KR20210119663A - Toroidal motor, manufacturing method and air compressor having the same - Google Patents

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KR20210119663A KR1020200036043A KR20200036043A KR20210119663A KR 20210119663 A KR20210119663 A KR 20210119663A KR 1020200036043 A KR1020200036043 A KR 1020200036043A KR 20200036043 A KR20200036043 A KR 20200036043A KR 20210119663 A KR20210119663 A KR 20210119663A
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박민규
최규성
양현섭
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Abstract

The present invention relates to a toroidal motor, a manufacturing method thereof, and an air compressor including the same, and more particularly, to a toroidal motor which can reduce the size of a stator and the amount of an iron core material to be used, while having sufficient performance, reduce the weight of the entire air compressor, and improve overall productivity since manufacturability can be increased, a manufacturing method thereof, and an air compressor including the same. The toroidal motor includes: a housing (100) which has a cylindrical body (110); a stator (200) which has a cylindrical yoke part (210) and a teeth part (220) as separate components, wherein the cylindrical yoke part (210) and the teeth part (220) are assembled and coupled with each other; and a coil (300) which is wound around the yoke part (210).

Description

토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기{TOROIDAL MOTOR, MANUFACTURING METHOD AND AIR COMPRESSOR HAVING THE SAME}Toroidal motor, manufacturing method thereof, and air compressor including the same

본 발명은 토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충분한 성능을 가지면서도 고정자의 크기 및 철심 소재 사용량을 저감할 수 있고, 전체 공기압축기의 무게를 저감할 수 있으며, 제작성을 보다 높일 수 있어 전체 생산성을 높일 수 있는 토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기에 관한 것이다. The present invention relates to a toroidal motor, a method for manufacturing the same, and an air compressor including the same, and more particularly, it is possible to reduce the size of the stator and the amount of iron core material used while having sufficient performance, and to reduce the weight of the entire air compressor. It relates to a toroidal motor capable of increasing overall productivity by further increasing manufacturability, a method for manufacturing the same, and an air compressor including the same.

일반적으로 연료전지 차량은 수소와 산소가 가습기에 공급되어 물의 전기분해 역반응인 전기화학 반응을 통해 생성되는 전기 에너지를 차량의 구동력으로 공급하는 차량을 말하며, 한국특허등록 제0962903호에 일반적인 연료전지 차량이 개시되어 있다.In general, a fuel cell vehicle refers to a vehicle in which hydrogen and oxygen are supplied to a humidifier, and electric energy generated through an electrochemical reaction, which is a reverse reaction of electrolysis of water, is supplied as a driving force of the vehicle. This is disclosed.

통상적으로 승용연료전지 자동차는 100kW 급의 연료전지스택을 탑재하고 있는데, 연료전지스택의 운전을 가압조건에서 할 경우 연료전지스택에 공급되는 공기는 1~4bar의 고압으로 공급되기 때문에 이를 위해서 10만에서 20만 RPM의 회전수를 갖는 공기압축기를 사용하여야 한다.In general, passenger fuel cell vehicles are equipped with a 100kW fuel cell stack. When the fuel cell stack is operated under pressure, the air supplied to the fuel cell stack is supplied at a high pressure of 1 to 4 bar. An air compressor with a rotation speed of 200,000 RPM should be used.

연료전지 차량은 통상적으로 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 연료전지 스택에 공급되는 공기의 습도를 높여주는 가습기와, 연료전지 스택에 수소를 공급하는 연료공급부와, 연료전지 스택에 산소를 포함한 공기를 공급하는 공기공급부와, 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각 모듈 등으로 구성된다.A fuel cell vehicle typically includes a fuel cell stack that produces electricity, a humidifier that increases the humidity of air supplied to the fuel cell stack, a fuel supply unit that supplies hydrogen to the fuel cell stack, and air containing oxygen in the fuel cell stack. It is composed of an air supply unit for supplying the fuel cell, a cooling module for cooling the fuel cell stack, and the like.

공기공급부는 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너와, 에어클리너에서 여과된 공기를 압축해 공급하는 공기압축기, 가압된 고온의 공기를 냉각하는 냉각장치, 공기의 습도를 높여주는 가습기, 유량을 조절하는 밸브로 구성된다.The air supply unit includes an air cleaner that filters foreign substances in the air, an air compressor that compresses and supplies the air filtered from the air cleaner, a cooling device that cools the pressurized high temperature air, a humidifier that increases the humidity of the air, and controls the flow rate. It consists of a regulating valve.

전술한 공기압축기는 외부로부터 흡입한 공기를 압축기임펠러를 이용하여 압축한 후 연료전지스택으로 송출한다. The above-described air compressor compresses air sucked in from the outside using a compressor impeller, and then sends the compressed air to the fuel cell stack.

여기서 압축기임펠러는 구동부로부터 동력을 전달받는 회전축과 연결되어 있으며, 일반적으로 구동부는 고정자(Stator)와 로터의 전자기 유도에 의해 회전축을 구동하게 된다. Here, the compressor impeller is connected to the rotating shaft receiving power from the driving unit, and in general, the driving unit drives the rotating shaft by electromagnetic induction of the stator and the rotor.

상기 공기압축기에 사용하는 토로이달 모터는 요크부에 코일이 감기는 구조를 갖는 것으로, 고정자의 철손과 회전자의 와전류 손실이 작아 효율이 우수하다. The toroidal motor used in the air compressor has a structure in which a coil is wound on a yoke portion, and the stator iron loss and the rotor eddy current loss are small, and thus the efficiency is excellent.

