KR940008412B1 - 고에너지 적 자석을 가진 서보모터 - Google Patents

고에너지 적 자석을 가진 서보모터 Download PDF

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콜모르겐 테크놀러지스 코포레이션
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Abstract

내용 없음.

Description

고에너지 적 자석을 가진 서보모터
본 발명은 고성능 서보모터, 특히 고에너지 적(high energy product)영구자석을 효과적으로 이용한 모터에 관한 것이다.
(배경기술)
최근 상당히 증가된 에너지 적을 갖는 새로운 종류의 영구자석을 얻을 수 있게 되었다. 이 새로운 자석은 희토류(통상 네오디뮴(neodymium) 또는 프라세오디뮴(praseodymium), 철 및 준안정상의 촉진제(예를들어 보론 또는 갈륨)의 합금으로 이루어진다. 예를 들면 본 출원인에게 양도된 Hazelton 과 Hadjipanayis에 의해 "영구자석 및 그 제조방법"의 명칭으로 1983. 3. 1일 미국에 특허출원된 제470,968호 출원을 참조바란다. 종래의 알니코(알루미늄, 니켈, 코발트) 자석은 통상 5 내지 7MGOe 범위의 에너지 적을 가지며, 사마륨 코발트(SmCo5) 자석은 약 17MGOe 의 에너지 적을 가지며 그리고 좀 더 비싼 사마륨 코발트(Sm2Co17)자석은 약 27MGOe의 에너지 적을 갖는다. 이것들과 비교해서 예컨대 현재 일본의 스미모또 스페샬 메탈사토부터 구입할 수 있는 NeFeB(네오디뮴, 철, 보론) 자석은 35MGOe를 상회하는 에너지적을 갖는다.
개선된 영구자석 특성을 이용하는 많은 모터설계들이 과거에 만들어졌었다.
이들은 동(구리)권선이 적층형 철 슬롯내에 위치하는 슬롯형 모터 구조가 대부분이었다. 이 슬롯설계는 모터에 대해서 소망하는 높은 퍼미언스를 얻기 위하여 자기 회로내에 비교적 작은 에어갭을 제공한다.
증가된 에너지 적을 가진 자석(예를들면 사마륨 코발트)은 그에 비례하여 자석질량을 줄일 수 잇으며, 그 결과 고정자상에 권선과 회전자석을 갖는 효과적인 완전한 무브러시(brushless) 설계가 가능하다.
무슬롯(non-slotted) 설계가 또한 알려져 있는데 그것은 권선이 에어갭내에 감긴 것이다.
이와 같은 무슬롯설계는 만약 이것이 동작 효율을 개선할 경우 그 비용은 문제가 되지 않는 대형 터보 발전기에 우선적으로 효과적인 것이 입증되었다.
이 터보 발전기는 권선을 수용하는 큰 에어갭을 통해서 고자속밀도를 이룩하기 위하여 초전도 재료와 정교한 냉각시스템을 채용하고 있다.
소형 모터의 무슬롯설계가 또한 제안되었으나 그러나 이들은 통상 특수목적(예를들어 고속 환상 권취 모터) 또는 서보 응용의 경우에는 적합하지 않은 저성능모터였다.
본 발명의 목적은 고에너지자석의 영구자석 재료를 효과적으로 이용할 수 있는 모터 설계를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 26MGOe이상, 바람직하게는 30MGOe이상의 에너지 적을 갖는 이용가능한 NeFeB 자석과 같은 영구자석을 효과적으로 사용하기 위한 모터 설계법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모터 에어갭내에 권선이 위치된 고성능 모터 제작법을 제공하는 것이다.
(발명의 개요)
새로운 고에너지 영구자석 재료를 이용하는 서보모터 설계자들의 명확한 우선적인 경향은 종래의 설계에서 종래의 영구자석 대신에 이 새로운 고에너지 영구자석 재료를 사용하는 것이며, 그리고 상이한 특성에 의해 지시되는 것에 따라서 설계변경을 한 후에 새로운 모터가 개선된 동작특성을 갖기를 바라는 것이다.
놀랍게도 사마륨 코발트 자석을 고에너지 적의 NeFeB 자석으로 대처하여 유사하게 설계된 모터는 고성능 서보장치의 경우에 있어 만족스럽지 못한 즉 그 범위에 있어서 매우 낮은 피크로크를 나타내었다. 실온에서 사마륨 코발트 자석과 마찬가지로 NeFeB 자석은 아무런 중요한 감자(demagnetization)특성도 나타내지 않는다.
