KR20070089602A

KR20070089602A - 모터 고정자

Info

Publication number: KR20070089602A
Application number: KR1020070017732A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 유키타케
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2007-08-31
Also published as: US7629721B2; JP2007236057A; US20070200450A1

Abstract

본 발명에 따른 모터 고정자는 환형의 고정자 코어와, 상기 고정자 코어의 방사방향 내측으로 상기 고정자 코어로부터 돌출하며, 그 최단부측에서 돌출하는 플랜지부를 각각 갖는 다수의 투쓰부와, 상기 투쓰부의 외주면과 접촉결합하는 본체부를 각각 갖는 절연체와, 상기 절연체를 개재하여 상기 투쓰부 각각에 감기는 코일과, 회전자에 마주하는 형태로 상기 플랜지부 각각의 표면에 배치되어 상기 투쓰부와 자기적으로 접속하는 제1자석체를 구비한다.

고정자 코어, 절연체, 제1자석체, 투쓰부,

Description

모터 고정자{STATOR OF MOTOR}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 고정자의 정면도.

도 2는 도 1의 ii-ii선에 따른 확대단면도.

도 3은 도 1의 고정자 요부를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 모터 고정자의 요부를 나타낸 확대단면도.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 모터 고정자의 요부를 나타낸 사시도.

도 6은 종래기술로서 내부 회전자형 브러쉬리스 모터의 부분단면도.

도 7은 도 6의 vii-vii선에 따른 확대단면도.

본 발명은 내부 회전자형 브러쉬리스 모터 등의 모터에 있어서 그 모터 고정자에 관한 것이다.

도 6은 회전자가 고정자 내부에 배치되어 회전하는 소위 내부형 브러쉬리스 모터의 부분단면도이고, 도 7은 도 6의 vii-vii선에 따른 확대단면도이다.

회전자(21)는 회전자 샤프트(22), 이 회전자 샤프트(22)에 고정된 회전자 코어(23), 회전자 코어(23)의 외주면 또는 내면에 배치되는 회전자 자석(24)을 포함한다.

고정자(25)는 환상으로 연속하는 고정자코어(26)와, 코일(28)을 포함하며, 여기서 코일(28)은 절연체(27)를 개재하여 고정자 코어(26)로부터 반경방향 내측으로 돌출하는 투쓰부(26b) 둘레에 각각 감긴다.

고정자 코어(26)는 적층된 자화 스틸 시트로 형성되고, 환형으로된 고정자 코어본체(26a)와 다수의 투쓰부(26b)를 포함하며, 여기서 투쓰부(26b)는 고정자본체(26b)로부터 내주방향을 따라서 등간격으로 반경방향 내측으로 돌출한다. 투쓰부(26b) 각각은 일반적으로 돌출부(26c)를 포함한다. 이 돌출부(26c)는 투쓰부(26b)의 양쪽 측면으로 돌출하며, 보다 구체적으로는 투쓰부(26b)의 최단부측(로터와 마주하는 측)의 양쪽 측면에서 서로 반대방향으로(원주방향을 따라서) 돌출하는 부분이다.

수지 등으로 형성되는 각 절연체(27)는 고정자 코어(26)에 의해 고정자의 축방향으로 양쪽에서 클램프 된다. 각 절연체(27)는 본체부(27a)와 플랜지부(27b)를 포함하며, 본체부(27a)는 고정자 코어(26)의 투쓰부(26b)의 외주면과 접촉결합하고, 플랜지부(27b)는 본체부(27a)의 하나 이상의 단부에 형성된다. 원주방향으로 상호 인근하는 2개의 본체부(27a)(27a)는 접속부(27c)에 의해 환형으로 접속된다.

각 코일(28)은 상기 절연체(27)를 개재한 상태로 고정자 코어(26)의 투쓰부(26b) 둘레에 감긴다. 조립과정에 있어서는, 본체부(27a)가 축방향으로 고정자 코어(26)의 투쓰부(26b)에 끼워진 이후 코일(28)이 절연체(27)의 본체부(27a) 둘레에 감긴다(특허문헌 1 참조). 이러한 권선방법을 집중형 권선방법이라 한다.

상기 설명한 고정자가 설치된 모터에 있어서, 돌출부(26c)를 포함하는 투쓰부(26b)의 최단부의 단부면은 고정자의 자극면으로 작용하고, 회전자 자석(24)의 외주면은 회전자의 자극면으로 작용한다.