더욱 상세하게, 종래 도 1에 도시한 토로이달 모터(1)는 원통형상의 하우징(10); 원통형상의 요크부(21)와, 상기 요크부(21) 내면의 외주방향을 따라 일정거리 이격되어 돌출되는 티스부(22)와, 상기 요크부(21) 외주면으로부터 외주방향을 따라 일정거리 이격되어 돌출되는 하우징지지부(22)를 포함하는 고정자(20); 상기 요크부(21)의 둘레에 권선되는 코일(30)을 포함한다. More specifically, the conventional toroidal motor 1 shown in Figure 1 includes a cylindrical housing 10; A cylindrical yoke portion 21, a tooth portion 22 protruding at a predetermined distance along the outer circumferential direction of the inner surface of the yoke portion 21, and a predetermined distance along the outer circumferential direction from the outer circumferential surface of the yoke portion 21, a stator 20 including a protruding housing support 22; and a coil 30 wound around the yoke unit 21 .

그런데, 상기 고정자는 양측의 티스부 및 하우징지지부 구조를 통해 코일 권선 공정이 어려워 제작성이 저하될 수 밖에 없고, 고정자의 소재인 철심의 밀도가 높기 때문에 공기압축기의 전체 무게가 증가된다. However, in the stator, the coil winding process is difficult due to the structure of the teeth and the housing support on both sides, and thus the manufacturability is inevitably reduced, and the overall weight of the air compressor is increased because the density of the iron core, which is the material of the stator, is high.

이에 따라, 공기압축기의 성능은 높일수 있으면서도, 생산성을 보다 높이고, 무게를 줄일 수 있는 토로이달 모터가 요구되고 있다. Accordingly, there is a demand for a toroidal motor capable of increasing the performance of the air compressor while further increasing the productivity and reducing the weight.

대한민국 등록특허 제10-1810430호(2017.12.13. 등록)Republic of Korea Patent No. 10-1810430 (Registered on Dec. 13, 2017)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 충분한 성능을 가지면서도 고정자의 크기 및 철심 소재 사용량을 저감할 수 있고, 전체 공기압축기의 무게를 저감할 수 있으며, 제작성을 보다 높일 수 있어 전체 생산성을 높일 수 있는 토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and while having sufficient performance, the size of the stator and the amount of iron core material used can be reduced, the weight of the entire air compressor can be reduced, and the manufacturability can be further improved. To provide a toroidal motor capable of increasing overall productivity, a manufacturing method thereof, and an air compressor including the same.

본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)는 원통형상의 몸체(110)를 포함하는 하우징(100); 원통형상의 요크부(210)와, 상기 요크부(210) 내면의 외주방향을 따라 돌출되어 그 사이에 복수의 제2공간부(A2)를 형성하는 티스부(220)가 개별부품으로, 서로 조립체결되는 고정자(200); 및 상기 요크부(210)의 둘레에 권선되는 코일(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The toroidal motor 1000 according to the present invention includes a housing 100 including a cylindrical body 110; The cylindrical yoke portion 210 and the tooth portion 220 protruding along the outer circumferential direction of the inner surface of the yoke portion 210 to form a plurality of second space portions A2 therebetween are separate parts, and are assembled with each other. The stator 200 is fastened; and a coil 300 wound around the yoke unit 210 .

또한, 상기 요크부(210) 및 티스부(220)는 축방향으로 길게 서로 대응되는 형태의 제2고정부(211) 및 제2체결부(221)가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the yoke portion 210 and the tooth portion 220 are characterized in that the second fixing portion 211 and the second fastening portion 221 of a shape corresponding to each other long in the axial direction are respectively formed.

또, 상기 제2고정부(211) 및 제2체결부(221) 중 하나는 축방향으로 오목한 형태이고, 나머지 하나가 이에 대응되는 볼록한 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, one of the second fixing part 211 and the second fastening part 221 has a concave shape in the axial direction, and the other one has a convex shape corresponding thereto.

또, 상기 고정자(200)는 상기 복수개의 티스부(220)를 원주방향으로 연결하는 연장부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 연장부(230)는 축방향으로 이격되어 복수개 형성될 수 있다.In addition, the stator 200 is characterized in that it includes an extension portion 230 for connecting the plurality of tooth portions 220 in a circumferential direction, and the extension portion 230 is spaced apart in the axial direction to be formed in plurality. can

아울러, 본 발명의 토로이달 모터(1000)는 상기 요크부(210) 및 티스부(220)와 상기 코일(300)이 서로 절연되도록 하는 절연부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the toroidal motor 1000 of the present invention is characterized in that it further includes an insulating part 400 to insulate the yoke part 210 and the tooth part 220 and the coil 300 from each other.

이 때, 상기 절연부(400)는 축방향으로 양측에서 삽입되는 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the insulating part 400 is characterized in that it includes a first insulating member (400a) and a second insulating member (400b) inserted from both sides in the axial direction.

또한, 상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1공간부(A1)에 대응되는 형태의 제1대응부(401)와, 상기 제2공간부(A2)에 대응되는 형태의 제2대응부(402)와, 축방향으로 일측에서 상기 제1대응부(401) 및 제2대응부(402)를 연결하는 연결부(403)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first insulating member 400a and the second insulating member 400b each have a first corresponding portion 401 having a shape corresponding to the first space portion A1 and a second space portion A2, respectively. It is characterized in that it comprises a second corresponding portion 402 of a shape corresponding to, and a connection portion 403 for connecting the first corresponding portion 401 and the second corresponding portion 402 from one side in the axial direction.

아울러, 상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1대응부(401)에 상기 제1공간부(A1)를 원주방향으로 2개의 공간으로 구획하도록 돌출되는 제1격벽(404)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first insulating member 400a and the second insulating member 400b each protrude from the first corresponding part 401 to divide the first space part A1 into two spaces in the circumferential direction. One partition wall 404 is characterized in that it is formed.