그러나 100℃이상, 특히 140℃이상의 상승된 온도에서 NeFeB 자석의 항자력이 "무릅(Knee)"이상에서 급격히 떨어져 따라서 감자화가 일어날 수 있다.
자석에 가해진 감자력은 아마츄어 전류에 비례하기 때문에 NeFeB 자석을 사용하는 종래의 설계에서는 더높은 에너지 적의 자석에도 불구하고 피크전류, 결과적으로 낮은 피크토크를 제한하게 된다.
또한 종래의 슬롯설계에서는 슬롯사이의 티스(teeth)내의 철의 포화특성으로 인하여 에어갭 자속밀도가 제한된다. 자속밀도를 증가시키기 위하여는 더 넓은 티스가 요구되었고 따라서 이는 더욱더 좁은 슬롯과 더욱더 적은 수의 동권선을 갖게 하였다. 티스내의 철과 슬롯내의 동사이의 교환으로 인하여 이러한 설계는 통상 약 7KG(킬로가우스)로 에어갭내의 영구자석의 자속밀도를 제한한다.
에어갭 길이에 대한 자석길이로 결정되는 자기회로의 퍼미언스는 종래 서보모터 설계에 있어서의 4 내지 6의 범위가 전형적이다. 또한 고에너지 적의 자석으로 대체하는 것은 제조가 불가능하거나 조립하는 동안 취급하는 것이 불가능한 자석이 되기 쉽다.
그러나 본 발명에 따르면 새로운 고에너지 적 자석(26MGOe이상, 바람직하게는 30MGOe이상)의 이익을 어떤 설계 파라미터들이 지켜질 경우 무슬롯 설계를 이용함에 의해 실형할 수 있는 것을 발견하였다. 고정자 권선은 자기 회로내에 어떠한 포화 억제도 없으며 에어갭내에 7KG이상의 자속밀도가 사용될 수 있도록 자기 에어갭내에 전체가 포함된 다상 권선으로 이루어진다.
상기 영구자석 길이 대 에어갭의 비는 0.5 내지 2.0범위이다.
상기 에어갭 길이 대 상기 영구자석의 인접한 극면들간의 거리 비는 1.3이상이다.
이들 설계 파라미터를 지킴으로써 감자화 영향이 없으며, 마력이 크게 증대되고 소정 크기 및 무게에 대해 연속 토크를 갖는 고에너지 적의 자석을 이용하는 모터가 설계될 수 있었다. 더욱리 본 발명에 따른 모터는 인덕턴스가 감소되어 고속에서 더 많은 전력을 제공하고, 릴럭턴스 토크 및 코깅(cogging)이 없다.
본 발명에 따라 만들어진 모터와 그 크기 및 중량이 비슷한 종래의 사마륨 코발트(Sm2Co17)를 비교하면 다이나믹 연석토크 속력 출력성능에 있어서 약 70%의 증가와 그리고 간헐적인 성능에서 약 80%의 증가를 나타내었다.
향상된 결과를 성취하기 위하여 자속 귀환도를 제공하는 철로 들러싸일(배철) 원통형 셀내에 적절히 권선을 권취하는 것이 중요하다. 고정자 티스가 제거되기 때문에 권선은 동작온도 범위내에서 최대 모터 토크력을 견딜 수 있도록 고정자 구조에 충분한 접착으로 고정되어야만 한다. 권선은 도체의 운동이 토크를 발생하는데 역으로 영향을 미치기 때문에 단단하여야만 한다.
또한 권선으로부터 열이 발산되어야만 한다.
본 발명에 따르면 권선이 캡슐화되어, 고정자 구조물내에 (1)250℃에서 적어도 2000psi 그리고 바람직하게는 250℃에서 4000psi 이상의 요곡강도, (2) 우수한 열전도도, 및 (3) 다른 재료 범위내에 열팽창계수를 제공하도록 선택된 세라믹으로 충전된 에폭시에 의해 원통형 고정자에 결속된다. 적합한 재료로는 W.R.Grace & Co. 의 분원인 Emerson & Cummings사에서 제조된 Stycast 2762이다.
본 발명은 더욱이 에어갭내에 권선을 가진 모터를 조립하는 방법을 포함한다.
이 권선은 그 일단에 작은 직경단면을 가진 원통형 지지체를 사용하여 형성된다.