한편, 상기 고정자(25)에 있어서, 고정자의 자극면으로서 작용하는 투쓰부(26b)의 단부면은 돌출부(26c)로 인해 둘레방향을 따라서 양쪽으로 연장되지만 축방향으로는 연장되지 않는다. 도 7에 도시한 바와 같이, 축방향으로 투쓰부(26b)의 단부면 양측면에 절연체(27)의 플랜지부(27b)만이 존재한다. 이 때문에, 회전자 자석(24)으로부터의 자속(Mo)의 일부가 축방향을 기준으로 고정자의 자극면 양측에서 플랜지부(27b)를 통해 누설된다. 그 결과, 종래 이러한 타입의 고정자(25)에 있어서는 회전자 자석(24)으로부터의 자속의 인트랩핑 레이트(entrapping rate)가 낮아지며, 이것은 모터의 회전성능을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 축방향을 기준으로 고정자의 자극면 양측에 있는 공간은 코일 단부에 위치함에도 불구하고 자속을 제한하고, 인트랩핑(entrapping)하고, 누설을 방지하는 용도로는 효율성이 없으며, 종래기술에서는 이 공간은 자기적 측면에서 유용성이 없는 부분이다.

*특허문헌 1: 일본 JP-A-2000-60046

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 종래기술에서는 효율성이 없는 공간을 효과적으로 이용하여 고정자에서 회전자 자석으로부터의 자속의 인트랩핑 레이트(entrapping rate)를 향상시켜, 모터의 회전성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1구성특징에 따른 모터 고정자는

환형의 고정자 코어와;

상기 고정자 코어의 방사방향 내측으로 상기 고정자 코어로부터 돌출하며, 그 최단부측에서 돌출하는 플랜지부를 각각 갖는 다수의 투쓰부와;

상기 투쓰부의 외주면과 접촉결합하는 본체부를 각각 갖는 절연체와; 상기 절연체를 개재하여 상기 투쓰부 각각에 감기는 코일과;

회전자에 마주하는 형태로 상기 플랜지부 각각의 표면에 배치되어 상기 투쓰부와 자기적으로 접속하는 제1자석체를; 구비한다.

본 발명의 제2구성특징은 상기 제1구성특징을 전제로, 상기 절연체의 본체부의 내주면에 각각 배치되어 상기 투쓰부의 외주면과 접촉하며, 상기 제1자석체와 자기적으로 접속되는 제2자석체를 더 포함한다.

본 발명의 제3구성특징은 상기 제1구성특징을 전제로, 상기 투쓰부에는 돌출부가 형성되며, 이 돌출부는 상기 고정자의 원주방향을 따라서 서로 반대방향 양쪽으로 돌출하며, 상기 제1자석체는 고정자의 축방향으로 상기 돌출부와 마주하도록 배치된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터 고정자를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 선ii-ii에 따른 확대 단면도이며, 도 3은 도 1의 고정자 요부를 나타낸 사시도이다.

제1실시예에 따른 고정자는 환형으로 연속하는 고정자 코어(1)를 가지고 있다. 이 고정자 코어(1)는 자석 스틸 시트로 형성되며, 환형의 고정자 코어 본체(1a), 다수의(본 실시예에서는 6개) 투쓰부(1b)를 포함한다. 여기서 투쓰부(1b) 각각은 스테이터 코어 본체(1a)로부터 반경 방향 내측으로 돌출하는 동시에 원주방향을 따라서는 상호간 등간격으로 배치된다. 원주방향을 기준으로 서로 반대방향으로 돌출하는 돌출부(1c),(1c)(도 2 및 도 3 참조)가 각 투쓰부(1b)의 최단부(회전자측과 마주하는 측)에 일체로 형성된다.

고정자코어(1)의 투쓰부(1b) 각각에는 절연체(2)를 개재한 상태로 코일(3)이 감겨져 있다. 절연체(2)는 고정자의 축방향 양쪽에서 고정자코어(1)에 의해 클램프되어 있고, 본체부(2a) 및 플랜지부(2b)(2c)를 가지고 있으며, 본체부(2a)는 고정자코어(1)의 투쓰부(1b)의 외주부와 결합되고, 플랜지부(2b)(2c)는 외주방향으로 본체부(2a)로부터 돌출하고 있다. 둘레방향을 기준으로 상호 인근하는 2개의 본체부(2a)(2a)가 접속부(2d)에 의해 환형으로 접속된다. 투쓰부(1b)의 최단부측에서의 돌출부(1c)와 같이, 절연체(2)의 2개의 플랜지부(2b)(2c) 중에서 투쓰부(1b)의 최단부에 위치하는 플랜지부(2b)가 회전자(4)의 회전궤도(도 2에 회전자(4)의 일부가 쇄선으로 도시됨)를 따라서 만곡된다.

