KR102391686B1 - 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분할티스의 분할된 접촉면적을 증가시킴과 동시에 모터의 효율이 저하되는 것을 방지하는 스테이터에 관한 것으로써,
본 발명에 의하면, 반경방향으로 소정의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서 상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 홈을 포함하고, 상기 분할티스는, 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부 및 상기 권선부에서 연장되어 상기 홈에 끼워지는 결합부를 포함하고, 상기 결합부에서 상기 백요크의 반경방향 길이는 상기 백요크의 두께 길이의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터를 제공한다.

Description

스테이터{STATOR}

본 발명의 다양한 실시예는 분할티스와 백요크의 결합 구조형상이 개선된 스테이터에 관한 것이다.

일반적인 모터는 스테이터와 로터의 상호 작용에 의해 구동력을 구현하는 장치로써, 기본적으로 고정자와 회전자의 구조는 동일하다.

그러나 고정자와 회전자 사이의 상호 작용으로 회전자가 회전하는 원리에 따라 모터의 종류가 나뉘게 된다. 그리고 고정자 코일에 인가되는 전원의 종류나 상에 따라 모터의 종류가 나뉘기도 한다. 또한, 고정자 코일이 와인딩된 방법에 따라 모터의 종류가 나뉘기도 한다. 예로써, 직류식인 가변전압 전동기와 교류식인 3상 유동 전동기 등이 있다.

상기 모터의 일반적인 구조를 설명하면, 회전축을 형성하는 샤프트와 샤프트에 결합되는 로터와 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되고, 스테이터는 로터의 둘레를 따라 소정간격을 두고 설치된다.

그리고 스테이터에는 티스(Teeth)가 구비되어 상기 티스에 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

코일은 권선되는 방법에 따라서 집중권(concentrated winding)과 분포권(distributed winding)으로 구분되며, 집중권은 코일을 1개의 슬롯에 집중해서 감는 권선방식이며, 분포권은 코일을 2개 이상의 슬롯에 나누어 감는 권선방식이다.

집중권의 경우 분포권에 비하여 권선량을 줄이면서 동선(Copper loss)를 저감시킬 수 있으나, 코일이 슬롯에 과도하게 집중되어 있어 자속밀도의 변화가 크고, 철손(Core loss 또는 Iron loss), 즉 철심의 전력 손실이 증가한다. 이로 인해 집중권 방식으로 권선된 코일은 일반적으로 소형 모터에 사용되고 있다.

근래, 여러 가전 제품(예로써 헤어드라이기, 청소기 등이 있다.)에 사용되는 모터는 소형화에 따라 코일을 원활하게 권선하기 위해 분할티스가 채택되고 있고, 분할티스는 본딩에 의해 고정될 수 있다.

상기 분할티스의 경우 강성을 유지하기 위해 접착력을 증가시켜야 하므로 분할티스에서 분할된 접촉면적을 증가시켜야 한다. 그러나, 특히 상기 접촉면적을 증가시킬 경우 철손(core loss) 증가로 인해 출력이 감소하게 되는 실정이다.

특허문헌1(10-1135215, 2012.04.03. 등록)은 조립과 분해 시 동심을 정확히 유지할 수 있는 EPS 모터 스테이터의 분할코어를 게시하고 있으며, 특허문헌2(10-2002-0011819, 2002.02.09. 공개)는 백요크에 다수의 슬롯을 형성하고, 설계자의 용도에 따라서 티스를 백요크에 결합하는 스테이터 코어를 게시하고 있다.

그러나, 소형 모터의 경우 백요크의 두께가 얇게 구비되기 때문에 특허문헌1과 같은 구조를 채택하기 어려우며, 접합부의 형상이 복잡하여 금형 제작 및 적층이 어려울 수 있고, 백요크가 진동에 취약할 수 있다. 그리고 특허문헌2의 경우 슬롯의 개수에 따른 자속밀도 분포가 달라질 수 있는 실정이다.