섬유유리 슬리브(fiberglass sleeve)가 일정한 직경부내의 원통형 지지체 주위에 놓여지며 그후 미리 형성된 코일이 적소에 놓여진다.
통상적인 경우와 같이 권선의 굴곡되는 끝부분은 도체를 교차하기 때문에 더 두껍다. 지지체의 일단에서 작은 직경을 갖는 본 발명의 방법을 사용하면 권선의 일단에서 굴곡되는 끝은 안쪽으로 벌어지며, 한편 다른 단에서 굴곡되는 끝은 외각으로 벌어진다. 그후 이 권선은 안쪽으로 벌어진 권선의 단부와 함께 시작하는 원통형 배철 셀내로 삽입될 수 있다.
지지체는 그후 고정자 구조물의 일부로서 섬유유리 슬리브내에 있는 외각으로 벌어진 권선의 단부로부터 끌어내질 수 있다.
이 권선은 권선이 고정자 셀내로 삽입된 후 적당한 수지를 사용하여 캡슐화되는 것이 바람직하다. 노치적층이 고정자 외판내에 권선과 고정자 셀사이의 결합의 절단응력을 개선하도록 사용될 수 있다. 이 노치는 어떠한 릴럭턴스 효과가 나타나는 것도 제거하기 위하여 이 장치의 축방향 길이를 따라 랜덤하게 분포된다.
본 발명은 전술한 그리고 다른 목적이 도면과 관련한 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
(발명의 상세한 설명)
본 발명에 따른 모터의 전체 구조가 제1 내지 3도에 표시되어 있다.
모터는 회전자용 배철을 갖춘 원통형 철 슬리브(12)로 둘러쌓인 강철축(10)을 포함한다. 6개의 영구자석 (14∼19)은 방사상으로 뻗힌 슬리브(12)상에 장착되며, 제1도에 도시된 바와 같이 교번적으로 N 및 S극을 제공하도록 자화된다.
자석은 26MGOe (Mega Gauss Oersteds), 바람직하게는 30MGOe를 상회하는 에너지 적을 갖고 있는 고에너지적 자석이다.
적합한 영구자석으로는 일본국 스미도모 특수자제사(주)에서 상표(NEOMAX-30H)로 판매되는 것과 같은 네오디뮴, 철, 보론으로 제조되는 것이다.
이 자석은 압축된 아크형 자석이며, 축(10)주위의 배철 슬리브상에 장착된다.
밴딩(20)은 고속 원심력상태에서 자석을 본래 위치로 유지하기 이해 회전자 구조를 둘러싸고 있다. 밴딩은 에폭시에 담겨진 다음에 여러개의 굽은 층 다음의 1이상의 나선형층을 포함하는 회전자 주위에 감긴 높은 감도의 Kevlar 필라멘트를 이용해서 이루어진다.
회전자는 각각이 회전자의 전장에 연장된 6개의 자석을 사용하여 제조되거나 자석은 제2a도에 도시된 바와 같이 나누어질 수 있다. 편자석의 장점은 자석편의 수와 모터길이를 간단히 변화시키는 등 간단한 모터 설계에 의하여 상위한 마력비율의 모터를 생산할 수 있다는 것이다.
고정자 구조는 모터용 외측 배철을 갖춘 적층된 실리콘 강철로 이루어진 원통형의 외측셀(30)을 포함한다. 적층이 조립된 다음에 알루미늄 외측 하우징(32)에 놓인다. 각개의 적층은 내측 직경상에 1이상의 노치를 포함하며, 모터 권선과 보다 양호하게 결합되도록 내측 원통면상에 노치를 랜덤하게 분포하도록 조립가능하다. 권선(40)이 형성된 다음 원통 배철 셀 내측에 장착된다.
고정자 구조는 슬롯이 없으며, 따라서 권선은 회전자의 영구자석과 외측 배철 셀간의 모터 에어갭내에 위치된다. 고정자내에 티스가 없기 때문에 전내측 원통면이 권선구리에 의하여 사용될 수 있다. 요망된다면 적은 노치가 모터에서 발생되는 토크력에 대항하여 권선의 결합을 보다 양호하게 하기 위하여 적층의 내면 원주에 랜덤하게 위치될 수 있다.
도시된 실시예의 모터는 6극 3상 권선이며 따라서 권선내에 18코일을 포함한다.
