KR20220120462A - 모터의 전기자 구조 및 모터의 전기자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

권선체와, 복수의 권심을 갖는 전기자 코어와, 구조 골격체로 이루어지는 전기자로 이루어지고, 상기 구조 골격체의 적어도 일부는, 절연 부재로 이루어지며, 상기 전기자 코어는, 몰딩된 자성체 혼합재로 이루어지는, 모터의 전기자 구조가 제공된다.

Description

모터의 전기자 구조 및 모터의 전기자의 제조 방법{MOTOR ARMATURE STRUCTURE AND MOTOR ARMATURE MANUFACTURING METHOD}

본 개시는, 모터의 전기자 구조 및 모터의 전기자의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2021년 2월 22일에 일본 출원된 일본특허출원 2021-026178호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용 모두를 여기에 원용한다.

모터의 전기자에서는, 일반적으로, 대표적인 전자(電磁) 강판인 연자성 강판이 가공되어, 소정의 형상을 갖는 전기자 코어를 형성하고 있다. 또한, 인슐레이터 또는 보빈이라고 불리는, 수지로 형성된 권취 프레임의 권선 슬롯벽에, 절연벽이 설치되어 있다. 또한, 절연 피막을 갖는 전선이 티스부에 감겨, 자극을 구성하고 있다. 첨가물에 의해 향상된 자기적 성능을 갖는 철 화합물이 얇게 늘려져, 전자 강판을 형성한다. 전자 강판의 표면에는, 절연층이 설치된다. 이와 같이 하여, 후단의 적층시에도 소정의 성능이 확보되도록 연구되어 있다. 이 절연층을 갖는 전자 강판은, 와이어 컷, 또는 전용의 타발 금형 등 다양한 가공 방법으로, 1장의 시트 형상으로 잘라내어진다. 그리고, 그 시트가 적층되어, 모터의 전기자 코어를 형성한다. 이 제조 수법의 특징으로부터, 회전축에 수직인 방향으로 전기자 코어가 절단되었을 때에 노출되는 어떤 단면이든 거의 동일한 형상을 가진다.

이러한 모터의 전기자 코어 구조로서, 일본특허 제6280761호 공보에, 3차원 자기 회로 구조를 갖는 전기자 코어 구조가 제안되어 있다. 이 전기자 코어 구조에서는, 연구된 타발 금형을 이용하여 형성된, 일부 다른 단면 형상을 갖는 전기자 코어 시트가 혼합되어 적층되어 있다. 그러나, 전기자 코어 구조의 형상을 원하는 형상으로 변경하도록, 전기자 코어 시트를 적층하는 것은, 제조상 제약으로부터 곤란하다.

이에 대해, 와타나베 아사코 외 「압분 자심에 의한 박형·고토크인 액시얼 갭 모터의 실현」 스미토모 덴코 테크니컬 리뷰 제192호 P.P.119-125(2018년 1월)에는, 압분 자심을 이용하여 모터의 전기자 코어를 형성하는 사례가 보고되어 있다. 분말상의 각종 연자성 재료가, 금형 내에서 고압력으로 압축 성형되어, 압분 자심을 형성한다. 이 압분 자심을 이용하여, 전기자 코어를 형성할 수 있다. 그러나, 금형으로부터 발취한다는 작업이 있는 이상은, 예를 들어, 확장된 티스의 선단에 의해 자극 면적을 늘려 토크를 향상시키는 것과 같은 통상적인 모터의 설계 디자인을 답습하는 것은 곤란하다.

다른 하나의 관점으로서, 일반적으로, 모터의 전선을 감기 쉽게 하여, 보다 많은 전선을 슬롯 내에 도입함으로써, 모터의 성능을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 각종 전기자 코어 시트 형태가 알려져 있다. 예를 들어, 자극의 회전자에 접하는 면이, 플랜지 형상으로 확장되어 있는 대신에, 스트레이트 형상으로 형성되어 있는, 전기자 코어에는, 미리 감아 둔 코일을 삽입할 수 있다. 그 때문에, 그 스트레이트 형상은, 전술한 제조상에서의 제약에 의해 정해지는 형상이지만, 권선의 수 등의 관점에서 보면, 동선의 점적률이 높고 제조가 간편하다는 이점이 있다.

그러나, 일반적으로 모터에서는, 자극의 선단의 플랜지를 넓힘으로써, 보다 많은 자속이 작용하여, 토크의 향상, 혹은, 토크 리플의 억제의 효과를 나타내는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 일반적으로는, 자극 선단을 넓히는 경우가 많다. 그리고, 그 때문에, 권취의 용이성이 손상된다. 그 때문에, 예를 들어, 일본공개특허 2006-345650호 공보에서는, 분할 가능한 구조를 채용하여 코일을 삽입하기 쉽게 할지, 전기자 코어 자체를 분할할지에 따라, 권취가 용이한 구조를 채용하는 것도 제안되어 있다.