소위 집중형 권선방법에 따라서, 상기 절연체(2)를 개재하여 고정자코어(1)의 투쓰부(1b) 둘레에 코일(3)이 감긴다. 즉, 축방향을 기준으로 양측에서 고정자코어(1)의 투쓰부(1b)에 절연체(2)의 본체(2a)를 끼운 후에 이 본체(2a)의 둘레에 코일(3)을 감는다.

본 발명은 회전자(4)와 마주하는 영역에 위치하는 절연체(2)의 구조에 그 특징이 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전자(4)와 마주하는 투쓰부(1b)의 단부면(끝면)(회전자와 마주하는 투쓰부의 최단부측면)은 고정자의 자극면으로서 작용하며, 이 단부면 양쪽(고정자의 축방향을 따라서 돌출부와 마주하게 되는 면)에서 절연체(2)의 플랜지부(2b) 표면에는, 2개의 제1자석체(5)가 배치된다.

본 실시예에 있어서, 제1자석체(5)는 페라이트, 철금속 등으로 형성되는 박판으로서 투쓰부(1b)의 돌출부(1c)를 따라서 원주방향으로 분포된다. 제1자석체(5)는 투쓰부(1b) 또는 돌출부(1c)의 최단부와 접촉하여 자기적으로 투쓰부(1b)에 접속된다. 제1자석체(5)의 최소한 일부 표면은 투쓰부(1b)의 최단부면과 돌출부(1c)로 덮이는 것이 바람직하다. 또한 제1자석체(5)를 약간의 간극을 남겨두고 투쓰부(1b)에 매우 근접시켜, 제1자석체와 투쓰부 간의 자기적 접속이 이루어지게 하는 구성도 또한 가능하다.

상기와 같이 제1자석체(5)가 박판으로 형성된 경우, 제1자석체(5)를 예를들면 접착제에 의해 플랜지부(2b)의 최단부면에 부착할 수도 있다. 그러나, 인서트 몰딩(insert molding)에 의해 제1자석체(5)를 플랜지부(2b)와 일체로 형성하거나, 도금에 의해 박막의 형태로 제1자석체(5)를 부착하는 것도 가능하다. 즉, 플랜지부(2b)에 제1자석체(5)를 부착하는 수단은 특별한 제한이 없다.

이러한 구성에 따라서, 축방향으로 투쓰부(1b)의 최단부측의 양측면을 따라서 2개의 제1자석체(5)가 투쓰부(1b)에 접속된 상태로 존재한다. 이에 따라서 제1자석체(5)의 존재에 의해 축방향을 기준으로 대향측에 고정자의 자극면 영역이 분포하고 회전자 자석으로부터의 자속의 인트랩핑 레이트가 향상된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 고정자의 요부 확대단면도이다. 제2실시예에 있어서, 회전자와 마주하는 투쓰부(1b)의 최단부측에는 절연체(2)의 플랜지부(2b)가 위치한다. 또한, 상기 투쓰부(1b)의 최단부측의 단부면은 고정자의 자극면으로서 기능하며, 이 단부면 양측을 따라서 절연체(2)의 플랜지부(2b)의 표면상에는 제1자석체(5)가 배치되며, 이러한 구성은 제1실시예와 동일하다. 그러나 제2실시예에 있어서는 절연체(2)의 본체부(2a) 내주면에 제2자석체(6)가 배치되어 투쓰부(1b)의 외주면과 접촉하게 된다. 제2실시예에 있어서는 제2자석체(6)가 제1자석체(5)와 자기적으로 접속되기에 충분하지만 제2자석체(6)는 제1자석체(5)와 일체로 형성된다. 제2실시예는 이러한 제2자석체의 구조를 제외하면 제1실시예와 동일한 구조이다. 따라서 제1실시예와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 병기하고 그 상세한 설명은 생략한다.

제2실시예에 따라서, 제1자석체(5)에 의해 인트랩핑(entrapping)되는 자속은 제2자석체(6)를 따라서 투쓰부(1b)로 안내되며, 그 결과 자속의 누설이 감소되고 자화효율이 더욱 향상된다.

