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 각각 백요크에 핀을 세워 백요크와 PCB 사이를 연결하거나 PCB 배면의 랜드부에 백요크를 솔더링 접합하여 접지(GND)시킴에 의해 EMC, EMI 개선 효과를 도모할 수 있는 백요크와 PCB 사이의 결합구조를 나타내는 사시도이다.1 is a front view of a water pump using an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 .
3 is an exploded perspective view for each assembly of a water pump using an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of a water pump using an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
6 is an axial cross-sectional view illustrating a complete waterproof structure between a stator and a rotor by installing a bulkhead at the upper end of a body case in a water pump using an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention.
7A to 7D are views showing the coupling relationship between the teeth of the stator core and the back yoke according to the first embodiment in the axial gap type electric motor of the present invention, respectively, a plan view of the stator core, a plan view of the back yoke, FIG. 7A The BB line shows a cross-sectional view and a perspective view.
8A to 8D are views showing the coupling relationship between the teeth and the back yoke of the stator core according to the second embodiment in the axial gap type electric motor of the present invention, respectively, a plan view of the stator core, a plan view of the back yoke, and FIG. 8A CC line shows a cross-sectional view and a perspective view.
9A to 9D are views showing the coupling relationship between the teeth of the stator core and the back yoke according to the third embodiment in the axial gap type electric motor of the present invention, respectively, a plan view of the stator core, a plan view of the back yoke, and FIG. 9A DD line shows a cross-sectional view and a perspective view.
10A to 10D are views showing the coupling relationship between the teeth and the back yoke of the stator core according to the fourth embodiment in the axial gap type electric motor of the present invention, respectively, a plan view of the stator core, a plan view of the back yoke, and FIG. 10A The EE line shows a cross-sectional view and a perspective view.
11A to 11D are views showing the coupling relationship between the teeth and the back yoke of the stator core according to the fifth embodiment in the axial gap type electric motor of the present invention, respectively, a plan view of the stator core, a plan view of the back yoke, FIG. 11A FF line shows a cross-sectional view and a perspective view.
12A and 12B show a square wave back EMF waveform obtained when the inner shoe portion of the stator core is not treated with “R” in the conventional internal type electric motor, respectively, and a sine wave form obtained in an axial gap type motor according to the present invention. It is a diagram showing the Back EMF waveform of
13A and 13B show the effect of improving EMC and EMI by connecting the back yoke and the PCB by setting pins on the back yoke, respectively, or by soldering and bonding the back yoke to the land on the back of the PCB to ground (GND). It is a perspective view showing the coupling structure between the back yoke and the PCB.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
본 발명의 비희토류 자석을 채용한 액시얼 갭 타입 전동기는 종축형 전동기로 구현될 수 있으며 내장한 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에 적용되며, 이하의 설명에서 액시얼 갭 타입 전동기가 워터 펌프(EWP)에 적용되는 것을 예를 들어 설명한다.The axial gap type electric motor employing the non-rare earth magnet of the present invention can be implemented as a longitudinal motor and is applied to a built-in water pump (EWP), a compressor, an oil pump, etc. An example applied to the pump (EWP) will be described.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기를 이용한 워터 펌프(EWP)(200)는 크게 펌프 하우징(10), 액시얼 갭 타입 전동기(100), 임펠러(20) 및 드라이버(50)를 포함하고 있다.1 to 6, a water pump (EWP) 200 using an axial gap type electric motor according to the present invention is largely a
