KR102234439B1 - 스테이터와 이를 구비하는 모터, 압축기 및 스테이터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

스테이터와 이를 구비하는 모터, 압축기 및 스테이터의 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 코어에 복수개의 폴이 구비되고, 로터와 폴 사이에 배치되는 폴슈가 폴에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

스테이터와 이를 구비하는 모터, 압축기 및 스테이터의 제조방법{STATOR AND MOTOR AND COMPRESSOR THEREWITH AND MEHOD FOR MANUFACTURING STATOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터와 이를 구비하는 모터, 압축기 및 스테이터의 제조방법에 관한 것이다.

모터는, 복수개의 마그네트를 구비하는 로터와 스테이터에 권선된 코일에 의해 발생된 전자기력과의 상호작용으로 회전하면서 동력을 생성한다.

이러한 모터는, 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터, 및 하우징 내측에 고정되는 스테이터를 포함하여 이루어질 수 있다.

스테이터는, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 설치된다. 이러한 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되고, 이러한 코일이 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

또한 모터에 구비되는 스테이터에는, 금속 재질의 코어부재가 원통 형상으로 마련된다. 이러한 코어부재에는, 복수개의 폴이 내측을 향해 돌출되게 형성된다. 그리고 이처럼 형성된 각각의 폴에 코일이 각각 권취됨으로써, 스테이터의 설치가 이루어질 수 있다.

최근에는 모터의 소형화에 따라, 스테이터 코어 역시 소형화 및 경량화가 필요해지면서, 스테이터 코어가 한 몸체로 형성되는 경우보다는, 얇은 금속 플레이트가 일정 두께로 적층된 형태로 스테이터 코어가 형성되는 경우가 많다.

다른 예로서, 1개의 폴을 가지는 대략 "T" 형상의 분할 코어가 원통 형상으로 조립된 형태로 형성되는 스테이터 코어도 흔히 이용된다. 그러나 이러한 구조의 스테이터 코어를 구비하는 스테이터의 경우, 내구성이 약할 뿐 아니라, 권선 작업시 하나의 폴에 코일을 각각 따로 감아야 하므로 제작 효율이 떨어지는 단점이 있다.

한편 상기 모터에서는, 로터에 설치되는 마그네트에서 발생하는 자속이 스테이터에 쇄교되어 전자기 유도작용에 의하여 스테이터가 포함하는 코일에 유도전류가 형성되고, 이에 따라 로터의 회전이 이루어진다. 이러한 모터에서는, 초기 기동시 코깅 토크가 문제될 수 있다.

코깅 토크(Cogging Torque)란, 모터 내의 비균일 토크로서, 모터의 자기 에너지가 최소인 위치로 이동하려는 접선 방향의 힘이다. 코깅 토크는, 로터의 마그네트와 스테이터의 슬롯(Slot)의 상호작용에 의하여 발생한다. 이러한 코깅 토크는, 모터의 초기 기동시 발생되는 진동의 주된 원인이 된다.

이러한 소음/진동을 해결하기 위한 방법은 다양하게 존재하지만, 가장 확실한 해결방법 중 하나는 로터 또는 스테이터에 스큐(Skew)를 주는 것이다.

얇은 금속 플레이트가 일정 두께로 적층된 형태로 스테이터 코어가 형성되는 경우에는, 각 폴이 조금씩 틀어지게 배치되도록 금속 플레이트를 적층하는 방법으로 스테이터에 스큐를 줄 수 있다.

분할 코어가 원통 형상으로 조립된 형태로 스테이터 코어가 형성되는 경우에는, 각 분할 코어의 폴 자체에 스큐를 주는 방법으로 스테이터에 스큐를 줄 수 있다.

얇은 금속 플레이트가 일정 두께로 적층된 형태로 스테이터 코어가 형성된 스테이터에 스큐를 주는 구조에서는, 코어의 각 금속 플레이트 사이로 누설이 발생될 수 있다. 또한 상기와 같이 스테이터에 스큐가 적용된 구조에서는, 코일의 점적율이 감소할 수밖에 없게 되므로, 동일 체적 대비 모터의 출력이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다. 아울러 각 금속 플레이트에서의 폴 형상이 이미 결정되어 있으므로, 스테이터에 다양한 형태의 스큐가 적용되기가 어렵다.

또한 스테이터 코어가 한 몸체로 형성되어 있는 구조라고 하더라도, 이 구조에도 코일의 점적율이 감소되는 문제와 스테이터에 다양한 형태의 스큐가 적용되기 어렵다는 것은 마찬가지이다.