또, 상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1격벽(404)과 연결되어 상기 제2대응부(402)에 상기 제2공간부(A2)를 원주방향으로 2개의 공간으로 구획하도록 돌출되는 제2격벽(405)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first insulating member 400a and the second insulating member 400b are respectively connected to the first partition wall 404 so that the second space portion A2 is connected to the second corresponding portion 402 in the circumferential direction. It is characterized in that the second partition wall 405 protruding to partition into two spaces is formed.

한편, 본 발명에 따른 공기압축기는 상술한 바와 같은 토로이달 모터(1000)를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the air compressor according to the present invention is characterized in that it includes the toroidal motor 1000 as described above.

또 한편, 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 제조 방법에 있어서, 상기 토로이달 모터(1000) 제조 방법은, S10) 상기 절연부(400)가 형성된 상기 요크부(210) 둘레에 상기 코일(300)을 권선하는 권선 단계; S20) 상기 코일(300)이 권선된 요크부(210)에 상기 티스부(220)를 조립하는 요크부 및 티스부 조립 단계; 및 S30) 상기 조립된 요크부(210) 및 티스부(220)를 상기 하우징(100)에 조립하는 하우징 조립 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method of manufacturing the toroidal motor 1000 according to the present invention, in the manufacturing method of the toroidal motor 1000, S10) the coil around the yoke unit 210 in which the insulating unit 400 is formed. winding step of winding 300; S20) a yoke unit and a tooth unit assembly step of assembling the tooth unit 220 to the yoke unit 210 on which the coil 300 is wound; and S30) a housing assembly step of assembling the assembled yoke unit 210 and the tooth unit 220 to the housing 100 .

본 발명의 토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기는 충분한 성능을 가지면서도 고정자의 크기 및 철심 소재 사용량을 저감할 수 있고, 전체 공기압축기의 무게를 저감할 수 있으며, 제작성을 보다 높일 수 있어 전체 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. The toroidal motor of the present invention, its manufacturing method, and the air compressor including the same can reduce the size of the stator and the amount of iron core material used while having sufficient performance, reduce the weight of the entire air compressor, and improve manufacturability This has the advantage of increasing overall productivity.

특히, 본 발명의 토로이달 모터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기는 고정자의 외면을 지지하는 제1지지부가 하우징에 형성되어 그 만큼 고정자를 제조하기 위한 철심 사용량을 줄여 생산비용을 줄일 수 있고, 비용을 저감할 수 있으며, 전체 공기압축기 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.In particular, in the toroidal motor of the present invention, the manufacturing method thereof, and the air compressor including the same, the first support portion for supporting the outer surface of the stator is formed in the housing, thereby reducing the amount of iron core used for manufacturing the stator, thereby reducing the production cost. , cost can be reduced, and the overall weight of the air compressor can be reduced.

또한, 본 발명의 토로이달 모터는 냉각수가 유동가능한 냉각수유로가 하우징 제1지지부의 일부 또는 전체에 형성될 수 있어 하우징을 형성하는 몸체의 두께 및 전체 하우징의 외경을 줄일 수 있어 소형화가능한 장점이 있다.In addition, in the toroidal motor of the present invention, a cooling water flow path through which cooling water can flow may be formed in part or all of the first support part of the housing, thereby reducing the thickness of the body forming the housing and the outer diameter of the entire housing. .

또, 본 발명의 토로이달 모터는 요크부 및 티스부가 개별부품으로 서로 조립체결될 수 있어 티스부의 조립 이전에 코일 권선이 수행될 수 있으며, 권선 작업을 보다 용이하게 수행하여 생산성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, in the toroidal motor of the present invention, since the yoke part and the teeth part can be assembled with each other as individual parts, coil winding can be performed before assembling the teeth part, and the winding operation can be performed more easily to further increase productivity. There are advantages.

아울러, 본 발명의 토로이달 모터는 티스부들을 원주방향으로 연결하는 연장부가 축방향으로 이격되어 복수개 형성됨에 따라 티스부의 형상을 안정적으로 지지할수 있으면서도 티스부와 요크부의 조립 용이성을 높일 수 있는 장점이 있다. In addition, in the toroidal motor of the present invention, as a plurality of extension parts connecting the teeth in the circumferential direction are formed to be spaced apart in the axial direction, the shape of the teeth can be stably supported and the ease of assembly of the teeth and yoke parts can be improved. have.

도 1 및 도 2는 종래의 토로이달 모터를 도시한 도면 및 이의 자속밀도 분포를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 토로이달 모터를 나타낸 분해사시도, 단면도 및 이의 자속밀도 분포를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명에 따른 토로이달 모터의 부분 확대 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 토로이달 모터의 티스부 형태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 토로이달 모터의 또 다른 부분 확대 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 토로이달 모터의 부분 사시도, 평면도 및 절연부재를 나타낸 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 토로이달 모터의 다른 부분 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 토로이달 모터의 제조 방법 일 예를 나타낸 도면.1 and 2 are views showing a conventional toroidal motor and a view showing a magnetic flux density distribution thereof.
3 to 5 are an exploded perspective view showing a toroidal motor according to the present invention, a cross-sectional view, and a view showing a magnetic flux density distribution thereof.
6 to 8 are partially enlarged cross-sectional views of the toroidal motor according to the present invention, respectively.
9 is a view showing the shape of the teeth of the toroidal motor according to the present invention.
10 is another partially enlarged view of the toroidal motor according to the present invention.
11 to 13 are a partial perspective view, a plan view, and a perspective view of an insulating member of the toroidal motor according to the present invention.
14 is another partial perspective view of the toroidal motor according to the present invention.
15 is a view showing an example of a method of manufacturing a toroidal motor according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000), 그 제조 방법 및 이를 포함하는 공기압축기를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, a toroidal motor 1000 according to the present invention, a manufacturing method thereof, and an air compressor including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to the accompanying drawings.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)를 나타낸 분해사시도, 단면도 및 이의 자속밀도 분포를 나타낸 도면이고, 도 6 내지 도 8은 각각 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 부분 확대 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 티스부(220) 형태를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 또 다른 부분 확대 도면이며, 도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 부분 사시도, 평면도 및 절연부(400)재를 나타낸 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 다른 부분 사시도이다. 3 to 5 are exploded perspective views, cross-sectional views, and magnetic flux density distributions of the toroidal motor 1000 according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 are views of the toroidal motor 1000 according to the present invention, respectively. It is a partially enlarged cross-sectional view, and FIG. 9 is a view showing the shape of the tooth part 220 of the toroidal motor 1000 according to the present invention, and FIG. 10 is another partially enlarged view of the toroidal motor 1000 according to the present invention. 11 to 13 are a partial perspective view, a plan view, and a perspective view of an insulating part 400 material of the toroidal motor 1000 according to the present invention, and FIG. 14 is another part of the toroidal motor 1000 according to the present invention. is a perspective view.