상기 펌프 하우징(10)은 일측단 중앙에 냉각수와 같은 유체가 도입되는 유입구(11a)가 배치되고 타측단 일측에 도입된 유체가 배출되는 배출구(11b)가 연장 형성되어 있으며, 타측단 중앙부는 개방되어 있는 펌프 커버(11)와, 상기 펌프 커버(11)의 개방부를 커버링하여 펌프 커버(11) 내부에 유체 흐름 통로(P)를 형성하며, 상기 유체 흐름 통로(P)의 외부에 하부공간(14)을 갖도록 반전된 컵 형상으로 이루어지는 바디 케이스(12)와, 상기 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(14)에 내장된 전동기(100)의 스테이터(40)와 스테이터(40)를 구동하기 위한 드라이버(50)가 내장되며, 바디 케이스(12)의 하단에 결합되는 어퍼 커버(13)를 포함하고 있다.The
상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12)는 바람직하게는 원통형상으로 이루어져 있고, 상호 고정 결합구조를 가지고 있다.The
상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12) 사이에는 상호 고정 결합을 위해 예를 들어, 4개의 고정용 연장부(11c)가 돌출되어 결합구멍에 고정나사 또는 고정볼트의 체결이 이루어진다. For mutual fixed coupling between the
또한, 상기 펌프 커버(11)와 바디 케이스(12) 사이에는 각각의 플랜지에 원형의 돌출부(11d)와 원형의 요홈(12a)이 형성되어 있으며, 상기 요홈(12a)에는 실링용 O-링(63)이 삽입되어 있다. In addition, a
더욱이, 상기 바디 케이스(12)와 어퍼 커버(13) 사이의 결합부에도 O-링(64)이 삽입되어 하부공간(14)의 실링상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 바디 케이스(12)와 어퍼 커버(13) 사이의 결합부는 레이저 용접방법을 이용하여 접합시키는 방법으로 보다 완벽한 실링상태를 실현하는 것도 가능하다. Furthermore, the O-ring 64 is also inserted into the coupling portion between the
상기 어퍼 커버(13)의 하부면에는 외부로부터 드라이버(50)에 대한 구동신호를 인가하기 위한 터미널단자가 배치되는 콘넥터 하우징(13a)이 연장되어 있다.A
상기 펌프 하우징(10)을 형성하는 펌프 커버(11), 바디 케이스(12) 및 어퍼 커버(13)는 예를 들어, PPS(Poly Phenylene Sulfide) 등의 수지를 사용하여 형성될 수 있다. The
펌프 커버(11)의 유입구(11a)와 배출구(11b) 사이의 절곡 부분의 유체 흐름 통로(P)에는 전동기(100)의 로터(30)가 하측에 일체로 형성되어 있는 임펠러(20)가 배치되어 있다.In the fluid flow passage P of the bent portion between the
또한, 유체 흐름 통로(P)에 임펠러(20)가 배치될 수 있도록 펌프 커버(11)의 개방된 하단은 유입구(11a) 보다 더 넓은 공간을 확보하도록 확장되어 있고, 펌프 커버(11)의 개방된 하단과 대응하는 바디 케이스(12)의 상부에는 요홈 구조를 형성하도록 플랜지가 연장되어 있다.In addition, the open lower end of the
상기 임펠러(20)는 유입구(11a)로부터 유입되는 냉각수와 같은 유체를 측면에 배치된 배출구(11b)를 통하여 배출하도록 원판 형태의 상판(21)과 하판(22) 사이에 다수의 날개(23)가 방사상으로 배치되어 있다. 상기 상판(21)은 중앙에 관통구멍이 형성되고 상측으로부터 하측으로 직경이 증가하는 상협하광 형상으로 이루어지고, 하판(22)은 로터(20)의 상측과 외곽을 둘러싸는 원형판으로 이루어져 있다. 상기 하판(22)과 로터(20)는 인서트 몰딩방법으로 일체화될 수 있다. The
또한, 하판(22)의 중앙부에는 베어링 하우징(62)이 돌출 형성되며, 베어링 하우징(62)에는 지지축(60)에 로터(20)를 회전 가능하게 지지하는 슬리브 베어링(61)이 설치되어 있다.In addition, a bearing
상기 슬리브 베어링(61)은 유체와 접촉이 이루어지는 것을 고려하여 카본 베어링 또는 플라스틱 베어링과 같은 오일레스 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.Considering that the
한편, 본 발명에서는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(20)를 회전 구동하기 위한 구동수단으로서 상기 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(14)에 배치된 코어형 스테이터(40)와, 바디 케이스(12) 외부의 유체 흐름 통로(P)에 스테이터(40)에 대향하여 배치된 로터(30)를 포함하는 액시얼 갭 타입 전동기(100)를 채용하고 있다.Meanwhile, in the present invention, as shown in FIGS. 2 to 6 , a core-type stator disposed in the sealed
우선, 로터(30)는 하판(22)의 저면에 링형상의 백요크(31)와 자석(32)이 순차적으로 설치되어 임펠러(20)와 단일체를 구성한다. 로터(30)의 자석(32)은 복수의 N극 및 S극의 분할 자석편으로 이루어지거나 또는 링형상의 자석에 N극 및 S극이 다극으로 분할 착자된 자석을 사용할 수 있으며, 백요크(31)는 자석(32)의 배면에 설치되어 자기회로를 형성한다. First, the
상기 바디 케이스(12)의 상부에는 스테이터(40)와 로터(30)를 분리시키기 위한 박판의 격벽(12b)이 설치되어 스테이터(40)에 대한 완전 방수 구조를 구현한다. 즉, 바디 케이스(12) 내부의 밀폐된 하부공간(14)에 배치된 스테이터(40)는 물과의 접촉을 완벽하게 차단할 수 있다. A
상기 격벽(12b)은 바디 케이스(12)의 원통부와 비교할 때 상대적으로 얇은 두께로 형성함에 의해 이하에 설명하는 바와 같이 로터(30)의 자석(Magnet)을 비희토류 자석인 페라이트(Ferrite) 자석을 사용할 수 있다.The
즉, 본 발명의 전동기(100)는 박판의 격벽(12b)을 사이에 두고 로터(30)와 스테이터(40)가 대향한 액시얼 갭 타입으로서, 희토류 자석과 같은 별도의 자석 방수 구조가 필요없이 오픈(open) 구조로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전동기(100)는 로터(30)의 자석(32)이 펌프 커버(11) 내부에 유체 흐름 통로(P)를 흐르는 냉각수와 접촉된 상태로 장시간 운영될지라도 자석의 성능 하락이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 전동기(100)는 자석 방수 구조를 갖는 희토류 자석을 채용하는 전동기보다 에어갭(air gap)을 더욱 줄여서 효율 증대를 도모할 수 있다. That is, the
또한, 본 발명에서는 일반적인 내전형 전동기와 동일 외경을 갖는 종축형 전동기를 적용할 때 로터(30)와 스테이터(40) 사이에 박판의 격벽(12b)을 이용하여 분리함에 따라 에어갭(air gap)을 줄이는 것이 가능하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 Nd를 포함하는 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 갖는 액시얼 갭 타입 전동기를 구현할 수 있다.In addition, in the present invention, when a longitudinal motor having the same outer diameter as a general internal type motor is applied, an air gap is formed between the
상기 지지축(60)은 바디 케이스(12)의 사출성형시에 상기 격벽(12b)의 중앙부에 지지축(60)의 일부를 삽입한 형태로 몰딩하는 인서트 몰딩(insert molding) 방식으로 일체화하거나 또는 격벽(12b)의 중앙부에 형성된 일체로 지지축 수용부(12c)에 압입하여 고정된다.The
지지축 수용부(12c)의 일부는 격벽(12b)으로부터 하부공간(14)으로 연장되고, 일부는 격벽(12b)의 상측으로 연장형성되어 돌출되어 있으며, 충분한 접촉면적을 가지고 지지축(60)의 하단부를 견고하게 지지한다.A part of the support