본 발명은 스테이터의 강성을 유지하면서도 스테이터에 스큐 적용이 용이하게 이루어질 수 있도록 구조가 개선된 스테이터와 이를 구비하는 모터 및 스테이터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 향상된 출력을 제공할 수 있는 스테이터와 이를 구비하는 모터 및 스테이터의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 다양한 형태의 스큐 적용이 가능한 스테이터와 이를 구비하는 모터 및 스테이터의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 일 실시 형태인 스테이터는, 코어에 복수개의 폴이 구비되고, 로터와 폴 사이에 배치되는 폴슈가 폴에 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 형태는, 폴과 별물로 마련되어 폴과 결합되는 폴슈에 스큐가 적용되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의해, 스테이터의 강성이 유지되면서도 스테이터의 스큐 적용이 용이해질 수 있고, 스테이터에 스큐가 적용되면서도 코일의 점적율이 감소되지 않을 수 있게 된다.

또한 본 발명의 다른 형태는, 폴슈가 분말야금방법으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의해, 스테이터의 제조가 용이하면서도 스테이터에 다양한 형태의 스큐 적용이 가능해지도록 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 일 측면에 따른 스테이터는: 링 형상으로 형성되는 요크, 및 상기 요크로부터 돌출되는 복수개의 폴을 포함하는 코어; 및 로터와 상기 폴 사이에 배치되며, 상기 폴에 탈착 가능하게 결합되는 폴슈를 포함한다.

또한 상기 폴슈는, 폴슈본체부, 및 상기 폴슈본체부에 마련되는 제1결합부를 포함하고, 상기 폴은, 상기 요크로부터 돌출되는 폴본체부, 및 상기 폴본체부에 마련되어 상기 제1결합부와 끼움 결합되는 제2결합부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1결합부는, 상기 폴슈본체부로부터 돌출되게 형성되고, 상기 제2결합부는, 상기 제1결합부의 형상에 대응되는 형상으로 상기 폴본체부에 오목하게 형성되고, 상기 제1결합부가 상기 제2결합부에 삽입되어 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 끼움 결합이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1결합부는, 폴슈본체부로부터 "T" 형상으로 돌출되게 형성되고, 상기 제2결합부는, 상기 폴본체에 "T" 형상으로 오목하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 복수개의 코어가 상기 코어의 두께방향으로 적층되어 하나의 코어조립체를 형성하고, 상기 폴슈는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 마련되는 것이 바람직하다.

또한 각각의 상기 코어에 구비된 상기 폴 및 상기 제2결합부의 위치가 상기 코어의 두께방향으로 일치하도록 복수개의 상기 코어가 적층되고, 상기 제1결합부는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 마련되어 상기 제2결합부와 끼움 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴슈는, 스큐 형상을 포함한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴슈는, 상기 로터와 마주보는 면을 포함하는 폴슈본체부, 및 상기 폴슈본체부에 마련되는 제1결합부를 포함하고, 상기 폴은, 상기 요크로부터 돌출되는 폴본체부, 및 상기 폴본체부에 마련되어 상기 제1결합부와 끼움 결합되는 제2결합부를 포함하고, 상기 폴본체부와 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부는, 상기 코어의 두께방향을 따라 일직선으로 연장되는 형상으로 마련되고, 상기 폴슈본체부는, 상기 로터와 마주보는 면이 스큐 형상으로 형성된 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

또한 복수개의 코어가 상기 코어의 두께방향으로 적층되어 하나의 코어조립체를 형성하고, 상기 폴슈는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 성형되는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴슈는, 금속분말을 압축성형한 후 소결하는 방법으로 성형되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 모터는: 링 형상으로 형성되는 요크, 및 상기 요크로부터 돌출되는 복수개의 폴을 포함하는 코어; 및 로터와 상기 폴 사이에 배치되며, 상기 폴에 탈착 가능하게 결합되는 폴슈를 구비하는 스테이터를 포함한다.

또한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 스테이터의 제조방볍은: 링 형상으로 형성되는 요크 및 상기 요크로부터 돌출되는 복수개의 폴을 포함하는 코어를 제조하는 단계와; 폴슈를 성형하는 단계와; 로터와 상기 폴 사이에 상기 폴슈가 배치되도록 상기 폴슈를 상기 폴에 결합시키는 단계;를 포함한다.