본 발명의 토로이달 모터(1000)는 하우징(100), 고정자(200), 코일(300) 및 절연부(400)를 포함한다. The toroidal motor 1000 of the present invention includes a housing 100 , a stator 200 , a coil 300 , and an insulating part 400 .

상기 하우징(100)은 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)의 외부 형태를 형성하는 부분으로, 몸체(110) 및 제1지지부(120)를 포함한다.The housing 100 is a part that forms the external shape of the toroidal motor 1000 according to the present invention, and includes a body 110 and a first support part 120 .

상기 몸체(110)는 원통형상이며, 상기 제1지지부(120)는 상기 몸체(110) 내면의 외주방향을 따라 돌출되어 그 사이에 복수의 제1공간부(A1)를 형성하는 부분이다. The body 110 has a cylindrical shape, and the first support part 120 protrudes along the outer circumferential direction of the inner surface of the body 110 to form a plurality of first spaces A1 therebetween.

상기 제1지지부(120)는 상기 고정자(200)를 지지하는 부분이며, 이 때, 상기 몸체(110) 및 제1지지부(120)는 동일한 소재로 일체로 형성된다. The first support part 120 is a part that supports the stator 200 , and in this case, the body 110 and the first support part 120 are integrally formed of the same material.

상기 제1공간부(A1)는 상기 제1지지부(120)들 사이에 형성된 공간으로, 차후 설명할 동일한 반경방향으로 위치되는 제2공간부(A2)와 함께 상기 코일(300)이 권선되는 공간을 형성하는 부분이다. The first space portion A1 is a space formed between the first support portions 120 , and a space in which the coil 300 is wound together with a second space portion A2 positioned in the same radial direction to be described later. part that forms

상기 하우징(100)은 내부에 냉각수가 유동되는 냉각수유로(111)가 형성될 수 있는데, 상기 제1지지부(120) 형성 영역의 일부 또는 전체에 위치될 수 있다. 상기 도 8은 상기 냉각수유로(111)가 상기 제1지지부(120) 형성 영역 내에 위치되는 형태를 나타낸 것으로, 냉각수유로(110)가 몸체(110)에 형성되는 것에 비해 몸체(110) 자체의 형성 두께를 줄일 수 있어 토로이달 모터(1000)의 전체 크기를 줄일 수 있다. The housing 100 may have a cooling water passage 111 through which the cooling water flows therein, and may be located in a part or the whole of the first support unit 120 forming region. 8 shows a form in which the cooling water flow path 111 is positioned in the first support part 120 forming region, compared to the cooling water flow path 110 formed in the body 110 , the body 110 itself is formed. Since the thickness can be reduced, the overall size of the toroidal motor 1000 can be reduced.

상기 고정자(200)는 상기 하우징(100) 내부에 구비되는 부분으로, 요크부(210)와 티스부(220)를 포함하며, 철심으로 제작된다. The stator 200 is a part provided inside the housing 100 , and includes a yoke part 210 and a tooth part 220 , and is made of an iron core.

상기 요크부(210)는 원통형태이며, 상기 티스부(220)는 상기 요크부(210) 내면의 외주방향을 따라 돌출되어 그 사이에 복수의 제2공간부(A2)를 형성하는 부분이다. The yoke portion 210 has a cylindrical shape, and the tooth portion 220 protrudes along the outer circumferential direction of the inner surface of the yoke portion 210 to form a plurality of second space portions A2 therebetween.

상기 요크부(210) 및 티스부(220)는 일체로 제작될 수도 있으나, 코일(300) 권선 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 상기 요크부(210) 및 티스부(220)가 개별부품으로, 서로 조립체결되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 요크부(210) 및 티스부(220)의 조립은 도 15에 도시한 바와 같이, 권선 단계(S10) 이후에 수행된다. 더욱 상세하게, 요크부(210) 및 티스부(220)가 개별부품의 형태인 경우, 도 15에 도시한 바와 같이, 권선 단계(S10), 요크부 및 티스부 조립 단계(S20), 및 하우징 조립 단계(S30)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 티스부(220)가 조립되기 이전에 요크부(210)에 코일(300)을 권선하여 권선 작업이 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하여 전체 생산성을 높일 수 있다. The yoke unit 210 and the tooth unit 220 may be integrally manufactured, but the yoke unit 210 and the tooth unit 220 are separate parts so that the coil 300 winding process can be performed more easily. , it is preferable to be assembled with each other. At this time, the assembly of the yoke unit 210 and the tooth unit 220 is performed after the winding step (S10) as shown in FIG. 15 . In more detail, when the yoke portion 210 and the tooth portion 220 are in the form of individual parts, as shown in FIG. 15 , the winding step (S10), the yoke portion and the tooth portion assembly step (S20), and the housing It may include an assembling step (S30). That is, by winding the coil 300 on the yoke unit 210 before the tooth unit 220 is assembled, the winding operation can be performed more easily, thereby increasing overall productivity.