그런데 또, 이 구조에서는, 자속이 통과하는 자기 회로가 어딘가에서 분단된다. 그 때문에, 토크의 저하, 혹은, 접합부의 미묘한 어긋남 등이 발생하여, 전체적인 자기 분포의 불균형을 일으킨다. 그 때문에, 이 구조는, 예를 들어, 비정상적으로 많은 코깅 토크의 발생을 포함하는 다양한 문제점을 내포하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 개시의 목적은, 토크 저하 혹은 코깅 토크의 증가 등에 의해 모터 성능이 손상되지 않고, 원하는 구조를 갖는 전기자 코어를 플렉시블하게 구성할 수 있는 모터의 전기자 구조, 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 실시형태에 의해 제공되는 모터의 전기자 구조는 다음과 같다.

권선체와, 복수의 권심을 갖는 전기자 코어와, 구조 골격체로 이루어지는 전기자로 이루어지고,

상기 구조 골격체의 적어도 일부는 절연 부재로 이루어지며,

상기 전기자 코어는 몰딩된 자성체 혼합재로 이루어지는, 모터의 전기자 구조.

또한, 보다 구체적으로는, 상기 모터의 전기자 구조는 이하에 열거하는 바와 같은 구조를 가져도 된다.

상기 구조 골격체는, 상기 전기자의 회전축선 상의 서로 이격된 위치에 설치되어 있는 2개의 단판(端版)을 포함해도 된다.

상기 권선체의 적어도 일부는, 상기 전기자의 회전축 방향을 따라 상기 구조 골격체에 배치되어 있는 위치 결정부에 의해 보유지지되어 있어도 된다.

상기 구조 골격체의 적어도 일부는, 상기 권선체의 상기 권심이 배치되는 공간을 획정하도록 연장되어 있어도 된다.

상기 구조 골격체의 적어도 일부는 상기 권선체의 외주측을 덮고 있어도 된다.

상기 구조 골격체의 적어도 일부는 상기 권선체와 상기 권심의 사이에 절연부를 형성하고 있어도 된다.

또한, 본 실시형태에 의해 제공되는 모터의 전기자의 제조 방법은 다음과 같다.

권심이 위치하는 공간으로서의 공심의 주위에 감겨 있는 복수의 권선체를 준비하는 것과,

구조 골격체에, 상기 복수의 권선체를 배치하는 것과,

상기 공심, 상기 권선체, 및 상기 구조 골격체에, 수지 바인더와 연자성 분말의 혼합물로 이루어지는 유동성을 갖는 자성체 혼합재를 몰딩하는 것으로 이루어지고,

상기 구조 골격체의, 적어도 상기 공심을 획정하는 부분이 절연성의 물질로 이루어지는, 모터의 전기자의 제조 방법.

또한, 보다 구체적으로는, 상기 전기자의 제조 방법은, 이하에 열거하는 바와 같은 제조 방법이어도 된다.

상기 권선체는, 미리 몰딩되어 있어도 된다.

상기 자성체 혼합재는, 유동재 또는 액재(液材)를 포함하고 있어도 된다.

상기 자성체 혼합재는, 분립체(粉粒體) 또는 펠릿을 포함하고 있어도 된다.

상기 자성체 혼합재는, 3D 프린터에 의해 형성되어도 된다.

상기 구조 골격체와 상기 자성체 혼합재가, 동시에 3차원 형성되어도 된다.

적어도 일부의 공정에 있어서, 금속 코어, 내측 금형, 또는 외측 금형이 이용되어도 된다.

상기 구조 골격체에 상기 복수의 권선체를 배치할 때에, 상기 금속 코어 또는 상기 내측 금형을 이용하여, 구조 골격체가 위치 결정되어도 된다.

상기한 본 실시형태에 관한 모터의 전기자 구조 및 그 제조 방법에 의하면, 토크 저하 혹은 코깅 토크의 증가 등에 의해 모터 성능이 손상되지 않고, 원하는 구조를 갖는 전기자 코어를 플렉시블하게 구성할 수 있는 모터의 전기자 구조, 및 그 제조 방법이 제공된다.