또한 본 발명은 복수개의 상기 코어를 상기 코어의 두께방향으로 적층하여 코어조립체를 제조하는 단계를 더 포함하고, 상기 폴슈는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 성형되는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴슈는, 스큐 형상을 포함한 형상으로 성형되는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴슈를 성형하는 단계는, 금속분말을 상기 폴슈 형상으로 압축성형한 후 소결하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스테이터와 이를 구비하는 모터 및 스테이터의 제조방법에 따르면, 스테이터의 강성을 유지하면서도 스테이터에 스큐 적용이 용이해지도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 스테이터에 스큐가 적용되면서도 코일의 점적율이 감소되지 않도록 함으로써, 향상된 출력을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 스테이터의 제조가 용이하면서도 스테이터에 다양한 형태의 스큐 적용이 가능해지도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 "Ⅱ" 부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 스테이터의 일부분을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 폴슈의 제1변형례를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다.
도 11은 폴슈의 제2변형례를 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다.
도 13은 폴슈의 제3변형례를 보여주는 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스테이터와 이를 구비하는 모터, 압축기 및 스테이터의 제조방법의 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

[압축기의 전반적인 구조]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기(300)는 하우징(310)과 모터부와 압축부 및 인버터부를 포함하여 이루어질 수 있다.

하우징(310)은, 본 실시예에 따른 압축기(300)의 외관을 형성한다. 이러한 하우징(310)의 내부에는, 스크롤 압축기(300)를 구성하는 각종 부품들이 수용되기 위한 내부공간이 형성된다.

본 실시예에서, 하우징(310)은 대략 원통 형상으로 형성되는 것으로 예시된다. 이러한 하우징(310)의 내부에는 원통 형상의 내부공간이 형성될 수 있다. 하우징(310)의 내부공간은, 모터(330)가 설치되는 공간인 모터부와, 냉매의 압축이 이루어지는 공간인 압축부로 구분될 수 있다.

모터(330)는, 하우징(310)의 내부공간, 좀 더 구체적으로는 모터부에 수용된다. 이러한 모터(330)는, 스테이터(1)와 로터(2)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 모터(330)는, 로터(2)의 회전속도가 동일한 정속모터가 사용될 수도 있으나, 로터(2)의 회전속도가 가변될 수 있는 인버터 모터가 사용될 수도 있다.

압축부에는, 하우징(310)의 내부로 유입된 냉매를 압축하는 구성이 배치된다. 본 실시예에서는 압축기(300)가 스크롤 타입 압축기인 것으로 예시되며, 압축부에는 고정 스크롤(320)과 선회 스크롤(325)이 구비되는 것으로 예시된다.

이에 따르면, 모터(330)의 로터(2)에는 구동축(3)이 연결되며, 구동축(3)은 모터(330)에 의해 발생되는 회전력에 의해 회전될 수 있다. 이러한 구동축(3)은 선회 스크롤(325)과 결합될 수 있으며, 선회 스크롤(325)은 구동축(3)과 결합되어 선회운동을 할 수 있다. 이러한 선회 스크롤(325)은, 압축부에 배치된 고정 스크롤(320)과 맞물려 압축실을 형성할 수 있다.

아울러 압축기(300)에는, 흡입구 및 토출구가 마련될 수 있다. 흡입구는 냉매가 하우징(310)의 내부로 유입되기 위해 형성된 통로이며, 토출구는 하우징(310)의 내부에서 압축된 냉매가 하우징(310)의 외부로 토출되기 위해 형성된 통로이다. 토출구는 압축부 측에 인접되게 배치될 수 있으며, 흡입구는 후술할 인버터부 측에 인접되게 배치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 압축기(300)에서, 냉매는 흡입구를 통해 압축기(300)의 내부로 유입된다. 이와 같이 유입된 냉매는, 모터부를 통과하여 압축부로 유입된다. 압축부로 유입된 냉매는 선회 스크롤과 고정 스크롤이 맞물려 형성된 압축실로 유입되어 압축되고, 압축실에서 압축된 고압의 냉매는 토출구를 통해 스크롤 압축기(300)의 외부로 토출된다.

인버터부는 하우징(310)의 일측에 배치되며, 이러한 인버터부에는 인버터(340)가 배치될 수 있다. 인버터(340)는 모터(330)의 회전수가 조절될 수 있도록 모터(330)를 제어할 수 있으며, 이로써 압축기(300)의 냉방 효율이 가변적으로 조절될 수 있다.

[스테이터의 전반적인 구조]

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는, 스테이터(1)와 로터(2)를 포함하여 이루어질 수 있다. 스테이터(1)에는 코일이 권선되며, 로터(2)는 스테이터(1)와의 전자기적 작용에 의해 회전될 수 있다.

