WO2020111291A1 - 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어 - Google Patents

알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어 Download PDF

Info

Publication number
WO2020111291A1
WO2020111291A1 PCT/KR2018/014701 KR2018014701W WO2020111291A1 WO 2020111291 A1 WO2020111291 A1 WO 2020111291A1 KR 2018014701 W KR2018014701 W KR 2018014701W WO 2020111291 A1 WO2020111291 A1 WO 2020111291A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brushless
iron oxide
aluminum
weight
carbon
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/014701
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김홍건
곽이구
투기루무바노알렉산드레
고선호
신희재
비제이 산티야구조셉
Original Assignee
전주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전주대학교산학협력단 filed Critical 전주대학교산학협력단
Publication of WO2020111291A1 publication Critical patent/WO2020111291A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention can be used as a core of a brushless DC motor by replacing the motor core of heavy steel with a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide, so that the overall weight of the brushless DC motor can be more easily performed.
  • a brushless DC motor core is applied aluminum aluminum composite.
  • Brushless DC motors are looking for applications in many devices, and recently, a core assembly support structure of a brushless motor that can reduce the number of parts and reduce the number of assembly steps is proposed in Korean Patent Registration No. 10-1024312. There is a bar.
  • the core is typically the manufacture of a steel sheet laminate.
  • the laminate of these steel plates transmits a magnetic field across the motor.
  • the thin laminate sheet is separated by an insulating material such as enamel, polymer resin or varnish to improve the insulating material.
  • an insulating material such as enamel, polymer resin or varnish to improve the insulating material.
  • laminate sheets are narrow hysteresis loops and high permeability.
  • Low-carbon steel laminates are made of soft magnets with narrow hysteresis loops.
  • the air gap of the laminate can cause undesirable core loss and thus builds up tightly with the aid of a welding or interlocking mechanism.
  • the core has copper wire as part of the assembly.
  • Permanent magnets are placed in radial slots housed in out-runners made of cast aluminum casing surrounding the core.
  • Out runners are set up in three to hold three winding groups.
  • the reason is to maintain high torque at low RPM.
  • Coils and laminate cores are fixed in all brushless DC motors.
  • Aluminum-based cores are used in some motors, but there are many disadvantages.
  • Forged cores are used for aluminum cores, which are produced using a casting process.
  • Casting of aluminum leads to porosity which degrades material properties such as conductivity and creep resistance.
  • the present invention can be used as a core of a brushless DC motor by replacing the motor core of heavy steel with a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide, so that the overall weight of the brushless DC motor can be more easily performed.
  • a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide
  • An object of the present invention is to provide a brushless DC motor core to which an aluminum metal composite material is applied.
  • the present invention for achieving the above object provides a brushless DC motor core applied with an aluminum metal composite material characterized in that the core of the brushless DC motor is composed of a composite block prepared by mixing aluminum, carbon and iron oxide.
  • the aluminum, carbon and iron oxide are mixed by a ball mill.
  • the ball milling machine mixes the aluminum, carbon, and iron oxide for 48 hours at 200 rpm.
  • the composite block by compressing and sintering the aluminum carbon and iron oxide mixed by the ball mill through a spark plasma sintering apparatus.
  • the spark plasma sintering apparatus compresses and sinters the aluminum carbon and iron oxide mixed by the ball milling machine for 15 minutes at a temperature of 600° C., an intermediate vacuum of 50 MPa, a pressure of 50 kN and a current of 3000 A to compact the sintered block. It is preferred to manufacture.
  • the shape of the composite block is preferably processed by wire EDM.
  • the iron oxide is made of alpha iron oxide ( ⁇ -Fe2O3), and the composite block is preferably prepared by mixing 90% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, and 8% by weight of iron oxide.
  • the iron oxide is made of alpha iron oxide ( ⁇ -Fe2O3), and the composite block is preferably produced by mixing 80% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, and 18% by weight of iron oxide.