도 1의 (a)은, 본 실시형태에 관한 모터의 전기자 구조에 포함되는 구조 골격체의 정면 투과도이다.
도 1의 (b)는, 그 구조 골격체의 사시도이다.
도 2의 (a)는, 본 실시형태에 관한 모터의 전기자 구조에 포함되는 권선체의 사시도이다.
도 2의 (b)는, 그 권선체의 도 1의 (a)의 A-A 단면도이다. 이 권선체는, 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 구조 골격체와 조합된다.
도 3의 (a)은, 도 2에 나타낸 권선체가 배치되어 있는, 도 1에 나타낸 구조 골격체의 사시도이다.
도 3의 (b)는, 그 구조 골격체의 도 3의 (a)의 A-A 단면도이다.
도 4의 (a)는, 도 1의 (a)~도 3의 (b)에 나타낸 구조 골격체 및 권선체로 이루어지는 본 실시형태에 관한 전기자 구조의 사시도이다.
도 4의 (b)는, 그 추출된 전기자 코어 부분만을 나타내는 사시도이다.
도 5의 (a)는, 다른 본 실시형태에 관한 모터의 전기자 구조에 포함되는, 배치된 권선체를 갖는 구조 골격체의 사시도이다.
도 5의 (b)는, 그 완성된 전기자의 도 5의 (a)의 A-A 단면도이다.
도 6의 (a)은, 도 5의 (a)에 나타낸 구조 골격체의 일부의 사시도, 및 그 A-A 단면도이다.
도 6의 (b)는, 도 5의 (a)에 나타낸 권선체의 일부의 사시도, 및 그 A-A 단면도이다.
도 6의 (c)는, 배치된 권선체를 갖는 도 5의 (a)에 나타낸 구조 골격체의 일부의 사시도, 및 그 A-A 단면도이다.
도 7은, 본 실시형태에 관한 모터의 전기자 구조에 포함되는 구조 골격체의 단판의 사시도이다.
도 8은, 또 다른 본 실시형태에 이용되는, 배치된 권선체를 갖는 구조 골격체의 일부의 사시도이다.
도 9는, 도 5의 (a)~도 6의 (c) 혹은 도 8에 나타낸 구조를 갖는, 본 실시형태에 이용되는 전기자의 사시도이다.

이하의 상세한 설명에서, 개시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 많은 구체적인 사례들이 설명될 것이다. 그러나, 하나 또는 그 이상의 실시예들이 그러한 구체적인 사례들이 적용되지 않은 상태로 실시될 수도 있는 것임은 분명하다. 다른 예에서, 잘 알려진 구조나 장치는 도면의 단순화를 위하여 개략적으로 도시된다.

도 1의 (a)은, 본 실시형태(제1 실시형태)에 관한 모터의 전기자 구조에 포함되는 구조 골격체(1)의 정면도, 즉, 그 축선 방향으로 본 투과도를 나타내고 있다. 이 전기자는, 모터의 일부를 구성한다. 이 전기자는, 권선체(10)(후술)와, 복수의 권심을 갖는 전기자 코어(20)(후술)와, 구조 골격체(1)를 포함한다. 도 1의 (b)는, 그 사시도를 나타내고 있다.

도 1의 (a) 및 (b)에 있어서, 구조 골격체(1)는, 절연성을 갖는 물질, 즉 절연성 재료로 구성된 절연 부재를 적어도 일부에 가진다. 또한, 구조 골격체(1)는, 모터의 축(모터의 다양한 형태에 관계없이, 이하, 모터의 회전축선을 의미함)과 직교하는 면 상에서, 2개의 전기자 단부를 가진다. 이 단부는, 전기자의 회전축선 상에서 서로 이격된 위치에 배치되어 있는 원형의 단판(4)을 포함한다.

이들 2개의 단판(4, 4)의 사이에는, 권선체(10)의 수와 동일 수(이 예에서는 4개)의 직선형의 위치 결정부(2)가, 회전축 방향을 따라, 즉, 2개의 단판을 가교(架橋)하도록 배치되어 있다. 이 위치 결정부(2)에 의해, 후술하는 복수의 권선체(10)를, 단판의 외연(外緣)으로부터 외주측으로 돌출되지 않도록, 소정의 위치에 보유지지할 수 있다.

각 위치 결정부(2)는, 모터의 축에 대한 동심원(3) 상에서, 인접하는 위치 결정부(2)로부터, 일정한 거리만큼 이격되어 배치되어 있다. 동심원(3) 상에 위치하는 그 내주면은, 위치 결정용의 원형의 금속 코어, 혹은, 내측 금형의 외주면에 접촉하도록, 원호 형상을 가진다. 이는, 구조 골격체(1)에 복수의 권선체(10)가 배치될 때에, 위치 결정 작용을 행한다.

모터의 축방향으로 보았을 때에, 각각의 위치 결정부(2)의 단면은, 대략 삼각 형상을 가진다. 모터의 축측, 즉 내주측의 면(바닥면)의 양측에는, 플랜지부(2c)가 형성되어 있다.