따라서, 분할티스의 접합면의 면적을 증가시켜 접착력을 확보함과 동시에 모터의 출력을 유지할 수 있는 스테이터의 구조적 개선이 필요한 실정이다.

특허문헌 1: 10-1135251 (2012.04.03. 등록) 특허문헌 2: 10-2002-0011819 (2002.02.09. 공개)

따라서 본 발명의 다양한 과제 중 하나는 분할티스의 접착력을 증가시켜 강성을 유지할 수 있는 개선된 구조의 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는 분할티스의 분할된 접촉면적을 증가시킴과 동시에 모터의 효율이 저하되는 것을 방지하는 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는 분할코어에 집중권이 방식의 코일권선이 적용되고, 상기 분할코어가 백요크에 결합되는 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는 백요크의 면적 중 자속이 흐르지 않는 영역을 최소화 함과 동시에 접합부위의 강성 및 모터의 효율이 저하되는 것을 방지하는 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 다양한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 예시적인 실시예는 접합면적이 최대이면서 모터의 효율이 최대인 지점의 분할 코어 치수비를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 과제는 출력을 감소시키지 않고 접합부의 면적을 증가시켜 분할티스와 스테이터 코어 간의 강성을 증가시킬 수 있는 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 과제는 자속밀도가 낮은 영역에서 접합부 면적을 최대로 하여 누설 자속을 저감하여 역기전력을 상승시킬 수 있는 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 반경방향으로 소정의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서, 상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 홈을 포함하고, 상기 분할티스는, 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부 및 상기 권선부에서 연장되어 상기 홈에 끼워지는 결합부를 포함하고, 상기 결합부에서 상기 백요크의 반경방향 길이는 상기 백요크의 두께 길이의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터를 제공한다.

바람직하게 상기 결합부는, 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함할 수 있고, 상기 세로부는, 상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부를 포함하고, 상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성될 수 있고, 상기 접합부의 최장거리 폭은 상기 결합부의 반경방향 길이보다 더 크게 구비될 수 있다.

한편 본 발명의 일실시예에 의하면, 반경방향으로 제1길이의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서, 상기 백요크는 홈이 형성되고, 상기 분할티스는 상기 홈에 끼워지는 결합부를 포함하고, 상기 결합부는, 상기 백요크의 반경방향을 향해 제2길이의 두께를 형성하고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50% 이상 100% 미만으로 형성될 수 있다.

바람직하게 상기 결합부 중 일부는 제3길이의 폭을 형성하고, 상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성할 수 있고, 상기 제3길이는 상기 제2길이의 120%에 대응될 수 있다.

한편, 상기 분할티스는 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부를 더 포함하고, 상기 결합부는 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장될 수 있고, 상기 결합부는, 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 세로부는, 상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부를 포함하고, 상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성될 수 있고, 상기 접합부의 최장거리 폭은 제3길이로 형성되고, 상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성할 수 있다.

또한 상기 제3길이는 상기 제2길이의 120%에 대응될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 의하면 반경방향으로 제1길이의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서, 상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 홈을 포함하고, 상기 홈은, 상기 백요크의 외주면으로부터 상기 백요크의 반경방향을 향해 제2길이만큼 함몰 형성되고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50%이상 100%미만으로 형성될 수 있다.

바람직하게 상기 홈 중 일부는 제3길이의 폭을 형성하고, 상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성할 수 있고, 상기 분할티스는, 상기 홈의 형상에 대응하여 돌출 형성된 결합부를 더 포함할 수 있다.

상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.

본 발명에 의하면, 분할티스와 백요크의 본딩 접합부의 면적이 증가함과 동시에, 백요크의 자속 포화 감소로 인한 역기전력이 증가하여, 접합부의 면적 증가에 따른 모터 효율의 저감을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 백요크에서 자속이 흐르지 않는 면적을 최소화 함과 동시에 접합부위의 강성을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 접합부위의 면적이 증가함에 따라 발생하는 모터 효율의 저감을 최소화 할 수 있다.