이하에 본 발명의 일 실시예에 따른 액시얼 갭 타입 전동기의 스테이터에 대하여 설명한다.Hereinafter, a stator of an axial gap type electric motor according to an embodiment of the present invention will be described.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 스테이터(40)는 실링상태를 유지하는 하부공간(14)에 설치되며, 박판의 격벽(12b)을 사이에 두고 로터(30)와 축방향으로 대향하여 배치되어 액시얼 갭 타입 전동기를 구성한다.4 to 6, the
상기 스테이터(40)는 복수의 티스(41)와 상기 복수의 티스(41)를 상호 연결하여 자기회로를 형성하는 백요크(42)를 구비하는 스테이터 코어(45)와, 상기 복수의 티스(41) 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 일체로 형성되는 절연성 재질의 복수의 보빈(43)과, 상기 보빈(43)의 외주면에 권선되는 코일(44)을 포함한다. The
상기 스테이터 코어(45)를 형성하는 복수의 티스(41)는 각각 "T" 형상으로 이루어지며 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)을 압축 성형하여 제조될 수 있으며, 슈(shoe) 부분이 로터(30)의 자석을 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 배열되어 있다. The plurality of
상기 티스(41)는 연자성 분말(SMC)로서 자기 투자율이 높고, 낮은 보자력 및 높은 포화자기 유도를 가진 등방성 자기재료, 예를 들어, Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Si 합금 분말을 사용할 수 있다. 이러한 연자성 분말(SMC)로 티스(41)를 압축 성형 또는 압출 성형 방법으로 제조하면 3D 구조로 형성이 가능하고 티스(41)는 등방성 성질을 갖는다. The
후술하는 바와 같이, 연자성 분말(SMC)로 티스(41)를 압축 성형방법은 로터(30)의 자석(32)과 대향하는 티스(41)의 선단부, 즉, 슈 부분에 곡면 형성에 필요한 “라운딩(R)"을 쉽게 형성할 수 있어 중요하다.As will be described later, the compression molding method of the
본 발명의 티스(41)는 연자성 분말(SMC)의 압축 성형 이외에 투자율이 높은 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 구형 연자성 분말(SMC) 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있다. 이 경우, 비정질 금속 분말을 100% 사용하는 경우에 비하여 구형 연자성 분말(SMC)을 소정 비율 혼합하는 경우가 고압 소결의 어려움을 해소할 수 있으며, 투자율을 높일 수 있다. In addition to compression molding of soft magnetic powder (SMC), the
상기 복수의 티스(41)의 후단부에는 박판으로 이루어진 복수의 전기강판(실리콘 강판)이 적층되어 형성되고 복수의 티스(41)와 결합되어 자기회로를 형성하는 소정의 폭을 갖는 환형의 백요크(42)가 배치되어 있다.A plurality of electrical steel sheets (silicon steel sheets) made of thin plates are stacked on the rear end of the plurality of
상기 복수의 보빈(43)은 각각 코일(44)이 권선될 영역을 한정하도록 양단부에 플랜지(43a,43b)가 형성되어 있다.
종래의 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기는 백요크(back yoke)의 내주 또는 외주에 복수의 티스가 방사상으로 배열된 스테이터 코어를 사용한다. 백요크와 티스(Teeth) 부분에 대하여 전기강판(실리콘 강판)을 한 통으로(서로 연결된 형태로) 타발한 후 적층시킬 때, 코어 형상, 특히 로터의 자석과 대향하는 티스의 선단부(즉, 슈 부분)에 곡면 형성에 필요한 “라운딩(R)"을 쉽게 형성할 수 없다.A conventional radial gap type electric motor uses a stator core in which a plurality of teeth are radially arranged on an inner periphery or an outer periphery of a back yoke. When stacking electrical steel sheets (silicon steel sheets) in a single barrel (connected to each other) with respect to the back yoke and the teeth, the core shape, especially the tip of the teeth facing the magnet of the rotor (that is, the shoe portion) ), it is not possible to easily form the “rounding (R)” required to form a curved surface.
그 결과, 종래의 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기는 도 12a에 도시된 바와 같이 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형이 구형파(square wave) 형태로 얻어지게 되어, 전동기 회전시 소음 및 진동의 발생을 막을 수 없다. As a result, in the conventional radial gap type electric motor, a back electromotive force (EMF) waveform is obtained in the form of a square wave as shown in FIG. can't stop it from happening
본 발명의 스테이터 코어(45)는 상기한 레이디얼 갭 타입(Radial gap type) 전동기의 스테이터 코어와 다르게 액시얼 갭 타입의 전동기에 적용하는 것으로, 복수의 티스(41)와 백요크(42)가 직각으로 연결되는 구조이므로 복수의 티스와 백요크를 일체화된 박판 적층체로 구성하는 것이 불가능하다. The
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 스테이터 코어(45)는 복잡한 3D 형상을 갖는 티스(41)는 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 제조하고, 백요크(42)는 종래와 같이 전기강판(실리콘 강판)을 타발 성형하여 준비한 후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 백요크(42)에 복수의 연자성 분말(SMC) 티스(41)를 조립하여 얻어질 수 있다.In order to solve this problem, in the
상기 "T" 형상으로 이루어지는 복수의 티스(41)는 각각 연자성 분말(SMC)을 압축 성형하여 제조됨에 따라 코어 형상에 “라운딩(R)"을 쉽게 형성하여 도 12b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2: 점선)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1: 실선)이 얻어지도록 할 수 있으며(왜곡률: 0.5%), 그 결과 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다. The plurality of
또한, 본 발명의 스테이터 코어(45)는 복수의 티스(41)와 백요크(42)가 직각으로 연결되는 구조로서 종축형 전동기에 특화된 것이며, 스테이터 코어(45)의 티스(41)는 일반 전기강판이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화하도록 티스 형상에 “라운딩(R)"을 도입함에 의해 코어(티스) 형태를 최적화하였다.In addition, the
본 발명에 따른 스테이터(40)는 먼저, 연자성 분말(SMC)로 복수의 티스(41)를 제조하고, 복수의 전기강판(실리콘 강판)을 타발성형하여 소정의 폭을 갖는 환형의 백요크(42)를 준비한다.In the