  • the iron oxide is made of alpha iron oxide ( ⁇ -Fe2O3), and the composite block is preferably prepared by mixing 70% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, and 28% by weight of iron oxide.
  • the present invention can be used as a core of a brushless DC motor by replacing the motor core of heavy steel with a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide, so that the overall weight of the brushless DC motor can be more easily performed.
  • a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a brushless DC motor core to which an aluminum metal composite material according to an embodiment of the present invention is applied,
  • Figure 2 is a front view of Figure 1
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a brushless DC motor core to which an aluminum metal composite material according to an embodiment of the present invention is applied
  • FIG. 2 is a front view of FIG. 1.
  • the aluminum, carbon, and iron oxides constituting the composite block 3 are preferred motor core materials than the laminate steel sheet, because of their availability and material potential, and can be superior competitors to the laminate steel sheet.
  • the core made of the composite block 3 can be made of a single part with an additive manufacturing process, thus significantly reducing costs associated with manufacturing and material loss, as well as implementing appropriate process parameters to easily control Can be.
  • the carbon used to manufacture the composite block 3 various types such as multi-walled carbon nanotubes, carbon black, and graphite can be used, but it is particularly preferable to use multi-walled carbon nanotubes.
  • the multi-walled carbon nanotubes exhibit better mechanical properties than steel, the Young's modulus is about 1.8 TPa, the bending strength is high at 14.2 GPa, and the tensile strength is 100 times higher than that of the steel so that the composite block 3 has excellent mechanical properties. Because.
  • the multi-walled carbon nanotubes have high corrosion resistance, most of them are inert to harsh environments, and electrical conductivity is found to be superior at a current density of 107 A/cm 2, and superconductivity of 20K or less as the size of the nanotube decreases.
  • the nanoparticles of iron oxide used to manufacture the composite block 3 exhibit better magnetic properties and have a minimum residual rate because the transmittance is low at 1.05.
  • the aluminum, carbon and iron oxide mixed by the ball milling machine are more easily mixed and uniformly distributed, and the multi-walled carbon nanotubes that can be used as the carbon are maintained in the same shape without being damaged.
  • the aluminum, carbon and iron oxide mixed by the ball milling machine may be compressed and sintered through a spark plasma sintering apparatus to produce the composite block 3.
  • the spark plasma sintering apparatus is It is preferable to prepare the composite block 3 by compressing and sintering the aluminum carbon and iron oxide mixed by the ball milling machine for 15 minutes at a temperature of 600° C., an intermediate vacuum of 50 MPa, a pressure of 50 kN and a current of 3000 A. .
  • the iron oxide used to manufacture the composite block 3 may be made of various types of iron oxide, but may be made of alpha iron oxide ( ⁇ -Fe2O3).
  • alpha iron oxide ( ⁇ -Fe2O3) has a high magnetization characteristic, it is possible to guarantee a minimum core loss while using the composite block 3 as a motor core.
  • the composite block 3 is a first example, by mixing 90% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, and 8% by weight of iron alpha oxide. Can be manufactured.
  • the composite block 3 is 70% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, and iron oxide. It is better to be prepared by mixing 28% by weight.
  • the motor core made of the composite block 3 can be designed and developed for an 110.4 WDML rated power, a torque of 0.477 Nm, and an unmanned reconnaissance motor of 1812 rpm, the core diameter is 22 mm, the height is 5.5 mm, and the number of slots is There are 12.
  • the motor was initially performed without problems, but it showed 500 rpm at 0.3 Nm torque, and the value is lower than the actual motor, but other parameters such as cost and manufacturability are better than the existing core, so it is better if the composite is not the best material It is material.
  • the magnetic saturation, residual magnetic flux density, anti-magnetic properties and density of the composite block 3 of the first example, the composite block 3 of the second example, and the composite block 3 of the third example are measured magnetically, such as a BH Curve Tracer. It was measured through the system, and the results are shown in Table 1 below.
