WO2015026208A1 - 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터 - Google Patents

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WO2015026208A1
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stator
core
press
laminated core
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김병수
김학록
고형환
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주식회사 아모텍
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Definitions

  • the present invention relates to a motor, and more specifically, to construct a hybrid type stator core that combines in a manner that complements the disadvantages of the laminated core and the integral core of the green powder core and utilizes the advantages, and thus, a stator having a high output, high speed, high efficiency, and a slim structure.
  • the present invention relates to a double stator and a motor having the same.
  • the electric motor comprises a magnetic member formed from a plurality of laminated laminations of non-oriented electrical steel sheet.
  • Each lamination is typically formed by stamping, punching or cutting a mechanically soft non-oriented electrical steel sheet into a desired shape.
  • the formed laminations are then stacked to form a rotor or stator with the desired shape.
  • amorphous metals provide good magnetic performance, but have long been considered to be unsuitable for use as bulk magnetic members as stators and rotors for electric motors because of the obstacles that arise for certain physical properties and processing.
  • amorphous metals are thinner and harder than non-oriented electrical steel sheets, so that fabrication tools and dies wear more rapidly.
  • the increased cost of tooling and fabrication renders the machining of bulk amorphous metal magnetic members uncompetitive compared to conventional techniques such as punching or stamping.
  • the thickness of the amorphous metal also results in an increase in the number of laminations of the assembled member, and also increases the overall cost of the amorphous metal rotor or stator magnet assembly.
  • Amorphous metal is supplied in thin continuous ribbons with a uniform ribbon width.
  • amorphous metal is a very hard material, and it is very difficult to cut or mold it easily.
  • the amorphous metal ribbon becomes very brittle. This makes it difficult and expensive to use conventional methods to construct bulk amorphous magnetic elements.
  • the brittleness of the amorphous metal ribbon may cause concern about the durability of the bulk magnetic member in the application of the electric motor.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0063604 et al. Proposes a low-loss amorphous metal magnetic component having a polyhedral shape and composed of a plurality of amorphous strip layers for use in a high efficiency electric motor.
  • the magnetic component can operate in a frequency range of about 50 Hz-20,000 Hz, has a core loss to exhibit improved performance characteristics compared to silicon-steel magnetic components operating in the same frequency range, and is amorphous to form polyhedral features.
  • the metal strip is cut to form a plurality of cutting strips having a predetermined length, and then laminated using epoxy.
  • the amorphous strip has a low Eddy Current Loss, but the conventional motor core manufactured by winding, forming, and laminating the amorphous strip is difficult to be practical due to the difficulty of the manufacturing process as indicated in the above-mentioned prior art. .
  • Korean Patent Publication No. 2013-0060239 has proposed a stator manufacturing method for manufacturing a plurality of split stator cores by compression molding amorphous metal powder and assembling a plurality of split stator cores using bobbins. There is a problem in that the magnetic resistance increases due to poor adhesion between the divided stator cores.
  • the split type stator core is manufactured by compression molding with amorphous metal powder, the structure of the mold becomes complicated, and when the split type stator cores are combined, the strength of the mold is weak, so that the protrusions forming the coupling structure may fall off. .
  • the conventional method for manufacturing a stator core using an amorphous core has not suggested a design method of a magnetic core that is optimal for an electric motor field having high power, high speed, high torque, and high frequency characteristics.
  • stator core having a plurality of teeth has the advantage that the fabricated by assembling the split stator core can use a low-cost general-purpose winding machine for coil winding.
  • the basic object of the present invention is to compose the stator core of the hybrid type that combines the laminated core and the integrated core of the green powder core in a manner that takes advantage of the advantages and can achieve high output, high speed, high efficiency, and a slim stator. It is to provide a double stator and a motor having the same.
  • An object of the present invention is to compression-molded amorphous metal powder, soft magnetic powder or a mixture of amorphous metal powder and soft magnetic powder to produce a stator core of a powdered metal core as an integrated body, thereby reducing core loss and reducing mold manufacturing cost. It is to provide a double stator and a motor having the same that can simplify the process.
  • Another object of the present invention is the portion in which the first coil and the second coil are wound to form an integral core portion, and the connecting portion connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminated core portion, so that the integral cores are formed on both sides of the laminated core portion, respectively. It is to provide a double stator and a motor having the same by combining the parts.
  • Another object of the present invention is to form a laminated core portion in which the first yoke portion and the second yoke portion are wound radially from the ring portion by laminating a plurality of iron pieces, and the first yoke portion and the first coil portion.
  • a double stator capable of increasing efficiency by increasing magnetization strength by using a stator core press-fixed and fixed to the second integral core part integrally formed with a metal powder in the yoke part and a double stator capable of increasing efficiency
  • Another object of the present invention is to form a laminated core portion in an arc shape having a predetermined angle, or a circular ring shape to reduce the number of assembling or assembling between the stator cores to shorten the assembly process, thereby improving productivity It is to provide a double stator and a motor having the same.
  • Still another object of the present invention is to reduce the height of the laminated core portion by setting the stacked height of the laminated core portion equal to the height of the yoke portion of the integrated core portion, resulting in a reduction in the height of the axial stator core and axial slimming of the motor. It is possible to provide a double stator and a motor having the same.
  • Still another object of the present invention is to provide a double stator and a motor having the same, which can improve the motor efficiency by designing the heights of the first magnet and the second magnet and the stator core of the double rotor in the same manner.
  • the double stator of the present invention is a stator core, a bobbin wrapped around the outer circumferential surface of the stator core, a first coil wound on one side of the stator core and a second winding on the other side of the stator core. And a coil, wherein the stator core is formed by stacking a plurality of iron pieces, a first press groove is formed on an outer surface thereof, and a first press groove is formed on an inner surface thereof, and a first press groove of the stacked core portion.
  • the first integral core part includes a first yoke part on which a first coil is wound, a first flange part integrally formed at one end of the first yoke part and disposed to face the outer rotor, and the second integral core part
  • a second coil may be wound around the second yoke and a second flange portion formed integrally with one end of the second yoke and disposed to face the inner rotor.
  • the first integral core portion and the second integral core portion may be formed of an amorphous metal powder, a soft magnetic powder, or an alloy powder mixed with an amorphous metal powder and a spherical soft magnetic powder.
  • the laminated core part includes a connection part having a first pressing groove into which the first integral core part is press-fitted on an outer surface thereof, and a second pressing groove into which the second integral core part is pushed-in formed therein, and formed on one side of the connecting part.
  • the locking projections are formed on the other side of the connection part, and the locking grooves to which the locking projections are fitted are coupled to each other, and a plurality of stacked core parts may be coupled to each other to form an annular shape.
  • the laminated core part is formed between a first laminated core part formed in an arc shape at a predetermined angle, a second laminated core part assembled to the first laminated core part, and assembled between the second laminated core part and the first laminated core part. It comprises a third laminated core portion, and may be configured by assembling the first laminated core portion, the second laminated core portion and the third laminated core portion in an annular shape.
  • a locking groove is formed at one end of the first laminated core part, a second laminated core part, and a third laminated core part, and a locking protrusion is inserted at the other end of the first laminated core part, the second laminated core part, and the first laminated core part and the second laminated type.
  • first indentation grooves in which the first integral core part is press-fitted and fixed are formed at regular intervals, and inside of the second indentation grooves in which the second integral core part is press-fitted and fixed at regular intervals Can be formed.
  • the laminated core part is formed in a circular ring shape, and a first press groove for fixing the first integral core part is formed at a predetermined interval on an outer circumferential surface thereof, and a second press groove for fixing the second integral core part is fixed on an inner circumferential surface thereof at a predetermined interval. It can be formed as.
  • the bobbin may be formed to surround a portion of an outer circumferential surface of the first and second integral core parts and the laminated core part so as to integrate the first and second integral core parts and the laminated core part.
  • the laminated core part may be bolted or integrally formed with the fixing bracket.
  • the stacked height of the stacked core part may be the same as the height of the first yoke part and the second yoke part.
  • Upper and lower surfaces of the first and second yoke portions may have coil winding grooves having a lower height than upper and lower surfaces of the first and second flange portions.
  • the double stator comprises: a plurality of split stator cores annularly interconnected; A plurality of bobbins wrapped around an outer circumferential surface of each of the plurality of split stator cores; And a first coil wound on one side of the plurality of bobbins and a second coil wound on the other side of the plurality of bobbins, wherein each of the plurality of split type stator cores is formed by stacking a plurality of iron pieces on an outer surface thereof.
  • a first core having a first press groove formed therein and a second press groove formed at an inner surface thereof, the stacked core parts being annularly interconnected;
  • a first integral core part fixed to the first press-fit groove of the stacked core part and integrally formed by metal powder, and having a first coil wound thereon;
  • a second integral core part fixed to the second press-fitting groove of the laminated core part, integrally formed by metal powder, and having a second coil wound thereon.
  • a laminated core portion having a ring portion formed in the form of the first portion, a first yoke portion extending from one surface of the ring portion to wind the first coil, and a second yoke portion extending from the other side of the ring portion to wind the second coil;
  • a first integral core part formed by pressing the first yoke part and being integrally formed by compression molding amorphous metal powder;
  • a second integral core part integrally formed by compression molding the second yoke part and compressing the amorphous metal powder.
  • the ring portions may be formed in any one of a first type that is divided into a first type to form an annular shape, an arc shape when assembled to each other, and a second type that forms an annular shape when assembled to each other, and a third type formed in a ring shape.
  • the motor according to the present invention comprises a double stator; An outer rotor disposed at a predetermined gap on an outer circumferential surface of the double stator; And an inner rotor disposed at a predetermined gap on an inner circumferential surface of the double stator.
  • the motor according to the present invention may further include a planetary gear device for reducing the rotation speed of any one of the outer rotor and the inner rotor.
  • Outputs of the outer rotor and the inner rotor may be output through one rotation shaft.
  • the outer rotor may be connected to an inner shaft connected to a pulsator of the washing machine, and the inner rotor may be connected to an outer shaft connected to a washing tank of the washing machine.
  • Heights of the first magnet and the second magnet of the outer rotor and the inner rotor may be formed to be the same as the height of the first flange portion and the second flange portion.
  • the double stator of the present invention and the motor having the same are formed by compression molding a mixture of amorphous metal powder, soft magnetic powder, or a mixture of amorphous metal powder and soft magnetic powder to form a stator core of a green powder core integrally,
  • core loss By reducing core loss, mold manufacturing cost can be reduced and manufacturing process can be simplified.
  • a portion in which the first coil and the second coil are wound is formed as an integral core part, and a connection part connecting the stator cores having a complicated shape is formed as a laminated core part to form a laminated core part.
  • the double stator of the present invention and the motor having the same form a stacked core part in an arc shape having a predetermined angle or in a circular ring shape, thereby shortening the assembly process because there is no need to reduce or assemble the number of assembly between the stator cores. Productivity can be improved.
  • the double stator of the present invention and the motor having the same can reduce the stacking height of the stack core by setting the stack height of the stack core to be the same as the height of the yoke of the integrated core. As a result, the height of the axial stator core can be reduced. have. Therefore, the motor of the present invention can be axially slimmed and can be usefully applied to a drum washing machine.
  • the area of the core (yoke part) to which the coil is wound is the same and the circumference is reduced as the height is reduced, thereby allowing the reduction of copper loss and coil weight.