또한, 상기 바닥면에 대향하는 삼각 형상의 꼭대기부에는, 인접하여 배치되어 있는 권선체끼리가 접근하지 않도록, 모터의 축에의 방향과는 반대의 방향, 즉 외주측의 방향으로 돌출되어 있는 절연 부재로서, 경계부(2b)가 형성되어 있다.

각각의 위치 결정부(2)의 플랜지부(2c)는, 플랜지부(2c)의 외주측에 하나의 권선체를 위치 결정하기 위해, 위치 결정면(2a)을 가진다. 위치 결정면(2a)은, 이웃하는 위치 결정부(2)의 위치 결정면(2a)과 함께, 하나의 평면에 속하고 있다. 권선체(10)의 바닥면이 위치 결정면(2a)에 접촉된다. 그리고, 권선체(10)의 측면이 경계부(2b)에 접촉된다. 권선체(10)는, 이와 같이 위치 결정되어, 구조 골격체(1) 내에 배치된다.

복수의 위치 결정부(2)의 플랜지부(2c)의 사이에는, 공간이 형성되어 있다. 이 부분은, 후술하는 권선체(10)(권선체(10)가 관통부를 구비하는 경우를 포함함) 또는 전기자 코어(20)를 구성하는 자성체 혼합재에 의해 막히게 된다.

도 2의 (a)는, 도 1의 (a) 및 (b)에 나타난 구조 골격체(1)에 조합되어 있는, 제1 실시형태에 이용되는 권선체(10)의 사시도를 나타내고 있다. 도 2의 (b)는, 그 A-A 단면도를 나타내고 있다.

도 2의 (a) 및 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 권선체(10)에서는, 도시되지 않았지만, 권심이 위치하는 부분으로서의 공심의 주위에 감겨 있는 권선(코일)만이 일정한 형태로 형성되어 있다. 그리고, 그대로의 형상이 유지되도록, 수지 등이 권선체(10)에 몰딩되어 있다. 이와 같이, 권선체(10)는, 일체적인 블록으로서 형성되어 있다.

도 2의 (a)의 예에서는, 권선체(10)를 구성하고 있는 모든 권선에, 미리 수지가 몰딩되어 있다. 단, 모든 권선에 수지가 몰딩되지 않아도 된다. 또한, 수지가 전혀 몰딩되지 않아도 된다. 예를 들어, 권선이 에나멜 등의 절연 피복을 구비하고 있는 경우에는, 그 피복만으로도, 절연성은 확보할 수 있다. 그러나, 권선을 몰딩 등에 의해 절연 부재로 덮음으로써, 한층 더 확실히 절연성을 확보할 수 있다. 또, 몰딩하기 전의 위치 결정을 위해, 혹은, 몰딩 형상을 일정하게 하기 위해, 금속 코어, 내측 금형, 혹은 외측 금형을 적절히 이용할 수 있다.

이 예에서는, 개략 직육면체의 단면을 갖는 권선체(10)가 이용되고 있다. 이 권선체(10)는, 도면의 상면(16), 즉 전기자의 외주측으로부터 보아, 직육면체의 전체 형상을 가지며, 또한 대략 ㅁ자 형상으로 구성되어 있다. 즉, 권선체(10)의 중앙부에는, 단면도 2의 (b)에서 직육면체를 나타내는, 관통구(12)가 형성되어 있다.

상세를 설명하면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 권선체(10)는, 그 모터의 축측과는 반대측, 즉 외주면측에 상면(16)을 가지며, 모터의 축측, 즉 내주면측에 바닥면(15)을 가진다. 이 때, 상면(16)과 바닥면(15)의 사이에서, 권선체(10)를 관통하는 관통구(12)가, 권선체(10)의 중앙부에 형성되어 있다.

또한, 권선체(10)의 외측에는, 원주 방향으로 면하고 있는 측면(13)과, 이와 직각 방향으로 면하고 있는 측면(13')이 형성되어 있다. 어떤 면이든 대략 평면 형상으로 형성되어 있다.

또한, 측면(13)과 바닥면(15)의 사이에는, 모서리를 잘라낸 형상의 경사면(14)이 형성되어 있다. 측면(13')의 바닥면(15) 측의 중앙측의 대부분이 그대로 바닥면(15)과 교차하고 있다. 측면(13')의 바닥면 측의 원주 방향 양단부가 경사면(14)과 교차하고 있다. 측면(13')도 대략 평면 형상이다.