도1은 청소기의 사시도.
도2는 본 발명의 일 실시예가 적용된 모터의 전체 구성도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 사시도.
도4는 도3의 스테이터 코어 및 분할티스의 상면도.
도5는 도4의 분할티스와 백요크의 결합부위 확대도.
도6은 결합부의 형상에 따른 모터 자속을 나타낸 도면.
도7은 결합부의 형상 비율에 따른 접합강도 및 모터의 효율을 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

도1은 종래 청소기의 사시도이다.

도1을 참고하면, 진공 청소기는 흡입력을 발생시키기 위한 모터를 구비하는 청소기 본체(1)와 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 흡입노즐(6) 및 상기 청소기 본체(1)와 상기 흡입 노즐(6)을 연결하는 연장관(5)을 포함할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나 상기 흡입 노즐(6)은 상기 연장관(5) 없이도 상기 청소기 본체(1)에 직접 연결될 수 있다.

상기 청소기 본체(1)는 공기에서 분리된 먼지가 저장되는 먼지통(2)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 흡입 노즐(6)을 통해 유입되는 먼지는 상기 연장관(5)을 통해 상기 먼지통(2)에 저장될 수 있다.

상기 청소기 본체(1)에는 사용자가 파지하기 위한 손잡이(3)가 구비될 수 있다. 사용자는 상기 손잡이(3)를 파지한 상태로 청소를 수행할 수 있다.

상기 청소기 본체(1)에는 배터리(미도시)가 구비되며, 상기 청소기 본체(1)에는 상기 배터리(미도시)가 수용 되는 배터리 수용부(4)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 수용부(4)는 상기 손잡이(3)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 배터리(미도시)는 상기 흡입 노즐(6)과 연결되어 상기 흡입 노즐(6)로 전원을 공급할 수 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예가 적용된 모터의 전체 구성도이다.

도2에서는 본 실시예의 전체적인 모터 구조를 설명하는 것으로써, 분할티스와 백요크의 결합부위에 대한 설명은 도3 내지 도7에서 설명되며, 도2의 전체적인 구성에 도3 내지 도7의 특징이 적용되는 것으로 이해될 것이다.

도2를 참고하면, 모터는 모터부(20), 상기 모터부(20)가 수용 설치되며 상기 모터의 전체적인 골격을 이루는 하우징, 상기 하우징의 상부에 설치되어 공기의 유동을 발생시키는 유동 발생부(30), 상기 유동 발생부(30)에서 발생한 공기 유동을 분산시키는 디퓨져(40)를 포함한다.

모터부(20)는 환형의 스테이터(21), 상기 스테이터(21)의 중심을 관통하는 샤프트(23), 및 상기 샤프트(23)에 축설되며 상기 스테이터(21)에 의해 회전력을 발생시키는 로터(22)를 포함하고, 상기 샤프트(23)는 베어링(24)에 의해 회전 지지된다.

상기 모터부(20)는 BLDC 모터(brushless direct current motor)인 것이 예시된다. 본 도면에서는 BLDC 모터로서 스테이터(21)가 로터(22)의 외측에 배치된 구조를 도시하고 있으나, 로터(22)의 안쪽에 스테이터(21)가 배치된 구조의 모터를 배제하는 것은 아니다.

상기 모터부(20)의 하부에는 모터 하우징(10)이 구비되어 상기 모터부(20)를 수용하는 공간을 형성하고, 상기 모터 하우징(10)은 상부가 개방된 원통 형태의 모터 설치부(11)와 상기 모터 설치부(11)의 상단부에서 반경 방향으로 방사상으로 외향 연장되는 연결암(14)과 상기 연결암(14)의 단부에 마련되며, 상기 모터 설치부(11)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 환형의 바디 결합부(15)가 마련되고, 상기 모터 설치부(11)의 바닥 중앙부분에는 모터부(20) 하부의 상기 베어링(24)을 고정 지지하는 베어링 지지부(12)가 구비될 수 있다.