특히, 상기 요크부(210)는 상기 티스부(220)가 축방향으로 길게 삽입되어 고정되도록, 상기 요크부(210) 및 티스부(220)가 축방향으로 길게 서로 대응되는 형태의 제2고정부(211) 및 제2체결부(221)가 각각 형성된다. 다시 말해, 상기 요크부(210)에 제2고정부(211)가 형성되고, 상기 티스부(220)에 상기 제2고정부(211)에 대응되는 제2체결부(221)가 형성된다. 이 때, 상기 제2고정부(211) 및 제2체결부(221) 중 하나는 축방향으로 오목한 형태이고, 나머지 하나가 이에 대응되는 볼록한 형태일 수 있다. In particular, the yoke part 210 has a second height in which the yoke part 210 and the tooth part 220 correspond to each other long in the axial direction so that the tooth part 220 is inserted and fixed in the axial direction. The government 211 and the second fastening portion 221 are respectively formed. In other words, a second fixing part 211 is formed on the yoke part 210 , and a second fastening part 221 corresponding to the second fixing part 211 is formed on the tooth part 220 . In this case, one of the second fixing part 211 and the second fastening part 221 may have a concave shape in the axial direction, and the other may have a convex shape corresponding thereto.

상기 도 3, 4, 6, 7, 및 8에 도시한 형태는 상기 요크부(210)의 제2고정부(211)가 오목한 형태로 형성되고, 상기 티스부(220)의 제2체결부(221)가 이에 대응되는 볼록한 형태를 나타내었다. 또한, 도 10 (a)에 도시한 형태는 상기 요크부(210)의 제2고정부(211)가 볼록한 형태로 형성되고, 상기 티스부(220)의 제2체결부(221)가 이에 대응되는 오목한 형태를 나타내었고, 도 10 (b)에 도시한 형태는 상기 요크부(210)의 제2고정부(211)가 오목한 형태로 형성되고, 상기 티스부(220)의 제2체결부(221)가 이에 대응되는 볼록한 형태이되, 그 단면이 뾰족하게 돌출되는 형태를 나타내었다. 상기 요크부(210)의 제2고정부(211) 및 상기 티스부(220)의 제2체결부(221)의 형태는 도시된 형태 외에도, 축방향으로 상기 티스부(220)가 이동되어 조립 체결되는 형태라면 더욱 다양하게 형성될 수 있다. 3, 4, 6, 7, and 8, the second fixing part 211 of the yoke part 210 is formed in a concave shape, and the second fastening part ( 221) shows the corresponding convex shape. In addition, in the form shown in FIG. 10 ( a ), the second fixing part 211 of the yoke part 210 is formed in a convex shape, and the second fastening part 221 of the tooth part 220 corresponds to this. In the form shown in FIG. 10 (b), the second fixing part 211 of the yoke part 210 is formed in a concave shape, and the second fastening part ( 221) has a corresponding convex shape, but shows a shape in which the cross section protrudes sharply. The shape of the second fixing part 211 of the yoke part 210 and the second fastening part 221 of the tooth part 220 is assembled by moving the tooth part 220 in the axial direction in addition to the illustrated shape. If it is fastened, it may be formed in more various ways.

복수개의 상기 티스부(220)는 모두 각각 상기 요크부(210)에 체결될 수 있고, 상기 고정자(200)는 조립 용이성을 보다 높일 수 있도록 복수개의 상기 티스부(220) 몇 개가 군을 이루도록 또는 전체가 일체화되도록 상기 복수개의 티스부(220)를 원주방향으로 연결하는 연장부(230)가 형성될 수 있다. 상기 연장부(230)는 축방향으로 상기 고정자(200)의 양측을 포함하여 축방향으로 서로 이격되어 복수개 형성될 수 있다. 도 9에 도시한 형태는 12개의 티스부(220)가 형성되되, 도 9 (a)에서 12개의 티스부(220) 모두가 4개의 연장부(230)에 의해 일체화된 예를 나타내었고, 도 9 (b)에서 연장부(230)가 형성되지 않고, 개별적인 12개의 티스부(220)가 구비된 형태를 나타내었다. 도면에 도시하지는 않았으나, n개(n=2개 이상의 정수)의 티스부(220)가 연장부(230)에 연결된 형태 역시 가능하다. 더욱 상세하게, 12개의 티스부(220)가, 2개씩 서로 연결되어 총 6개 부품인 것, 3개식 서로 연결되어 4새 부품인 것 등을 포함하여 더욱 다양하게 변경 적용 가능하다. All of the plurality of teeth 220 may be respectively fastened to the yoke portion 210, and the stator 200 may be configured such that several of the plurality of teeth 220 form a group to further improve assembly easiness. An extension portion 230 for connecting the plurality of tooth portions 220 in the circumferential direction may be formed so that the entirety is integrated. A plurality of the extension parts 230 may be formed to be spaced apart from each other in the axial direction, including both sides of the stator 200 in the axial direction. The form shown in FIG. 9 shows an example in which 12 teeth 220 are formed, and in FIG. 9 (a) all of the 12 teeth 220 are integrated by four extension parts 230, In 9 (b), the extension part 230 is not formed, and 12 individual tooth parts 220 are provided. Although not shown in the drawings, a form in which n (n=2 or more integers) of the tooth parts 220 are connected to the extension part 230 is also possible. In more detail, the 12 teeth 220 are connected to each other by two to make a total of 6 parts, and 3 parts are connected to each other to be 4 new parts.