권선체(10)의 경사면(14) 및 바닥면(15)은, 각각, 전술한 구조 골격체(1)의 경계부(2b)와, 위치 결정면(2a)에 접촉한다. 이와 같이 하여, 권선체(10)가 위치 결정되어 배치되어 있다. 이 예에서는, 권선체(10)의 측면(13)은, 구조 골격체(1)의 경계부(2b)를 넘어, 모터의 축측과는 반대측, 즉 외주측으로 돌출되는 형상을 가진다.

도 3의 (a)은, 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 구조 골격체(1)의 사시도이다. 도 2의 (a) 및 (b)에 나타낸 권선체(10)가, 구조 골격체(1)에 조합되어 배치되어 있다. 도 3의 (b)는, 그 A-A 단면도이다. 또, 단판(4)은, A-A 단면도에는 본래 도시되지 않았다. 그러나, 위치 관계를 명확하게 하기 위한 참고로서, 단판(4)이 나타나 있다.

각 부재의 배치 및 구조에 대해서는, 전술한 바와 같다.

도 4의 (a)는, 도 1의 (a)~도 3의 (b)에 나타낸 구조를 갖는, 제1 실시형태에 이용되는 전기자의 사시도이다. 도 4의 (b)는, 그 자성체 혼합재만을 나타내는 사시도이다.

도 3의 (a) 및 (b)로 되돌아가, 구조 골격체(1)의 양 단판(4, 4)의 평면부에 의해, 모터의 축의 둘레의 공간이 획정되어 있다. 또한, 양 단판(4, 4)의 외연에 의해, 모터의 축으로부터 외주 방향으로 넓어지는 공간이 획정되어 있다.

이와 같이 획정되어 있는 공간 중에서, 구조 골격체(1)의 위치 결정부(2) 및 권선체(10)가 차지하고 있는 공간을 제외한 부분에, 전기자 코어(20)를 구성하는 연속성 재료로서의 자성체 혼합재가 충전·경화되어 있다. 자성체 혼합재에서는, 유동성을 갖는, 고분자 등으로 이루어지는 수지 바인더에 자성 분말이 혼합되어 있다. 이 충전·경화 공정에는, 인서트 성형 등의 주지의 성형 수단이 이용된다. 또, 자성체 혼합재는, 액상의 혼합재여도 되고, 유동성의 혼합재여도 된다. 그 밖에도, 적절히, 자성체 혼합재를 선택할 수 있다.

또, 동심원(3)의 모터의 축을 포함하는 내부에도, 자성체 혼합재가 충전·경화되어 있다. 다만, 모터의 구조에 따라, 동심원(3)의 내부에, 예를 들어, 전기자를 지지 또는 고정하는 지주 혹은 축, 그 밖의 배선, 혹은 기판을 포함하는 임의의 부품이 배치되어도 지장 없다.

이와 같이 하여 형성된 모터의 전기자가, 도 4의 (a)에 나타나 있다.

도 4의 (b)는, 도 1의 (a)~도 4의 (a)에 나타난 구성을 갖는 모터의 전기자로부터, 추출된 자성체 혼합재 부분으로 이루어지는 전기자 코어(20) 부분만의 사시도를 나타내고 있다. 도 4의 (b)로부터 명백한 바와 같이, 아우터 로터형 모터의 전기자만의 형태가 나타나 있다. 이러한 아우터 로터형 모터의 전기자의 구조는, 일반적인 제조 방법으로는 실현하는 것이 곤란하다.

여기서 이용되는 자성체 혼합재에 포함되는 자성 분말은, 3% Si-Fe, 아몰퍼스, 센더스트, 혹은 나노 결정재 등의 공지의 연자성 재료의 어떤 것이어도 된다. 이들 합금이, 아토마이즈법, 기계적 프로세스, 혹은 화학적 프로세스 등, 공지의 다양한 분쇄법으로 처리되어, 연자성 분말을 생성한다. 이들 연자성 분말이, 고분자의 바인더 수지에 혼련되어, 필러를 형성한다.

이들 수지는, 경화 전은, 액상, 분체상, 혹은 펠릿형상 등 다양한 형태를 취할 수 있다. 다만, 어떤 수지든, 가열에 의해 경화하여 고체의 수지를 형성하는 점에서, 공지의 일반적인 성형용 수지와 다르지 않다. 경화 후는, 내부에 충전되어 있는 연자성 재료의 특성에 의해, 자속을 통과하는 재료가 형성되어 있다.

도 5의 (a) 및 (b)는, 다른 본 실시형태(제2 실시형태)로서, 이너 로터형의 모터의 예를 나타낸다. 도 5의 (a)는, 이너 로터형의 모터의 사시도이다. 내부 구조를 이해할 수 있도록, 전기자 코어(20)가 생략되어 있다. 도 5의 (b)는, 전기자의 완성체의 A-A 단면도이다. 전기자 코어(20)가 나타나 있다.