  • the composite block of the third example 3, 70% by weight of aluminum, 2% by weight of carbon, 28% by weight of iron oxide
  • the magnetic saturation and the residual magnetic flux density were high, and it was confirmed that the magnetic properties were excellent.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a brushless DC motor equipped with a brushless DC motor core to which the present invention is applied an aluminum metal composite.
  • the present invention can be used as a core of a brushless DC motor by replacing the motor core of heavy steel with a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide, so that the overall weight of the brushless DC motor can be more easily performed.
  • a lightweight composite block prepared by mixing aluminum, carbon, and iron oxide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄 금속 매트릭스 하이브리드 나노-복합체를 이용한 브러시리스 DC 모터 코어에 관한 것으로서, 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록으로 대체하여 브러시리스 DC 모터의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 효과가 있다.

Description

알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ＤＣ모터 코어
본 발명은 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록으로 대체하여 브러시리스 DC 모터의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어에 관한 것이다.
브러시리스 DC 모터는 많은장치에서 응용분야를 찾고 있으며, 최근에는 부품수의 저감 및 조립 공수를 절감할 수 있는 브러시리스 모터의 코어 어셈블리 지지구조가 국내등록특허공보 등록번호 제10-1024312호로 제안된 바 있다.
이러한 브러시리스 DC 모터의 가장 일반적인 용도 중 일부는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거 및 드론을 포함한 개인 운송 업체에 있다.
한편, 차량의 효율성을 높이고 더 나은 주행, 타기, 비행역학을 얻으려면 가능한 한 무게를 줄이는 것이 필수적이다.
차량의 다양한 부품에 대한 재료에 대한 연구 및 개발이 수행되고 전체 중량을 줄이기 위한 노력이 수행되고 있으며, 특히, 상당한 양의 무게가 차량에 사용되는 모터에 의해 제공된다.
모터 무게의 최대 부분은 코어와 코일에 의해 영향을 받는 것으로 이해되었다.
코어는 전형적으로 강판 적층 물의 제조이다.
이러한 강판의 라미네이트는 모터를 가로지르는 자기장을 전달한다.
이들 라미네이트의 중요한 특성은 자기손실을 최소화하는 것이다.
얇은 라미네이트 시트는 절연재를 개선하기 위해 에나멜, 고분자 수지 또는 바니시와 같은 절연물로 분리된다.
이러한 절연은 표류 전류 순환을 줄임으로써 맴돌이 전류 손실을 최소화하는 역할을 한다.
라미네이트시트의 다른 가장 중요한 특성은 좁은 히스테리시스루프와높은 투자율이다.
이러한 특성으로 인해 사이클 당 에너지 소산 량과 코어 손실이 최소화된다.
높은 투자율은 더 나은 전자기 특성을 보장한다.
탄소 함량이 낮은 강철 라미네이트는 좁은 히스테리시스 루프가 있는 부드러운 자석으로 만든다.
라미네이트의 에어갭은 바람직하지 않은 코어 손실을 야기할 수 있으므로 용접 또는 인터로킹 메커니즘의 도움으로 단단히 쌓인다.
코어에는 어셈블리의 일부로 구리 와이어가 있다.
이들은 전원에 연결되어 필요한 회전 자기장을 생성한다.
영구자석은 코어를 감싸고있는 주조 알루미늄 케이싱으로 만들어진 돌출 형 로터 (out-runners)에 하우징 된 반경 방향 슬롯에 배치된다.
아웃 러너들은 3개의 권선 그룹을 유지하기 위해 3개로 셋업된다.
이유는 낮은 RPM에서 높은 토크를 유지하기 위해서이다.
모든 브러시리스 DC 모터에서 코일과 라미네이트 코어는 고정되어 있다.
Delta winding 구성의 모터는 낮은 RPM에서 낮은 토크를 제공하고 더 높은 최고 속도를 제공하지만, Wye winding 구성은 낮은 RPM 및 낮은 최고 속도에서 높은 토크를 제공한다.
