WO2021045383A1 - 스테이터 - Google Patents

스테이터 Download PDF

Info

Publication number
WO2021045383A1
WO2021045383A1 PCT/KR2020/009759 KR2020009759W WO2021045383A1 WO 2021045383 A1 WO2021045383 A1 WO 2021045383A1 KR 2020009759 W KR2020009759 W KR 2020009759W WO 2021045383 A1 WO2021045383 A1 WO 2021045383A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
length
back yoke
stator
winding
radial direction
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2020/009759
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
장광용
김용대
홍진
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Original Assignee
LG Electronics Inc
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 LG Electronics Inc filed Critical LG Electronics Inc
Priority to EP20859886.2A priority Critical patent/EP4027488A4/en
Priority to AU2020342033A priority patent/AU2020342033B2/en
Priority to US17/640,650 priority patent/US12149120B2/en
Publication of WO2021045383A1 publication Critical patent/WO2021045383A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/021—Magnetic cores
    • H02K15/022—Magnetic cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H02K7/145—Hand-held machine tool
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to a stator having an improved joint structure shape between a split tooth and a back yoke.
  • a general motor is a device that implements a driving force by the interaction of a stator and a rotor, and the structure of the stator and the rotor are basically the same.
  • the types of motors are divided according to the principle in which the rotor rotates due to the interaction between the stator and the rotor.
  • the type of motor is divided according to the type or phase of power applied to the stator coil.
  • the types of motors are also classified according to how the stator coil is wound. For example, there are a DC type variable voltage motor and an AC type three-phase induction motor.
  • a shaft forming a rotating shaft, a rotor coupled to the shaft, and a stator fixed inside the housing are provided, and the stators are installed at predetermined intervals along the circumference of the rotor.
  • stator is provided with a tooth so that a coil forming a rotating magnetic field is wound on the tooth to induce electrical interaction with the rotor to induce rotation of the rotor.
  • the coil is divided into concentrated winding and distributed winding according to the winding method, and the concentrated winding is a winding method in which the coil is concentrated in one slot, and the distributed winding is divided into two or more slots. It is a winding method.
  • a motor used in various home appliances eg, a hair dryer, a vacuum cleaner, etc.
  • a split tooth to smoothly wind a coil according to miniaturization, and the split tooth can be fixed by bonding.
  • the adhesive force needs to be increased in order to maintain rigidity, so the contact area divided from the split teeth needs to be increased.
  • the output decreases due to an increase in core loss.
  • Patent Document 1 (10-1135215, registered on April 3, 2012) publishes a split core of an EPS motor stator that can accurately maintain concentricity during assembly and disassembly
  • Patent Document 2 (10-2002-0011819, 2002.02.09. Disclosure) publishes a stator core that forms a number of slots in the back yoke and couples the teeth to the back yoke according to the designer's application.
  • Patent Document 1 In the case of a small motor, it is difficult to adopt the structure as in Patent Document 1 because the thickness of the back yoke is thin, and the shape of the joint is complicated, making it difficult to manufacture and stack a mold, and the back yoke may be vulnerable to vibration. .
  • Patent Document 2 the distribution of magnetic flux density according to the number of slots may vary.
  • one of the various problems of the present invention is to provide a stator having an improved structure capable of maintaining rigidity by increasing the adhesion of the split teeth.
  • One of the various problems of the present invention is to provide a stator that increases the divided contact area of the dividing teeth and prevents the efficiency of the motor from deteriorating.
  • One of the various problems of the present invention is to provide a stator in which a concentrated winding type coil winding is applied to a split core, and the split core is coupled to a back yoke.
  • One of the various problems of the present invention is to provide a stator that minimizes a region in which magnetic flux does not flow among the area of the back yoke and prevents a decrease in the rigidity of the joint and the efficiency of the motor.
  • an exemplary embodiment of the present invention is to provide a split core dimension ratio at a point where the bonding area is maximum and the efficiency of the motor is maximum.
  • Another object of the present invention is to provide a stator capable of increasing the rigidity between a split tooth and a stator core by increasing an area of a joint without reducing the output.
  • Another object of the present invention is to provide a stator capable of increasing back electromotive force by maximizing a junction area in a region having a low magnetic flux density to reduce leakage magnetic flux.
  • the back yoke in the stator including a back yoke having a predetermined thickness in a radial direction and a splitting tooth coupled to the back yoke, the back yoke has a recessed groove into which the splitting teeth are inserted.