  • the double stator and the motor having the same of the present invention can improve the motor efficiency by designing the same height of the stator core and the first magnet and the second magnet of the double rotor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in which a double stator according to a first embodiment of the present invention is applied to a motor having a single shaft structure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view in which a double stator according to a first embodiment of the present invention is applied to a motor having a two-axis structure.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing an arrangement state of a double stator and a double rotor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a stator core for a double stator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded plan view of a stator core for a double stator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing that a bobbin is formed in a stator core for a double stator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded plan view showing a modification of the stator core for a double stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a process flowchart showing a manufacturing process of the double stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a stator core for a double stator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view showing that a bobbin is formed on a stator core for a double stator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a process flowchart showing another manufacturing process of the double stator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of a stator core for a double stator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view of a first laminated core part according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of a stator core for a double stator according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a plan view of a stacked core unit according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view of a stator core for a double stator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 17 is a cross-sectional view of a double stator according to the present invention applied to a fully automatic washing machine driving motor having a two-axis structure.
  • the motor according to the first embodiment of the present invention has a double gap between the first coil 16 and the second coil 18, and a constant gap on the outer circumferential surface of the stator 10.
  • the outer rotor 20 is disposed and the inner rotor 80 is disposed with a predetermined gap on the inner peripheral surface of the stator 10.
  • the outer rotor 20 includes a first magnet 22 disposed at a predetermined gap with an outer surface of the stator 10, a first back yoke 24 disposed at a rear surface of the first magnet 22, and a first magnet. And a first rotor support 26 to which the 22 and the first back yoke 24 are fixed.
  • the inner rotor 80 includes a second magnet 82 disposed at a predetermined gap with the inner surface of the stator 10, a second back yoke 84 disposed on the rear surface of the second magnet 82, and a second magnet. And a second rotor support 86 to which the 82 and the second back yoke 84 are fixed.
  • first rotor support 26 may be formed integrally by insert molding after the first magnet 22 and the first back yoke 24 are annularly arranged in a mold, and the second rotor support 86 ) May also be integrally formed by insert molding after the second magnets 82 and the second back yoke 84 are arranged in an annular shape.
  • the motor of the present invention shown in FIG. 1 is a double rotor type to which the double stator 10 is applied, the inner rotor 20 and the outer rotor 80 can be driven independently.
  • the first rotor support 26 and the second rotor support 86 are integrally formed to form a single motor. It is connected to the rotary shaft 70 to generate one output.
  • Such a motor can adjust the driving force by selectively applying a driving signal to the first and second coils of the double stator 10 as described below. That is, when only one of the outer rotor 20 and the inner rotor 80 is driven, the driving force is small, and when the outer rotor 20 and the inner rotor 80 are rotated at the same time, the driving force can be increased.
  • the motor of the present invention combines the double stator 10 with the double rotors 20 and 80 to generate two outputs.
  • the rotor 80 is connected to the inner shaft 72 and the outer shaft 74, respectively, to selectively apply driving signals to the first and second coils of the double stator 10, thereby allowing the inner shaft 72 and the outer shaft ( 74 can be driven independently.
  • the first rotor support 26 is connected to the inner shaft 72 connected to the pulsator of the washing machine, and the second rotor is connected to the outer shaft 74 connected to the washing tank of the washing machine.
  • the support 86 is connected.
  • the motor according to another embodiment of the present invention when the motor according to another embodiment of the present invention is driven only the outer rotor 20, only the pulsator is rotated, and only the inner rotor 80 is driven, only the washing tank is rotated, and the outer rotor 20 and the inner rotor 80 are rotated. ) Is driven simultaneously, the pulsator and the washing tank can be rotated at the same time. Therefore, the pulsator and the washing tank can be driven independently, and various kinds of washing modes can be implemented by using the same.
  • the double stator 10 includes a plurality of split stator cores 12 arranged in an annular shape, and a stator core 12 of the stator core 12.
  • Bobbin 14 which is a nonmagnetic material wrapped on the outer circumferential surface, the first coil 16 wound on one side of the stator core 12, the second coil 18 wound on the other side of the stator core 12, and the stator And a fixing bracket 11 for fixing the core 12.
  • the rotation of the outer rotor 20 and the inner rotor 80 to control the first driving signal applied to the first coil 16 and the second driving signal applied to the second coil 18 using an inverter can be selected in the same direction or in opposite directions.
  • the stator core 12 is compression molded of amorphous metal powder and integrally formed by a mold, and the first integral core part 30 on which the first coil 16 is wound, and compression molding of amorphous metal powder and integrally by a mold. Formed by stacking a second integral core portion 40 to which the second coil 18 is wound, and a plurality of iron pieces to which the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 are press-fitted and fixed. And a stacked core portion 50 forming a path.
  • the first integral core part 30 is formed at one end of the first yoke part 32 to which the first coil 16 is wound, and the first yoke part 32 and is disposed to face the outer rotor 20 and is provided with a magnetic pole. (Iii) a first flange portion 34 serving as a role.
  • the second integral core portion 40 is formed on one end of the second yoke portion 42 and the second yoke portion 42 on which the second coil 18 is wound, and is disposed to face the inner rotor 80 and is stimulated. It includes a second flange portion 44 that serves.
  • first yoke portion 32 and the first flange portion 34 may be applied to a structure that is manufactured separately and coupled to each other.
  • second yoke portion 42 and the second flange portion 44 may also be separately manufactured and then coupled to each other.
  • press-fitting grooves 35 and 45 are formed in the first flange portion 34 and the second flange portion 44, and one end and the second yoke portion of the first yoke portion 32 are formed.
  • One end of the 42 may be press-fitted into the press-in grooves 35 and 45 to be assembled together, between the first yoke portion 32 and the first flange portion 34 and between the second yoke portion 42 and the second planar portion. Between the branches 44 can be assembled together by bonding.
  • the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 may be extrusion molded in addition to compression molding.
  • the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 are formed by mixing amorphous metal powder and a binder, or mixing amorphous metal powder, crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties, and a binder at a predetermined ratio. It can be molded. In this case, compared to the case where 100% of the amorphous metal powder is used, the mixing of the metal powder in a predetermined ratio can solve the difficulty of high-pressure sintering and increase the permeability.
  • first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 may be manufactured by compression molding only with soft magnetic powder.
  • the first coil 16 and the second coil 18 are wound around the outer circumferential surfaces of the first yoke portion 32 and the second yoke portion 42, wherein the first yoke portion 32 and the second yoke portion 42 are wound.
  • Coil winding grooves (62, 64) are formed on the upper and lower surfaces of the. That is, the height H5 of the first yoke portion 32 and the height H1 of the second yoke portion 42 are made small, and the upper and lower surfaces of the first yoke portion 32 and the second yoke portion 42 are reduced.
  • the coil winding grooves 62 and 64 are formed in a concave recessed shape so that the height is lower than that of the first flange portion 34 and the second flange portion 44.
  • the coil winding grooves 62 and 64 are formed on the upper surfaces of the first yoke portion 32 and the second yoke portion 42 to be higher than the upper surfaces of the first flange portion 34 and the second flange portion 44 (H8). ) Is formed in the first coil winding groove 62 and the lower surface of the first yoke portion 32 and the second yoke portion 42 formed concave inwardly by the first flange portion 34 and the first It consists of a second coil winding groove 64 formed in a shape recessed inwardly by a height (H9) than the lower surface of the two flange portion 44.
  • the stacking height of the stacked core part 50 is reduced, the height of the axial stator core 10 is reduced, so that the overall height of the motor can be reduced, the motor can be made slim, and the first yoke part 32 and the first Since the circumferential area of the two yoke portions 42 can be reduced, the coil winding amount can be reduced and copper loss can be reduced when the same performance is achieved.
  • the laminated core part 50 has a first press groove 54 in which the first integral yoke part 30 is press-fitted on one surface thereof, and a second press groove 56 in which the second integral yoke part 40 is press-fitted on the other surface thereof.
  • the locking projection 57 is formed to protrude on one side of the connecting portion 52, and the other side of the connecting portion 52 is formed in the form of a groove, the locking projection 57 is fitted It comprises a locking groove (58).
  • the bobbin 14 surrounds the stacked core part 50 and the first integrated core part 30 and the stacked core part 50 and the second integrated core part 40.
  • the bonding force can be increased by insert molding using a resin.
  • the coupling hole 59 is formed in the center of the stacked core part 50 so that the stator core 10 may be bolted and fixed to the fixing bracket 11.
  • the stacked core part 50 directly connects the stator cores 12 arranged in a radial manner so that the divided stator cores 12 are energized with each other to form a magnetic circuit.
  • the stacked core part 50 forms pin holes at both ends of the connection part 52, and the pin member is disposed between the pin holes of the two stator cores in a state in which the stator cores are in contact with each other. It is also possible to apply a structure that connects between the stator cores by fitting, and to apply a caulking method using a caulking member in a state in which the stator cores are in contact with each other.
  • the stacked core part 50 is formed by stacking a plurality of iron pieces, the strength of the iron pieces is strong, so that the locking protrusion 57 is not separated from the connection part 52.
  • the mold structure is complicated and difficult to manufacture into a mold. Since the strength is weak, there is a fear that the locking projection 57 may fall off.
  • a portion (complex shape) interconnecting a plurality of stator cores is manufactured by stacking a plurality of strong steel pieces, and a portion of the coil wound (a simple shape) is made of amorphous metal powder.
  • compression molding the motor performance can be improved while reducing costs.
  • the complex multi-slot stator core can be split to reduce core loss and increase coil winding productivity while making the split cores durable.
  • the stacking height H2 of the stacked core portion 50 is the height H5 of the yoke portion 32 of the first integral core portion 30 and the height of the yoke portion 42 of the second integral core portion 40 ( By forming the same as H1) it is possible to reduce the stacking height (H2) of the laminated core portion 50, thereby reducing the manufacturing cost. In addition, if the stack height H2 of the stacked core part 50 is reduced, the height of the axial stator core 10 is reduced, thereby reducing the overall height of the motor and making the motor slim.
  • the amorphous metal powder is compression molded to form the first integral core part 30 and the second integral core part 40 (S10).
  • the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 are formed by mixing amorphous metal powder and a binder, or mixing amorphous metal powder, crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties, and a binder at a predetermined ratio. It can be molded and can be molded by mixing a crystalline metal powder and a binder excellent in soft magnetic properties.
  • the laminated core part 50 is manufactured (S20). That is, by cutting the electromagnetic steel sheet (hereinafter referred to as "iron plate") with less iron loss, the first pressing groove 54, the second pressing groove 56, the locking projection 57, the locking groove 58 and the through hole 59 ) Is integrally formed. And a some iron plate is laminated
  • iron plate electromagnetic steel sheet
  • the first integral core part 30 is press-fitted into the first press-fit groove 54 formed on one surface of the stacked core part 50, and the second press-fit groove 56 formed on the other surface of the stacked core part 50.
  • the second integral core portion 40 (S30). That is, the end of the yoke portion 32 of the first integral core portion 30 is fixed in such a manner as to be forced into the first press groove 54, and the yoke portion 42 of the second integral core portion 40 is fixed. Fix the end of the method by forcibly pressing in the second press-fit groove (56).
  • the bobbin 14 is formed by insert molding an insulating resin on the outer surfaces of the first integral core part 30, the second integral core part 40, and the laminated core part 50 (S40).
  • the outer surface of the first flange portion 34, the outer surface of the second flange portion 44 and the locking projection 57 and the portion of the locking groove 58 of the laminated core portion 50 is formed of an insulating material resin It is not wrapped and is exposed to the outside.