도 6의 (a)은, 도 5의 (a) 및 (b)의 전기자를 구성하고 있는, 구조 골격체(1)의 상세한 사시도 및 그 A-A 단면도이다. 도 6의 (b)는, 그 전기자를 구성하고 있는, 권선체(10)의 상세한 사시도 및 그 A-A 단면도이다. 도 6의 (c)는, 배치되어 있는 권선체(10)를 갖는 구조 골격체(1)의 상세한 사시도 및 그 A-A 단면도이다. 이들 구성은, 6슬롯 타입의 모터의 예로서 나타나 있다. 도 6의 (a)에 나타낸 구조 골격체(1), 권선체(10), 및 배치되어 있는 권선체(10)를 갖는 구조 골격체(1)는, 각각 6세트 형성되어 있다.

이하, 1세트의 구조 골격체(1), 권선체(10), 및 배치되어 있는 권선체(10)를 갖는 구조 골격체(1)에 대해 설명한다. 그 나머지 5세트는, 동일한 구조를 가진다. 전술한 아우터 로터형 모터와 마찬가지의 부분의 설명은 생략된다.

도 6에 나타낸 구조 골격체(1)에서는, 그 단면에서 보아, 그 2개의 단부에, 방사상으로 외주측으로 연장되는 경계부(30b)가 형성되어 있다. 구조 골격체(1)는, 인접 슬롯 내의 구조 골격체(1)의 경계부(30b)와 근접하도록 배치되어 있다.

모터의 외주측으로부터 보아, 이 구조 골격체(1)의 전체는, 개략 직육면체의 형상으로 형성되어 있다. 그 직육면체의 길이 방향은, 모터의 축방향에 동일하다. 또한, 동일한 길이 방향을 갖는, 바닥이 있는 권심 공간(32)이 형성되어 있다. 권심 공간(32)이 코일의 권심 부분에 대응하도록, 권취 방향을 따라 권심 공간(32)을 닫는, 절연 부재로 이루어지는 구획벽(31)이 형성되어 있다. 이 권심 공간(32)에, 자성체 혼합재가 충전되어, 권심을 구성한다.

경계부(30b)와 구획벽(31)은, 절연 부재로 이루어지는 바닥면(30a)과 함께, 권선체를 수용하기 위한 공간을 획정하고 있다. 이 권선을 수용하기 위한 공간은, 모터의 축에 직교하는 2개의 단면에서 개방되어 있다.

이들 경계부(30b), 구획벽(31), 및 바닥면(30a)은, 전체적으로, 수용되는 권선체(10)를 위치 결정하여 보유지지한다. 결과적으로, 권선체(10)의 위치 결정부(2)가 형성되어 있다. 또한, 이들 부재는, 절연재로 구성되어, 단락 등을 억제하고 있다. 또, 경계부(30b) 및 구획벽(31)은, 반드시 권선체(10)의 외주측 단면까지 연장되어 있을 필요는 없다. 경우에 따라, 바닥면(30a)에 가까운 쪽에만, 경계부(30b) 및 구획벽(31)이 형성되어 있어도 된다. 이와 같이, 그 지름 방향의 높이(폭)를 적절히 설정할 수 있다.

또한, 구조 골격체(1)의 내주측, 즉 모터의 축측에는, 바닥면(30a)으로부터 더욱 내측으로 연장되어 있는, 두께운 두께의 베이스부가 형성되어 있다. 그 내주측은, 모터의 축을 중심으로 하는 동심원(3) 상에 위치하는, 원호 형상의 면에 형성되어 있다.

6세트의 인접하는 구조 골격체(1)의 내주측은, 거의 연속적으로 이어져 있다. 그 결과, 동심원(3) 상에, 전기자의 내주면이 구성되어 있다.

도 6의 (b)는, 도 6의 (a)에 나타낸 구조 골격체(1)에 수용되는 권선체(10)를 나타내고 있다. 권선체(10)는, 단면에서 보아, 대략 역원뿔대형으로 형성되어 있다. 중앙부에는, 상기 구획벽(31)에 끼워넣는 관통구(33)가 형성되어 있다. 권선체(10)는, 전술한 형태와 마찬가지의 구조를 가진다.

도 6의 (c)는, 도 6의 (a)에 나타낸 구조 골격체(1)에 수용되어 있는, 도 6의 (b)에 나타낸 권선체(10)를 나타낸다.