  • the split tooth includes a winding portion forming a section in which the coil is wound, and a coupling portion extending from the winding portion and fitted into the groove, and a radial length of the back yoke in the coupling portion is the back yoke It provides a stator, characterized in that greater than half the length of the thickness of.
  • the coupling portion may include a vertical portion extending from the winding portion toward a radial direction of the back yoke and a horizontal portion connecting the vertical portion, wherein the vertical portion is, the width of the winding portion is narrowed from the winding portion.
  • a support part extending in a first direction and a joint part extending in a second direction opposite to the first direction from the support part, and the horizontal part may be formed by connecting both ends of the joint part, and the longest distance width of the joint part May be provided larger than the radial length of the coupling portion.
  • the back yoke in a stator comprising a back yoke forming a thickness of a first length in a radial direction and a splitting tooth coupled to the back yoke, the back yoke has a groove, and the splitting The tooth includes a coupling portion fitted into the groove, and the coupling portion forms a thickness of a second length toward a radial direction of the back yoke, and the second length is 50% or more and less than 100% of the first length. Can be formed.
  • some of the coupling portions form a width of a third length
  • the second length and the third length may form a predetermined ratio
  • the third length corresponds to 120% of the second length. Can be.
  • the split tooth further includes a winding portion forming a section in which the coil is wound, the coupling portion may extend from the winding portion toward a radial direction of the back yoke, and the coupling portion may be formed from the winding portion to the bag It may include a vertical portion extending toward the radial direction of the yoke and a horizontal portion connecting the vertical portion.
  • the vertical portion includes a support portion extending from the winding portion in a first direction in which the width of the winding portion becomes narrower, and a junction portion extending in a second direction opposite to the first direction from the support portion, and the horizontal portion It may be formed by connecting both ends of the joint, the longest distance width of the junction is formed as a third length, and the second length and the third length may form a predetermined ratio.
  • the third length may correspond to 120% of the second length.
  • the back yoke in the stator including a back yoke forming a thickness of a first length in a radial direction and a splitting tooth coupled to the back yoke, is a depression into which the splitting teeth are inserted.
  • the groove is formed by a second length from the outer circumferential surface of the back yoke toward the radial direction of the back yoke, and the second length is formed to be 50% or more and less than 100% of the first length. Can be.
  • some of the grooves form a width of a third length
  • the second length and the third length may form a predetermined ratio
  • the split teeth are combined protruding in correspondence with the shape of the groove. May contain more wealth.
  • the area of the bonding joint between the split tooth and the back yoke increases, and the back electromotive force due to the decrease in magnetic flux saturation of the back yoke increases, thereby preventing a reduction in motor efficiency due to an increase in the area of the joint.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cleaner.
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of a motor to which an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG 3 is a perspective view of a stator according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a top view of the stator core and splitting teeth of Fig. 3;
  • Figure 5 is an enlarged view of the joint portion of the split tooth and the back yoke of Figure 4;
  • FIG. 6 is a view showing the motor magnetic flux according to the shape of the coupling portion.
  • FIG. 7 is a view showing the bonding strength and the efficiency of the motor according to the shape ratio of the coupling portion.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term.
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional vacuum cleaner.
  • the vacuum cleaner includes a cleaner body 1 having a motor for generating a suction force, a suction nozzle 6 for sucking air containing dust, and the cleaner body 1 and the suction nozzle 6. It may include an extension pipe (5) to connect.
  • the suction nozzle 6 may be directly connected to the cleaner body 1 without the extension pipe 5.
  • the cleaner body 1 may include a dust bin 2 in which dust separated from air is stored. Accordingly, dust introduced through the suction nozzle 6 may be stored in the dust bin 2 through the extension pipe 5.
  • the cleaner body 1 may be provided with a handle 3 for gripping by a user. The user can perform cleaning while holding the handle 3.
  • the cleaner body 1 may be provided with a battery (not shown), and the cleaner body 1 may be provided with a battery accommodating part 4 in which the battery (not shown) is accommodated.
  • the battery accommodating part 4 may be provided under the handle 3.
  • the battery (not shown) may be connected to the suction nozzle 6 to supply power to the suction nozzle 6.
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of a motor to which an embodiment of the present invention is applied.
  • Fig. 2 the overall motor structure of the present embodiment is described, and the description of the coupling portion between the split tooth and the back yoke is described in Figs. 3 to 7, and the features of Figs. 3 to 7 are described in the overall configuration of Fig. 2. It will be understood that it applies.