  • the first coil 16 is continuously wound on each of U, V, and W phases on the outer surface of the first integral core part 30, and the second coil 18 is disposed on the outer surface of the second integral core part 40.
  • the stator core is 18 slots, a continuous winding may be performed on six cores for each phase, or three coils may be continuously wound and then assembled.
  • the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 of the present invention after preparing the ultra-thin amorphous alloy ribbon or strip of less than 30um by rapid cooling and solidification (RSP) by melt spinning the amorphous alloy, it is Grinding to obtain amorphous metal powder.
  • the pulverized amorphous metal powder obtained at this time has a size in the range of 1 ⁇ 150um.
  • the amorphous alloy ribbon may be heat treated at 400-600 ° C. in a nitrogen atmosphere to have a nanocrystalline microstructure capable of achieving high permeability.
  • the amorphous alloy for example, one of Fe-based, Co-based, and Ni-based may be used.
  • the Fe-based amorphous alloy is inexpensive.
  • the Fe-based amorphous alloy is preferably any one of Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, or Fe-Si-N,
  • the Co-based amorphous alloy is preferably any one of Co-Fe-Si-B or Co-Fe-Ni-Si-B.
  • the pulverized amorphous metal powder is then classified according to size and then mixed into a powder particle size distribution with optimum composition uniformity.
  • the filling density does not have an optimum condition when forming into a part shape by mixing with a binder.
  • the powder particles are spherical, and a predetermined amount of spherical soft magnetic powder capable of improving magnetic properties, that is, permeability, is mixed to increase the molding density.
  • the spherical soft magnetic powder capable of improving the magnetic permeability and the packing density for example, one or a mixture of MPP powder, HighFlux powder, Sendust powder, and iron powder may be used.
  • thermosetting resin such as water glass, ceramic silicate, epoxy resin, phenol resin, silicone resin or polyimide may be used.
  • the maximum mixing ratio of the binder is preferably 20wt%.
  • the mixed amorphous metal powder is press-molded to a desired core or back yoke shape using a press and a mold in a state in which a binder and a lubricant are added. It is preferable that the molding pressure is set at 15-20 ton / cm 2 when press molding is performed by a press.
  • the molded core or back yoke is subjected to annealing heat treatment in the range of 300-600 ° C. in the range of 10-600 min to realize magnetic properties.
  • the heat treatment temperature is less than 300 °C heat treatment time increases to decrease the productivity, if the heat treatment temperature exceeds 600 °C deterioration of amorphous magnetic properties occurs.
  • the present invention can also be produced by compression molding only the soft magnetic powder.
  • the amorphous metal powder or the soft magnetic powder is compacted to easily form the integral core part having a complicated shape, and the crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties is contained in the amorphous alloy powder. It is possible to improve the permeability and to increase the molding density during compression molding.
  • the present invention when manufacturing the first integral core portion and the second integral core portion, by forming using amorphous metal powder or soft magnetic powder, or by mixing the crystalline metal powder with amorphous metal powder to form an Eddy current loss (core loss) ) Can be minimized, making it suitable for use with high speed motors of 50,000 rpm or more.
  • core loss Eddy current loss
  • the double stator according to the first embodiment may be manufactured by another assembling method shown in FIG. 11.
  • FIG. 9 is a plan view of the stator core according to the first embodiment of the present invention arranged in an annular shape
  • FIG. 10 is a plan view of bobbins wrapped around the stator core
  • FIG. 11 is a plan view of the stator core according to the first embodiment of the present invention. It is a process flowchart showing the manufacturing process.
  • the amorphous metal powder is compression molded to form the first integral core part 30 and the second integral core part 40 (S10).
  • the first integral core portion 30 and the second integral core portion 40 are formed by mixing amorphous metal powder and a binder, or mixing amorphous metal powder, crystalline metal powder having excellent soft magnetic properties, and a binder at a predetermined ratio. It can be molded and can be molded by mixing a crystalline metal powder and a binder excellent in soft magnetic properties.
  • the laminated core part 50 is manufactured (S20). That is, by cutting the iron plate, the first press groove 54, the second press groove 56, the locking protrusion 57, the locking groove 58 and the through hole 59 are integrally formed. And a some iron plate is laminated
  • the first integral core part 30 is press-fitted into the first press-fit groove 54 formed on one surface of the stacked core part 50, and the second press-fit groove 56 formed on the other surface of the stacked core part 50.
  • the second integral core portion 40 (S30). That is, the end of the yoke portion 32 of the first laminated core portion 30 is fixed in such a manner as to be forced into the first press groove 54, and the yoke portion 42 of the second laminated core portion 40 is fixed. Fix the end of the method by forcibly pressing in the second press-fit groove (56).
  • the plurality of stator cores 12 are combined and arranged in an annular shape. That is, by engaging the engaging projection 57 formed on one side of the laminated core portion 50 into the engaging groove 58 formed on the other side of the laminated core portion 50, the stator cores are arranged in an annular shape (S70).
  • the bobbin 14 is formed by insert molding an insulating resin on the outer surface of the stator core 12 arranged in an annular shape (S80).
  • the outer surface of the first flange portion 34, the outer surface of the second flange portion 44 and the locking projection 57 and the portion of the locking groove 58 of the laminated core portion 50 is formed of an insulating material resin It is not wrapped and is exposed to the outside.
  • the bobbin 14 of the stator core 12 arranged in an annular shape is continuously wound on the outer surface of the first integral core part 30 for each of U, V, and W phases, and the second The second coil 18 is continuously wound on each of the U, V, and W phases on the outer surface of the integrated core part 40 (S90).
  • the stator cores according to the second embodiment of the present invention are laminated core parts (100, 110, 120) formed by laminating a plurality of iron pieces to be mutually assembled to form an annular shape, and are integrally formed by a mold by compression molding with amorphous metal powder and laminated cores.
  • An integrated core portion 140 is included.
  • first integrated core portion 130 and the second integrated core portion 140 are the same as the first integrated core portion 30 and the second integrated core portion 40 described in the first embodiment.
  • the stacked core parts 100, 110, and 120 are assembled to the first stacked core part 100 and the first stacked core part 100, which are formed in an arc shape at an angle, and formed in the same shape as the first stacked core part 100.
  • the third laminated core part 110 which is assembled between the second laminated core part 110 and the first laminated core part 100, and is formed in the same shape as the first laminated core part 100.
  • the unit 120 includes.
  • first laminated core part 100, the second laminated core part 110, and the third laminated core part 120 may be formed, for example, in the form of an arc having a 120-degree angle and formed at one end thereof. 150 is formed, and the other end is formed with a locking projection 152 is inserted into the locking groove 150.
  • first press-fits in which a plurality of first integral core parts 130 are press-fitted and fixed to the outer surfaces of the first stacked core part 100, the second stacked core part 110, and the third stacked core part 120.
  • the grooves 160 are formed at regular intervals, and a plurality of second indentation grooves 162 to which the second integral core part 140 is press-fitted is formed at regular intervals.
  • the laminated core part is composed of three in the drawing, but two laminated core parts formed at 180 degrees are also applicable, four laminated core parts formed at 90 degrees are also applicable, and four or more stacked core parts are also applied. Can be.
  • stator core according to the second embodiment is formed in an arc shape having a predetermined angle, the assembling process of assembling the stacked core parts with each other can be reduced by that much, thereby simplifying the manufacturing process.
  • FIG. 14 is a plan view of a stator core according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a plan view of a stacked core part according to a third embodiment of the present invention.
  • the stator core according to the third embodiment of the present invention is a laminated core portion 200 which is formed in an annular shape, and is formed integrally by compression molding with an amorphous metal powder by a mold and is fixed to the outer surface of the laminated core portion 200 radially.
  • An integral core part 210 and a second integral core part 220 are formed integrally by a mold by compression molding with amorphous metal powder and fixed radially to an inner surface of the stacked core part 200.
  • first integrated core portion 210 and the second integrated core portion 220 are the same as the first integrated core portion 30 and the second integrated core portion 40 described in the first embodiment.
  • the stacked core part 200 is formed in a circular ring shape and is formed by stacking a plurality of iron pieces, and the first indentation groove 230 in which the plurality of first integral core parts 210 are press-fitted and fixed is formed at regular intervals.
  • the second circumferential groove 240 is formed at regular intervals on the inner circumferential surface of the second integral core part 220.
  • stator core according to the third embodiment is in the form of a cylindrical core in which the laminated core part is integrally formed in a ring shape, there is no need to assemble the cores with each other, thereby improving productivity.
  • FIG. 16 is a plan view of a stator core for a double stator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the stator core 12 is compression-molded with amorphous metal powder to form a first integral core part 500 and a second integral core part 510 integrally formed by a mold, and a first integral core part.
  • 500 and the second integral core part 510 include a stacked core part 520 formed by stacking a plurality of iron pieces to which the press-fit is fixed.
  • the first integral core part 500 and the second integral core part 510 are formed in a flange shape that is press-fitted to both ends of the stacked core part 520, and the first integral core described in the first embodiment is described above. It is manufactured in the same manner as the portion 30 and the second integral core portion 40.
  • the stacked core part 520 may have a ring part 522 formed in an annular shape when assembled to each other, a first yoke part 524 extending from one surface of the ring part 522 to wind the first coil 16, and a ring part. And a second yoke portion 526 extending from the other side of 522 to which the second coil 18 is wound.
  • the stacked core portion 520 is manufactured by the same method as the stacked core portion 50 described in the first embodiment.
  • the ring part 522 is formed in an annular shape when divided and assembled to each other as in the first embodiment, and as in the second embodiment, is formed in an arc shape and formed in an annular shape when assembled to each other. As in the third embodiment, it may be formed in any one of the type formed in a ring shape.
  • the first yoke part 524, the second yoke part 526, and the ring part 522, on which the first coil 16 and the second coil 18 are wound are provided in plurality.
  • the first integral core part 500 and the second integral core part 510 which are formed by stacking iron pieces of the first yoke part 524 and are press-fitted to the end of the second yoke part 526. Is formed integrally by a mold by compression molding to amorphous metal powder.
  • the first and second yoke portions 524 and 526 are formed in the press-fit grooves 530 and 540 of the first integral core 500 and the second integral core 510.
  • the bobbin 14 is formed by insert molding an insulating resin on the outer surfaces of the stacked core part 520, the first integrated core part 500, and the second integrated core part 510.
  • the bobbin 14 may be formed for each tooth and then assembled, or may be made for the whole state core in which the assembled.
  • the bobbin 14 defines a region in which the coil 16 is wound while enclosing a part of the stacked core part 520, the first integral core part 500, and the second integral core part 510. It serves to strengthen the bonding force of the one-piece core portion 500 and the second integral core portion 510 and the laminated core portion 520.
  • the bobbin may be formed by assembling the upper cover and the lower cover as necessary.
  • a coil 16 is wound around each bobbin 14, and a plurality of stator cores on which the coil is wound is assembled in an annular shape to form a stator.
  • the yoke portion 524 and the second yoke portion 526, in which the coil 16 is wound are formed of a laminated core, such as the stator core according to the fourth embodiment, the yoke portion is formed of amorphous metal powder. Compared with the case, the magnetization strength is higher, and the efficiency can be increased.
  • stator core according to the fourth embodiment also has the same height as the height of the yoke portions 524 and 526, so that the stacking height of the stacked core portion 520 is the same as that of the first embodiment. It becomes possible.