상기 베어링(24)은 베어링 홀더(70)와 탄성 메쉬(60)가 상기 베어링(24)의 외주면에 차례로 감겨진 베어링 조립체의 형태로 설치될 수 있다.

상기 모터부(20)의 상부에는 브라캣(50), 디퓨저(40), 유동 발생부(30)가 구비될 수 있고, 상기 유동 발생부(30)는 임펠러(31), 임펠러 커버(33)를 포함할 수 있다.

상기 브라캣(50)은 상기 디퓨저의 중앙 부분에 형성된 홀(45)에 정렬되는 중앙부(54)와 상기 중앙부(54)보다 넓은 반경을 형성하며 환형으로 구비되는 지지부(51)가 형성될 수 있고, 상기 중앙부(54)와 상기 지지부(51)를 연결하는 연결부(53)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지부(51)는 반경방향으로 돌출 형성된 체결부(52)가 구비되어 상기 모터 하우징(10)과 체결되어 모터부(20)의 상부를 지지할 수 있다.

상기 디퓨저(40)는 중앙 부분에 홀(45)이 형성되고, 상기 홀(45)의 외주면을 따라 복수개의 냉각 유로 출구(43)가 마련되어 상기 모터부(20)에서 발생한 열이 토출하는 유로를 형성한다.

한편, 상기 디퓨저(40)의 반경방향을 따라 상기 모터 설치부(11)의 측벽의 외경과 대응하는 외경을 형성하는 원통부(412)가 형성되고, 상기 원통부(412)의 외주면을 따라 복수개의 베인(42)이 구비되어 상기 임펠러(31)에 의해 가압 유동되는 공기의 유동을 가이드 한다.

상기 임펠러(31)는 디퓨저(40)의 상부에 설치되고 임펠러(31)의 중심에는 샤프트(23)가 삽입되는 축설공(312)이 마련된다. 상기 축설공(312)은 임펠러(31)의 전체적인 강성을 지지하는 허브(311)에 형성되어 있고, 상기 허브(311)는 회전의 중심에서 반경방향으로 점점 멀어질수록 하향 경사지는 면을 갖고, 방사상의 블레이드(312)가 구비된 사류형 임펠러일 수 있다.

상기 임펠러 커버(33)는 상부 중앙부에는 공기가 이동하는 통로인 공기흡입구(331)가 마련되고, 상기 공기흡입구(331)를 기준으로 하향 경사지 형태로 구비되고, 임펠러 커버(33)의 하단에는 커버 결합부(342)가 마련되고, 상기 커버 결합부(342)는 단턱 형상으로 구비되어 상기 단턱 형상 내부에 상기 상기 상기 바디 결합부(15)가 끼워지는 구조일 수 있다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터의 사시도이다.

도3을 참고하면, 본 실시예는 백요크(Back yoke)를 형성하는 스테이터 코어(100)와 상기 스테이터 코어(100)의 축방향으로 삽입되는 분할코어(300)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 분할티스(320)에 집중권 와인딩이 적용되고, 상기 스테이터 코어(100)의 축방향(길이방향)을 향해 삽입되는 치(Teeth) 분할코어를 예로 들고 있으며, 이는 모터의 소형화 때문에 발생하는 스테이터 코어(100)의 크기 때문에 공간적 제약이 생겨 치 분할코어를 고정자의 백요크와 모터 반경방향 체결이 어렵기 때문이다.

그리고 본실시예에서 반경방향이라 함은, 스테이터 코어가 원통형으로 구비됨에 따라, 상기 스테이터 코어의 반경방향 외측 및 내측을 포함하는 의미로써, 본 실시예의 경우 반경방향의 길이는 백요크의 두께 또는 결합부의 연장된 길이, 홈의 함몰된 길이에 대한 기준벡터를 의미할 수 있다.