상기 로터(2)는, 도전체 또는 마그네트를 포함할 수 있다. 이러한 로터(2)는, 스테이터(1)에 권선된 코일과의 전자기적 작용에 의해 회전될 수 있다. 또한 로터(2)의 중심에는 구동축(3; 도 1 참조)이 연결되며, 구동축(3)은 선회 스크롤(325)과 결합되어 선회 스크롤(325)를 선회시킬 수 있다. 상기 로터(2)의 구조는 공지의 구성이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

스테이터(1)는, 로터(2)를 외측에서 감싸는 형태로 제공될 수 있다. 이러한 스테이터(1)는, 코어조립체(10)와 코일을 포함하여 이루어질 수 있다.

코어조립체(10)는, 복수개의 코어(100)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉 복수개의 코어(100)가 그 두께방향으로 적층되어 하나의 코어조립체(10)가 형성될 수 있다.

각각의 코어(100)에는, 복수개의 폴(120)이 마련될 수 있다. 각각의 폴(120)에는 코일이 권선될 수 있으며, 이처럼 권선된 코일이 로터와 상호작용하여 로터의 회전이 이루어질 수 있다.

[스테이터의 구조]

도 3은 도 2에 도시된 "± 부분을 확대하여 도시한 확대도이고, 도 4는 도 3에 도시된 스테이터의 일부분을 도시한 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 스테이터(1)는 코어조립체(10)와 폴슈(Pole shoe; 20)를 포함하여 이루어질 수 있다.

일례로서, 코어조립체(10)는 복수개의 복수개의 코어(100)가 그 두께방향으로 적층된 형태로 제공될 수 있다. 코어조립체(10)는 복수개의 코어(100)가 적층된 형태가 아닌 하나의 코어(100)로 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서는 복수개의 코어(100)가 적층된 형태로 코어조립체(10)가 제공되는 것으로 예시된다.

각각의 코어(100)는, 요크(110)와 폴(120)을 포함하여 이루어질 수 있다. 요크(110)는, 스테이터(1)의 최외측에 배치되며, 링 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 요크(110)의 내부에는 로터 및 구동축(3)이 배치될 수 있다.

그리고 폴(120)은, 요크(110)로부터 돌출되게 형성된다. 일례로서, 폴(120)은 요크(110)의 내주면으로부터 요크(110)의 직경방향 중앙을 향해 돌출되게 형성된다. 이러한 폴(120)은, 요크(110)와 로터 사이에 배치될 수 있다.

코어(100)에는, 복수개의 폴(120)이 방사상으로 배열될 수 있다. 즉 복수개의 폴(120)이 요크(110)의 둘레방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 이와 같이 배치되는 각각의 폴(120)에는, 코일이 각각 권선될 수 있다.

그리고 코어(100)의 내측에는, 폴슈(200)가 배치된다. 폴슈(200)는, 코어(100)와 로터 사이에 배치되며, 코어(100)와 별물로 구비되어 코어(100)와 결합될 수 있다. 일례로서, 폴슈(200)는 폴(120)의 내측 단부에 결합되되, 폴(120)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 폴슈(200)는, 코어조립체(10)의 전체 두께에 대응되는 두께로 마련될 수 있다.

상기 폴슈(200)는, 스큐(Skew) 형상을 포함한 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 폴슈(200)는, 로터와 마주보는 면이 코어(100)의 두께방향을 따라 일직선으로 연장되지 않고 비스듬하게 연장되는 형태로 제공될 수 있다. 즉 폴슈(200)는, 로터와 마주보는 면이 코어(100)의 두께방향으로 연장되되, 코어(100)의 둘레방향을 따라 비스듬하게 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

상기와 같은 코어(100)와 폴슈(200)를 포함하는 스테이터(1)에 따르면, 코일이 권선되는 부분인 폴(120) 및 이를 포함하는 코어(100)에는 스큐 형상이 적용되지 않고, 코일의 권선과는 별로 관계가 없는 구성인 폴슈(200)에만 스큐 형상이 적용된다.

얇은 금속 플레이트가 일정 두께로 적층된 형태로 스테이터 코어가 형성된 스테이터에 스큐를 주는 구조에서는, 코어의 각 금속 플레이트 사이로 누설이 발생될 수 있다. 또한 상기와 같이 스테이터에 스큐가 적용된 구조에서는, 코일의 점적율이 감소할 수밖에 없게 되므로, 동일 체적 대비 모터의 출력이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다.