  • the entire motor can be made slim in the axial direction. Also, if the yoke portion is the same and the height is reduced, the circumference is reduced, so that the copper loss and the weight of the coil can be reduced. .
  • 17 is a cross-sectional view of a double stator according to the present invention applied to a drive motor for a fully automatic washing machine having a two-axis structure.
  • the driving motor for the fully automatic washing machine shown in FIG. 17 is disposed with a double stator 10, an outer rotor 20 disposed with a gap on the outer surface of the double stator 10, and a space on an inner surface of the double stator 10. Is connected to any one of the inner rotor 60, the inner rotor 20 and the outer rotor 60 includes a planetary gear device 70 for reducing the rotational speed.
  • the double stator 10 may be any one of the double stators described in the first to fourth embodiments.
  • the outer rotor 20 has a first magnet 22 disposed with a predetermined gap on the outer surface of the double stator 10, a first back yoke 24 disposed on the rear surface of the first magnet 22, and insert molding.
  • the outer rotor support 26 is formed integrally with the first magnet 22 and the first back yoke 24 by.
  • the outer rotor support 26 is formed integrally with the first magnet 22 and the first back yoke 24 by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester. .
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester.
  • the inner rotor 60 includes a second magnet 62 disposed with a gap on the inner surface of the double stator 10, a second back yoke 64 disposed on the rear surface of the second magnet 62, and insert molding. And an inner rotor support 66 formed integrally with the second magnet 62 and the second back yoke 64.
  • the inner rotor support 66 is formed integrally with the second magnet 62 and the second back yoke 64 by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester. .
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester.
  • the outer rotor support 26 is connected to the inner shaft 72, and the inner rotor support 66 is connected to the outer shaft 74.
  • the inner shaft 72 and the outer shaft 74 have a coaxial structure, and are rotatably supported by a pair of sleeve bearings, each having a lower side and an upper side connecting the input and output of the planetary gear device 70 from the lower side and the upper side. It is divided upward.
  • the planetary gear device 70 includes a ring gear connected to the lower outer shaft 74, a sun gear connected to the lower inner shaft 72, a plurality of planet gears that are geared to the outer surface of the sun gear and the inner surface of the ring gear. And a carrier connected to an upper inner shaft to which the plurality of planetary gears are connected and to which a pulsator is coupled.
  • the front end of the upper outer shaft 74 is connected to the washing tub, and the front end of the upper inner shaft 72 is connected to the pulsator.
  • the planetary gear device 70 reduces the rotational speed of the outer rotor 20 transmitted to the inner shaft 72 to increase torque and transmits the torque to the pulsator.
  • the outer rotor support 26 is connected to the inner shaft 72
  • the inner rotor support 66 illustrates the structure connected to the outer shaft 74
  • the outer rotor support 26 is the outer
  • the inner rotor support 66 may be connected to the inner shaft 72. Therefore, the planetary gear device 70 may be connected to any one of the outer rotor 20 and the inner rotor 80 to reduce the rotation speed.
  • the inner shaft 72 and the outer shaft 74 can be driven independently by selectively applying driving signals to the first and second coils of the double stator 10. have.
  • the present invention provides a double stator capable of staging a stator of high power, high speed, high efficiency, and slim structure by constructing a hybrid type stator core that combines the laminated core and the integrated core of the green powder core in a manner that takes advantage of the advantages. It can be applied to a motor having the same, in particular a driving motor for a washing machine.

Abstract

본 발명은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합하여 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다. 상기 더블 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈, 및 상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되는 적층형 코어부, 상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부, 및 상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

더블 스테이터 및 이를 구비한 모터
본 발명은 모터에 관한 것이며, 보다 구체적으로 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합한 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다.
최근 기술의 고속 공작기계, 항공 모터 및 액츄에이터, 압축기 등 다양한 분야에서 사용되는 많은 장치들은 15,000 ~ 20,000rpm을 초과하고 어떤 경우에는 100,000rpm 에 이르는 고속에서 작동 가능한 전기 모터를 필요로 한다.
거의 대부분의 고속 전기장치는 낮은 자극계수로 제작되는데, 이는 고주파수에서 작동하는 전기장치 내의 자성체가 지나치게 과도한 코어손실을 갖지 않도록 하기 위함이다. 이것은 대부분의 모터에 사용되는 연자성체가 Si-Fe 합금으로 이루어져 있다는 사실이 주된 원인이다. 종래의 Si-Fe계 재료에 있어서, 약 400Hz 이상의 주파수에서 변화하는 자기장으로부터 기인하는 손실은 흔히 재료를 어떤 적절한 냉각수단에 의해서도 냉각시킬 수 없을 때까지 가열시킨다.
전형적으로 전기 모터는 무방향성 전기 강판으로 된 복수의 적층된 라미네이션(lamination)으로부터 형성된 자기 부재를 포함하고 있다. 각각의 라미네이션은 전형적으로 기계적으로 연한 무방향성 전기 강판을 소망하는 형상으로 스탬핑, 펀칭 또는 컷팅함으로써 형성된다. 상기 형성된 라미네이션은 이어 적층되어, 소망하는 형태를 갖는 로터 또는 스테이터를 형성하게 된다.
무방향성 전기 강판과 비교할 때, 비정질 금속은 우수한 자기 성능을 제공하지만, 특정한 물리적 특성과 가공에 대해 발생하는 장애 때문에 전기 모터용 스테이터와 로터로서 벌크 자기 부재로서의 사용이 적합하지 않다고 오랫동안 고려되고 있다.
예를 들면, 비정질 금속은 무방향성 전기 강판 보다 얇고 경하며, 따라서 가공 툴(fabrication tool)과 다이가 보다 급속하게 마모된다. 상기 툴링과 제조에 따른 비용 증가는 펀칭이나 스탬핑과 같은 통상의 기술과 비교할 때 벌크 비정질 금속 자기 부재를 가공하는 것이 상업적인 경쟁력을 갖지 못하게 한다. 비정질 금속의 두께는 또한 조립된 부재의 라미네이션 수의 증가를 가져오며, 또한 비정질금속 로터 또는 스테이터 자석 조립체의 전체 비용을 상승시킨다.
비정질 금속은 균일한 리본폭을 갖는 얇고 연속적인 리본으로 공급된다. 그러나 비정질 금속은 매우 경한 재료로서, 그것을 쉽게 절단하거나 성형하기가 아주 어렵다. 피크 자기 특성을 확보하기 위해 어닐링처리 되면, 비정질 금속 리본은 큰 취성을 띄게 된다. 이는 벌크 비정질 자기 부재를 구성하기 위해 통상적인 방법을 사용하는 것을 어렵게 하고 값비싸게 한다. 또한 상기 비정질금속 리본의 취성은 전기 모터의 적용에 있어서 벌크 자기 부재의 내구성에 대한 우려를 가져올 수도 있다.
이러한 점을 고려하여 한국 공개특허 제2002-0063604호 등에는 다면체 형상을 갖고, 다수의 비정질 스트립 층으로 구성되어 고 효율 전기 모터에 사용하기 위한 저-손실 비정질 금속 자기 부품을 제안하고 있다. 상기 자기 부품은 약 50Hz-20,000Hz의 주파수 범위에서 작동될 수 있고, 동일한 주파수 범위에서 작동되는 규소-강 자기 부품에 비하면 향상된 성능특성을 나타도록 코어 손실을 갖는 것으로, 다면체 형상부를 형성하기 위하여 비정질 금속 스트립을 절단하여 소정의 길이를 갖는 다수의 절단 스트립을 형성한 후 에폭시를 사용하여 적층시킨 구조를 가진다.
그러나, 상기 한국 공개특허 제2002-0063604호 등은 여전히 취성이 큰 비정질금속 리본을 절단 등의 성형 공정을 거쳐서 제조가 이루어지는 것이므로 실용화가 어려운 문제가 있고, 50Hz-20,000Hz의 주파수 범위에서 작동되어 고속 주파수용으로의 응용은 제안하지 못하고 있다.
한편, 전기 자동차용 구동모터와 같이 100kW의 고출력에 50,000rpm의 고속 모터를 규소 강판을 사용하여 구현하는 경우, 고속 회전에 기인하여 에디 커런트(Eddy Current)가 증가함에 따라 열 발생이 문제가 되며, 또한 대형 사이즈로 제작됨에 따라 인휠 모터 구조의 구동 방식에 적용이 불가능하고 자동차의 중량을 증가시킨다는 측면에서 바람직하지 못하다.
일반적으로 비정질 스트립은 에디 커런트 로스(Eddy Current Loss)가 낮으나, 비정질 스트립을 권선 또는 성형 및 적층하여 제작되는 종래의 모터용 코어는 상기한 종래기술에서 지적하는 바와 같이 제조공정의 어려움으로 실용화가 어렵다.
상기한 바와 같이, 종래에는 무방향성 전기 강판과 비교하여 우수한 자기 성능을 제공하나, 제조를 위한 가공시에 발생하는 장애 때문에 전기 모터용 스테이터와 로터로서 벌크 자기 부재로서의 사용이 이루어지지 못하였다.
이러한 점을 고려하여 한국 공개특허 제2013-0060239호에는 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 다수의 분할형 스테이터 코어를 제작하고 이를 보빈을 이용하여 다수의 분할형 스테이터 코어를 조립하는 스테이터 제조방법이 제안되었으나 분할형 스테이터 코어 사이의 밀착도가 떨어져서 자기저항이 증가하는 문제가 있다.
또한, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 분할형 스테이터 코어를 제조할 경우 금형의 구조가 복잡해지고, 분할형 스테이터 코어끼리 결합되는 경우 강도가 약하기 때문에 결합구조를 형성하는 걸림돌기 부분이 떨어져 나갈 우려가 있다.
또한, 종래의 비정질 코어를 이용한 스테이터 코어의 제조방법에서는 고출력, 고속, 고토크, 고주파수 특성을 갖는 전기 모터 분야에 최적인 자기 코어의 설계방안을 제시하고 있지 못하였다.
더욱이, 고속, 고효율 전기 기구를 위해 필요한 우수한 자기적 및 물리적 특성의 조합을 나타내는 개선된 비정질 금속 모터 부재들에 대한 필요성이 대두되고 있다. 비정질 금속을 효율적으로 사용하고, 여러 유형의 모터와 이에 사용된 자기부재들의 대량 생산을 위해 실행될 수 있는 제조방법의 개발이 요구된다.
슬롯형 스테이터는 권선이 어렵고 권선에 많은 시간을 필요로 하며 복잡한 고가의 코일 권선 설비를 요구한다. 또한 다수의 티스를 갖는 스테이터 코어는 분할형 스테이터 코어를 조립하여 제작하는 것이 코일 권선시에 저가의 범용 권선기를 사용할 수 있는 이점이 있다.
드럼 세탁기용 구동모터는 터브 배면에 설치공간이 좁기 때문에 슬림화 타입이 요구되고 있다. 이러한 슬림화 요구를 만족하려면 스테이터 코어를 형성하는 축방향의 코어 적층 높이와 권선된 코일 높이를 줄이는 것이 필요하다.
또한, 코어 적층 높이가 커질수록 이에 권선되는 코일 길이가 증가하여 동손이 많아지고 코일 소모량도 증가하게 된다.
더욱이, 고가의 Nd 자석 대신에 저가의 페라이트 자석을 로터에 채용하는 경우, 모터 효율 증대를 위해 자석의 크기를 증가시키는 오버행(overhang) 설계를 적용하고 있으며, 이로 인하여 엔드 턴 로스(end turn loss)가 발생하는 문제가 있다.