상기 스테이터 코어(100)는 내부에 상기 분할코어(300)가 삽입되는 공간을 형성한 원통형상으로 구비될 수 있고, 상기 스테이터 코어(100)의 내주면과 외주면에는 일부가 상기 스테이터 코어(100)의 내측으로 함몰될 수 있다.

즉, 상기 스테이터 코어(100)의 내주면과 외주면 중 일부에는 평면부(110a,130a)가 형성될 수 있다.

상기 평면부(110a,130a)는 상기 스테이터 코어(100)의 반경방향의 두께를 줄여서 모터의 전체적인 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 스테이터 코어(100)를 흐르는 자속(Magnetic flux)에 저항으로 작용할 수 있는 부분을 일부 제거함으로써, 모터의 성능향상을 도모할 수 있다.

한편 상기 스테이터 코어(100)의 내주면(130) 중 일부에는 상기 내주면(130)의 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 홈(131)이 형성될 수 있으며, 상기 홈(131)에 상기 분할코어(300)의 티스(320)가 축방향(스테이터 코어의 길이방향)으로 결합될 수 있다.

즉, 본 실시예의 분할코어(300)는 치(Teeth) 분할코어이며, 상기 스테이터 코어(100)의 반경방향으로부터 수직한 축을 기준으로 상기 스테이터 코어(100)에 삽입될 수 있다.

덧붙여, 상기 스테이터 코어(100)의 백요크(150)는 상기 스테이터 코어(100)의 외주면(110)과 내주면(130) 사이 거리만큼의 두께(W1)를 형성하고, 상기 홈(131)은 상기 스테이터 코어(100)의 내주면(130)으로부터 제2길이(W2)만큼 함몰 형성될 수 있다. 그리고 상기 분할티스(320)는 상기 홈(131)에 끼워 맞춰진 후 본딩 방식에 의해 고정될 수 있다.

한편, 상기 분할코어(300)는 상기 분할티스(320)를 감싸며 상기 코일(310)과 상기 분할티스(320) 사이를 절연하는 인슐레이터(330)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 분할티스(320)는 상기 스테이터 코어(100)의 홈(131)에 결합되는 결합부(323)와 상기 결합부(323)로부터 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 권선부(321)와 상기 권선부(321)의 양측으로 연장되어 자로(Magnetic circuit)를 형성하는 폴슈부를 포함할 수 있다.

상기 인슐레이터(330)는 상기 권선부(321)와 상기 폴슈의 외측을 감싸며, 상기 코일(310)이 권선되는 구간을 형성한다.

상기 폴슈는 상기 스테이터 코어(100)의 내측에서 가상의 원주면을 따라 굴곡진 형태로 상기 권선부(321)의 양측으로 연장되며, 상기 코일(310)의 인출선은 절연성능을 확보하기 위해 상기 스테이터 코어(300)의 내주면과 상기 가상의 원주면 사이에서 인출될 수 있다.

도4는 도3의 스테이터 코어 및 분할티스의 상면도이고, 도5는 도4의 분할티스와 백요크의 결합부위 확대도이다.

도4 및 도5을 참고하면, 본 실시예의 스테이터는 반경방향으로 소정의 두께를 형성하는 백요크(150), 및 상기 백요크(150)에 결합되는 분할티스(320)를 포함하는 스테이터에 있어서, 상기 백요크(150)는 상기 분할티스(320)가 끼워지는 함몰된 홈(131)을 포함하고, 상기 분할티스(320)는 상기 코일(310)이 권선되는 구간을 형성하는 권선부(321) 및 상기 권선부(321)에서 연장되어 상기 홈(131)에 끼워지는 결합부(323)를 포함하고, 상기 결합부(323)에서 상기 백요크(150)의 반경방향 길이(W2)는 상기 백요크의 두께 길이(W1)의 절반보다 크게 형성될 수 있다.