코일이 미리 형성된 다음에 제4도에 도시된 바와 같이 겹쳐진 구조로 배열된다.
1상의 코일이 상대적 방향을 보이기 위하여 도면에 음영이 도시되어 있다.
상(A)의 코일(41)은 상(C)의코일(43)의 다음에 있는 상(B)의 코일(42)의 다음에 위치하며 이와 같은 것이 반복된다. 코일 1측의 길이도체(44)는 권선의 외측에 있는 반면 동일 코일의 다른측 길이도체(45)는 동일상의 다음 코일의 도체(46)내의 권선 내측에 있다. 코일은 이런 모양으로 중첩되어 균형된 3상 6극 권선을 제공한다.
권선은 1단(제7a도 좌측에서)으로 부터 시작되는 일정직경을 갖고 있으며, 다른 단에서 감소된 직경부(52)를 갖는 제7도에 도시된 일시적 원통 지지부(50)상에 형성된다. 섬유유리 슬리브(54)는 권선지지부(제7a도) 주위에 위치하며, 미리 형성된 코일(40)은 슬리브(제7b도) 주위에 위치한다.
코일이 위치되었을 때 권선의 일단에서 굴곡된 끝(48)은 지지부의 감소된 직경부(52)에 적합하도록 도시된 바와같이 안쪽으로 벌어지며, 권선의 다른단에서 굴곡된 끝(49)은 외측으로 벌어진다. 이렇게 형성된 권선은 굴곡된 끝(48)이 내측으로 벌어진 단에서 시작하여 제7c도에 도시된 바와 같이 고정자(30,32)에 삽입된다.
일단 권선이 제7d도에 도시된 바와 같이 고정자 셀내에 위치하게 되면, 섬유유리 슬리브(54)를 최종 고정자 구조의 일부로서 제 위치에 남겨두고 외측으로 벌어진 끝으로부터 지지부(50)을 제거할 수 있다. 상기와 같이 미리 형성된 권선이 그 일단에서 내측으로 벌어진 굴곡된 끝과, 다른단에서 외측으로 벌어진 굴곡된 끝을 포함한다는 것이 중요하다.
내측으로 벌어진 굴곡된 끝은 미리 형성된 권선을 원통 고정 자셀속으로 삽입 가능하게 한다. 외측으로 벌어진 굴곡된 끝은 권선이 고정자셀에 위치한 후에 지지부를 제거 가능하게 한다. 권선이 위치할 때 배철과 고정자셀의 하우징에 결합된 단단한 권선구조를 갖추도록 적정한 수지 물질을 스며들게 한다.
수지물질은 본 발명에 따른 모터에 적합한 것을 선택해야만 한다.
이 수지는 어떠한 자유로운 이동도 토크를 발생하는 권선의 능력에 악영향을 주므로 권선을 강체로 만들기 위하여 고신축력을 갖는 것이어야 한다.
250℃에서 적어도 2000psi, 바람직하게는 250℃ 내지 4000psi의 신축력이 요망된다.
모터는 150℃에서 연속동작되게 설계되며, 200℃이상의 최고온도에서 견딜 수 있어야 한다. 그러므로 수지의 열팽창은 주위 물질의 열팽창과 같거나 다소 커야만 한다.
실리콘 강철, 구리 및 알루미늄의 열팽창 계수는 각각 10.8×10-6, 16.8×10-6및 23×10-6/℃이다. 상기 물질에 대하여 수지의 열팽창계수는 23∼30×10-6/℃범위내에 있어야 한다.
모터의 비율은 권선으로부터의 방열능력에 크게 의존하므로 수지는 양호한 열전도도를 갖추어야 하며 바람직하게는 6(BTU)(in)/(hr)(ft2)(℉)이상의 범위에 있어야 한다.
이것은 본 발명에 의하여 설계된 콤팩트 모터에 대해서 특히 그렇다.
열전도도를 개선하기 위하여 세라믹 충전제를 수지내에 내장되는 것이 바람직하다.
그러나 세라믹 충전제의 와전류손과 철손을 피하기 위하여 비도체 및 비자성이어야만 한다. 더욱이 수지는 권선에 적당히 스며들도록 이 제조상태에서 점성도가 5,000cps 이하이어야 한다. 적당한 열전도 수지는 W.R.그레이스 회사(W.R Grace & Company)의 분원인 Emerson & Cumming 사로부터 구매 가능한 Stycast 2762 에폭시 수지이다.