상기한 바와 같이, 종래의 적층형 코어 또는 압분자심의 일체형 코어만으로 스테이터 코어를 구성하는 경우, 고속, 고효율, 슬림형 및 다슬롯 구조의 스테이터를 제공하기 어렵다.
본 발명의 기본 목적은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합한 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 압분자심의 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제1코일 및 제2코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 적층형 코어부의 양쪽에 각각 일체형 코어부를 상호 결합하여 제조하는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 링부로부터 제1코일 및 제2코일이 감기는 제1요크부 및 제2요크부가 방사상으로 형셩된 적층형 코어부를 복수의 철편을 적층하여 형성하고, 제1요크부 및 제2요크부에 금속 분말로 일체로 형성되는 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부를 압입 고정시킨 스테이터 코어를 이용하여 자화강도를 증가시킴에 의해 효율 상승을 도모할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 적층형 코어부를 일정 각도를 갖는 호 형태, 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이의 조립 횟수를 줄이거나 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적층형 코어부의 적층높이를 일체형 코어부의 요크부의 높이와 동일하게 설정함에 따라 적층형 코어부의 적층높이를 줄일 수 있어, 그 결과 축방향 스테이터 코어의 높이를 줄이고 모터의 축방향 슬림화가 가능한 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 더블 로터의 제1마그넷 및 제2마그넷과 스테이터 코어의 높이를 동일하게 설계 가능하여 모터 효율을 향상시킬 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 더블 스테이터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈과, 상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제1압입홈이 형성되는 적층형 코어부와, 상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부와, 상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함한다.
상기 제1일체형 코어부는 제1코일이 감기는 제1요크부와, 상기 제1요크부의 일단에 일체로 형성되고 아우터 로터와 마주보게 배치되는 제1플랜지부를 포함하고, 상기 제2일체형 코어부는 제2코일이 감기는 제2요크부와, 상기 제2요크부의 일단에 일체로 형성되고 인너 로터와 마주보게 배치되는 제2플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 그 외면에 상기 제1일체형 코어부가 압입되는 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 상기 제2일체형 코어부가 압입되는 제2압입홈이 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 일측면에 형성되는 걸림돌기와, 상기 연결부의 타측면에 형성되어 상기 걸림돌기가 끼움 결합되는 걸림홈을 포함하고, 복수의 적층형 코어부를 상호 결합하여 환형을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 일정 각도의 호 형태로 형성되는 제1적층형 코어부와,상기 제1적층형 코어부에 조립되는 제2적층형 코어부와, 상기 제2적층형 코어부와 제1적층형 코어부 사이에 조립되는 제3적층형 코어부를 포함하고, 상기 제1적층형 코어부와, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부를 환형으로 상호 조립하여 구성될 수 있다.
상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 일단에는 걸림홈이 형성되고, 그 타단에는 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림돌기가 형성되며, 상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 외면에는 상기 제1일체형 코어부가 압입 고정되는 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내면에는 상기 제2일체형 코어부가 압입 고정되는 제2압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되고 그 외주면에는 상기 제1일체형 코어부가 고정되는 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 제2일체형 코어부가 고정되는 제2압입홈이 일정 간격으로 형성될 수 있다.
상기 보빈은 상기 제1 및 제2 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 상기 제1 및 제2 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부는 고정 브라켓에 볼트 체결되거나 일체로 형성될 수 있다.
상기 적층형 코어부의 적층 높이는 상기 제1요크부 및 제2요크부의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제1요크부 및 제2요크부의 상면 및 하면은 상기 제1플랜지부 및 제2플랜지부의 상면 및 하면에 비해 높이가 낮게 형성되는 코일 감김홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 더블 스테이터는 환형으로 상호 연결되는 다수의 분할형 스테이터 코어; 상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각의 외주면에 감싸지는 다수의 보빈; 및 상기 다수의 보빈의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 다수의 보빈의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각은 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되며, 환형으로 상호 연결되는 적층형 코어부; 상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부; 및 상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 더블 스테이터는 환형으로 상호 연결되는 다수의 분할형 스테이터 코어; 상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각의 외주면에 감싸지는 다수의 보빈; 및 상기 다수의 보빈의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 다수의 보빈의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고, 상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각은, 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 제1코일이 감겨지는 제1요크부와, 상기 링부의 타측에서 연장되어 제2코일이 감겨지는 제2요크부를 구비하는 적층형 코어부; 상기 제1요크부가 압입 고정되고 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 일체로 형성되는 제1일체형 코어부; 및 상기 제2요크부가 압입 고정되고 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 일체로 형성되는 제2일체형 코어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 링부는 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 제1타입, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형을 이루는 제2타입 및 링 형태로 형성되는 제3타입 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 모터는 더블 스테이터; 상기 더블 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 아우터 로터; 및 상기 더블 스테이터의 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 인너 로터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터는 상기 아우터 로터와 인너 로터 중 어느 하나의 회전속도를 감속시키기 위한 유성기어장치를 더 포함할 수 있다.
상기 아우터 로터와 인너 로터의 출력은 하나의 회전축을 통하여 출력될 수 있다.
상기 아우터 로터는 세탁기의 펄세이터와 연결된 인너 샤프트에 연결되고, 상기 인너 로터는 세탁기의 세탁조와 연결된 아우터 샤프트에 연결될 수 있다.
상기 아우터 로터 및 인너 로터의 제1마그넷 및 제2마그넷의 높이는 상기 제1플랜지부 및 제2플랜지부의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 비정질 금속 분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 연자성 분말을 혼합한 혼합물을 압축 성형하여 압분자심의 스테이터 코어를 일체형으로 제조함으로써, 코어 로스를 줄여 금형 제조비를 줄일 수 있고 제조공정을 단순화할 수 있다.
본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 제1코일 및 제2코일이 감기는 부분은 일체형 코어부로 형성하고, 형상이 복잡한 스테이터 코어들 사이를 연결하는 연결부는 적층형 코어부로 형성하여, 적층형 코어부의 양쪽에 각각 일체형 코어부를 상호 결합하여 형상이 복잡한 스테이터 코어를 일체형으로 제조할 수 있다.
본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 링부로부터 제1코일 및 제2코일이 감기는 제1요크부 및 제2요크부가 방사상으로 형셩된 적층형 코어부를 복수의 철편을 적층하여 형성하고, 제1요크부 및 제2요크부에 금속 분말로 일체로 형성되는 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부를 압입 고정시킨 스테이터 코어를 이용하여 자화강도를 증가시킴에 의해 효율 상승을 도모할 수 있다.
본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 적층형 코어부를 일정 각도를 갖는 호 형태, 또는 원형 링 형태로 형성하여 스테이터 코어들 사이의 조립 횟수를 줄이거나 조립할 필요가 없어 조립공정을 단축하고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 적층형 코어부의 적층높이를 일체형 코어부의 요크부의 높이와 동일하게 설정함에 따라 적층형 코어부의 적층높이를 줄일 수 있어, 그 결과 축방향 스테이터 코어의 높이를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 모터는 축방향 슬림화가 가능하여 드럼 세탁기에 유용하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 코일이 권선되는 코어(요크부)의 면적은 동일하게 하고 높이를 줄임에 따라 둘레가 줄어들게 되어 동손 및 코일 무게의 감소가 가능하게 된다.
본 발명의 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터는 더블 로터의 제1마그넷 및 제2마그넷과 스테이터 코어의 높이를 동일하게 설계 가능하여 모터 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터를 일축 구조의 모터에 적용한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터를 2축 구조의 모터에 적용한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터와 더블 로터의 배치상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 사시시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 분해 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어에 보빈이 형성된 것을 보여주는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 변형예를 나타내는 분해 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터의 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어에 보빈이 형성된 것을 보여주는 개략 면도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터의 다른 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 제1적층형 코어부의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 평면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 더블 스테이터를 2축 구조의 전자동 세탁기 구동모터에 적용한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 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.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 모터는 제1코일(16) 및 제2코일(18)이 감기는 더블 스테이터(10)와, 스테이터(10)의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 아우터 로터(20)와, 스테이터(10)의 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 인너 로터(80)를 포함한다.
아우터 로터(20)는 스테이터(10)의 외면과 일정 갭을 두고 배치되는 제1마그넷(22)과, 제1마그넷(22)의 배면에 배치되는 제1백요크(24)와, 제1마그넷(22)과 제1백요크(24)가 고정되는 제1로터 지지체(26)를 포함한다.
인너 로터(80)는 스테이터(10)의 내면과 일정 갭을 두고 배치되는 제2마그넷(82)과, 제2마그넷(82)의 배면에 배치되는 제2백요크(84)와, 제2마그넷(82)과 제2백요크(84)가 고정되는 제2로터 지지체(86)를 포함한다.
여기에서, 제1로터 지지체(26)는 금형에 제1마그넷(22) 및 제1백요크(24)를 환형으로 배열한 후 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성될 수 있고, 제2로터 지지체(86) 역시 금형에 제2마그넷(82) 및 제2백요크(84)를 환형으로 배열한 후 인서트 몰딩에 의해 일체로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 모터는 더블 스테이터(10)를 적용한 더블 로터 타입이므로 인너 로터(20)와 아우터 로터(80)를 독립적으로 구동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터(10)를 적용한 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1로터 지지체(26)와 제2로터 지지체(86)가 일체로 형성되어 하나의 회전축(70)에 연결되어 하나의 출력을 발생한다. 이와 같은 모터는 후술하는 바와 같이 더블 스테이터(10)의 제1 및 제2 코일에 선택적으로 구동신호를 인가함에 의해 구동력를 조절할 수 있다. 즉, 아우터 로터(20)와 인너 로터(80) 중 어느 하나만 구동되면 구동력이 작고, 아우터 로터(20)와 인너 로터(80)가 동시에 회전되면 구동력을 크게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 모터는 도 2에 도시된 바와 같이, 더블 스테이터(10)를 더블 로터(20,80)와 조합한 것으로 2개의 출력을 발생하는 다른 실시예로서, 인너 로터(20)와 아우터 로터(80)가 각각 인너 샤프트(72) 및 아우터 샤프트(74)에 연결되어 더블 스테이터(10)의 제1 및 제2 코일에 선택적으로 구동신호를 인가함에 의해 인너 샤프트(72)과 아우터 샤프트(74)를 독립적으로 구동시킬 수 있다.
도 2에 도시된 모터를 전자동 세탁기에 적용할 경우 세탁기의 펄세이터와 연결된 인너 샤프트(72)에 제1로터 지지체(26)가 연결되고, 세탁기의 세탁조와 연결된 아우터 샤프트(74)에 제2로터 지지체(86)가 연결된다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 아우터 로터(20)만 구동되면 펄세이터만 회전되고, 인너 로터(80)만 구동되면 세탁조만 회전되며, 아우터 로터(20)와 인너 로터(80)가 동시에 구동되면 펄세이터와 세탁조가 동시에 회전될 수 있다. 따라서, 펄세이터와 세탁조를 독립적으로 구동시킬 수 있으며, 이를 이용하여 다양한 종류의 세탁 모드를 구현할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 더블 스테이터(10)는 도 3 내지 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열되는 다수의 분할형 스테이터 코어(12)와, 스테이터 코어(12)의 외주면에 감싸지는 비자성체인 보빈(14)과, 스테이터 코어(12)의 일측에 감겨지는 제1코일(16)과, 스테이터 코어(12)의 타측에 감겨지는 제2코일(18)과, 스테이터 코어(12)를 고정시키는 고정 브라켓(11)을 포함한다.