한편, 상기 하우징(100)의 제1지지부(120)는 상기 요크부(210)의 외면을 직접 지지하는 형태일 수도 있다(도 3, 4 참조) 이 경우, 상기 제1지지부(120)가 상기 요크부(210)의 외면을 직접 지지하는 형태의 경우, 종래의 자속밀도 분포를 나타낸 도 2와, 본 발명에 따른 자속밀도 분포를 나타낸 도 5를 비교하였을 때 충분한 성능을 나타낼 수 있으면서도, 고정자(200) 자체의 크기를 줄여 고정자(200)의 소재인 철심 사용량을 줄여 생산비용 및 무게를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다. On the other hand, the first support part 120 of the housing 100 may be of a form that directly supports the outer surface of the yoke part 210 (see FIGS. 3 and 4 ). In this case, the first support part 120 is the In the case of a form of directly supporting the outer surface of the yoke unit 210, sufficient performance can be exhibited when comparing FIG. 2 showing the conventional magnetic flux density distribution and FIG. 5 showing the magnetic flux density distribution according to the present invention, while the stator ( 200) It can be seen that the production cost and weight can be reduced by reducing the size of the stator 200 and reducing the amount of iron core used in the stator 200 .

추가로, 본 발명에 따른 토로이달 모터(1000)는 상기 요크부(210)의 외면에 형성된 제2지지부(212)를 지지하는 형태일 수 있다.(도 6 및 도 7)Additionally, the toroidal motor 1000 according to the present invention may be of a type supporting the second support part 212 formed on the outer surface of the yoke part 210 ( FIGS. 6 and 7 ).

먼저, 상기 도 6에 도시한 형태는 상기 제1지지부(120)와 맞닿는 제2지지부(212)가 요크부(210) 외면의 외주방향을 따라 돌출된 형태를 나타내었으며, 다음으로, 상기 도 7에 도시한 형태는 상기 제1지지부(120) 및 제2지지부(212)에 고정되는 위치를 결정하도록 서로 대응되는 형태의 제1고정부(121) 및 제1체결부(213)가 단차진 형태를 갖는 예를 나타내었다. First, in the form shown in FIG. 6 , the second support part 212 in contact with the first support part 120 protrudes along the outer circumferential direction of the outer surface of the yoke part 210 , and then, in FIG. 7 . In the form shown in FIG. 1 , the first fixing part 121 and the first fastening part 213 are stepped in a form corresponding to each other to determine the positions fixed to the first support part 120 and the second support part 212 . An example with

상기 제1지지부(120)에 형성되는 제1고정부(121) 및 상기 제2지지부(212)에 형성되는 제2고정부(211)는 서로 고정위치를 결정하도록 오목-볼록한 형태, 단차진 형태를 포함하여 더욱 다양하게 형성될 수 있다. The first fixing part 121 formed on the first supporting part 120 and the second fixing part 211 formed on the second supporting part 212 are concave-convex and stepped shapes to determine the fixing positions of each other. It can be formed in more various ways, including.

상기 코일(300)은 상기 요크부(210)를 사이에 두고 반경방향으로 대응되는 위치의 상기 제1공간부(A1) 및 제2공간부(A2)에 수회 권선되는 것으로 도면상에서는 전체 코일(300)이 권선된 영역으로 표시하였다. The coil 300 is wound several times in the first space portion A1 and the second space portion A2 at positions corresponding in the radial direction with the yoke portion 210 interposed therebetween. ) is indicated by the wound area.

상기 절연부(400)는 상기 요크부(210) 및 티스부(220)와, 상기 코일(300)이 서로 절연되도록 하는 구성이다. The insulating part 400 is configured such that the yoke part 210 and the tooth part 220 and the coil 300 are insulated from each other.

이 때, 상기 절연부(400)는 절연지를 이용하거나, 절연재질로 특정 형태를 갖는 구성일수도 있다. 더욱 상세하게, 상기 요크부(210)를 중심으로 상기 제1공간부(A1) 및 제2공간부(A2)의 3면을 각각 절연하는 형태일 수 있으며, 축방향으로 상기 요크부(210)의 양측에서 삽입되는 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1공간부(A1)에 대응되는 형태의 제1대응부(401)와, 상기 제2공간부(A2)에 대응되는 형태의 제2대응부(402)와, 축방향으로 일측에서 상기 제1대응부(401) 및 제2대응부(402)를 연결하는 연결부(403)를 포함할 수 있다. In this case, the insulating part 400 may be configured to have a specific shape using insulating paper or an insulating material. In more detail, the yoke portion 210 may be in a form to insulate three surfaces of the first space portion A1 and the second space portion A2 around the yoke portion 210 , respectively, and the yoke portion 210 in the axial direction. It may include a first insulating member 400a and a second insulating member 400b inserted from both sides of the. In more detail, the first insulating member 400a and the second insulating member 400b each have a first corresponding portion 401 having a shape corresponding to the first space A1 and a second space portion ( It may include a second corresponding part 402 having a shape corresponding to A2) and a connection part 403 connecting the first corresponding part 401 and the second corresponding part 402 from one side in the axial direction.