제2실시예에 있어서는 집중형 권선방법에 따라서 코일(3)이 절연체(2)를 개재한 상태로 고정자코어(1)의 투쓰부(1b) 둘레에 감겨져 있다. 그러나, 코일(3)을 다른 권선 방법으로 감을 수도 있다. 즉, 투쓰부에 절연체를 설치하기 전에 미리 절연체 둘레에 코일을 감아서 단위체를 형성할 수도 있다. 그러면 이 절연체 및 코일의 단위체를 투쓰부에 끼우게 되어 결과적으로 절연체를 매개하여 코일을 투쓰부 둘레에 감아서 설치하는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 조립된 고정자에 있어서, 투쓰부의 최단부에는 돌출부가 형성되지 않는데 그 이유는 절연체와 코일로 된 단위체가 투쓰부 위에 끼워지기 때문이다. 고정자의 자극면으로 작용하는 투쓰부의 단부면은 절연체의 본체부 내주면과 접촉 결합하기에 적합한 치수를 갖는다.

도 5에는 최단부에 돌출부가 없는 투쓰부의 예를 도시하고 있다. 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 고정자의 요부 사시도이다.

도 5에 있어서, 제1자석체(51)는 회전자와 마주하는 투쓰부(11b)의 최단부측에서 절연체(2)의 플랜지부(2b)의 표면에 형성되어 투쓰부(1b)의 단부면을 폐회로형으로 둘러싼다. 제3실시예에서의 제1자석체(51)는 최단부측에서 플랜지부(2b)의 표면을 따라서 원주방향과 축방향으로 분포한다. 제1자석체(51)는 내주부에서 투쓰부(11b)와 접촉하여 투쓰부(1b)에 자기적으로 접속된다.

이러한 구성에 따라서, 고정자의 자극면 영역은 제1자석체(51)를 통해 원주방향 및 축방향 양쪽으로 분포하여 회전자 자석으로부터의 자속의 인트랩핑 레이트(entrapping rate)를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 모터가 내부 회전자형 이기만 하면 브러쉬리스 모터 뿐만 아니라 기타 다른 타입의 모터에도 적용이 가능하다.

종래 회전자 자석으로부터의 자속의 일부가 누설되었던 영역(종래기술의 경우에 누설되었던 영역을 말함)에서, 본 발명에 의해서는, 제1자석체가 고정자의 투스부에 자기적으로 연속되어 있다. 이에 따라서 고정자의 자극면 영역이 제1자석체의 존재로 인해 실질적으로 증가하여 회전자 자석으로부터의 자속의 인트랩핑 레이트가 향상되고, 그 결과 자화효율이 향상된다. 그 결과 모터의 회전성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래기술의 경우 자화에는 유용하지 않았던 공간에 본 발명의 경우 제1자석체가 배치된다. 따라서 다른 기존의 부재들에 대하여 설계변경을 요하지 않으며, 동일차수의 구조로도 토크의 증대를 도모할 수 있으면서도, 한편으로 기존의 부재가 종래기술의 부재와 동일한 치수를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고정자에서 회전자 자석으로부터의 자속의 인트래핑 레이트(entrapping rate)를 향상시킬 수 있어 동일한 치수의 구조로 모터의 회전성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

모터의 고정자로서,

환형의 고정자 코어와;

상기 고정자 코어의 방사방향 내측으로 상기 고정자 코어로부터 돌출하며, 그 최단부측에서 돌출하는 플랜지부를 각각 갖는 다수의 투쓰부와;

상기 투쓰부의 외주면과 접촉결합하는 본체부를 각각 갖는 절연체와;

상기 절연체를 개재하여 상기 투쓰부 각각에 감기는 코일과;

회전자에 마주하는 형태로 상기 플랜지부 각각의 표면에 배치되어 상기 투쓰부와 자기적으로 접속하는 제1자석체를;

구비하는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서,

상기 절연체의 본체부의 내주면에 각각 배치되어 상기 투쓰부의 외주면과 접촉하며, 상기 제1자석체와 자기적으로 접속되는 제2자석체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서,

상기 투쓰부에는 돌출부가 형성되며, 이 돌출부는 상기 고정자의 원주방향을 따라서 서로 반대방향 양쪽으로 돌출하며, 상기 제1자석체는 고정자의 축방향으로 상기 돌출부와 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.