이어서, 복수의 티스(41)에는 각각 절연성 재질의 열경화성 수지로 인서트 몰딩함에 의해 티스(41)에 보빈(43)을 일체로 형성하여 코일이 권선될 영역을 한정한다. Subsequently, the
그 후, 티스(41)에 일체로 형성된 보빈(43)에 코일(44)을 권선하고, 백요크(42)의 조립구멍(42b)에 티스(41)의 일단부를 결합하면 도 7d에 도시된 스테이터(40)의 조립이 완료된다.After that, the
상기 보빈(43)에 대한 코일(44)의 권선은 먼저 보빈이 일체로 형성된 티스(41)를 백요크(42)에 결합한 상태에서 코일(44)을 권선하는 것도 가능하다.In the winding of the
상기 스테이터(40)의 하부에는 스테이터(40)의 3상 코일에 구동신호를 인가하여 회전자계를 발생시키기 위한 드라이버(50)가 설치되어 있다. 상기 드라이버(50)는 모터구동회로를 형성하는 각종 전자부품(54)이 실장된 인쇄회로기판(PCB)(51)을 포함하고 있다.A
상기 인쇄회로기판(PCB)(51)의 외주에는 복수, 예를 들어, 3개의 돌기(52)가 연장 형성되어 있으며, 3개의 돌기(52)에는 각각 인쇄회로기판(PCB)(51)을 바디 케이스(12)의 내부에 설치된 고정부(12d)에 고정나사, 또는 고정볼트(53)를 사용하여 고정시키기 위한 관통구멍이 형성되어 있다.A plurality of, for example, three
인쇄회로기판(PCB)(51)의 상측에 위치한 백요크(42) 또한 인쇄회로기판(PCB)(51)의 3개의 돌기(52)에 대응하는 부분에 3개의 돌기(42c)가 연장형성되어 있으며, 각각의 돌기(42c)에는 고정부(12d)에 고정나사, 또는 고정볼트(53)를 체결할 때 통과하는 관통구멍이 형성되어 있다.The
본 발명의 스테이터 코어(41)는 도 7a 내지 도 11d를 참고로 이하에 설명하는 바와 같이, 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(42)의 조립 구조에 따라 다양한 변형이 가능하다.The
도 7a 내지 도 7d를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어(45)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(42)를 포함하고 있다.7A to 7D , the
상기 티스(41)는 연자성 분말(SMC)의 압축 성형에 의해 "T" 형상으로 이루어지며, 로터의 자석과 대향하는 선단부, 즉 슈(41a)는 코일(44)이 권선되는 코일권선부(41b)로부터 플랜지가 연장 형성된 구조를 가지고 있다.The
상기 코일권선부(41b)는 대략 3각형 기둥을 이루고 있고, 슈(41a)는 대략 4각형 기둥을 이루고 있다. 슈(41a)와 코일권선부(41b)는 단면이 대략 사다리꼴 형상을 이루며, 슈(41a)와 코일권선부(41b)의 각 면과 면의 경계부인 모서리에는 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성되어 있다. The
따라서, 제1실시예에 따른 스테이터 코어(45)를 채용한 전동기는 도 12b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1)이 얻어지도록 할 수 있으며(왜곡률: 0.5%), 그 결과 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있고, 또한, 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화할 수 있다.Therefore, in the electric motor employing the
본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어(45)는 9개의 티스(41)가 9개의 조립구멍(42b)을 갖는 백요크(42)에 조립되어 있다.In the
상기 백요크(42)는 복수의 전기강판(실리콘 강판)을 타발성형한 후 적층함에 의해 얻어지며, 인접한 티스(41) 사이에 자기회로경로로서 역할을 하도록 소정의 폭을 갖는 링형상을 이루도록 중앙부에 관통구멍(42a)이 형성되고, 동일 원주상에 9개의 조립구멍(42b)이 형성되어 있다.The
백요크(42)에는 외주에 3개의 돌기(42c)가 연장형성되어 있으며, 각각의 돌기(42c)에는 관통구멍이 형성되어 있어, 인쇄회로기판(PCB)(51)의 고정시에 함께 고정부(12d)에 고정볼트(53)를 사용하여 고정된다.The
본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어(45)는 9개의 티스(41)가 백요크(42)의 9개 조립구멍(42b)에 조립될 때, 압입결합되거나 동일 선상에 위치 고정하는 구조를 채택할 수 있으며, 이 경우 스토퍼(stopper) 역할은 코일(44)이 권선되어 있는 보빈(43)이 할 수 있다.The
도 8a 내지 도 8d를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어(45a)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(421)를 포함하고 있다.8A to 8D , the
제2실시예에 따른 스테이터 코어(45a)에서 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)는 제1실시예와 동일하고, 백요크(421)에 차이가 있다.The nine soft magnetic powder (SMC)
상기 백요크(421)는 인접한 티스(41) 사이에 자기회로경로로서 역할을 하도록 소정의 폭을 갖는 링형상을 이루도록 중앙부에 관통구멍(42a)이 형성되고, 동일 원주상에 9개의 조립요홈(421b)이 형성되어 있다.The
상기 제2실시예에 따른 백요크(421)는 조립요홈(421b)을 형성하는 부분에는 관통구멍이 형성되고, 조립요홈(421b)의 하측에 전기강판(실리콘 강판)을 추가로 적층하여 완성될 수 있다.The
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어(45a)는 9개의 티스(41)가 백요크(421)의 9개 조립요홈(421b)에 조립될 때, 압입결합되는 구조를 채택할 수 있으며, 이 경우 스토퍼(stopper) 역할은 코일(44)이 권선되어 있는 보빈(43)이 할 수 있다.The
그 결과, 상기 백요크(421)의 조립요홈(421b)에 티스(41)의 일단부가 조립되면, 티스(41)와 백요크(421) 사이의 접촉면적이 제1실시예와 비교하여 증가하게 된다.As a result, when one end of the
따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어(45)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(421) 사이의 접촉면적이 증가함에 따라 티스(41)에 권선된 코일(44)로부터 열이 발생할 때 티스(41)로부터 넓은 면적의 백요크(421)를 통하여 빠르게 열이 분산되므로, 제1실시예보더 더 우수한 방열 기능을 갖게 된다.Accordingly, the
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어(45a)는 백요크(421)를 제외한 연자성 분말(SMC) 티스(41)의 구성은 제1실시예와 동일하게, 슈(41a)와 코일권선부(41b)의 각 면과 면의 경계부인 모서리에는 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성되어 있다. In the
따라서, 제2실시예에 따른 스테이터 코어(45a)는 각 면과 면의 경계부인 모서리에 “라운딩(R)" 처리하여 도 12b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1)이 얻어지도록 할 수 있으며(왜곡률: 0.5%), 그 결과 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있고, 또한, 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화할 수 있다.Therefore, the