상기와 같은 수지의 특성은 다음과 같다.
물리적 특성
비중 2.2
신축력 psi(kg/)㎠
70℉(21℃)에서 18,800(759)
300℉(149℃)에서 7,700(539)
482℉(250℃)에서 4,500(315)
요곡강도(Flexural Modulus). psi(kg/㎠)
70℉(21℃)에서 1.2×106(84,000)
300℉(149℃)에서 1.0×106(70,000)
물흡수(25℃-24시간에서 %이득) 0.2
열전도도(BTU)(in)/(hr)(ft2)(℉) 10
(cal)(cm)/(sec)(㎠)(℃) (0.0033)
경도(Hardness), 쇼어 D 96
압축강도, psi(kg/㎠) 18,000(1,260)
탄성계수, psi(kg/㎠) 1,2×106(84,000)
열팽창/℃(/℉) 27×10-6(15×10-6)
전기적 특성
Figure kpo00001
권선이 고정자의 원형 외측셀에 위치할 때, 에폭시는 압력하에서 일단에서 권선공동에 넣어지며, 다른 단에서 가해지는 진공에 의하여 권선을 통하여 인출된다. 에폭시가 경화되면 권선은 단단해지고 고정자층에 단단하게 고정되어 결합된다. 권선공동의 끝은 굴곡된 끝에서 양단에서 밖으로 벌어져서 그 표면영역이 증가된다. 이 단면은 모터(도시되지 않음)의 단부벨(end bell)과 양호한 열접촉을 위해 플레트면을 제공하도록 가공 처리된다. 대부분의 경우에 수지와 알루미늄 하우징(32)간의 양호한 열접속이 적당한 열과 산일을 제공할 것이다.
적당한 자석물질, 예컨대 스미모도의 NEOMAX-30H의 감자곡선은 제5도에 도시되었다. 100℃이하 온도에서의 특성은 거의 선형적이며, 따라서 상기 온도 범위내에서 동작될 때 감자는 일어나지 않는다. 그러나 100℃이상의 상승된 온도에서 곡선에 "굽힘"이 있으며, 140℃에서 Bd=3,500 가우스와 Hb=6,000 Oersted에서 발생한다. 6000 Oersted 이상의 자계강도에서 보자도(coercivity)의 급락은 자석의 현저한 감자를 일으킨다.
퍼미언스(P)는 주어진 회로에서 자석의 동작기울기이다.
이 기울기는
Figure kpo00002
이며, 여기서
Lm=지향 방향에서 자석길이
Lg=자석갭의 길이
Am=자석영역
Ag=갭영역
허용 가능한 감자자계(Ha)는 기울기(P)를 가지며 곡선상의 무릎에서(Ha,Bd)를 통과하는 선에 의하여 주어진다.이것은라고 쓸 수 있다. P를 대입하고 방정식을 간단히 하면
Figure kpo00004
다음에 최대 허용 감자자계(Ha)는 주어지진 감자특성과 동작 퍼미언스(P)에 대하여 계산 가능하다.
설계 비교를 위하여 최악의 경우에 감자자계는 고정자 MMF가 자석 MMF에 대하여 직접 대항하도록 배고정자 전류가 배열될 때이다. 많은 서보가 상단자가 동시에 단락됨에 의하여 브레이크되어 그러한 자계 배열을 가지므로 이런 경우가 실제로 존재한다. 상(A)의 전류가 피크이고 상(B,C)의 전류가 1/2피크 전류치이다. 대칭적으로 아마츄어 H자계가 자석의 중심선에서 방사상이다. 상기 자로를 취하면 극당 폐 암페어턴은
Figure kpo00005
여기서 c는 상(相)당 직렬도체이다.
암페아의 법칙에서
Figure kpo00006
극, 갭길이, 자석길이, 도체 및 전류의 주어진 결합에 대하여 인가된 감자자계(H)가 계산된다. Ipeak에 대한 방정식(2)을 풀고, 허용인가 감자자계(Ha)를 인가된 자계(H)와 같게 설정하면,
Figure kpo00007
H대신 방정식(1)에 대입하면
Figure kpo00008
그러므로 감자전에 최대 허용첨부 전류는 자석물질(Bd,Hd)과 자기 회로설계(극수, Lm,Lg,Am,Ag,C)의 함수로 표현된다.
