KR20230011079A - 합성수지로 만들어지는 모터용 고정자 및 이에 사용하기 위한 와이어 - Google Patents

Abstract

코어가 필요 없는 고정자를 합성수지로 만들고 여기에 사용하는 와이어를 코팅하여 사용하도록 하는, 모터용 고정자 및 이에 사용하기 위한 와이어를 개시한다. 본 발명의 고정자는 내부가 통공이며 원형을 이루는 고정자 본체와, 상기 본체 외부로 형성되는 권취지구와, 상기 권치지구에 권취되는 코일을 포함하되, 상기 코일은 구리코일과 철선와이어 코일을 포함한다.

Description

합성수지로 만들어지는 모터용 고정자 및 이에 사용하기 위한 와이어{STATOR FOR MOTOR MADE OF SYNTHETIC RESIN AND WIRE FOR USING THEREOF}

본 발명은 모터용 고정자 및 이에 사용하기 위한 와이어에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 코어가 필요 없는 고정자를 합성수지로 만들고 여기에 사용하는 와이어를 코팅하여 사용하도록 하는, 모터용 고정자 및 이에 사용하기 위한 와이어에 대한 것이다.

일반적으로 DC모터는 구동이 쉽고 상대적으로 저렴하며, 소형으로도 제작이 가능하다는 이유 등으로 인하여 완구류부터 자동차부품에 이르기까지 다양하게 응용되어 사용되고 있다.

또한 최근에는 드론이 여러 산업현장이나 수색, 촬영, 농업 등에 다양하게 사용되고 있어서 드론용 모터의 수요 또한 굉장히 늘어나고 있는 실정이다.

상기와 같이 많은 분야 및 신생산업현장 등에서 광범위하게 사용되는 모터는 전기에너지를 기계적인 에너지로 변환하기 위한 회전기이다.

위와 같은 모터는 고정자(Stator)와 회전자(Rotor)가 통상적으로 사용되는데, 고정자는 모터의 외부에 위치하며 고정자계를 발생시키고, 이 자계는 영구자석 또는 전자석에 의해 발생되며, 일반적으로는 영구자석 형태의 고정자를 가장 흔하게 사용한다.

또한 상기에서의 회전자는 전기자라고 불리기도 하며, 하나 이상의 권선으로 구성되어, 고정자의 내부 즉, 모터의 중심부에 위치하게 된다. 여기서 모터에 전압이 인가되면 회전자의 권선으로 전류가 흐르고 이로 인하여 자계가 발생되며, 이들 자계에서 발생시킨 자극(N, S극)들이 반대편 고정자의 자극(N, S극)rhk 서로 인력과 척력이 발생하여 반대 극성을 갖는 위치에 정렬하고자 하는 성질로 인하여 회전자가 회전하게 된다.

상기에서, 본 발명 부분에 해당하는 고정자는 통상적으로 도 1과 같이 구성되며, 상기 고정자(10)에는 코어(11)를 구비하며 이 코어(11)는 강재로 되어 있고, 상기 코어(11)에는 구리 코일이 권취된다(12, 도 2).

상기에서의 코어(11)는 모터에서 전기를 발생시키는 핵심적인 부품 중 하나이며 일반적으로 자동차용, 가전용, 산업용 기기 및 전동공구 등 많은 분야에서 사용되는 것이다.

그런데, 상기 코어는 긴 코일 강판을 가공하여 다량을 겹치거나 또는 절단하여 여러 장을 겹쳐 적층하는 방식으로 생산하는데, 이는 코일이 감긴 원통형에 자석을 넣다(IN)/뺐다(OUT) 를 하게 되면 코일 양 단에 기전력이 발생하여 전류메타가 흔들리는 이치로서 자석을 넣다/뺐다 하는 속도가 빠르면 빠를수록 기전압이 크게 발생하게 되는데, 이는 코일에 전류를 흘리면 자기장이 형성되고 끊으면 역기전압이 생기는데 전류가 클수록, 단속시간이 빠를수록 큰 기전압이 생기게 된다.

여기서 전류와 반대방향의 전위차가 생기는 이유는 일정의 관성법칙으로서, 전류가 똑같은 양으로 계속 흐르면 기전압은 생기지 않지만, 흐르다가 끊어지면 계속 흐르려는 관성이 생기므로 기전압 방향이 반대가 되게 되는 것이다.