상기 결합부(323)는 권선부(321)에서 백요크(150)의 반경방향을 향해 연장되는 세로부(3231) 및 세로부(3231)를 연결하는 가로부(3234)를 포함할 수 있고, 상기 세로부(3231)는 상기 권선부(321)로부터 상기 권선부(321)의 폭이 좁아지는 제1방향(D1)으로 연장되는 지지부(3232) 및 상기 지지부(3232)에서 상기 제1방향(D1)에 대향되는 제2방향(D2)으로 연장되는 접합부(3233)를 포함하고, 상기 가로부(3234)는 상기 접합부(3233)의 양단을 연결하며 형성될 수 있다. 이 때, 상기 접합부(3233)의 최장거리 폭(W3)은 상기 결합부(323)의 반경방향 길이(W2)보다 더 크게 형성될 수 있다.

상기 권선부(321)는 코일이 권선되는 구간을 형성하고, 상기 권선부(321)의 양단에는 상기 결합부(323)와 상기 폴슈가 각각 형성될 수 있다.

상기 결합부(323)는 상기 분할티스(320)가 상기 홈(131)에 끼워지는 부분을 의미하며, 상기 결합부(323)의 전체 외각면적에 본딩을 하여 상기 홈(131)에 고정시킬 수 있다. 그러나 반드시 상기 결합부(323)의 전체 면적을 활용하여 본딩을 할 필요는 없으며, 본 실시예의 접합부(3233)에 해당하는 면적에만 본딩을 수행한 후, 홈(131)에 상기 분할티스(320)를 고정시킬 수도 있다.

즉, 상기 결합부(323)는 상기 백요크의 홈에 본딩 방식에 의해 고정되는 접합부(3233)와 상기 권선부(321)로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 방 제1방향(D1)으로 연장되어 형성되는 지지부(3233)를 포함할 수 있고, 상기 접합부(3233)는 상기 지지부(3233)로부터 제1방향(D1)에 대향되는 제2방향(D2)로 연장되어 형성될 수 있다.

상기 제1방향(D1) 및 상기 제2방향(D2)은 상기 세로부(3231)에서 백요크의 반경방향을 향하면서 굴곡되는 방향을 의미하며, 상기 지지부(3232)와 상기 접합부(3233)는 상기 세로부(3231)에서 상기 제1방향 및 제2방향에 의해 굴곡되어 구분되는 구간을 의미할 수 있다.

상기 지지부(3232)와 상기 접합부(3233)에 상기 제1방향 및 제2방향의 굴곡이 형성됨으로써, 상기 분할티스(320)는 백요크의 반경방향으로 작용하는 외력에 의해 상기 분할티스(320)가 탈거되는 것을 방지할 수 있다.

도6은 결합부의 형상에 따른 모터 자속을 나타낸 도면이다. 자세히, 도6a는 종래의 분할티스와 백요크의 접합부에서 흐르는 자속을 가시화한 도면이고, 도6b는 본 실시예의 분할티스와 백요크의 접합부에서 흐르는 자속을 가시화한 도면이다.

도6을 참고하면, 상기 자속(f)은 백요크와 티스를 흐르게 되고, 이 때 상기 백요크(150)의 반경방향 두께 중 일부에는 상기 자속(f)이 통과하지 않는 영역(A)이 발생하게 된다. 상기 영역(A)을 줄이기 위해 백요크의 두께를 얇게 할 경우 백요크(150)의 강성이 약해질 수 있으며, 상기 백요크(150)의 강성을 높이고자 백요크의 두께를 두껍게 할 경우 상기 영역(A)이 증가하여 불필요한 공간이 늘어날 수 있다.

즉, 상기 영역(A)을 없앨 수는 없으나, 상기 영역(A)을 최소화함과 동시에 백요크의 강성 및 분할티스와 백요크의 접착력을 유지할 수 있는 분할티스의 형상이 상술한 바와 같다.

도7은 결합부의 형상 비율에 따른 접합강도 및 모터의 효율을 나타낸 도면이다.