도 9a 내지 도 9d를 참고하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어(45b)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(411)와 백요크(421)를 포함하고 있다.9A to 9D , the
제3실시예에 따른 스테이터 코어(45b)에서 백요크(421)는 제2실시예와 동일하고, 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(411)에 차이가 있다.In the
상기 티스(411)는 연자성 분말(SMC)의 압축 성형에 의해 "T" 형상으로 이루어지며, 로터의 자석과 대향하는 선단부, 즉 슈(411a)는 코일(44)이 권선되는 코일권선부(41b)로부터 플랜지가 연장 형성된 구조를 가지고 있다.The
상기 티스(411)를 형성하는 코일권선부(41b)는 대략 3각형 기둥, 슈(411a)는 대략 4각형 기둥을 이루고 있으며, 슈(411a)는 단면이 대략 사다리꼴 형상을 이루며, 슈(411a)와 코일권선부(41b)의 각 면과 면의 경계부인 모서리에는 “라운딩(R)" 처리하여 곡면으로 형성되어 있다. 또한, 로터의 자석과 대향하는 슈(411a)는 도 9c에 도시된 바와 같이, 선단부가 곡면 형상을 이루고 있다.The
따라서, 제3실시예에 따른 스테이터 코어(45b)는 각 면과 면의 경계부인 모서리에 “라운딩(R)" 처리하여 도 12b에 도시된 바와 같이 이상적인 사인 곡선(sine curve)(S2)에 근접한 백 EMF(Back Electromotive Force) 파형(S1)이 얻어지도록 할 수 있어, 전동기 회전에 따른 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다. Therefore, the
또한, 제3실시예에 따른 스테이터 코어(45b)는 전동기에서 발생되는 철손(Core Loss)을 최소화할 수 있고, 우수한 방열 기능을 갖게 된다.In addition, the
본 발명의 제3실시예에 따른 스테이터 코어(45b)는 제2실시예와 동일하게 티스(411)가 백요크(421)의 조립요홈(421b)에 조립될 때, 압입결합되는 구조를 채택할 수 있으며, 이 경우 스토퍼(stopper) 역할은 코일(44)이 권선되어 있는 보빈(43)이 할 수 있다.The
도 10a 내지 도 10d를 참고하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어(45c)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(422)를 포함하고 있다.10A to 10D , the
제4실시예에 따른 스테이터 코어(45c)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)는 제1실시예와 동일하고, 백요크(422)는 차이가 있다.In the
제4실시예에서 백요크(422)는 도 10b에 도시된 바와 같이, 인접한 티스(41) 사이에 자기회로경로로서 역할을 하도록 소정의 폭을 갖는 링형상을 이루도록 중앙부에 관통구멍(42a)이 형성되고, 티스(41)의 일단부가 조립되는 조립구멍은 형성되지 않는 구조이다.In the fourth embodiment, as shown in FIG. 10B, the
본 발명의 제4실시예에 따른 스테이터 코어(45c)는 도 10c에 도시된 바와 같이, 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(422) 사이에 면대면 접합이 이루어진다. In the
따라서, 제4실시예에 따른 스테이터 코어(45c)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(422) 사이의 조립을 위해 백요크(422)의 외주에 형성된 복수의 조립슬롯(42d)에 고정나사, 또는 고정볼트(53)를 체결하여 바디 케이스(12)의 내부에 구비된 고정부에 고정시킬 수 있다.Accordingly, the
도 11a 내지 도 11d를 참고하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 스테이터 코어(45d)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(42)를 포함하고 있다.11A to 11D , the
제5실시예에 따른 스테이터 코어(45d)는 9개의 연자성 분말(SMC) 티스(41)와 백요크(42)는 제1실시예와 동일하다. 제1실시예와 다른 점은 EMC, EMI 개선 효과를 도모하기 위해 백요크(42)와 PCB(51) 사이의 결합을 위해 도 11c에 도시된 바와 같이 백요크(42)에 핀(pin)(55)이 설치된 점에서 차이가 있다.In the
종래에는 접지를 위해 링을 사용하여 베어링(Bearing) 하우징 또는 코어 밑단에 접지하는 방식으로 구성되어 있어 점퍼선과 같은 별도의 연결구성이 필요하여 단가 및 조립성에 문제가 있다.Conventionally, it is configured in a way of grounding the bottom of the bearing housing or the core using a ring for grounding, so a separate connection configuration such as a jumper wire is required, which causes problems in unit cost and assembly.
본 발명에서는 백요크(42)에 홀을 만들어 핀(55)을 압입하고, PCB(51)를 조립하여 PCB(51) 앞면으로 핀(55)이 나오면 핀(55)에 납땜하여 백요크(42)와 PCB(51)의 GND를 상호 연결하는 방식을 채택함에 의해 EMC, EMI 개선 효과를 도모할 수 있다.In the present invention, a hole is made in the
본 발명에 따른 스테이터 코어(45)는 티스(41)에 권선된 코일(44)로부터 열이 발생할 때 티스(41)로부터 넓은 면적의 백요크(42)를 통하여 빠르게 열이 분산되고, 백요크(42)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 고정나사나 고정볼트(53)를 통하여 바디 케이스(12)에 고정시키거나 백요크(42)의 일부를 바디 케이스(12)에 접합시키는 방법으로 방열이 이루어질 수 있다.In the
상기한 제1 내지 제5 실시예에서는 티스(41)만을 연자성 분말(SMC)로 이루어지고, 백요크(42)는 박판의 전기강판(실리콘 강판)을 타발한 후 적층한 것을 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 티스와 백요크를 모두 연자성 분말(SMC)로 제조한 후, 조립하는 것도 물론 가능하다. In the first to fifth embodiments described above, only the
도 13a 및 도 13b는 각각 백요크에 핀을 세워 백요크와 PCB 사이를 연결하거나 PCB 배면의 랜드부에 백요크를 솔더링 접합하여 접지(GND)시킴에 의해 EMC, EMI 개선 효과를 도모할 수 있는 백요크와 PCB 사이의 결합구조를 나타낸다.13A and 13B show the effect of improving EMC and EMI by connecting the back yoke and the PCB by setting pins on the back yoke, respectively, or by soldering and bonding the back yoke to the land on the back of the PCB to ground (GND). It shows the coupling structure between the back yoke and the PCB.
종래에는 접지를 위해 링을 사용하여 베어링(Bearing) 하우징 또는 코어 밑단에 접지하는 방식으로 구성되어 있어 점퍼선과 같은 별도의 연결구성이 필요하여 단가 및 조립성에 문제가 있다.Conventionally, it is configured in a way of grounding the bottom of the bearing housing or the core using a ring for grounding, so a separate connection configuration such as a jumper wire is required, which causes problems in unit cost and assembly.