몇몇 모터에서는 알루미늄 기반 코어가 사용되지만 많은 단점이 있다.
알루미늄으로 만들어진 코어에는 단조 된 합금이 사용되고 그 합금은 주조 공정을 사용하여 제작된다.
알루미늄의 주조는 전도성, 크립 저항성과 같은 물질 특성을 저하시키는 다공성으로 이어진다.
이로 인해 전기 모터의 성능이 저하되고 때로는 파국적인 실패를 일으킨다.
주조 절차가 고온에서 작동하기 때문에, 재료가 산화되어 재료의 전기적 및 열 전도성을 더욱 감소시킬 가능성이 있다.
따라서, 모터 코어와 같은 종래의 강철을 대체 할 수 있는 개선 된 재료 및 이를 제조하기 위한 방법이 필요하다.
본 발명은 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록으로 대체하여 브러시리스 DC 모터의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 브러시리스 DC모터의 코어가 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합하여 제조된 복합블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어를 제공한다.
여기서, 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철이 볼밀링기에 의해 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 볼밀링기가 200rpm에서 48시간 동안 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철을 혼합하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄 탄소 및 산화철을 스파크 플라즈마 소결장치를 통해 압축 및 소결하여 상기 복합 블록을 제조하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 스파크 플라즈마 소결장치는 600℃의 온도, 50MPa의 중간 진공, 50kN의 압력 및 3000A 의 전류로 15분동안 상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄 탄소 및 산화철을 압축 및 소결하여 상기 복합 블록을 제조하는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 복합블록의 형상은 와이어 EDM에 의해 가공형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고, 상기 복합블록은 상기 알루미늄 90중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 8중량%를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고, 상기 복합블록은 상기 알루미늄 80중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 18중량%를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고, 상기 복합블록은 상기 알루미늄 70중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 28중량%를 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명은 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록으로 대체하여 브러시리스 DC 모터의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 정면도이고,
도 3은 본 발명인 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어가 구비된 브러시리스 DC 모터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.
본 발명의 일실시예인 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 복합블록(3)으로 이루어진다.
여기서, 알루미늄, 탄소 및 산화철은 각각 분말형태로 볼밀링기에 의해 혼합될 수 있으며, 이와 같이 분말형태의 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 이루어진 복합블록(3)은 재료낭비를 줄이면서 제조원가를 상당히 낮출 수 있을 뿐만 아니라 높은 전기성, 충분한 자기특성을 갖고 내구성 및 유연성을 위한 우수한 기계적 성질을 가질 수 있다.
이와 같은 복합블록(3)을 이루는 알루미늄, 탄소 및 산화철은 라미네이트 강판보다 바람직한 모터 코어용 재료로서, 이는 가용성 및 재료 가능성 때문이며, 라미네이트 강판 보다 우수한 경쟁자가 될 수 있다.
또한, 다른 이유로, 전기 전도성, 열전도도, 감소된 철손, 고강도, 높은 자화 및 낮은 보유력과 같은 보다 우수한 특성이며, 이러한 특성들은 복합재를 사용하여 특정 모터에 맞게 맞춤형으로 만들 수 있다.
또한, 상기 복합블록(3)으로 이루어진 코어는 첨가제 제조 공정을 갖는 단일 부품으로 제조될 수 있으며, 따라서 제조 및 재료 손실과 관련된 비용을 상당히 줄일 수 있음은 물론 적절한 공정 매개 변수를 구현하여 쉽게 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 복합블록(3)을 제조하는데 사용되는 탄소로서, 다중벽 탄소나노튜브, 카본 블랙, 흑연 등 다양한 종류를 사용할 수 있겠으나, 특히, 다중벽 탄소나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다중벽 탄소나노튜브는 강철보다 우수한 기계적 특성을 나타내며, 영률이 약 1.8 TPa, 굽힘강도는 14.2 GPa로 높으며, 인장강도는 강철보다 100배 높아 상기 복합블록(3)이 우수한 기계적 특성을 갖도록 하기 때문이다.