이에 비해, 본 실시예의 스테이터(1)에서는 코어(100)에 스큐가 적용되지 않게 코어(100)의 적층이 이루어지므로, 적층된 각 코어(100) 사이로 누설이 발생될 가능성이 감소될 수 있다. 또한 본 실시예의 스테이터(1)에서는 코일의 권선이 이루어지는 폴(120) 부분에 스큐가 적용되지 않으므로, 스큐가 적용된 다른 형태의 스테이어에 비해 코일의 점적율 또한 상승될 수 있으므로, 동일 체적 대비 모터의 출력이 상승되는 효과도 제공될 수 있다.

[폴과 폴슈 간의 결합 구조]

본 실시예에 따르면, 폴슈(200)는 폴슈본체부(210) 및 제1결합부(220)를 포함하여 이루어질 수 있다.

폴슈본체부(210)는, 폴슈(200)의 대부분의 영역을 차지하며, 스큐도 이 폴슈본체부(210)에 적용되어 있다. 일례로서 로터와 마주보는 폴슈본체부(210)의 내측면(이하, "폴슈본체부의 내측면"이라 한다)은, 로터의 회전 영역의 형상에 대응되는 곡면으로 형성될 수 있다. 폴슈본체부(210)는 폴(120)보다 넓은 폭으로 형성되며, 폴슈본체부(210)의 적어도 일부분은 폴(120)의 폭방향 외측으로 돌출될 수 있다. 그리고 이러한 폴슈본체부(210)에는 스큐가 적용되며, 그 일례로서, 폴슈본체부(210)는 그 내측면이 두께방향 일측에서 타측으로 갈수록 폭방향 일측으로 치우치게 배치되는 형상으로 형성될 수 있다.

방향을 정의한다. 두께방향은 코어(100)의 적층이 이루어지는 방향을 가리키며, 폭방향은 코어(100)의 둘레방향과 나란한 방향인 것으로 정의된다. 그리고 직경방향은, 코어(100)의 직경방향 중심으로부터 요크(110) 사이를 연결하는 직선과 나란한 방향인 것으로 정의된다.

제1결합부(220)는, 폴슈본체부(210)에 마련되되, 폴(120)과 마주보는 폴슈본체부(210)의 외측면에 마련된다. 이러한 제1결합부(220)는, 폴슈(200)와 폴(120) 간의 결합을 이루기 위한 구조물로 마련된다.

한편 폴(120)은, 폴본체부(121)와 제2결합부(123)를 포함하여 이루어질 수 있다.

폴본체부(121)는, 폴(120)의 대부분의 영역을 차지하며, 요크(110)로부터 돌출되게 형성된다. 폴본체부(121)는 요크(110)의 내주면으로부터 요크(110)의 중앙을 향해 돌출되게 형성될 수 있으며, 이러한 폴본체부(121)에는 코일이 권선될 수 있다.

제2결합부(123)는, 폴본체부(121)에 마련되되, 폴슈(200)와 마주보는 폴본체부(121)의 내측면에 마련된다. 이러한 제2결합부(123)는, 폴슈(200)와 폴(120) 간의 결합을 이루기 위한 구조물로 마련된다.

본 실시예에 따르면, 복수개의 코어(100)가 적층되어 코어조립체(10)가 형성되고, 이처럼 형성된 코어조립체(10)의 각 폴(120)에 폴슈(200)가 각각 결합될 수 있다. 이때 각각의 코어(100)는, 각각의 코어(100)에 구비된 폴(120) 및 제2결합부(123)의 위치가 두께방향으로 일치하도록 적층된다.

즉 복수개의 코어(100)가 적층되어 코어조립체(10)가 형성되었을 때, 코어조립체(10)에는 복수개의 폴(120)이 요크(110)의 둘레방향을 따라 배치되고, 각각의 폴(120)과 그에 형성된 제2결합부(123)는 두께방향을 따라 일직선으로 연장된 형상으로 제공될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1결합부(220)와 제2결합부(123)가 서로 끼움 결합됨으로써, 폴(120)과 폴슈(200) 간의 결합이 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는, 제1결합부(220)가 돌출된 돌기 형상으로 형성되고, 제2결합부(123)가 이에 대응되는 형상의 홈 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.

이에 따르면, 제1결합부(220)는 폴슈본체부(210)로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1결합부(220)는, 폴슈본체부(210)의 외측면으로부터 직경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

일례로서, 제1결합부(220)는, 폴슈본체부(210)의 외측면으로부터 "T" 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1결합부(220)는, 폴슈본체부(210)의 외측면으로부터 직경방향으로 돌출되는 제1돌출부, 및 제1돌출부의 단부에서 폭방향으로 돌출되는 제2돌출부를 포함하는 형태로 형성될 수 있다.