본 발명에서는 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 백요크(42)에 홀을 만들어 핀(55)을 압입하고, PCB(51)를 조립하여 PCB(51) 앞면으로 핀(55)이 나오면 핀(55)에 납땜한다. 그 결과, 백요크(42)와 PCB(51)의 GND를 핀(55)을 이용하여 전기적으로 상호 연결하는 방식을 채택함에 의해 EMC, EMI 개선 효과를 도모할 수 있다.In the present invention, as shown in FIGS. 13a and 13b, a hole is made in the
도 11c에는 백요크(42)에 홀을 만들어 핀(55)이 압입된 예를 나타낸다.11C shows an example in which a hole is made in the
백요크(42)와 PCB(51)의 GND를 상호 연결하여 직접 접지(GND)하는 방식을 채용할 수 있다.A method of directly grounding the
직접 접지(GND)하는 방식은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 PCB(51)의 뒷면에 형성된 랜드(Land)부에 SMD(표면실장)시에 납을 이용하여 백요크(42)에 접합하여 전기적으로 상호 연결함에 의해 직접 접지(GND)가 이루어진다.The method of direct grounding (GND) is as shown in FIGS. 2 and 6 , bonding to the
상기 PCB(51)와 연결되는 백요크(42)는 바디 케이스(12)와 연결되어 있다.The
본 발명의 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 백요크(42)와 PCB(51)를 상호 연결함에 의해 EMC, EMI 개선 효과를 도모할 수 있다.In the axial gap type
본 발명에 따른 워터 펌프(200)는 액시얼 갭 타입 전동기(100)가 예를 들어, 10폴(pole)-9슬롯(slot) 구조의 BLDC 모터로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전동기(100)는 스테이터(40)의 코일(44)이 복수의 티스(41)에 권선될 때, U,V,W 3상 구조로 코일(44)을 권선하고 U,V,W 3상 코일(44)의 타단은 스타-결선방식으로 결선될 수 있다. 더욱이, 상기 전동기(100)는, 예를 들어, 인버터를 이용한 6-스탭방식의 전파구동방식으로 구동될 수 있다.In the
본 발명에 따른 워터 펌프(200)용 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 스테이터(40)가 펌프 커버(11) 내부의 유체 흐름 통로(P)와 완전히 분리된 방수 공간인 바디 케이스(12) 내부의 하부공간(14)에 배치되고, 로터(30)는 임펠러(20)와 일체로 형성되어 유체 흐름 통로(P)에 배치되어 있으며, 스테이터(40)와 로터(30)는 격벽(12b)에 의해 분리된 구조를 가지고 있다.In the axial gap type
본 발명에 따른 액시얼 갭 타입 전동기(100)는 차량 내부의 워터 펌프(200) 제어장치로부터 워터펌프 제어신호가 드라이버(50)에 인가되면, 드라이버(50)는 홀센서(도시되지 않음)로부터 로터의 위치신호를 수신할 때 드라이버(50)로부터 액시얼 갭 타입 전동기(100)의 스테이터 코일(44)에 대한 구동신호를 인가하며, 스테이터(40)는 복수의 티스(41)로부터 회전 자기장이 발생한다. In the axial gap type
스테이터(40)의 복수의 티스(41)로부터 회전 자기장이 발생하면, 격벽(12b)을 통하여 유체 흐름 통로(P)에 배치된 로터(30)는 임펠러(20)와 함께 지지축(60)을 중심으로 회전이 이루어지며, 그 결과 임펠러(43)의 회전에 따라 펌프 커버(11)의 유입구(11a)로부터 냉각수가 도입되고, 도입된 냉각수는 유체 흐름 통로(P)를 따라 배출구(11b)로 배출된다.When a rotating magnetic field is generated from the plurality of
본 발명에서는 유체 흐름 통로(P)의 외부에 배치된 전동기(100)의 스테이터(40)에 의해 유체 흐름 통로(P)의 내부에 배치된 임펠러(20)와 로터(30)를 자기결합방식으로 구동함에 의해 전동기(100)의 스테이터(40)에 대한 완전한 방수를 실현할 수 있다. In the present invention, the
더욱이, 본 발명에서는 전동기(100)의 스테이터(40)를 유체 흐름 통로(P)와 완전히 격리시킴에 따라 별도의 방수처리를 생략할 수 있고 이로 인해 전동기(100)의 로터(30)와 스테이터(40) 사이의 에어 갭을 최적 상태로 설정하여 전동기(100)의 효율화를 도모할 수 있다.Moreover, in the present invention, as the
또한, 본 발명에서는 전동기의 스테이터(40)를 유체 흐름 통로(P)와 완전히 격리시킴에 따라 방수구조를 채용하지 않은 일반 베어링으로 전동기의 지지축(60)을 지지하는 것이 가능하여 원가절감과 함께 내구성 향상을 도모할 수 있다.In addition, in the present invention, as the
본 발명은 내전형 전동기와 동일외경을 갖는 종축형 전동기를 적용하여 비희토류 자석인 페라이트 자석을 사용할지라도 희토류 자석을 사용한 전동기와 동등한 자기에너지를 가질 수 있다.The present invention applies a vertical motor having the same outer diameter as an internal motor, so that even if a ferrite magnet, which is a non-rare earth magnet, is used, it can have the same magnetic energy as an electric motor using a rare earth magnet.
본 발명에서는 종축형 전동기의 스테이터 코어부는 일반 전기강판이 아닌 SMC(Soft Magnetic Composites)를 적용하여 전동기에서 발생되는 철손을 최소화하도록 코어 형태를 최적화시킬 수 있다.In the present invention, the stator core part of the vertical shaft type motor can optimize the core shape to minimize the iron loss generated in the motor by applying SMC (Soft Magnetic Composites) instead of a general electrical steel sheet.