따라서 코어에 코일을 감아서 정류자를 통하여 전류가 흐르고 끊기고를 반복하면 코어 내부에서 N, S로 자화되어있던 분자들이 외부 자장에 맞추어 분자운동을 하기도 하지만 유도가열 원리로 와류라고 하는 전류를 발생시키게 되어 코어가 과열되기 때문에 전기적으로 차단을 하기 위해 얇은 코어를 쓰고, 코어가 얇고 많을수록 유리하기 때문에 모터 코어는 겹치거나 적층하는 방식으로 생산하여 사용하는 것이다.

따라서 종래로부터 사용하는 모터용 고정자에서는 코어를 필수적으로 사용하게 되는데, 이는 강판으로 코어를 제조하므로 무거워질 수밖에 없고, 계속 사용함에 따라 열이 발생되며 얇게 만들어 적층 또는 겹침 작업에 따른 비경제적인 면들 등의 문제점이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하여 모터 고정자에서 코어를 없애고, 이를 대신하여 전기적인 자력을 발생시킬 수 있다면 그 활용도가 큰 모터를 보다 경제적이면서도 용이하게 제공할 수 있을 것이다.

등록특허 제10-1611855호(2016.04.06.등록) 등록특허 제10-0762294호(2012.06.27.등록) 등록특허 제10-1284714호(2013.07.04.등록)

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 합성수지로 만들어지며 중앙 부위에는 관통홀이 형성되는 원형 본체와, 상기 본체 외측으로는 권취지구로 된 고정자 본체와, 상기 권취지구 주위로 구리코일 외에 코팅된 철선와이어가 감긴 모터용 고정자를 제공하여 고정자용 코어를 별도로 제작하는 비용 및 시간을 줄일 수 있고 코어 강판무게에 따른 중량을 줄일 수 있어서 경제적이면서도 용이하고 가벼운 모터를 제공할 수 있게 함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여;

내부가 통공이며 원형을 이루는 고정자 본체와, 상기 본체 외부로 형성되며 코일이 감겨지는 권취지구와, 상기 권취지구로 권취되는 구리코일 및 철선코일로 구성되는 모터용 고정자를 제공한다.

상기에서 고정자 본체와 권취지구는 일체형으로 할 수도 있으며, 합성수지로 성형하여 사용함이 바람직하다.

또한 상기 합성수지는 나일론, ABS, PP, PVC, PE 중 선택되는 어느 것이나 사용하여도 된다.

또한 상기에서의 철선코일은 구리와이어와 동일 굵기로 와이어를 만든 다음 경화제와 에폭시가 중량으로 1:2로 혼합된 것을 약 24시간 경화시킨 혼합액 1중량부에 대하여, 0.5중량부의 니스를 혼합한 혼합액으로 코팅한 것을 사용함이 바람직하고, 철선코일로 규소코일을 사용함이 바람직하다.

또한 상기에서의 권취는 구리코일 대 철선코일이 1:1의 비율로 권취함이 바람직하다.

본 발명에 의하면 통상의 모터 고정자에서 구비하던 코어를 없이 하여 그 제작이 용이하면서 경제적이고 이에 따른 중량을 줄일 수 있으면서도 모터의 고정자 역활을 할 수 있어서 경제적이면서도 효과적인 모터를 제작하게 할 수 있는 모터용 고정자 및 와이어를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 모터고정자의 본체 사진
도 2는 종래 모터고정자 본체에 구리선이 권취된 사진
도 3은 본 발명에 의한 모터고정자 사진

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 하기의 청구번위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 변경 또는 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

먼저 본 발명을 설명하기에 앞서 모터 관련 구동이나 구성 등 통상적으로 알려지고 당 업계에서 주지된 기술들에 대하여는 그 설명을 생략함을 밝혀 둔다.

도 3은 시험예로 만들어 본 본 발명의 모터고정자(100)의 사진으로서, 고정자(100)는 통공형인 고정자본체(110)와 상기 고정자본체(110) 외부로 형성되는 권취지구(120)로 구성된다.

상기에서의 고정자본체(110)와 외부의 돌출형 권취지구(120)는 일체형으로 성형할 수 있는데, 경제적인 면과 중량 등을 감안하여 합성수지, 예를 들어 나일론, ABS, PP, PE, PVC 등에서 선택되는 1종 이상으로 성형함이 바람직하다.

상기와 같이 합성수지로 고정자본체(110)와 외부의 돌출형 권취지구(120)를 일체로 성형하여 사용하면 종래의 강판으로 제조하여 사용하는 코어를 생략할 수 있어서 경제적이면서도 가벼운 고정자를 제공하게 된다.