여기에서, 제1코일(16)로는 제1구동신호가 인가되고, 제2코일(18)에는 제2구동신호가 인가되기 때문에, 제1코일(16)로만 구동신호가 인가되면 아우터 로터(20)만 회전력이 발생되고, 제2코일(18)로만 구동신호가 인가되면 인너 로터(80)만 회전력이 발생되며, 제1코일(16)과 제2코일(18)에 동시에 구동신호가 인가되면 아우터 로터(20) 및 인너 로터(80) 모두에 회전력이 발생된다.
또한, 상기 제1코일(16)로 인가되는 제1구동신호와 제2코일(18)로 인가되는 제2구동신호를 인버터를 사용하여 제어함에 아우터 로터(20)와 인너 로터(80)의 회전방향을 동일방향 또는 서로 반대방향으로 선택할 수 있다.
스테이터 코어(12)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 제1코일(16)이 감기는 제1일체형 코어부(30)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 제2코일(18)이 감기는 제2일체형 코어부(40)와, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되며 자로(磁路)를 형성하는 적층형 코어부(50)를 포함한다.
제1일체형 코어부(30)는 제1코일(16)이 감겨지는 제1요크부(32)와, 제1요크부(32)의 일단에 형성되고 아우터 로터(20)와 마주보게 배치되며 자극(磁極) 역할을 하는 제1플랜지부(34)를 포함한다.
제2일체형 코어부(40)는 제2코일(18)이 감겨지는 제2요크부(42)와, 제2요크부(42)의 일단에 형성되고 인너 로터(80)와 마주보게 배치되며 자극 역할을 하는 제2플랜지부(44)를 포함한다.
여기에서, 제1요크부(32)와 제1플랜지부(34)는 각각 별도로 제조되어 상호 결합되는 구조도 적용이 가능하다. 마찬가지로, 제2요크부(42)와 제2플랜지부(44)도 역시 각각 별도로 제조된 후 상호 결합될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1플랜지부(34) 및 제2플랜지부(44)에 압입홈(35,45)이 형성되고 제1요크부(32)의 일단 및 제2요크부(42)의 일단이 압입홈(35,45)에 압입되어 상호 조립될 수 있고, 제1요크부(32)와 제1플랜지부(34) 사이 및 제2요크부(42)와 제2플랜지부(44) 사이는 본딩에 의해 상호 조립될 수 있다.
그리고, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 압축 성형 이외에 압출 성형도 가능하다.
제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있다. 이 경우, 비정질 금속 분말을 100% 사용하는 경우에 비하여 금속 분말을 소정 비율 혼합하는 경우가 고압 소결의 어려움을 해소할 수 있으며, 투자율을 높일 수 있다.
그리고, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 연자성 분말만으로 압축 성형하여 제조하는 것도 가능하다.
제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 외주면에 제1코일(16) 및 제2코일(18)이 감겨지는데, 이때 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 상면과 하면에는 코일 감김홈(62,64)이 형성된다. 즉, 제1요크부(32)의 높이(H5) 및 제2요크부(42)의 높이(H1)를 작게 하고, 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 상면 및 하면이 제1플랜지부(34) 및 제2플랜지부(44)에 비해 높이가 낮아지도록 오목하게 패인 형태로 형성하여 코일 감김홈(62,64)을 형성한다.
코일 감김홈(62,64)은 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 상면에 형성되어 제1플랜지부(34) 및 제2플랜지부(44)의 상면보다 높이(H8)만큼 내측으로 오목하게 들어간 형태로 형성되는 제1코일 감김홈(62)과, 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 하면에 형성되어 제1플랜지부(34) 및 제2플랜지부(44)의 하면보다 높이(H9)만큼 내측으로 오목하게 들어간 형태로 형성되는 제2코일 감김홈(64)으로 구성된다.
이 경우, 상기 적층형 코어부(50)의 적층 높이(H2)는 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 높이(H5,H1)와 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같이, 적층형 코어부(50)의 적층 높이를 줄이면 축방향 스테이터 코어(10)의 높이가 줄게 되어 모터의 전체 높이를 줄일 수 있으며 모터의 슬림화가 가능하고, 제1요크부(32) 및 제2요크부(42)의 둘레면적을 줄일 수 있어 동일한 성능을 발휘할 경우 코일 감김량을 줄일 수 있고 동손을 감소시킬 수 있다.
적층형 코어부(50)는 일면에 제1일체형 요크부(30)가 압입되는 제1압입홈(54)이 형성되고, 타면에 제2일체형 요크부(40)가 압입되는 제2압입홈(56)이 형성되는 연결부(52)와, 연결부(52)의 일측면에 돌출되게 형성되는 걸림돌기(57)와, 연결부(52)의 타측면에 홈 형태로 형성되어 걸림돌기(57)가 끼움 결합되는 걸림홈(58)을 포함한다.
여기에서, 적층형 코어부(50)와 제1일체형 코어부(30) 사이 및 적층형 코어부(50)와 제2일체형 코어부(40) 사이는 압입결합 이외에 결합강도를 보강하기 위해 본딩에 의해 상호 결합되는 구조도 적용이 가능하다. 또한, 도 3 및 도 6과 같이 적층형 코어부(50)와 제1일체형 코어부(30) 사이 및 적층형 코어부(50)와 제2일체형 코어부(40) 사이를 보빈(14)이 둘러싸도록 수지를 사용하여 인서트 몰딩함에 의해 결합력을 증가시킬 수 있다.
그리고, 적층형 코어부(50)의 중앙에는 결합홀(59)이 관통되게 형성되어 스테이터 코어(10)를 고정 브라켓(11)에 볼트 체결하여 고정시킬 때 사용할 수 있다.
또한, 상기 분할형 스테이터 코어(10)는 고정 브라켓(11)과 인서트 몰딩 방법으로 일체로 형성될 수 있다.
이러한 적층형 코어부(50)는 방사상으로 배열되는 스테이터 코어들(12) 사이를 직접 연결하여 분할된 형태의 스테이터 코어들(12) 사이가 상호 통전되어 자기회로를 형성할 수 있도록 한다.
그리고, 적층형 코어부(50)는 이러한 연결 구조 이외에, 연결부(52)의 양쪽 끝부분에 핀 홀을 형성하고, 스테이터 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 핀 부재를 두 스테이터 코어의 핀 홀 사이에 끼움 결합하여 스테이터 코어들 사이를 연결하는 구조도 적용이 가능하고, 스테이터 코어들 사이를 상호 접촉시킨 상태에서 코킹부재를 이용하여 코킹하는 방법도 적용이 가능하다.
적층형 코어부(50)는 다수의 철편을 적층하여 형성하기 때문에 철편의 강도가 강하므로 걸림돌기(57)가 연결부(52)에서 분리되지 않는다.
하지만, 적층형 코어부(50)를 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 같이 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 제조할 경우 금형의 구조가 복잡하여 금형으로 제조하기 어렵고, 강도가 약하기 때문에 걸림돌기(57) 부분이 떨어져 나갈 우려가 있다.
따라서, 본 제1실시예에서는 다수의 스테이터 코어들 사이를 상호 연결하는 부분(복잡한 형상)은 강도가 강한 다수의 철편을 적층하여 제조하고, 코일이 감기는 부분(단순한 형상)은 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 제조함으로써, 비용을 줄이면서 모터 성능을 향상시킬 수 있도록 한다. 복잡한 다슬롯 구조의 스테이터 코어를 분할형으로 구성하여 코어 로스(core loss)를 줄이고 코일권선의 생산성을 높이면서도 분할형 코어의 상호 결합이 내구성을 갖게 할 수 있다.
적층형 코어부(50)의 적층높이(H2)는 제1일체형 코어부(30)의 요크부(32)의 높이(H5) 및 제2일체형 코어부(40)의 요크부(42)의 높이(H1)와 동일하게 형성하여 적층형 코어부(50)의 적층높이(H2)를 줄일 수 있게 되고 이에 따라 제조비용을 줄일 수 있다. 또한, 적층형 코어부(50)의 적층높이(H2)를 줄이면 축방향 스테이터 코어(10)의 높이가 줄게 되어 모터의 전체 높이를 줄일 수 있으며 모터의 슬림화가 가능하다.
그리고, 제1마그넷(22)의 높이(H7) 및 제2마그넷(82)의 높이(H3)는 제1플랜지부(34)의 높이(H6) 및 제2플랜지(44)의 높이(H4)와 동일한 높이로 설계가 가능하므로 모터의 높이를 낮추면서 모터 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
다음에서 상기한 본 발명에 따른 스테이터의 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
먼저, 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)를 형성한다(S10).
제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있고, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형할 수 있다.
그리고, 적층형 코어부(50)를 제조한다(S20). 즉, 철손이 적은 전자강판(이하 "철판"이라 한다)을 절단하여 제1압입홈(54), 제2압입홈(56), 걸림돌기(57), 걸림홈(58) 및 관통홀(59)을 일체로 형성한다. 그리고, 복수의 철판을 적층한다. 이때, 적층형 코어부(50)의 적층높이(H2)는 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)의 요크부(32,42)의 높이(H5,H1)와 동일하게 한다.
그리고, 적층형 코어부(50)의 일면에 형성되는 제1압입홈(54)에 제1일체형 코어부(30)를 압입하고, 적층형 코어부(50)의 타면에 형성되는 제2압입홈(56)에 제2일체형 코어부(40)를 압입한다(S30). 즉, 제1일체형 코어부(30)의 요크부(32)의 끝부분을 제1압입홈(54)에 강제 압입하는 방식으로 고정시키고, 제2일체형 코어부(40)의 요크부(42)의 끝부분을 제2압입홈(56)에 강제 압입하는 방식으로 고정시킨다.
그리고, 제1일체형 코어부(30), 제2일체형 코어부(40) 및 적층형 코어부(50)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다(S40). 여기에서, 제1플랜지부(34)의 외측면, 제2플랜지부(44)의 외측면 및 적층형 코어부(50)의 걸림돌기(57) 및 걸림홈(58) 부분은 절연재질의 수지가 감싸지지 않고 외부로 노출된 상태로 된다.
그리고, 제1일체형 코어부(30)의 외면에 제1코일(16)을 U,V,W 각 상별로 연속 권선하고, 제2일체형 코어부(40)의 외면에 제2코일(18)을 U,V,W 각 상별로 연속 권선한다(S50). 이 경우, 스테이터 코어가 18슬롯인 경우 각 상별로 6개의 코어에 연속 권선하거나 또는 3개의 코어씩 연속권선한 후 조립하는 방식을 취할 수 있다.
그리고, 스테이터 코어(12)의 걸림돌기(57)에 이웃하여 배치되는 스테이터 코어(12)의 걸림홈(58)을 끼움 결합하여 다수의 스테이터 코어(12)를 방사상으로 배열하면 스테이터(10)의 조립이 완료된다(S60).
다음에서, 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)의 제조방법을 상세하게 설명한다. 일 예로, 비정질 금속 분말을 사용할 경우에 대해 설명한다.
본 발명의 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 합금을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 30um 이하의 극박형 비정질 합금 리본 또는 스트립을 제조한 후, 이를 분쇄하여 비정질 금속 분말을 얻는다. 이때 얻어지는 분쇄된 비정질 금속 분말은 1 ~ 150um의 범위의 크기를 가진다.