여기서, 권선체(10)의 모터의 축방향에서 본 길이 방향의 길이가, 구조 골격체(1)의 길이 방향의 길이보다 길다. 이는, 도 5의 (a)의 전체 사시도로부터 이해되는 바와 같이, 권선체(10)가, 구조 골격체(1)의 단부에 접하는, 모터의 전기자의 단판(4)으로부터, 모터의 축방향으로 돌출된 형상을 가지기 때문이다. 이 형상에 의해, 자속이 수속된다. 그 결과, 보다 짧은 길이 방향의 치수를 갖는 회전자에 의해, 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 7에는, 이러한 단판(4)의 예가 도시되어 있다.

도 8은, 또 다른 본 실시형태(제3 실시형태)에 이용되는 권선체(10)를 나타내고 있다. 이 실시형태에서는, 도 6의 (b)의 권선체(10)의 구조의 일부가 변경되어 있다. 도 6의 (b)의 권선체(10)와는 달리, 이 예에서는, 권선체(10)의 외주측도, 구조 골격체(1)로 덮여 있다. 이 경우에는, 상하로 2분할된, 권선체(10)를 덮는 구조 골격체(1)의 형상을 갖는 외주측 부재 및 내주측 부재로부터, 구조 골격체(1)를 형성해 두어도 된다. 이 경우, 2개의 분할체가 상하로부터 권선체(10)를 사이에 두도록 결합된다. 이에 의해, 도 8에 도시된 구조를 얻을 수 있다. 또, 분할의 형태는 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 그 형태는, 2분할에 한정되지 않는다. 또한, 다른 2분할의 형태로서, 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은, 골격체(1)와 일체가 된 경계부(30b) 및 구획벽(31)이, 상부(외주측)로부터 별도의 몸체의 평판으로 덮여 있어도 된다. 반대로, 그러한 별도의 몸체의 평판에, 경계부(30b)와 구획벽(31)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 골격체(1) 및 평판의 각각에 경계부(30b) 및 구획벽(31)의 일부가 형성되어 있어도 된다.

도 9는, 상기 설명된 제2 혹은 제3 실시형태에 이용되는 전기자의 사시도이다. 도 9에서는, 도 5의 (a)~도 7의 구조, 혹은, 도 8에 도시된 권선체(10)를 포함하는 구조로 이루어지는 권선체(10)와 구조 골격체(1)가 조합되어 있다. 그리고, 구조 골격체(1)의 위치 결정부(2) 및 권선체(10)가 차지하고 있는 공간을 제외한 부분에, 전기자 코어(20)를 구성하는 연속성 재료로서의 자성체 혼합재가 충전·경화되어 있다. 자성체 혼합재에서는, 유동성을 갖는, 고분자 등으로 이루어지는 수지 바인더에 자성 분말이 혼합되어 있다.

외형상, 권선체(10)는, 구조 골격체(1)의 2개의 단부에 접하는, 모터의 전기자의 단판(4)으로부터 모터의 축방향으로 돌출된 형상을 가진다. 그 이외는, 이 전기자는, 도 1~도 4에 도시된 제1 형태에 이용되는 전기자와 마찬가지로 구성되어 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 각 실시형태의 구체적인 구조에 대해 설명하여 왔다. 요컨대, 권선체(10)와 임의의 구조 골격체(1)를 적절히 조합함으로써 발생하는 간극의 전부 또는 일부가, 전기자 코어(20)를 구성하는 연속성 재료로서의 자성체 혼합재로 충전·경화되어 있으면 된다. 여기서, 자성체 혼합재에서는, 유동성을 갖는 고분자 바인더에, 자성 분말이 혼합되어 있다.

따라서, 미리 설정된, 원하는 모터의 성능을 발휘하기 위한 이상적 또는 최선의 구성에 맞추어, 구조 골격체(1) 및 권선체(10)를 형성하면 된다.

또, 자성체 혼합재의 바인더로서, 예를 들어, 액체의 에폭시 수지와 자성 분말의 혼합물 등을 생각할 수 있다. 이 수지로서는, 열경화성 혹은 열가소성 등의 그 고분자의 종류를 불문하고, 광범위한 수지를 이용할 수 있다. 또한, 경화 전의 펠릿형상의 수지를 이용한, 사출 성형에 의한 제작도 가능하다. 또한, 형 내를 충전하고 있는, 분체 수지와 자성 분말의 혼합물로 이루어지는 분립체상의 혼합재의 경화 혹은 소성 등에 의해, 전기자 코어가 형성되어도 된다.