상기와 같이 본체(110) 외부의 권취지구(120)로 구성되는 본 발명의 모터고정자(100)에는 통상적인 구리코일(200)이 권취되어 있는데, 본 발명에서는 통상의 코어 역활을 주기 위해 철선코일(300; 은색)이 부가되어 권취된다.

본 발명에서는 종래의 모터고정자의 코어(11; 도 1 참조) 역할을 하도록 철선으로 된 와이어를 사용하는데, 철선과 와이어를 만들어 그냥 사용하게 되면 구리 코일(200)로부터 철선코일(300)에 전기가 발생되어 쇼트만 발생하므로 전기를 증폭하거나 자력을 발생시키지 않도록 철선와이어를 코팅하여 사용한다.

상기에서 본 발명의 모터고정자(100)에 권취되는 철선와이어로 된 코일(300)을 만들기 위하여, 통상적인 구리와이어와 거의 동일 굵기의 철선와이어를 만드는데, 구리와이어 대비 철선와이어의 굵기가 작으면 자성이 약해지고 너무 굵으면 전기 소모가 많게 되므로 동일 굵기로 한다.

만들어진 철선와이어는 코팅하여 사용하는데, 본 발명에서 사용하는 철선와이어 코팅용 코팅액은 경화제와 에폭시의 혼합물에 니스를 첨가하여 사용한다.

상기의 혼합물은 통상적인 경화제와 에폭시를 중량으로 1:2의 비율로 혼합하여 만드는데, 상기 경화제가 너무 많이 사용되면 경화가 너무 빨리 진행되고, 에폭시 수지의 양이 너무 많으면 묽어지고 적으면 경화가 빨리 되어 상기 비율로 하며, 이렇게 만들어진 혼합물과 니스를 중량으로 1:0.5의 비율로 혼합하여 코팅액을 만든다.

여기서 혼합물액이 너무 많거나 적으면 경화에 문제가 있고, 니스액은 연성 부여를 위하여 사용하는데 너무 적으면 고형화가 쉽고 너무 많으면 경화문제가 있으므로 상기 비율로 한다.

상기와 같은 코팅액에 미리 만들어진 상기 철선, 바람직하게는 규소와이어를 침지하여 코팅한 후 고정자(100) 본체에 권선하여 철선코일(300)로 사용하는데, 이때 같이 권선되는 구리선과 철선와이어선의 권선 비율은 1:1의 비율로 하여 구리코일(200)과 철선코일(300)이 혼합되어 고정자(100)의 권취지구(120)에서 코일을 형성되게 된다.

그리고 상기 구리코일(200)과 철선코일(300)이 완성되면 철선코일(300)은 끝과 끝을 연결하여 자석 역할을 하게 한다. 즉, 철선코일(300)의 끝이 단선되면 자력이 방출되어 역할을 제대로 할 수 없으므로 철선코일(300)은 단선되지 않게 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 종래로부터의 모터고정자의 코어 역활을 별도의 코일로 해결함으로서 모터의 경량화, 발열 과다 우려의 저하, 제조비용의 절감 등의 효과를 기대할 수 있는 모터를 제공할 수 있게 된다.

100 : 고정자. 110 : 고정자 본체.
120 : 권취지구. 200 : 구리 코일.
300 : 철선와이어 코일.

Claims (5)

1. 모터용 고정자에 있어서,
   내부가 통공이며 원형을 이루는 고정자 본체와, 상기 본체 외부로 형성되는 권취지구와, 상기 권치지구에 권취되는 코일을 포함하되, 상기 코일은 구리코일과 철선와이어 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터용 고정자.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고정자 본체와 상기 권취지구는 나일론, ABS, PP, PVC, PE 중에서 선택되는 하나 이상의 합성수지로 성형된 것임을 특징으로 하는 모터용 고정자.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 철선와이어는 구리코일의 구리와이어와 동일 굵기인 것을 특징으로 하는 모터용 고정자.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 철선와이어는 통상의 경화제와 에폭시가 중량으로 1:2 의 비율로 혼합된 혼합물과 니스가 중량으로 1:0.5 의 비율로 혼합된 코팅액으로 코팅된 것임을 특징으로 하는 모터용 고정자.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 구리코일과 규소와이어 코일은 1:1의 비율로 권취된 것임을 특징으로 하는 모터용 고정자.

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