이 경우, 상기 비정질 합금 리본은 높은 투자율을 도모할 수 있는 나노 결정립 미세조직을 갖도록 질소 분위기에서 400-600℃에서 열처리가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 비정질 합금 리본은 분쇄 효율을 높이도록 100-400℃, 대기분위기에서 열처리가 이루어질 수 있다.
상기 비정질 합금 분말은 비정질 합금 리본의 분쇄방법 이외에 아토마이즈법에 의해 얻어진 구형 분말을 사용하는 것도 물론 가능하다.
상기 비정질 합금은 예를 들어, Fe계, Co계, Ni계 중 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Fe계 비정질 합금이 저렴하다. 상기 Fe계 비정질 합금은 Fe-Si-B, Fe-Si-Al, Fe-Hf-C, Fe-Cu-Nb-Si-B, 또는 Fe-Si-N 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 또한, 상기 Co계 비정질 합금은 Co-Fe-Si-B, 또는 Co-Fe-Ni-Si-B 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그 후, 분쇄된 비정질 금속 분말은 크기에 따라 분급한 후, 최적의 조성 균일성을 갖는 분말 입도 분포로 혼합된다. 이 경우, 바람직하게는 상기 분쇄된 비정질 금속 분말은 판상으로 이루어져 있기 때문에 바인더와 혼합하여 부품 형상으로 성형할 때 충진 밀도가 최적 조건을 갖지 못하게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 분말의 입자가 구형상으로 이루어지면서 자기적 특성, 즉 투자율 향상을 도모할 수 있는 구형상의 연자성 분말을 소정량 혼합하여 성형 밀도를 높인다.
상기 투자율 향상과 충진 밀도의 향상을 도모할 수 있는 구형 연자성 분말은 예를 들어, MPP 분말, HighFlux 분말, Sendust 분말, 철 분말 중에서 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 혼합된 비정질 금속 분말에 혼합되는 바인더는 예를 들어, 물유리, 세라믹 실리케이트, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지 또는 폴리이미드 등의 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 이 경우, 바인더의 최대 혼합 비율은 20wt%인 것이 바람직하다.
상기한 혼합된 비정질 금속 분말은 바인더 및 윤활제가 첨가된 상태에서 프레스와 금형을 이용하여 원하는 코어 또는 백요크 형상으로 압착 성형이 이루어진다. 프레스에 의한 압착 성형이 이루어질 때 성형압력은 15-20ton/㎠로 설정되는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 성형된 코어 또는 백요크는 자기적 특성을 구현하도록 300-600℃ 범위에서 10-600min 범위로 소둔 열처리가 이루어진다.
열처리 온도가 300℃ 미만인 경우 열처리 시간이 증가하여 생산성이 떨어지게 되며, 600℃를 초과하게 되는 경우 비정질 자기적 특성의 열화가 발생하게 된다.
또한, 본 발명은 비정질 금속 분말 이외에, 연자성 분말만을 압축 성형하여 제조하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 비정질 금속 분말 또는 연자성 분말을 압축 성형함에 의해 복잡한 형상의 일체형 코어부의 성형이 쉽게 이루어지면서도, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말을 비정질 합금 분말에 함유함에 의해 자기적 투자율 향상과 압축 성형시의 성형 밀도 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부 제작시, 비정질 금속 분말 또는 연자성 분말을 이용하여 성형하거나, 비정질 금속 분말에 결정질 금속 분말을 혼합하여 성형함으로써 에디 커런트 로스(코어 로스)를 최소화할 수 있어, 50,000rpm 이상의 고속회전 모터로 사용하기에 적합하다.
한편, 제1실시예에 따른 더블 스테이터는 도 11에 도시된 다른 조립 방법으로 제작될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어가 환형으로 배열된 평면도이고, 도 10은 스테이터 코어에 보빈이 감싸진 평면도이고, 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 스테이터 코어의 제조공정을 나타낸 공정 순서도이다.
먼저, 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)를 형성한다(S10).
제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)는 비정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형하거나, 또한 비정질 금속 분말, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말 및 바인더를 소정 비율로 혼합하여 성형할 수 있고, 연자성 특성이 우수한 결정질 금속 분말과 바인더를 혼합하여 성형할 수 있다.
그리고, 적층형 코어부(50)를 제조한다(S20). 즉, 철판을 절단하여 제1압입홈(54), 제2압입홈(56), 걸림돌기(57), 걸림홈(58) 및 관통홀(59)을 일체로 형성한다. 그리고, 복수의 철판을 적층한다.
그리고, 적층형 코어부(50)의 일면에 형성되는 제1압입홈(54)에 제1일체형 코어부(30)를 압입하고, 적층형 코어부(50)의 타면에 형성되는 제2압입홈(56)에 제2일체형 코어부(40)를 압입한다(S30). 즉, 제1적층형 코어부(30)의 요크부(32)의 끝부분을 제1압입홈(54)에 강제 압입하는 방식으로 고정시키고, 제2적층형 코어부(40)의 요크부(42)의 끝부분을 제2압입홈(56)에 강제 압입하는 방식으로 고정시킨다.
이와 같이, 복수의 스테이터 코어의 조립이 완료되면 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 스테이터 코어(12)를 결합하여 환형으로 배열한다. 즉, 적층형 코어부(50)의 일측에 형성된 걸림돌기(57)를 적층형 코어부(50)의 타측에 형성된 걸림홈(58)에 끼움 결합하여 스테이터 코어를 환형으로 배열한다(S70).
그리고, 도 10에 도시된 바와 같이, 환형으로 배열된 스테이터 코어(12)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다(S80). 여기에서, 제1플랜지부(34)의 외측면, 제2플랜지부(44)의 외측면 및 적층형 코어부(50)의 걸림돌기(57) 및 걸림홈(58) 부분은 절연재질의 수지가 감싸지지 않고 외부로 노출된 상태로 된다.
이어서, 환형으로 배열된 스테이터 코어(12)의 보빈(14)에 대하여 제1일체형 코어부(30)의 외면에 제1코일(16)을 U,V,W 각 상별로 연속 권선하고, 제2일체형 코어부(40)의 외면에 제2코일(18)을 U,V,W 각 상별로 연속 권선한다(S90).
도 12는 본 발명이 제2실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 제1적층형 코어부의 평면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 환형을 이루도록 상호 조립되고 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(100,110,120)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(100,110,120)의 외면에 방사상으로 고정되는 제1일체형 코어부(130)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(100,110,120)의 내면에 방사상으로 고정되는 제2일체형 코어부(140)를 포함한다.
여기에서, 제1일체형 코어부(130) 및 제2일체형 코어부(140)는 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일하다.
적층형 코어부(100,110,120)는 일정 각도의 원호 형태로 형성되는 제1적층형 코어부(100)와, 제1적층형 코어부(100)에 연이어 조립되고 제1적층형 코어부(100)와 동일한 형태로 형성되는 제2적층형 코어부(110)와, 제2적층형 코어부(110)와 제1적층형 코어부(100) 사이에 조립되고 제1적층형 코어부(100)와 동일한 형태로 형성되는 제3적층형 코어부(120)를 포함한다.
그리고, 제1적층형 코어부(100), 제2적층형 코어부(110) 및 제3적층형 코어부(120)는 예를 들어, 120 각도의 원호 형태로 형성되고, 그 일단에 형성되는 걸림홈(150)이 형성되고, 그 타단에는 걸림홈(150)에 삽입되는 걸림돌기(152)가 형성된다.
그리고, 제1적층형 코어부(100), 제2적층형 코어부(110) 및 제3적층형 코어부(120)의 외면에는 복수의 제1일체형 코어부(130)가 압입 고정되는 다수의 제1압입홈(160)이 일정 간격으로 형성되고, 그 내면에는 제2일체형 코어부(140)가 압입 고정되는 다수의 제2압입홈(162)이 일정 간격으로 형성된다.
제2실시예에서 적층형 코어부는 도면상 3개로 구성되지만, 180도로 형성되는 두 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하고, 90도로 형성되는 4 개의 적층형 코어부도 적용이 가능하며, 4 개 이상의 적층형 코어부도 적용될 수 있다.
이와 같이, 제2실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 일정 각도를 갖는 호 형태로 형성되므로 적층형 코어부들 사이를 상호 조립하는 조립공정을 그 만큼 줄일 수 있어 제조공정을 단순화할 수 있다.
도 14는 본 발명이 제3실시예에 따른 스테이터 코어의 평면도이고, 도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 적층형 코어부의 평면도이다.
제3실시예에 따른 스테이터 코어는 환형으로 형성되는 적층형 코어부(200)와, 비정질 금속 분말로 금형에 의해 압축 성형하여 일체로 형성되고 적층형 코어부(200)의 외면에 방사상으로 고정되는 제1일체형 코어부(210)와, 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되고 적층형 코어부(200)의 내면에 방사상으로 고정되는 제2일체형 코어부(220)를 포함한다.
여기에서, 제1일체형 코어부(210) 및 제2일체형 코어부(220)는 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일하다.
적층형 코어부(200)는 원형 링 형태로 형성되고 복수의 철편이 적층하여 형성되며, 그 외주면에는 복수의 제1일체형 코어부(210)가 압입 고정되는 제1압입홈(230)이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 제2일체형 코어부(220)가 압입 고정되는 제2압입홈(240)이 일정 간격으로 형성된다.
이와 같이, 제3실시예에 따른 스테이터 코어는 적층형 코어부가 링 형태로 일체로 형성되는 통 코어 형태이기 때문에 코어들 사이를 상호 조립할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 제4실시예에 따른 더블 스테이터용 스테이터 코어의 평면도이다.
제4실시예에 따른 스테이터 코어(12)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성되는 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)와, 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)가 압입 고정되는 복수의 철편을 적층하여 형성되는 적층형 코어부(520)를 포함한다.
제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)는 적층형 코어부(520)의 양쪽 끝부분에 압입 고정되는 플랜지 형태로 형성되고, 위의 제1실시예에서 설명한 제1일체형 코어부(30) 및 제2일체형 코어부(40)와 동일한 방법으로 제조된다.
그리고, 적층형 코어부(520)는 상호 조립되면 환형으로 형성되는 링부(522)와, 링부(522)의 일면에서 연장되어 제1코일(16)이 감겨지는 제1요크부(524)와, 링부(522)의 타측에서 연장되어 제2코일(18)이 감겨지는 제2요크부(526)를 포함한다.
적층형 코어부(520)는 위의 제1실시예에서 설명한 적층형 코어부(50)와 동일한 방법으로 제조된다.
제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)에는 제1요크부(524) 및 제2요크부(526)가 압입 고정되는 압입홈(530,540)이 각각 형성된다.
링부(522)는 위의 제1실시예와 같이, 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 타입, 위의 제2실시예와 같이, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형으로 이루는 타입, 위의 제3실시예와 같이, 링 형태로 형성되는 타입 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제4실시예에 따른 스테이터 코어는 제1코일(16) 및 제2코일(18)이 감기는 제1요크부(524), 제2요크부(526) 및 링부(522)는 복수의 철편을 적층하여 형성되고, 제1요크부(524)의 끝부분 및 제2요크부(526)의 끝부분에 압입 고정되는 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)는 비정질 금속 분말로 압축 성형하여 금형에 의해 일체로 형성된다.
그 후, 적층형 코어부(520)를 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)의 압입홈(530,540)에 제1요크부(524) 및 제2요크부(526)를 압입 고정한 후, 적층형 코어부(520), 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)의 외면에 절연재질의 수지를 인서트 몰딩하여 보빈(14)을 형성한다.