또한, 자성체 혼합재를 포함하는 바인더 수지가, 3D 프린터 등에서 사용되는, 어떠한 외적 자극으로 순시(瞬時)에 경화하는 물질이어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 미리 준비된, 전기자의 권선 및 받침대 형상의 구조 골격체가, 3D 프린터 내에 세팅된다. 이와 같이 해 두면, 절연층이 되는 권선 둘레의 보빈과, 자성체 혼합재의 전기자 코어를 3D 프린터로 형성하는 것도 가능하다. 이에 의해, 모터를 3D 프린터로 제조하는 것도 가능하다. 또한, 구조 골격체와 상기 자성체 혼합재를, 동시에 3차원 형성할 수도 있다.

또, 상기의 실시형태는, 도시되어 있는 구성 등에 한정되지 않는다. 본 실시형태의 효과를 발휘하는 범위 내에서, 상기 실시형태를 적절히 변경하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 실시형태의 목적의 범위를 벗어나지 않는 한에서, 적절히 상기 실시형태를 변경하여 실시함으로써, 혹은, 그 실시형태의 각 구성요소를 임의로 취사선택함으로써 제공되는 구성을 구비하는 실시형태도 본 실시형태에 포함된다.

위에서 언급된 상세한 설명들은, 설명 및 이해의 편의를 위해 제공된 것이며, 많은 변형예나 수정예가 실현될 수도 있다. 위의 상세한 설명들은, 주제를 완벽하게 설명하거나 서술된 정밀한 형태로 제한하려는 의도가 있는 것이 아니다. 비록 구조적 특징 및/또는 방법론적인 행위들에 대하여 구체적인 언어로 설명되었다고 하더라도, 첨부된 청구범위에 한정된 주제는 위와 같은 구체적인 특징이나 행위들로 제한되는 것은 아니다. 위와 같은 구체적인 특징이나 행위들은 여기에 첨부된 청구범위의 주제를 실현할 수 있는 구체적인 형태의 예시로서 개시된 것이다.

Claims (14)

1. 권선체와, 복수의 권심(卷芯)을 갖는 전기자 코어와, 구조 골격체로 이루어지는 전기자로 이루어지고,
   상기 구조 골격체의 적어도 일부는 절연 부재로 이루어지며,
   상기 전기자 코어는 몰딩된 자성체 혼합재로 이루어지는, 모터의 전기자 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조 골격체는, 상기 전기자의 회전축선 상의 서로 이격된 위치에 설치되어 있는 2개의 단판(端版)으로 이루어지는, 모터의 전기자 구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 권선체의 적어도 일부는, 상기 전기자의 회전축 방향을 따라 상기 구조 골격체에 배치되어 있는 위치 결정부에 의해 보유지지되어 있는, 모터의 전기자 구조.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조 골격체의 적어도 일부는, 상기 권선체의 상기 권심이 배치되는 공간을 획정하도록 연장되어 있는, 모터의 전기자 구조.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조 골격체의 적어도 일부는 상기 권선체의 외주측을 덮고 있는, 모터의 전기자 구조.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조 골격체의 적어도 일부는 상기 권선체와 상기 권심의 사이에 절연부를 형성하고 있는, 모터의 전기자 구조.
7. 권심이 위치하는 공간으로서의 공심의 주위에 감겨 있는 복수의 권선체를 준비하는 것과,
   구조 골격체에 상기 복수의 권선체를 배치하는 것과,
   상기 공심, 상기 권선체, 및 상기 구조 골격체에, 수지 바인더와 연자성 분말의 혼합물로 이루어지는 유동성을 갖는 자성체 혼합재를 몰딩하는 것으로 이루어지고,
   상기 구조 골격체의, 적어도 상기 공심을 획정하는 부분이 절연성의 물질로 이루어지는, 모터의 전기자의 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 권선체에, 미리 상기 자성체 혼합재를 몰딩하는 것으로 이루어지는, 모터의 전기자의 제조 방법.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 자성체 혼합재는 유동재 또는 액재(液材)로 이루어지는, 모터의 전기자의 제조 방법.
10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 자성체 혼합재는 분립체(粉粒體) 또는 펠릿으로 이루어지는, 모터의 전기자의 제조 방법.
11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자성체 혼합재는, 3D 프린터에 의해 형성되는, 모터의 전기자의 제조 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 구조 골격체와 상기 자성체 혼합재가 동시에 3차원 형성되는, 모터의 전기자의 제조 방법.
13. 청구항 7 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 일부의 공정에 있어서, 금속 코어, 내측 금형, 또는 외측 금형이 이용되는, 모터의 전기자의 제조 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 구조 골격체에 상기 복수의 권선체를 배치할 때에, 상기 금속 코어 또는 상기 내측 금형을 이용하여, 구조 골격체가 위치 결정되는, 모터의 전기자의 제조 방법.

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