상기 제1대응부(401)는 상기 요크부(210)의 외면 및 제1공간부(A1)의 양측면(외주방향으로 양측)을 차단하는 "ㄷ"자 형태로 형성되고, 상기 제2대응부(402)는 상기 요크부(210)의 외면 및 제2공간부(A2)의 양측면(외주방향으로 양측)을 차단하는 "ㄷ"자 형태로 형성될 수 있다. 상기 연결부(403)는 상기 제1대응부(401) 및 제2대응부(402)를 연결하는 형태이다. The first corresponding part 401 is formed in a "C" shape that blocks the outer surface of the yoke part 210 and both sides (both sides in the outer circumferential direction) of the first space A1, and the second corresponding part 402 may be formed in a "C" shape to block the outer surface of the yoke portion 210 and both sides (both sides in the outer circumferential direction) of the second space portion A2. The connecting part 403 is configured to connect the first corresponding part 401 and the second corresponding part 402 .

상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1대응부(401)에 상기 제1공간부(A1)를 원주방향으로 2개의 공간(제1-1공간부(A1-1), 제1-2공간부(A1-2))으로 구획하도록 돌출되는 제1격벽(404) 및 각각 상기 제1격벽(404)과 연결되어 상기 제2대응부(402)에 상기 제2공간부(A2)를 원주방향으로 2개의 공간(제2-1공간부(A2-1), 제1-2공간부(A2-2))으로 구획하도록 돌출되는 제2격벽(405)이 더 형성될 수 있다. 상기 제1격벽(404)은 상기 제1대응부(401)의 요크부(210)의 외면 외주방향으로 중앙영역으로부터 제1공간부(A1)를 2개로 구획하도록 돌출된 형태이고, 상기 제2격벽(405)은 상기 제2대응부(402)의 요크부(210) 내면 외주방향으로 중앙영역으로부터 제2공간부(A2)를 2개로 구획하도록 돌출된 형태이다. 상기 제1격벽(404) 및 제2격벽(405)의 돌출 길이는 각각 상기 제1대응부(401) 및 제2대응부(402)의 돌출 높이에 대응되거나 그보다 작게 형성된다. 본 발명의 토로이달 모터(1000)는 상기 제1격벽(404) 및 제2격벽(405)이 형성됨에 따라, 코일(300)이 전체 영역에 고르게 권선될수 있는 장점이 있다. Each of the first insulating member 400a and the second insulating member 400b has the first corresponding part 401 in the first corresponding part 401 with the first space part A1 in the circumferential direction into two spaces (the 1-1 space part ( A1-1), the first partition wall 404 protruding to partition into the first and second space portions A1-2), and the first partition wall 404 connected to the first partition wall 404, respectively, to the second corresponding portion 402 The second partition wall 405 protrudes to divide the second space A2 into two spaces (the 2-1 space A2-1 and the 1-2 space A2-2) in the circumferential direction. This can be further formed. The first partition wall 404 is protruded to divide the first space portion A1 into two from the central region in the outer circumferential direction of the outer surface of the yoke portion 210 of the first corresponding portion 401 , and the second The partition wall 405 is protruded to divide the second space portion A2 into two from the central region in the outer circumferential direction of the inner surface of the yoke portion 210 of the second corresponding portion 402 . The protruding lengths of the first and second barrier ribs 404 and 405 correspond to or smaller than the protruding heights of the first and second corresponding portions 401 and 402 , respectively. The toroidal motor 1000 of the present invention has the advantage that the coil 300 can be wound evenly over the entire area as the first bulkhead 404 and the second bulkhead 405 are formed.

상기 도 11, 12, 및 14에서, 상기 코일(300)이 권선되지 않고, 하우징(100)이 조립되지 않은 상태에서 상기 요크부(210) 및 티스부(220)에 상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)가 조립된 상태를 나타내었다.11, 12, and 14, the first insulating member 400a is attached to the yoke part 210 and the tooth part 220 in a state in which the coil 300 is not wound and the housing 100 is not assembled. ) and the second insulating member 400b are shown in an assembled state.

본 발명의 공기압축기는 상술한 바와 같이 충분한 성능을 가지면서도 고정자(200) 및 하우징(100)의 크기를 줄이고, 철심 소재 사용량을 저감할 수 있어, 전체 공기압축기의 무게를 저감할 수 있으며, 제작성을 보다 높일 수 있어 전체 생산성을 높일 수 있는 토로이달 모터(1000)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The air compressor of the present invention can reduce the size of the stator 200 and the housing 100 while having sufficient performance as described above, and reduce the amount of iron core material used, thereby reducing the weight of the entire air compressor. It is characterized in that it includes a toroidal motor 1000 that can increase the overall productivity by making it more possible.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It goes without saying that various modifications are possible.

1000 : 토로이달 모터
A1 : 제1공간부
(A1-1 : 제1-1공간부, A1-2 : 제1-2공간부)
A2 : 제2공간부
(A2-1 : 제2-1공간부, A2-2 : 제2-2공간부)
100 : 하우징
110 : 몸체 111 : 냉각수유로
120 : 제1지지부 121 : 제1고정부
200 : 고정자
210 : 요크부 211 : 제2고정부
212 : 제2지지부 213 : 제1체결부
220 : 티스부 221 : 제2체결부
230 : 연장부
300 : 코일
400 : 절연부
400a : 제1절연부재 400b : 제2절연부재
401 : 제1대응부 402 : 제2대응부
403 : 연결부 404 : 제1격벽
405 : 제2격벽1000: toroidal motor
A1: first space
(A1-1: 1-1 space part, A1-2: 1-2 space part)
A2: second space
(A2-1: 2-1 space part, A2-2: 2-2 space part)
100: housing
110: body 111: coolant flow path
120: first support part 121: first fixing part
200: stator
210: yoke part 211: second fixing part
212: second support 213: first fastening part
220: tooth part 221: second fastening part
230: extension
300: coil
400: insulation
400a: first insulating member 400b: second insulating member
401: first response unit 402: second response unit
403: connection part 404: first bulkhead
405: second bulkhead