또한, 본 발명에서는 SMC 분말를 이용한 압축 성형방법으로 스테이터 코어의 티스를 제작함에 의해 코어(티스) 형상에 “라운드(R)”을 형성하여 Back EMF(Electromotive Force) 파형을 사인 곡선(sine curve) 형태로 얻어지도록 하여 소음 및 진동 발생을 개선할 수 있다.In addition, in the present invention, a “round (R)” is formed in the shape of the core (teeth) by manufacturing the teeth of the stator core by the compression molding method using SMC powder, and the Back EMF (Electromotive Force) waveform is converted into a sine curve shape. It is possible to improve the generation of noise and vibration by making
본 발명은 비희토류 자석을 채용한 액시얼 갭 타입 전동기에 관한 것으로, 특히 종축형 영구자석 동기 전동기에 적용될 수 있으며, 전동기는 하이브리드, 전기자동차 및 연료전지자동차에 적용되어 전장부품, 배터리, 연료전지스택 등의 냉각수를 순환시키는 냉각장치용 워터 펌프(EWP), 컴프레셔, 오일 펌프 등에 적용될 수 있다.The present invention relates to an axial gap type electric motor employing a non-rare earth magnet, and in particular, it can be applied to a vertical axis type permanent magnet synchronous motor. It can be applied to a water pump (EWP) for a cooling device that circulates cooling water such as a stack, a compressor, an oil pump, and the like.
10: 펌프 하우징
11: 펌프 커버
11a: 유입구
11b: 배출구
11c: 연장부
12: 바디 케이스
12a: 요홈
12b: 격벽
12c: 지지축 수용부
12d: 고정부
13: 어퍼 커버
13a: 콘넥터 하우징
14: 하부공간
20: 임펠러
21: 상판
22: 하판
23: 날개
30: 로터
31: 백요크
32: 자석
40: 스테이터
41,411: 티스
41a,411a; 슈
41b: 코일권선부
42,421,422: 백요크
42a: 관통구멍
42b: 조립구멍
42c: 돌기
43: 보빈
43a,43b: 플랜지
44: 코일
45-45d: 스테이터 코어
50: 드라이버
51: PCB
52: 돌기
53: 고정볼트
54: 전자부품
60: 지지축
61: 슬리브 베어링
62: 베어링 하우징
63,64: O-링
100: 전동기
200: 워터 펌프
55: 핀10: pump housing 11: pump cover
11a:
11c: extension 12: body case
12a:
12c: support
13:
14: lower space 20: impeller
21: upper plate 22: lower plate
23: wing 30: rotor
31: back yoke 32: magnet
40: stator 41,411: teeth
41a, 411a;
42,421,422: back
42b:
43:
44: coil 45-45d: stator core
50: driver 51: PCB
52: protrusion 53: fixing bolt
54: electronic component 60: support shaft
61: sleeve bearing 62: bearing housing
63,64: O-ring 100: electric motor
200: water pump 55: pin
Claims (10)
펌프 커버와 바디 케이스 사이의 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터;
상기 바디 케이스와 어퍼 커버에 의해 형성되는 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터;
상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및
상기 스테이터를 구동하기 위한 드라이버;를 포함하며,
상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고,
상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)의 랜드(Land)부와 백요크의 저면이 솔더링에 의해 전기적으로 상호 연결되는 액시얼 갭 타입 전동기.An axial gap type electric motor for a water pump (EWP), comprising:
a rotor rotatably supported in a fluid flow passage between the pump cover and the body case;
a stator disposed in a lower space formed by the body case and the upper cover to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor;
a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator; and
a driver for driving the stator;
The stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape parallel to the axial direction on the same circumference to face the magnet of the rotor, and the plurality of teeth are connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit. provided,
An axial gap type electric motor in which a land portion of a printed circuit board (PCB) forming the driver and a bottom surface of a back yoke are electrically interconnected by soldering.
펌프 커버와 바디 케이스 사이의 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터;
상기 바디 케이스와 어퍼 커버에 의해 형성되는 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터;
상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및
상기 스테이터를 구동하기 위한 드라이버;를 포함하며,
상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고,
상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)은 핀을 통하여 백요크와 전기적으로 연결되는 액시얼 갭 타입 전동기.An axial gap type electric motor for a water pump (EWP), comprising:
a rotor rotatably supported in a fluid flow passage between the pump cover and the body case;
a stator disposed in a lower space formed by the body case and the upper cover to generate a rotating magnetic field to rotate and drive the rotor;
a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator; and
a driver for driving the stator;
The stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape parallel to the axial direction on the same circumference to face the magnet of the rotor, and the plurality of teeth are connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit. provided,
A printed circuit board (PCB) forming the driver is an axial gap type electric motor that is electrically connected to the back yoke through pins.
상기 인쇄회로기판(PCB)과 백요크는 각각 외주에는 관통구멍이 형성된 복수 돌기를 구비하며,
상기 인쇄회로기판(PCB)과 백요크는 상기 관통구멍을 통하여 상기 바디 케이스의 단차부에 고정나사 또는 고정볼트를 체결하여 고정되는 액시얼 갭 타입 전동기.3. The method of claim 1 or 2,
The printed circuit board (PCB) and the back yoke each have a plurality of protrusions having through holes formed on their outer periphery,
An axial gap type electric motor in which the printed circuit board (PCB) and the back yoke are fixed by fastening a fixing screw or a fixing bolt to the step portion of the body case through the through hole.
상기 격벽은 상기 로터와 스테이터 사이의 에어갭(air gap)으로 역할을 하는 액시얼 갭 타입 전동기.3. The method of claim 1 or 2,
The partition wall serves as an air gap between the rotor and the stator.
상기 스테이터는
복수의 티스와 상기 복수의 티스와 상호 연결되어 자기회로를 형성하는 백요크를 구비하는 스테이터 코어;
상기 복수의 티스 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 일체로 형성되는 절연성 재질의 복수의 보빈; 및
상기 보빈의 외주면에 권선되는 코일;을 포함하며,
상기 복수의 티스는 각각 연자성 분말(SMC: Soft Magnetic Composites)로 이루어지고, 상기 백요크는 복수의 전기강판 또는 연자성 분말(SMC)로 이루어지는 액시얼 갭 타입 전동기.3. The method of claim 1 or 2,
The stator is
a stator core having a plurality of teeth and a back yoke interconnected with the plurality of teeth to form a magnetic circuit;
a plurality of bobbins made of an insulating material integrally formed to surround an outer circumferential surface on which each coil of the plurality of teeth is to be wound; and
and a coil wound around the outer circumferential surface of the bobbin.
Each of the plurality of teeth is made of soft magnetic powder (SMC), and the back yoke is an axial gap type electric motor made of a plurality of electrical steel sheets or soft magnetic powder (SMC).