그리고 제2결합부(123)는, 폴본체부(121)에 오목하게 형성된 홈 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 제2결합부(123)는, 폴본체부(121)의 내측면에 오목하게 형성되되, 제1결합부(220)의 형상에 대응되는 형상으로 오목하게 형성될 수 있다. 일례로서, 제2결합부(123)는, 제1결합부(220)의 형상에 대응되는 "T" 형상으로 오목하게 형성될 수 있다.

상기 제2결합부(123)는, 코어조립체(10)의 전체 두께에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1결합부(220)는, 코어조립체(10)의 전체 두께에 대응되는 두께로 마련되어 제2결합부(123)와 끼움 결합될 수 있다. 이에 따라 폴슈(200)가 코어조립체(10)를 이루는 일부 코어(100)와만 결합되지 않고 코어조립체(10) 전체와 결합될 수 있게 되므로, 폴슈(200)가 코어조립체(10)에 강한 결합력으로 굳건히 결합될 수 있게 된다.

아울러 본 실시예에 따르면, 폴슈본체부(210)에 스큐 형상이 적용되는데 비해, 폴본체부(121)와 제1결합부(220) 및 제2결합부(123)는 두께방향을 따라 일직선으로 연장되는 형상으로 마련된다.

이에 따라 적층된 각 코어(100) 사이로 누설이 발생될 가능성이 감소되고, 코일의 점적율 또한 상승될 수 있음은 앞서 언급된 바 있다. 이 외에도, 제1결합부(220)를 제2결합부(123)에 두께방향으로 삽입하는 형태로 이루어지는 제1결합부(220)와 제2결합부(123) 간의 끼움 결합이 가능해지게 되므로, 폴슈(200)의 설치가 좀 더 쉽게 빠르게 이루어질 수 있게 된다는 장점도 제공될 수 있게 된다.

[스테이터의 제조방법]

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 제조 과정을 보여주는 도면이다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 스테이터의 제조 과정에 대하여 살펴본다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터를 제조하기 위해서는, 먼저 코어(100)가 제조되어야 한다(S10). 코어(100)는, 요크(110), 폴(120)의 형상이 나타낼 수 있게 얇은 금속 플레이트를 가공한 형태로 제조될 수 있다.

그런 다음, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 제조된 복수개의 코어(100)를 적층하여 코어조립체(10)를 제조한다(S20). 이때 복수개의 코어(100)는, 각 코어(100)에 형성된 폴(120)의 폴본체부(121)와 제2결합부(123)의 위치가 주변의 다른 코어(100)에 형성된 폴(120)의 폴본체부(121)와 제2결합부(123)의 위치와 두께방향으로 서로 일치하도록 적층된다. 이에 따라 코어조립체(10)에 마련된 폴본체부(121)와 제1결합부(220)는, 코어(100)의 두께방향을 따라 일직선으로 연장되는 형상으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 코어(100) 및 코어조립체(10)의 제조와 별도로, 폴슈(200; 도 8 참조)를 성형한다(S30). 폴슈(200)의 성형은, 코어(100) 및 코어조립체(10)의 제조 과정과 별도로 이루어지므로, 코어(100)의 제조 전에 이루어질 수도 있고, 코어조립체(10)의 제조 이후에 이루어질 수도 있다.

상기 폴슈(200)는, 분말야금방법, 즉 금속분말을 압축성형한 후 소결하는 방법으로 성형될 수 있다. 분말야금방법은, 융점이 너무 높아서 공업적으로 용융법을 이용해서 제조하기 곤란한 금속재료를 이용한 구조물의 제조가 가능할 뿐 아니라, 저렴한 비용으로 다양한 형상의 구조물을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

본 실시예에 따르면, 폴슈(200)에는 스큐 형상이 적용되는데, 만약 이러한 스큐 형상을 기계가공으로 형성한다면, 제조에 많은 시간과 비용이 소요될 수밖에 없게 된다. 이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 폴슈(200)가 분말야금방법에 의해 성형되도록 함으로써, 저렴한 비용으로 다양한 형상의 스큐가 적용된 폴슈(200)의 성형이 이루어질 수 있도록 하였다.

상기와 같이, 코어조립체(10)의 제조 및 폴슈(200)의 성형이 완료되면, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 로터와 폴(120) 사이에 폴슈(200)가 배치되도록 폴슈(200)를 폴(120)에 결합시켜 준다(S40).