이외에도 상기 다중벽 탄소나노튜브는 내부식성이 높으며, 대부분이 혹독한 환경에 대해 불활이며, 전기전도도는 107A/㎠ 의 전류밀도에서 더 우수한 것으로 밝혀졌으며, 나노튜브의 크기가 감소함에 따라 20K 이하의 초전도를 나타내기에 보강재로서 조은 경쟁자가 될 수 있다.
다음으로, 상기 복합블록(3)을 제조하는데 사용되는 산화철의 나노입자는 더 나은 자기특성을 나타내며 투과율이 1.05로 낮기 때문에 잔류율도 최소이다.
다음으로, 상기 볼밀링기에 의해 혼합되는 알루미늄, 탄소 및 산화철이 보다 더욱 용이하게 혼합되면서 균일하게 분포될 수 있도록 함과 더불어 상기 탄소로 사용될 수 있는 다중벽 탄소나노튜브가 손상되지 않고 같은 모양을 유지할 수 있도록 하기 위해 상기 볼밀링기가 200rpm에서 48시간 동안 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철을 혼합하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철을 스파크 플라즈마 소결장치를 통해 압축 및 소결하여 상기 복합 블록(3)을 제조할 수 있다.
특히, 상기 복합블록(3)을 이루는 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철이 양호하게 압밀 및 균일하게 분포될 수 있도록 함과 더불어 모터 코어에 요구되는 특성에 해가되지 않도록 하기 위해, 상기 스파크 플라즈마 소결장치는 600℃의 온도, 50MPa의 중간 진공, 50kN의 압력 및 3000A 의 전류로 15분동안 상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄 탄소 및 산화철을 압축 및 소결하여 상기 복합 블록(3)을 제조하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 복합블록(3)을 생산하는데 소요되는 시간과 비용을 절감을 위해 상기 복합블록(3)의 형상 및 크기는 와이어 EDM에 의해 가공형성될 수 있다.
다음으로, 다음으로, 상기 복합블록(3)을 제조하는데 사용되는 산화철은 다양한 종류의 산화철로 이루어질 수 있겠으나, 특히, 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어질 수 있다.
알파산화철(α-Fe2O3)은 높은 자화특성이 있어 상기 복합블록(3)을 모터 코어로 사용하는 동안 최소 코어 손실을 보장할 수 있다.
다음으로, 상기 복합블록(3)이 높은 자기특성을 가질 수 있도록 하기 위해, 상기 복합블록(3)은 제 1예로, 상기 알루미늄 90중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 8중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.
또는, 상기 복합블록(3)은 제 2예로, 상기 알루미늄 80중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 18중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.
또는, 특히, 상기 복합블록(3)이 더욱 높은 자기특성을 가질 수 있도록 하기 위해, 더욱 바람직하게는 제 3예로, 상기 복합블록(3)이 상기 알루미늄 70중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 28중량%를 혼합하여 제조되는 것이 더욱 좋다.
상기 복합블록(3)으로 이루어진 모터 코어는 110.4WDML 정격전력, 0.477Nm의 토크 및 1812rpm의 무인 정찰기 모터용으로 설계되고 개발될 수 있으며, 코어의 직경은 22mm이고, 높이는 5.5mm 및 슬롯의 수는 12개이다.
코일 감기 전에 에폭시 코팅을 적용하여 작동 중에 단락 가능성이 있는 재료의 절열을 향상시킨 후 코어가 고정자와 조립되어 성능을 테스트 한다.
모터는 문제없이 초기에 수행되었지만, 0.3Nm토크로 500rpm을 나타냈으며, 값이 실제 모터보다 낮지만 비용 및 제조가능성과 같은 다른 매개변수가 기존 코어보다 우수하므로, 컴포지트가 최상의 재료가 아닌 경우 더 우수한 재료이다.