상기 복수의 티스는 각각
상기 코일이 권선되는 코일권선부; 및
상기 코일권선부로부터 플랜지가 연장 형성된 슈;를 포함하며,
상기 슈의 측면과 선단면 사이의 모서리와 슈의 선단면은 “라운딩(R)" 처리된 액시얼 갭 타입 전동기.6. The method of claim 5,
Each of the plurality of teeth
a coil winding unit on which the coil is wound; and
and a shoe having a flange extending from the coil winding part;
The edge between the side and the tip of the shoe and the tip of the shoe are “rounded (R)” for an axial gap type electric motor.
상기 복수의 티스는 각각 백요크의 조립구멍 또는 조립요홈에 압입결합되는 액시얼 갭 타입 전동기.6. The method of claim 5,
The plurality of teeth are each press-fitted to the assembly hole or assembly groove of the back yoke axial gap type electric motor.
상기 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터;
상기 로터의 상측에 로터와 일체로 형성되는 임펠러;
상기 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터;
상기 펌프 하우징의 내부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽; 및
상기 스테이터를 구동하기 위한 드라이버;를 포함하며,
상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고,
상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)의 랜드(Land)부와 백요크의 저면이 솔더링에 의해 전기적으로 상호 연결되는 워터 펌프. a pump housing having a space in a sealed state on one side and connected to an inlet through which the fluid is introduced and an outlet through which the introduced fluid is discharged through a fluid flow passage;
a rotor rotatably supported in the fluid flow passage;
an impeller integrally formed with the rotor on the upper side of the rotor;
a stator disposed in the lower space to generate a rotating magnetic field to rotate the rotor;
a partition wall disposed inside the pump housing to separate the rotor and the stator; and
a driver for driving the stator;
The stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape parallel to the axial direction on the same circumference to face the magnet of the rotor, and the plurality of teeth are connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit. provided,
A water pump in which a land portion of a printed circuit board (PCB) forming the driver and a bottom surface of a back yoke are electrically interconnected by soldering.
상기 펌프 커버와 결합되어 펌프 커버 내부에 유체 흐름 통로를 형성하며, 하부공간을 갖는 바디 케이스;
상기 바디 케이스의 하단에 결합되어 상기 하부공간을 실링상태로 설정하는 어퍼 커버;
상기 유체 흐름 통로에 회전 가능하게 지지된 로터;
상기 로터의 상측에 로터와 일체로 형성되는 임펠러;
상기 하부공간에 배치되어 회전자기장을 발생하여 상기 로터를 회전 구동하기 위한 스테이터; 및
상기 바디 케이스의 상부에 배치되어 상기 로터와 스테이터를 분리시키기 위한 격벽;을 포함하며,
상기 스테이터는 상기 로터의 자석과 대향하여 배치되도록 동일한 원주상에 축방향과 평행하게 환형으로 복수의 티스가 배열되고, 상기 복수의 티스는 백요크에 직각으로 연결되어 자기회로를 형성하는 스테이터 코어를 구비하고,
상기 드라이버를 형성하는 인쇄회로기판(PCB)은 핀을 통하여 백요크와 전기적으로 연결되는 워터 펌프. a pump cover having an inlet through which the fluid is introduced and an outlet through which the introduced fluid is discharged;
a body case coupled to the pump cover to form a fluid flow passage inside the pump cover and having a lower space;
an upper cover coupled to the lower end of the body case to set the lower space to a sealing state;
a rotor rotatably supported in the fluid flow passage;
an impeller integrally formed with the rotor on the upper side of the rotor;
a stator disposed in the lower space to generate a rotating magnetic field to rotate the rotor; and
and a partition wall disposed on the body case to separate the rotor and the stator.
The stator has a plurality of teeth arranged in an annular shape parallel to the axial direction on the same circumference to face the magnet of the rotor, and the plurality of teeth are connected at right angles to the back yoke to form a magnetic circuit. provided,
A printed circuit board (PCB) forming the driver is electrically connected to the back yoke through pins.
상기 로터와 스테이터는 액시얼 갭 타입 전동기를 형성하는 워터 펌프. 11. The method of claim 9 or 10,
The rotor and the stator form an axial gap type electric motor.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020191696A (en) * | 2019-05-17 | 2020-11-26 | Tdk株式会社 | Rotating electric machine |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100900120B1 (en) | 2006-09-19 | 2009-06-01 | 파나소닉 전공 주식회사 | Pump |
US20100158724A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Olai Ihle | Electrically commutated DC motor for a liquid pump |
JP2011196341A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Fujitsu General Ltd | Pump device |
JP2012182957A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Fujitsu General Ltd | Axial gap type electric motor |
KR20130135664A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-11 | 주식회사 아모텍 | Axial gap type motor and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004343876A (en) * | 2003-05-14 | 2004-12-02 | Nidec Shibaura Corp | Motor and blower using it |
CN102656774B (en) * | 2009-10-16 | 2014-07-30 | 国立大学法人北海道大学 | Axial gap motor |
US9391500B2 (en) * | 2010-03-22 | 2016-07-12 | Regal Beloit America, Inc. | Axial flux electric machine |
JP5660942B2 (en) * | 2011-03-16 | 2015-01-28 | 株式会社久保田鉄工所 | Electric pump and rotor for electric pump |
JP5898976B2 (en) * | 2012-01-30 | 2016-04-06 | 株式会社日立産機システム | Impeller system with axial gap rotor |
KR102001198B1 (en) | 2018-02-20 | 2019-07-17 | 주식회사 팬직 | Roof Fan |
-
2020
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100900120B1 (en) | 2006-09-19 | 2009-06-01 | 파나소닉 전공 주식회사 | Pump |
US20100158724A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Olai Ihle | Electrically commutated DC motor for a liquid pump |
JP2011196341A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Fujitsu General Ltd | Pump device |
JP2012182957A (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Fujitsu General Ltd | Axial gap type electric motor |
KR20130135664A (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-11 | 주식회사 아모텍 | Axial gap type motor and manufacturing method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102538380B1 (en) * | 2022-11-02 | 2023-05-31 | 한국전기연구원 | Electrical machine |
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KR20210108844A (en) | 2021-09-03 |
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