Claims (12)

원통형상의 몸체(110)를 포함하는 하우징(100);
원통형상의 요크부(210)와, 상기 요크부(210) 내면의 외주방향을 따라 돌출되어 그 사이에 복수의 제2공간부(A2)를 형성하는 티스부(220)가 개별부품으로, 서로 조립체결되는 고정자(200); 및
상기 요크부(210)의 둘레에 권선되는 코일(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
a housing 100 including a cylindrical body 110;
The cylindrical yoke part 210 and the tooth part 220 protruding along the outer circumferential direction of the inner surface of the yoke part 210 to form a plurality of second spaces A2 therebetween are separate parts, and are assembled with each other. The stator 200 is fastened; and
A toroidal motor comprising a coil (300) wound around the yoke (210).
 제1항에 있어서,
상기 요크부(210) 및 티스부(220)는 축방향으로 길게 서로 대응되는 형태의 제2고정부(211) 및 제2체결부(221)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
According to claim 1,
The yoke part 210 and the tooth part 220 are toroidal motor, characterized in that the second fixing part 211 and the second fastening part 221 respectively corresponding to each other in the axial direction are formed.
 제2항에 있어서,
상기 제2고정부(211) 및 제2체결부(221) 중 하나는 축방향으로 오목한 형태이고, 나머지 하나가 이에 대응되는 볼록한 형태인 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
3. The method of claim 2,
One of the second fixing part (211) and the second fastening part (221) has a concave shape in the axial direction, and the other is a convex shape corresponding thereto.
 제2항에 있어서,
상기 고정자(200)는 상기 복수개의 티스부(220)를 원주방향으로 연결하는 연장부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
3. The method of claim 2,
The stator (200) is a toroidal motor, characterized in that it includes an extension (230) for connecting the plurality of teeth (220) in the circumferential direction.
 제4항에 있어서,
상기 연장부(230)는 축방향으로 이격되어 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
5. The method of claim 4,
The extension portion 230 is a toroidal motor, characterized in that formed in a plurality of spaced apart in the axial direction.
 제1항에 있어서,
상기 토로이달 모터(1000)는 상기 요크부(210) 및 티스부(220)와 상기 코일(300)이 서로 절연되도록 하는 절연부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
According to claim 1,
The toroidal motor 1000 includes the yoke portion 210 and the tooth portion 220 and the insulating portion 400 to insulate the coil 300 from each other.
 제6항에 있어서,
상기 절연부(400)는 축방향으로 양측에서 삽입되는 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
7. The method of claim 6,
The insulating part (400) is a toroidal motor, characterized in that it includes a first insulating member (400a) and a second insulating member (400b) inserted from both sides in the axial direction.
 제7항에 있어서,
상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1공간부(A1)에 대응되는 형태의 제1대응부(401)와, 상기 제2공간부(A2)에 대응되는 형태의 제2대응부(402)와, 축방향으로 일측에서 상기 제1대응부(401) 및 제2대응부(402)를 연결하는 연결부(403)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
8. The method of claim 7,
The first insulating member 400a and the second insulating member 400b correspond to the first corresponding portion 401 and the second space A2 having a shape corresponding to the first space A1, respectively. A toroidal motor comprising: a second corresponding part 402 in the form of a .
 제8항에 있어서,
상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1대응부(401)에 상기 제1공간부(A1)를 원주방향으로 2개의 공간으로 구획하도록 돌출되는 제1격벽(404)이 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
9. The method of claim 8,
The first insulating member 400a and the second insulating member 400b each protrude from the first corresponding part 401 to divide the first space part A1 into two spaces in the circumferential direction. Toroidal motor, characterized in that (404) is formed.
 제9항에 있어서,
상기 제1절연부재(400a) 및 제2절연부재(400b)는 각각 상기 제1격벽(404)과 연결되어 상기 제2대응부(402)에 상기 제2공간부(A2)를 원주방향으로 2개의 공간으로 구획하도록 돌출되는 제2격벽(405)이 형성되는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터.
10. The method of claim 9,
The first insulating member 400a and the second insulating member 400b are respectively connected to the first partition wall 404 so that the second space portion A2 is connected to the second corresponding portion 402 in the circumferential direction. The toroidal motor, characterized in that the second partition wall (405) protruding to divide the space is formed.
 제1항 내지 제10항 중 선택되는 어느 한 항에 의한 토로이달 모터(1000)를 포함하는 공기압축기.
An air compressor comprising a toroidal motor 1000 according to any one of claims 1 to 10.
 제6항 내지 제8항 중 선택되는 어느 한 항에 의한 토로이달 모터(1000)의 제조 방법에 있어서,
상기 토로이달 모터(1000) 제조 방법은,
S10) 상기 절연부(400)가 형성된 상기 요크부(210) 둘레에 상기 코일(300)을 권선하는 권선 단계;
S20) 상기 코일(300)이 권선된 요크부(210)에 상기 티스부(220)를 조립하는 요크부 및 티스부 조립 단계; 및
S30) 상기 조립된 요크부(210) 및 티스부(220)를 상기 하우징(100)에 조립하는 하우징 조립 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토로이달 모터의 제조 방법.In the manufacturing method of the toroidal motor 1000 according to any one of claims 6 to 8,
The toroidal motor 1000 manufacturing method,
S10) a winding step of winding the coil 300 around the yoke portion 210 in which the insulating portion 400 is formed;
S20) a yoke unit and a tooth unit assembly step of assembling the tooth unit 220 to the yoke unit 210 on which the coil 300 is wound; and
S30) A method of manufacturing a toroidal motor comprising a housing assembly step of assembling the assembled yoke unit 210 and the tooth unit 220 to the housing 100.
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