[실험예 1]
다음으로, 제 1예의 복합블록(3), 제 2예의 복합블록(3) 및 제 3예의 복합블록(3)의 자기포화, 잔류자속밀도, 항자기성 및 밀도를 B-H Curve Tracer 등의 자기측정시스템을 통하여 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 1로 나타냈다.
Material 자기포화(Magneticsaturation, Ms(G)) 잔류자속밀도(Residual flux density,Br(G)) 항자기성(Coercivity,He(Oe)) 밀도(Density(g/㎤))
제 1예의복합블록 알루미늄 90중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 8중량%(90Al-2MWCNT-8Fe2O3) 158.96 15.733 214.14 2.7250
제 2예의복합블록 알루미늄 80중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 18중량%를(80Al-2MWCNT-18Fe2O3) 371.49 97.683 288.61 3
제 3예의복합블록 알루미늄 70중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 28중량%(70Al-2MWCNT-28Fe2O3) 642.20 138.61 243.03 2.7
표 1에서 보는 바와 같이 제 1예의 복합블록(3)과 제 2예의 복합블록(3)에 비해 제 3예의 복합블록(3, 알루미늄 70중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 28중량%)의 자기포화 및 잔류자속밀도가 높아 자기 특성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
도 3은 본 발명인 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어가 구비된 브러시리스 DC 모터를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록(3)으로 대체하여 도 3의 브러시리스 DC 모터(1)의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터(1)의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록(3)으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터(1)가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 중량의 강철의 모터 코어를 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합되어 제조된 경량의 복합블록으로 대체하여 브러시리스 DC 모터의 코어로 사용할 수 있기 때문에 상기 브러시리스 DC 모터의 전체 중량을 보다 용이하게 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 경량의 복합블록으로 이루어진 코어를 포함하여 구성되는 상기 브러시리스 DC 모터가 구비되는 차량, 전기 자전거 등의 주행수단 및 드론 등의 비행수단의 효율성을 높이면서 무게 또한 경량화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 브러시리스 DC모터의 코어가 알루미늄, 탄소 및 산화철이 혼합하여 제조된 복합블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 알루미늄, 탄소 및 산화철이 볼밀링기에 의해 혼합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 볼밀링기가 200rpm에서 48시간 동안 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철을 혼합하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄, 탄소 및 산화철을 스파크 플라즈마 소결장치를 통해 압축 및 소결하여 상기 복합 블록을 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스파크 플라즈마 소결장치는 600℃의 온도, 50MPa의 중간 진공, 50kN의 압력 및 3000A 의 전류로 15분동안 상기 볼밀링기에 의해 혼합된 상기 알루미늄 탄소 및 산화철을 압축 및 소결하여 상기 복합 블록을 제조하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복합블록의 형상은 와이어 EDM에 의해 가공형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고,
    상기 복합블록은 상기 알루미늄 90중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 8중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고,
    상기 복합블록은 상기 알루미늄 80중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 18중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 산화철은 알파산화철(α-Fe2O3)로 이루어지고,
    상기 복합블록은 상기 알루미늄 70중량%, 탄소 2중량%, 알파산화철 28중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 DC모터 코어.