상기 백요크의 두께는 스테이터 코어의 외주면(110)으로부터 내주면(130)까지의 제1길이(W1)를 형성할 수 있고, 상기 결합부(323)는 권선부(321)로부터 상기 세로부(3231)가 백요크의 반경방향을 향해 제2길이(W2)까지 연장되어 상기 제2길이(W2) 만큼의 두께를 형성할 수 있으며, 상기 결합부(323)에서 상기 세로부(3231)의 폭 중 일부는 제3길이(W3)를 형성할 수 있다.

바람직하게 상기 제2길이(W2)는 상기 제1길이(W1)의 절반보다 더 크게 구비될 수 있으며, 상기 제3길이(W3)와 소정의 비를 형성할 수 있다. 상기 소정의 비는 상기 제3길이(W3)가 상기 제2길이(W2)의 120%에 대응되는 비를 의미할 수 있다.

즉 본 실시예의 결합부(323)의 두께 길이인 제2길이(W2)는 상기 제1길이(W1)의 50%보다 크고 제1길이(W1)보다는 작은 범위로 형성될 수 있고, 상기 제2길이(W2)는 제3길이(W3) 대비 W2:W3=1:1.2의 비율로 형성될 수 있다.

도7a는 상기 제2길이(W2)와 상기 제3길이(W3)의 비율에 따른 접합면적 강도와 효율을 도시한 선 그래프이고, 도7b는 같은 내용의 막대 그래프이다.

접합면적 강도를 살펴보면, 제2길이(W2)와 제3길이(W3)의 비율이 1:1에 가까워 질수록 접합강도는 높아지고, 모터의 효율은 1:2.5에서 1:1.5 비율로 갈수록 낮아지는 추세를 보이다가, 1:1.2에서 다시 1:2.5에서의 효율과 동일한 효율을 나타내고, 1:1 비율로 갈수록 다시 낮아지는 추세를 보인다.

보다 자세히, 도6a에서 결합부의 반경방향 두께길이(W'2)와 결합부의 폭 너비 길이(W'3)의 비율은 1:2.5이며 이 비율은 도7의 그래프 x축 상에서 좌측에 해당하는 비율로써, 이 경우, 접합부의 면적은 95.78mm^2이고, 역기전력(Back ElectroMotive Force, BEMF)은 13.9Vrms이고, 효율은 90.2%이다.

본 실시예의 결합부의 반경방향 두께길이인 제2길이(W2)와 결합부의 폭 너비 길이인 제3길이(W3)의 비율은 1:1.2이고 이 경우, 접합부의 면적은 123.48mm^2이고, 역기전력(Back ElectroMotive Force, BEMF)은 13.9Vrms이고, 효율은 90.2%이다.

즉 본 실시예의 상기 비율에 의해 자속밀도가 낮은 영역에서 접합부의 면적을 최대로 하여 누설 자속을 저감함으로써 역기전력이 저하되는 것을 방지함과 동시에, 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 반경방향으로 제1길이(W1)의 두께를 형성하는 백요크(150) 및 상기 백요크(150)에 결합되는 분할티스(320)를 포함하는 스테이터에 있어서, 상기 백요크(150)는 상기 분할티스(320)가 끼워지는 함몰된 홈(131)을 포함하고, 상기 홈(131)은 상기 백요크(150)의 외주면으로부터 상기 백요크(150)의 내주면(130)으로부터 상기 백요크(150)의 반경방향을 향해 제2길이(W2)만큼 함몰 형성되고, 상기 제2길이(W2)는 상기 제1길이(W1)의 50%이상 100%으로 형성될 수 있다.

즉 상기 홈(131)은 상기 백요크(150)의 두께 길이의 절반보다는 크고, 상기 백요크(150)의 두께 길이보다 작은 깊이만큼 함몰 형성될 수 있다.

상기 홈(131) 중 일부는 제3길이(W3)의 폭을 형성하고, 상기 제2길이(W2)와 상기 제3길이(W3)는 소정의 비(1:1.2)를 형성할 수 있고, 상기 제3길이(W3)는 접합부에서 최대 폭을 의미할 수 있다.