코어조립체(10)에는, 코어(100)의 둘레방향을 따라 복수개의 폴(120)이 배치된다. 폴슈(200)는 상기 폴(120)의 개수와 동일한 개수로 마련되며, 각각의 폴슈(200)는, 각각의 폴(120)에 각각 결합될 수 있다.

폴(120)과 폴슈(200) 간의 결합은, 폴슈(200)에 마련된 제1결합부(220)와 폴(120)에 마련된 제2결합부(123) 간의 끼움 결합에 의해 이루어질 수 있다. 제1결합부(220)와 제2결합부(123) 간의 끼움 결합은, 제1결합부(220)가 제2결합부(123)에 두께방향으로 삽입되는 형태로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는, 제1결합부(220)가 돌기 형태로 형성되고 제2결합부(123)가 홈 형태로 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로서, 홈 형태로 형성된 제1결합부(220)에 돌기 형태로 형성된 제2결합부(123)가 삽입되는 형태로 제1결합부(220)와 제2결합부(123) 간의 끼움 결합이 이루어질 수도 있는 등, 여러 변형 실시예가 있을 수 있다.

[스테이터 및 이를 구비하는 모터의 작용, 효과]

상기한 바와 같은 구성의 스테이터(1) 및 이를 구비하는 모터는, 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

첫째, 본 실시예의 스테이터(1) 및 이를 구비하는 모터는, 스테이터(1)의 강성을 유지하면서도 스테이터(1)에 스큐 적용이 용이해지도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 스테이터(1)의 기본 골격은, 복수개의 폴을 모두 포함하는 형태로 형성된 코어(100)가 복수개 적층되어 형성된 코어조립체(10)에 의해 이루어진다. 이러한 구조의 코어조립체(10)는, 각각 1개의 폴을 가지는 복수개의 분할 코어가 둘레방향으로 조립되어 원통 형상으로 조립된 구조에 비해, 더 높은 강성을 유지할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 상기와 같은 구조의 코어조립체(10)에 상기 코어조립체(10)와 별물로 성형된 폴슈(200)가 결합되고, 이 폴슈(200)에 스큐가 적용될 수 있다. 즉 스큐가 적용된 폴슈(200)를 코어조립체(10)와 별물로 성형하고, 이와 같이 별물로 마련된 폴슈(200)를 코어조립체(10)에 설치하는 형태로 스테이터(1)의 스큐 적용이 이루어질 수 있다. 이때 폴슈(200)는 스테이터(1)의 내측에 결합되는 것이고, 폴슈(200)와 폴(120)의 결합도 직경방향으로 이루어지는 것이므로, 폴슈(200)와 코어조립체(10)가 별물로 구비되어 있다 하더라도, 이것이 스테이터(1)의 강성을 낮추는 요인이 되기는 어렵다고 할 것이다.

이에 따라 코어조립체(10)의 강성이 높은 수준으로 유지되면서도, 스테이터(1)의 스큐 적용이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

둘째, 본 실시예의 스테이터(1) 및 이를 구비하는 모터는, 스큐가 적용된 구조임에도 불구하고 코일의 점적율이 감소되지 않도록 함으로써, 향상된 출력을 제공할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 코일이 권선되는 것과 관련이 적은 폴슈(200) 부분에만 스큐가 적용되고 코일이 권선되는 부분인 폴(120)에는 스큐가 적용되지 않는 구조를 취하고 있다. 이에 따라 코깅 토크, 토크 리플 발생을 억제하기 위한 스큐 형상이 스테이터(1)에 적용되면서도 코일의 점적율이 감소되지 않게 되므로, 모터가 더욱 향상된 출력을 제공할 수 있게 된다.

셋째, 본 실시예의 스테이터(1) 및 이를 구비하는 모터는, 제조가 용이하면서도 다양한 형태의 스큐 적용이 가능해지도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 스테이터(1)에 스큐를 부여하는 부분인 폴슈(200)가 코어(100)와 별물로 마련되고, 이 폴슈(200)는 금속분말을 압축성형한 후 소결하는 방법인 분말야금방법에 의해 성형될 수 있다. 이에 따라 폴슈(200)는, 저렴한 비용으로 형성될 수 있음은 물론, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 아래에, 다양한 형상으로 형성되는 폴슈(200)의 변형 실시예를 예시한다.

도 9는 폴슈의 제1변형례를 보여주는 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다. 또한 도 11은 폴슈의 제2변형례를 보여주는 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다. 또한 도 13은 폴슈의 제3변형례를 보여주는 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 폴슈의 형상을 보여주는 정면도이다.

도 9 도 10을 참조하면, 폴슈(300)는 제1폴슈(310)와 제2폴슈(350)를 포함하는 형태로 제공될 수 있다.