이 경우, 상기 보빈(14)은 하나의 티스마다 형성된 후 조립이 이루어지거나, 조립이 이루어진 스테이트 코어 전체에 대하여 이루어질 수 있다.
상기 보빈(14)은 적층형 코어부(520)와, 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)의 일부를 둘러싸면서 코일(16)이 권선되는 영역을 한정함과 동시에 제1일체형 코어부(500) 및 제2일체형 코어부(510)와 적층형 코어부(520)의 결합력을 강화시키는 역할을 한다.
상기 보빈은 필요에 따라 상부 덮개와 하부 덮개가 조립되어 형성되는 것도 가능하다.
그 후, 각각의 보빈(14)에 코일(16)을 권선하고, 코일이 권선된 다수의 스테이터 코어를 환형으로 조립하여 스테이터를 형성한다.
상기한 제4실시예에 따른 스테이터 코어와 같이 코일(16)이 권선되는 제1요크부(524) 및 제2요크부(526)가 적층형 코어로 형성되는 경우, 비정질 금속분말로 요크부가 형성되는 경우와 비교할 때 자화강도가 더 높게 되어 효율 증대를 도모할 수 있다.
또한, 제4실시예에 따른 스테이터 코어도 제1실시예와 동일하게 적층형 코어부(520)의 적층높이는 요크부(524,526)의 높이와 동일하게 이루어지므로 적층형 코어부(520)의 적층높이를 줄일 수 있게 된다.
따라서, 코일의 권선이 이루어지는 요크부 높이를 줄임에 따라 모터 전체적으로 축방향의 슬림화가 가능하게 되며, 또한 요크부의 면적은 동일하게 하고 높이를 줄이면 둘레가 줄어들게 되어 동손 및 코일 무게의 감소가 가능하게 된다.
도 17은 본 발명에 따른 더블 스테이터를 2축 구조의 전자동 세탁기용 구동모터에 적용한 단면도이다.
도 17에 도시된 전자동 세탁기용 구동모터는 더블 스테이터(10)와, 더블 스테이터(10)의 외면에 공극을 두고 배치되는 아우터 로터(20)와, 더블 스테이터(10)의 내면에 공극을 두고 배치되는 인너 로터(60)와, 인너 로터(20)와 아우터 로터(60) 중 어느 하나에 연결되어 회전속도를 감속하는 유성기어장치(70)를 포함한다.
더블 스테이터(10)는 위의 제1실시예 내지 제4실시예에서 설명한 더블 스테이터 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
아우터 로터(20)는 더블 스테이터(10)의 외면에 일정 공극을 두고 배치되는 제1마그넷(22)과, 제1마그넷(22)의 배면에 배치되는 제1백요크(24)와, 인서트 몰딩에 의해 제1마그넷(22) 및 제1백요크(24)와 일체로 형성되는 아우터 로터 지지체(26)를 포함한다.
여기에서, 아우터 로터 지지체(26)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제1마그넷(22) 및 제1백요크(24)와 일체로 형성된다.
인너 로터(60)는 더블 스테이터(10)의 내면에 공극을 두고 배치되는 제2마그넷(62)과, 제2마그넷(62)의 배면에 배치되는 제2백요크(64)와, 인서트 몰딩에 의해 제2마그넷(62) 및 제2백요크(64)와 일체로 형성되는 인너 로터 지지체(66)을 포함한다.
여기에서, 인너 로터 지지체(66)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재로 몰딩하여 제2마그넷(62) 및 제2백요크(64)와 일체로 형성된다.
아우터 로터 지지체(26)는 인너 샤프트(72)와 연결되고, 인너 로터 지지체(66)는 아우터 샤프트(74)와 연결된다. 인너 샤프트(72)와 아우터 샤프트(74)는 동축 구조로 이루어지고, 한쌍의 슬리브 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되며, 각각 유성기어장치(70)의 입력과 출력을 하부 및 상부에서 연결하도록 하측 및 상측으로 분할되어 있다.
유성기어장치(70)는 하측 아우터 샤프트(74)와 연결되는 링기어와, 하측 인너 샤프트(72)와 연결되는 선기어와, 상기 선기어의 외면 및 링기어의 내면에 기어 물림되는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어가 연결되고 펄세이터가 결합되는 상측 인너 샤프트와 연결되는 캐리어를 포함하고 있다.
상측 아우터 샤프트(74)의 선단부는 세탁조와 연결되고, 상측 인너 샤프트(72)의 선단부는 펄세이터와 연결된다.
유성기어장치(70)는 인너 샤프트(72)에 전달되는 아우터 로터(20)의 회전속도를 감속하여 토크를 증대시킨 후 펄세이터에 전달한다.
도시된 실시예에서는 아우터 로터 지지체(26)는 인너 샤프트(72)와 연결되고, 인너 로터 지지체(66)는 아우터 샤프트(74)와 연결되는 구조를 예시하고 있으나, 아우터 로터 지지체(26)는 아우터 샤프트(74)와 연결되고, 인너 로터 지지체(66)는 인너 샤프트(72)와 연결되는 것도 가능하다. 따라서, 상기 유성기어장치(70)는 아우터 로터(20)와 인너 로터(80) 중 어느 하나는 회전속도를 감속하도록 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 모터가 전자동 세탁기에 적용될 경우, 더블 스테이터(10)의 제1 및 제2 코일에 선택적으로 구동신호를 인가함에 의해 인너 샤프트(72)와 아우터 샤프트(74)를 독립적으로 구동시킬 수 있다.
그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 모터는 아우터 로터(20)만 구동되면 펄세이터만 회전되고, 인너 로터(80)만 구동되면 세탁조만 회전되며, 아우터 로터(20)와 인너 로터(80)가 동시에 구동되면 펄세이터와 세탁조가 동시에 회전될 수 있다. 따라서, 펄세이터와 세탁조를 독립적으로 구동시킬 수 있으며, 이를 이용하여 다양한 종류의 세탁 모드를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 적층형 코어와 압분자심의 일체형 코어의 단점을 보완하고 장점을 살리는 방식으로 조합한 하이브리드 타입의 스테이터 코어를 구성함에 따라 고출력, 고속, 고효율, 슬림형 구조의 스테이터를 도모할 수 있는 더블 스테이터 및 이를 구비한 모터, 특히 드럼세탁기용 구동모터에 적용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어의 외주면에 감싸지는 보빈; 및
    상기 스테이터 코어의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 스테이터 코어의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되는 적층형 코어부;
    상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부; 및
    상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하는 더블 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1일체형 코어부는 제1코일이 감기는 제1요크부와, 상기 제1요크부의 일단에 일체로 형성되고 아우터 로터와 마주보게 배치되는 제1플랜지부를 포함하고,
    상기 제2일체형 코어부는 제2코일이 감기는 제2요크부와, 상기 제2요크부의 일단에 일체로 형성되고 인너 로터와 마주보게 배치되는 제2플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 제1 및 제2 일체형 코어부와 적층형 코어부를 일체화하도록 상기 제1 및 제2 일체형 코어부와 적층형 코어부의 외주면 일부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 그 외면에 상기 제1일체형 코어부가 압입되는 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 상기 제2일체형 코어부가 압입되는 제2압입홈이 형성되는 연결부와,
    상기 연결부의 일측면에 형성되는 걸림돌기와,
    상기 연결부의 타측면에 형성되어 상기 걸림돌기가 끼움 결합되는 걸림홈을 포함하고,
    상기 적층형 코어부를 다수개 환형으로 상호 결합한 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 일정 각도의 호 형태로 형성되는 제1적층형 코어부와,
    상기 제1적층형 코어부에 조립되는 제2적층형 코어부와,
    상기 제2적층형 코어부와 제1적층형 코어부 사이에 조립되는 제3적층형 코어부를 포함하고,
    상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부를 환형으로 상호 조립한 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 일단에는 걸림홈이 형성되고, 그 타단에는 상기 걸림홈에 삽입되는 걸림돌기가 형성되며,
    상기 제1적층형 코어부, 제2적층형 코어부 및 제3적층형 코어부의 외면에는 상기 제1일체형 코어부가 압입 고정되는 다수의 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내면에는 상기 제2일체형 코어부가 압입 고정되는 다수의 제2압입홈이 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 원형 링 형태로 형성되고 그 외주면에는 상기 제1일체형 코어부가 고정되는 다수의 제1압입홈이 일정 간격으로 형성되고, 그 내주면에는 상기 제2일체형 코어부가 고정되는 다수의 제2압입홈이 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1일체형 코어부 및 제2일체형 코어부는 비정질 금속분말, 연자성 분말 또는 비정질 금속 분말과 구형 연자성 분말을 혼합한 합금분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 코어부는 고정 브라켓에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 적층형 코어부의 적층 높이는 상기 제1요크부 및 제2요크부의 높이와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1요크부 및 제2요크부의 상면 및 하면은 상기 제1플랜지부 및 제2플랜지부의 상면 및 하면에 비해 높이가 낮게 형성되는 코일 감김홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  12. 환형으로 상호 연결되는 다수의 분할형 스테이터 코어;
    상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각의 외주면에 감싸지는 다수의 보빈; 및
    상기 다수의 보빈의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 다수의 보빈의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고,
    상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각은 복수의 철편이 적층되어 형성되고 그 외면에 제1압입홈이 형성되고 그 내면에 제2압입홈이 형성되며, 환형으로 상호 연결되는 적층형 코어부;
    상기 적층형 코어부의 제1압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제1코일이 권선되는 제1일체형 코어부; 및
    상기 적층형 코어부의 제2압입홈에 고정되고 금속 분말에 의해 일체로 형성되며 제2코일이 권선되는 제2일체형 코어부를 포함하는 더블 스테이터.
  13. 환형으로 상호 연결되는 다수의 분할형 스테이터 코어;
    상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각의 외주면에 감싸지는 다수의 보빈; 및
    상기 다수의 보빈의 일측에 권선되는 제1코일 및 상기 다수의 보빈의 타측에 권선되는 제2코일을 포함하고,
    상기 다수의 분할형 스테이터 코어 각각은,
    복수의 철편을 적층하여 형성되고, 환형으로 형성되는 링부와, 상기 링부의 일면에서 연장되어 제1코일이 감겨지는 제1요크부와, 상기 링부의 타측에서 연장되어 제2코일이 감겨지는 제2요크부를 구비하는 적층형 코어부;
    상기 제1요크부가 압입 고정되고 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 일체로 형성되는 제1일체형 코어부; 및
    상기 제2요크부가 압입 고정되고 비정질 금속 분말을 압축 성형하여 일체로 형성되는 제2일체형 코어부;를 포함하는 더블 스테이터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 링부는 각각 분할되어 상호 조립되면 환형을 이루는 제1타입, 호 형태로 형성되어 상호 조립되면 환형을 이루는 제2타입 및 링 형태로 형성되는 제3타입 중 어느 한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 더블 스테이터.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 더블 스테이터;
    상기 더블 스테이터의 외주면에 일정 갭을 두고 배치되는 아우터 로터; 및
    상기 더블 스테이터의 내주면에 일정 갭을 두고 배치되는 인너 로터를 포함하는 모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 아우터 로터와 인너 로터 중 어느 하나의 회전속도를 감속시키기 위한 유성기어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 아우터 로터와 인너 로터의 출력은 하나의 회전축을 통하여 출력되는 것을 특징으로 하는 모터.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 아우터 로터는 세탁기의 펄세이터와 연결된 인너 샤프트에 연결되고,
    상기 인너 로터는 세탁기의 세탁조와 연결된 아우터 샤프트에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터.
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