그리고 상기 홈(131)의 형상에 대응하는 결합부(323)가 분할티스(320)의 권선부(321)로부터 연장 형성되어, 상기 분할티스(320)가 상기 스테이터 코어(100)에 결합되어 고정될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 스테이터 코어 110 : 외주면
130 : 내주면 131 : 홈
150 : 백요크
300 : 분할코어 310 : 코일
320 : 분할티스 330 : 인슐레이터
321 : 권선부 323 : 결합부
3231 : 세로부 3232 : 지지부
3233 : 접합부 3234 : 가로부
3234 : 가로부

Claims (15)

1. 반경방향으로 소정의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서,
   상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 홈;을 포함하고,
   상기 분할티스는,
   코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부; 및
   상기 권선부에서 연장되어 상기 홈에 끼워지는 결합부;를 포함하고,
   상기 결합부는 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부를 포함하고,
   상기 세로부는 상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 상기 제1 방향에 대향되는 제2 방향으로 연장되는 접합부를 포함하고,
   상기 결합부에서 상기 백요크의 반경방향 길이는 상기 백요크의 두께 길이의 절반보다 크고,
   상기 접합부의 최장거리 폭은 상기 결합부의 반경방향 길이보다 더 크며,
   상기 접합부의 최장거리 폭은 상기 결합부의 반경방향 길이의 110%보다 크고 상기 결합부의 반경방향 길이의 130%보다 작고,
   상기 결합부와 상기 백요크의 외주면 평면부 사이의 자속이 통과하지 않는 영역을 축소시키도록 상기 접합부의 반경방향 길이는 상기 지지부의 반경방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터.
2. 제1항에 있어서 상기 결합부는,
   상기 세로부를 연결하는 가로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
4. 삭제
5. 반경방향으로 제1길이의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서,
   상기 백요크는 홈이 형성되고, 상기 분할티스는 상기 홈에 끼워지는 결합부;를 포함하고,
   상기 결합부는, 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함하고,
   상기 세로부는, 상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부를 포함하고,
   상기 결합부는, 상기 백요크의 반경방향을 향해 제2길이의 두께를 형성하고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50% 이상 100% 미만으로 형성하고,
   상기 결합부의 최장거리 폭인 제3 길이는 상기 제2 길이의 115%보다는 크고 상기 제2길이의 125%보다는 작게 구비되고,
   상기 결합부와 상기 백요크의 외주면 평면부 사이의 자속이 통과하지 않는 영역을 축소시키도록 상기 접합부의 반경방향 길이는 상기 지지부의 반경방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 제3길이는 상기 제2길이의 120%에 대응되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
8. 제5항에 있어서,
   상기 분할티스는 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부를 더 포함하고,
   상기 결합부는 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
9. 삭제
10. 제5항에 있어서,
    상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
11. 제5항에 있어서,
    상기 접합부의 최장거리 폭은 제3길이로 형성되고,
    상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제3길이는 상기 제2길이의 120%에 대응되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
13. 반경방향으로 제1길이의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서,
    상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 홈;을 포함하고,
    상기 홈은, 상기 백요크의 내주면으로부터 상기 백요크의 반경방향을 향해 제2길이만큼 함몰 형성되고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50%이상 100%미만으로 형성되고,
    상기 분할티스는, 상기 홈의 형상에 대응하여 돌출 형성된 결합부를 포함하고,
    상기 결합부는, 상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부 및 상기 세로부를 연결하는 가로부를 포함하고,
    상기 세로부는, 상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부 및 상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부를 포함하고,
    상기 홈 중 일부는 제3길이의 폭을 형성하고,
    상 제2길이와 상기 제3길이는 1:1.2의 비율로 구비되고,
    상기 결합부와 상기 백요크의 외주면 평면부 사이의 자속이 통과하지 않는 영역을 축소시키도록 상기 접합부의 반경방향 길이는 상기 지지부의 반경방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터.
14. 삭제
15. 삭제

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