PCT/KR2018/014701 2018-11-26 2018-11-27 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어 WO2020111291A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180147555A KR102131528B1 (ko) 2018-10-31 2018-11-26 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어
KR10-2018-0147555 2018-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020111291A1 true WO2020111291A1 (ko) 2020-06-04

Family

ID=70677140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/014701 WO2020111291A1 (ko) 2018-11-26 2018-11-27 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102131528B1 (ko)
WO (1) WO2020111291A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196855A (ja) * 2004-12-13 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 軟磁性鉄心材料及びその製造方法
US20070252447A1 (en) * 2004-08-09 2007-11-01 A.O. Smith Corporation Electric motor having a stator
KR20120065951A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 주식회사 아모텍 비정질 자성부품, 이를 이용한 전기 모터, 그의 제조방법과 이를 이용한 자동차 휠 구동장치
JP2013546301A (ja) * 2010-12-13 2013-12-26 ラダム・モーターズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 低損失磁性材料を有する電動機又は発電機において用いられるステーター、及びステーターを製造する方法
US20160197523A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-07 Persimmon Technologies Corp. Motor With Composite Housing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359938A (ja) 2001-03-27 2002-12-13 Aisin Seiki Co Ltd モータの固定子構造
KR101024312B1 (ko) 2009-03-05 2011-03-23 주식회사 모아텍 브러시리스 모터의 코어 어셈블리 지지구조
KR101734913B1 (ko) * 2015-01-27 2017-05-12 조선대학교산학협력단 전동기의 스테이터 코어 어셈블리 및 이의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070252447A1 (en) * 2004-08-09 2007-11-01 A.O. Smith Corporation Electric motor having a stator
JP2006196855A (ja) * 2004-12-13 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 軟磁性鉄心材料及びその製造方法
KR20120065951A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 주식회사 아모텍 비정질 자성부품, 이를 이용한 전기 모터, 그의 제조방법과 이를 이용한 자동차 휠 구동장치
JP2013546301A (ja) * 2010-12-13 2013-12-26 ラダム・モーターズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 低損失磁性材料を有する電動機又は発電機において用いられるステーター、及びステーターを製造する方法
US20160197523A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-07 Persimmon Technologies Corp. Motor With Composite Housing

Also Published As

Publication number Publication date
KR102131528B1 (ko) 2020-07-07
KR20200049413A (ko) 2020-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102393551B1 (ko) 슬리브 로터 동기식 자기 저항 전동기
US20200007007A1 (en) High frequency electric motor, control system, and method of manufacture
US10965235B2 (en) High frequency electric motor, control system, and method of manufacture
US4255684A (en) Laminated motor stator structure with molded composite pole pieces
CN108076676B (zh) 旋转电机及车辆
DE60230947D1 (de) Kühlung von Luftspaltelektrischermaschinewicklungen
WO2016171321A1 (ko) 망간비스무트를 포함한 이방성 복합 소결 자석 및 이의 상압소결 방법
US20070262658A1 (en) Magnetic Shield in the End Area of the Stator of a Three-Phase Generator
WO2011049298A2 (ko) 선형 전동기
WO2013094923A1 (ko) 일체형 스테이터 코어를 갖는 모터
CN112815005B (zh) 六极异极型交流混合磁轴承的设计方法
WO2013180435A1 (ko) 액시얼 갭형 모터 및 그 제조방법
JPH08107665A (ja) リニアモータ
WO2020004726A1 (ko) Isg 시스템용 계자권선형 모터발전기의 효율 향상을 위한 보조 영구자석을 구비하는 회전자 구조
CN1208888C (zh) 轴向励磁混合式磁阻电机
WO2020027557A1 (ko) 발전기의 스테이터와 인너로터 제조방법
WO2020111291A1 (ko) 알루미늄 금속복합재가 적용된 브러시리스 ｄｃ모터 코어
WO2017061694A1 (ko) 영구자석형 로터 및 이의 제조방법
CN106026591B (zh) 具有双励磁绕组的混合励磁永磁电机
US6803693B2 (en) Stator core containing iron-aluminum alloy laminations and method of using
WO2020138530A1 (ko) 알루미늄, 다중벽 탄소나노튜브, 철 및 코발트가 포함된 혼성복합체를 이용한 브러시리스 dc모터코어
CN211530867U (zh) 一种混合励磁发电机的定子模块
JPH05122877A (ja) 永久磁石式同期電動機の回転子
CN112821591B (zh) 一种模块化爪极永磁电机的核心部件
WO2021125909A1 (ko) 고정자용 방열캡, 및 이를 포함하는 고정자 어셈블리 및 모터

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18941741

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18941741

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1