제5도에 도시되는 바와 같이, 양자 모두(6000,35000)의 (Hd,Bd)를 갖는 NdFeB 자석물질을 사용하는 종전의 슬로설계와 본 발명의 에어갭 권선설계에 대한 방정식(3)의 각종 파라미터는 다음과 같다.
[표 1]
Figure kpo00009
표(1)로부터 알 수 있듯이, 에어갭 권선설계는 종래의 슬롯 설계에 의해 허용된 피크토크의 3-1/2배 이상을 허용한다. 감자되기 전 34.8A RMS 의 최대치 전류로 인해, 종래의 슬롯설계는 고반응 서보모터를 위해 필요한 피크토크를 제공하지 못한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서의 0.3인치와 같이 에어갭이 비교적 클 경우, 고정자에서 발생된 자속에 대한 자로의 리럭턴스는 자석에 의해 나타난 자속이 감자가 발생하려고 하는 레벨 이하로 유지되도록 충분히 높다.
자석 길이(Lm) 대 갭길이(Lg)의 비율(제1도 참조)은 0.5 내지 2.0 사이의 범위에 있어야 한다. 슬롯 모터 구조에 일반적인 4-6범위의 퍼미언스 사용은 바람직하지 못하다. 왜냐하면 이 구조는 고성능 모터에 필요한 바람직한 권선수를 보유하는데 있어 부적합한 매우 많은 양의 영구 자석 재료를 필요로 하거나, 또는 부적합한 작은 에어갭을 필요로 하기 때문이다.
제1도에 표시된 방사갭길이(Lg) 대 극간거리(Lip)의 비율은 1.3 이상이어야 한다. 고에너지 적 자석에서 이 비율은 중요한데, 그 이유는 이 보다 더 낮은 비율은 높은 자속 누설에 따라 값비싼 영구자석 재료를 사용해야 하는 비효율성 때문이다.
제6도는 대략 동일한 외측 실물 크기를 가진 2개 모터의 동적 비교를 예시하는 도면이다.곡선(60과 61)은 약 27MGOe의 에너지 적을 가진 사마륨 코발트(Sm2Co17) 자석을 가진 종래의 슬롯구조에 대한 것이며, 반면에 곡선(62와63)은 약 35MGOe의 에너지적을 가진 NeFeB의 영구자석을 포함한 본 발명에 의한 모터에 대한 것이다. 제6도의 영역(A)은 약 70% 부가연속 성능의 증가를 나타내며, 영역(B)는 간헐적인 성능에서 약 80%의 증가를 나타낸다. 동작 특성에서의 이러한 향상은 자석의 에너지 적에서 약 30%만의 증가로 달성된다.
본 발명의 한 예시적인 실시예만이 상세히 기술되었더라도, 본 발명의 범위내에서 다수의 변경이 있을 수도 있다.
본 발명은 특히 첨부된 특허청구의 범위로 한정된다.
제1도는 본 발명에 따른 모터의 단면도.
제2a 및 2b도는 각각 모터 회전자 부분의 측면도 및 단면도.
제3도는 모터 고정자의 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 모터에서 감겨진 권선구조를 보여주는 도면.
제5도는 본 발명에 따른 모터에 사용된 형태의 고에너지 적 영구자석의 감자곡선을 보여주는 도면.
제6도는 비교할만한 크기를 가진 사마륨코발트 자석을 가진 종래의 모터와 비교할 때 본 발명에 따라 이루어진 모터의 개선된 동작 성능을 보여주는 도면.
제7a 내지 7d도는 모터에 대한 권선을 형성하는 방법을 보여주는 일련의 도면.