제1폴슈(310)는, 서로 다른 폭으로 형성된 두 종류의 내측면(311,315)이 두께방향을 따라 서로 교차되게 배치된 형태로 마련될 수 있다. 그리고 제2폴슈(350)도, 제1폴슈(310)와 마찬가지로 두 종류의 내측면(311,315)이 두께방향을 따라 교차되게 배치된다. 제1폴슈(310)와 제2폴슈(350)는, 코어(100)의 둘레방향을 따라 서로 교차되게 배치된다. 이때 제1폴슈(200)와 제2폴슈(200)는, 두 종류의 내측면(311,315)의 배치 형태가 서로 반대가 되도록 형성될 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 폴슈(400)는 대략 평행사변형 형상의 내측면을 포함하는 형태로 마련될 수도 있다. 또한 도 12 및 도 13를 참조하면, 폴슈(500)는 사다리꼴 형상의 제1폴슈(510)와, 상기 제1폴슈(510)가 상하 반전된 사다리꼴 형상의 제2폴슈(550)를 포함하는 형태로 마련될 수도 있다.

이 외에도 폴슈는, 다양한 형상으로 성형될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 폴슈가 코어와 별물로 성형되므로, 필요에 따라 폴슈의 형상만을 별도로 변경하여 스테이터에 적용할 수 있고, 따라서 스테이터에 다양한 형태의 스큐 적용이 가능해질 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 스테이터
2 : 로터
10 : 코어조립체
100 : 코어
110 : 요크
120 : 폴
121 : 폴본체부
123 : 제2결합부
200 : 폴슈
210 : 폴슈본체부
220 : 제1결합부
300 : 압축기
310 : 하우징
320 : 고정 스크롤
325 : 선회 스크롤
330 : 모터
340 : 인버터

Claims (16)

1. 링 형상으로 형성되는 요크, 및 상기 요크로부터 돌출되는 복수개의 폴을 포함하는 코어; 및
   금속분말을 압축성형한 후 소결하는 방법으로 성형되고, 로터와 상기 폴 사이에 배치되며, 상기 폴에 탈착 가능하게 결합되는 폴슈를 포함하고,
   복수개의 코어가 상기 코어의 두께방향으로 적층되어 하나의 코어조립체를 형성하고,
   상기 폴슈는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 성형되며, 스큐 형상을 포함한 형상으로 형성되고,
   상기 폴슈는, 상기 로터와 마주보는 면을 포함하는 폴슈본체부, 및 상기 폴슈본체부에 마련되는 제1결합부를 포함하고,
   상기 폴은, 상기 요크로부터 돌출되는 폴본체부, 및 상기 폴본체부에 마련되어 상기 제1결합부와 끼움 결합되는 제2결합부를 포함하고,
   상기 제1결합부는, 상기 폴슈본체부로부터 돌출되게 형성되고,
   상기 제2결합부는, 상기 제1결합부의 형상에 대응되는 형상으로 상기 폴본체부에 오목하게 형성되고,
   상기 폴본체부와 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부는, 상기 코어의 두께방향을 따라 일직선으로 연장되는 형상으로 마련되고,
   상기 폴슈본체부는, 상기 로터와 마주보는 면이 스큐 형상으로 형성된 형태로 마련되는 스테이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1결합부는, 폴슈본체부로부터 "T" 형상으로 돌출되게 형성되고,
   상기 제2결합부는, 상기 폴본체에 "T" 형상으로 오목하게 형성되는 스테이터.
   
3. 제1항 또는 제2항의 스테이터를 포함하는 모터.
   
4. 제1항의 모터를 포함하는 압축기.
   
5. 제1항 또는 제2항의 스테이터를 제조하기 위한 스테이터의 제조방법으로서,
   링 형상으로 형성되는 요크 및 상기 요크로부터 돌출되는 복수개의 폴을 포함하는 코어를 제조하는 단계;
   폴슈를 성형하는 단계;
   로터와 상기 폴 사이에 상기 폴슈가 배치되도록 상기 폴슈를 상기 폴에 결합시키는 단계;를 포함하는 스테이터의 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   복수개의 상기 코어를 상기 코어의 두께방향으로 적층하여 코어조립체를 제조하는 단계를 더 포함하고,
   상기 폴슈는, 상기 코어조립체의 전체 두께에 대응되는 두께로 성형되는 스테이터의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 폴슈를 성형하는 단계는, 금속분말을 상기 폴슈 형상으로 압축성형한 후 소결하는 스테이터의 제조방법.
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