Claims (25)

  1. 26MGOe를 상회하는 에너지 적을 가진 영구자석을 사용한 영구자석 회전자: 상기 영구자석과의 사이에 에어갭을 한정하며, 자성물질로 이루어진 원통형 고정자 외측셀 : 250℃에서 2000psi를 상회하는 요곡강도 및 6(BTU)(in)/(hr)(ft2)(℉)를 상회한 열전도율을 가진 캡슐수지에 의해 상기 고정자 셀내의 내부 표면에 고정된 권선 : 으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지가 상기 권선을 캡슐화한 것을 특징으로 하는 전동기
  3. 제2항에 있어서, 모터는 열전도 하우징을 추가로 포함하고, 상기 권선을 캡슐화한 상기 수지는 상기 하우징에 열결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기
  4. 제2항에 있어서, 상기 수지는 경화되기 전의 상태에서 50,000cps이하의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기
  5. 제1항에 있어서, 상기 수지는 세라믹이 충전된 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 전동기
  6. 제5항에 있어서, 상기 세라믹 충전제는 비자석 및 비전도인 것을 특징으로 하는 전동기
  7. 제1항에 있어서, 상기 권선은 다수의 감겨진 평코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기
  8. 제1항에 있어서, 상기 영구자석은 30MGOe를 상회하는 에너지 적을 갖는 것을 특징으로 하는 전동기
  9. 제8항에 있어서, 상기 영구 자석은 네오디뮴, 철 및 보론으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동기
  10. 제1항에 있어서, 상기 수지는 주변 고정자 재료의 것보다 같거나 더 큰 열팽창 계수를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전동기
  11. 제10항에 있어서, 상기 수지는 20-30×10-6/℃의 범위내의 열팽창을 갖는 것을 특징으로 하는 전동기
  12. 각각이 26MGOe를 상회하는 에너지 적을 갖고 방사상으로 확장된 다수의 영구자석을 포함하는 회전자 : 상기 영구 자석과의 사이에 에어갭을 한정하며, 자성물질로 이루어진 원통형 고정자 외측셀 : 및 상기 원통형 고정자 셀의 내부표면에 고정된 상기 에어갭내의 다상 권선 ; 으로 구성되고, 상기 에어갭 길이 대 상기 영구 자석의 인접한 극면들간의 거리의 비가 1.3이상인 것을 특징으로 하는 전동기
  13. 제12항에 있어서, 상기 권선은 에폭시 수지에 의해 캡슐화되어 고정되는 것을 특징으로하는 전동기
  14. 제13항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 세라믹으로 충전되어 있고, 열전도성인 것을 특징으로 하는 전동기
  15. 각각이 26MGOe를 상회하는 에너지 적을 갖고, 방사상으로 확장된 다수의 영구자석을 포함하는 회전자 ; 상기 영구 자석과의 사이에 에어갭을 한정하며, 자성물질로 이루어진 원통형 고정자 외측셀 ; 및 상기 원통형 고정자 셀의 내부표면에 고정된 상기 에어갭내의 다상 권선 ; 으로 구성되고, 상기 에어갭 길이 대 상기 영구 자석의 인접한 극면들간의 거리의 비가 1.3이상이고, 상기 영구 자석길이 대 상기 에어갭 길이의 비가 0.5 내지 2.0 인 것을 특징으로 하는 전동기
  16. 제 15항에 있어서, 상기 영구자석이 30MGOe를 상회하는 에너지 적을 갖는 것을 특징으로 하는 전동기
  17. 제16항에 있어서, 상기 영구자석이 네오디뮴, 철 및 보론으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기
  18. 자성 물질로 이루어진 원통형 고정자 셀내에 고정자 권선을 갖는 전동기를 만드는 방법에 있어서, 한단에 감소 된 직경부분을 가진 일반 원통 지지체를 만드는 단계 ; 상기 지지체의 감소된 직경부분에서 코일의 굴곡된 끝이 내부로 벌어지고, 상기 지지체의 다른 단에서 코일의 굴곡된 끝이 외부로 벌어지도록 이미 형성된 코일로부터 상기 지지체 주위에 권선을 형성하는 단계 ; 상기 내부로 끝이 벌어진 코일로 시작해서 상기 권선을 상기 원통형 고정자 셀로 삽입시키는 단계 ; 및 상기 외부로 끝이 벌어진 코일의 상기 단으로부터 상기 지지체를 제거시키는 단계 ; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법
  19. 제18항에 있어서, 상기 권선이 상기 지지체를 제거하기에 앞서 수지로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법
  20. 제19항에 있어서, 상기 수지는 250℃에서 2000psi를 상회하는 요곡강도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법
  21. 제20항에 있어서, 상기 수지는 250℃에서 4000psi를 상회하는 요곡강도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법
  22. 제19항에 있어서, 상기 수지는 6(BTU)(in)/(hr)(ft2)(℉)를 상회하는 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법
  23. 제19항에 있어서, 상기 수지는 원통형 고정자 셀의 것과 같거나 더 큰 열팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법
  24. 제19항에 있어서, 상기 수지는 경화되지 않는 상태에서 50,000cps 이하의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법
  25. 제19항에 있어서, 상기 수지는 비전도이고 비자석인 세라믹으로 충전된 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 방법
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