  • the motor is a motor unit 20, the motor unit 20 is accommodated and installed, the housing constituting the overall skeleton of the motor, the flow generation unit installed on the upper portion of the housing to generate the flow of air ( 30), and a diffuser 40 for dispersing the air flow generated in the flow generator 30.
  • the motor unit 20 is an annular stator 21, a shaft 23 penetrating through the center of the stator 21, and a rotor installed on the shaft 23 and generating a rotational force by the stator 21 ( 22), and the shaft 23 is rotationally supported by a bearing 24.
  • the motor unit 20 is a brushless direct current motor (BLDC).
  • BLDC brushless direct current motor
  • FIG. 1 a structure in which the stator 21 is disposed outside the rotor 22 as a BLDC motor is shown, but the motor having a structure in which the stator 21 is disposed inside the rotor 22 is not excluded.
  • a motor housing 10 is provided below the motor unit 20 to form a space for accommodating the motor unit 20, and the motor housing 10 has a cylindrical motor installation unit 11 with an open top. ) And the connecting arm 14 extending radially outward from the upper end of the motor installation part 11 and at the ends of the connecting arm 14, and larger than the diameter of the motor installation part 11 An annular body coupling part 15 having a diameter is provided, and a bearing support part 12 fixedly supporting the bearing 24 under the motor part 20 is provided at the center of the bottom of the motor installation part 11 Can be.
  • the bearing 24 may be installed in the form of a bearing assembly in which a bearing holder 70 and an elastic mesh 60 are sequentially wound around the outer circumferential surface of the bearing 24.
  • a bracket 50, a diffuser 40, and a flow generation unit 30 may be provided on the upper portion of the motor unit 20, and the flow generation unit 30 includes an impeller 31 and an impeller cover 33 It may include.
  • the bracket 50 may have a central portion 54 aligned with the hole 45 formed in the central portion of the diffuser and a support portion 51 formed in an annular shape and having a larger radius than the central portion 54, , A connection part 53 connecting the central part 54 and the support part 51 may be formed.
  • the support part 51 may be provided with a fastening part 52 protruding in a radial direction and fastened to the motor housing 10 to support the upper portion of the motor part 20.
  • a hole 45 is formed in a central portion, and a plurality of cooling flow path outlets 43 are provided along the outer circumferential surface of the hole 45 to provide a flow path through which heat generated from the motor unit 20 is discharged. To form.
  • a cylindrical portion 412 forming an outer diameter corresponding to an outer diameter of the side wall of the motor mounting portion 11 along the radial direction of the diffuser 40 is formed, and a plurality of the cylindrical portions 412 are formed along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 412.
  • Four vanes 42 are provided to guide the flow of air pressurized by the impeller 31.
  • the impeller 31 is installed on the upper portion of the diffuser 40 and a shaft hole 312 into which the shaft 23 is inserted is provided at the center of the impeller 31.
  • the shaft snow hole 312 is formed on a hub 311 that supports the overall rigidity of the impeller 31, and the hub 311 has a surface that inclines downward as it gradually moves away from the center of rotation in the radial direction, It may be a four-flow impeller provided with radial blades 312.
  • the impeller cover 33 is provided with an air intake port 331, which is a passage through which air moves, at an upper central portion, and is provided in a downward slope based on the air intake port 331, and a cover at the lower end of the impeller cover 33
  • the coupling portion 342 may be provided, and the cover coupling portion 342 may be provided in a stepped shape so that the body coupling portion 15 is fitted inside the stepped shape.
  • FIG 3 is a perspective view of a stator according to an embodiment of the present invention.
  • the present embodiment may include a stator core 100 forming a back yoke and a split core 300 inserted in the axial direction of the stator core 100.
  • the intensive winding is applied to the splitting teeth 320, and a tooth splitting core inserted in the axial direction (longitudinal direction) of the stator core 100 is taken as an example, and this is due to the miniaturization of the motor. This is because it is difficult to connect the tooth split core to the back yoke of the stator in the radial direction of the motor due to the space limitation due to the size of the stator core 100 generated.
  • the term "radial direction" means that the stator core is provided in a cylindrical shape, and thus includes the outer and inner sides in the radial direction of the stator core, and in this embodiment, the length in the radial direction is the thickness or combination of the back yoke. It may mean a reference vector for the extended length of the negative and the depressed length of the groove.
  • the stator core 100 may be provided in a cylindrical shape forming a space into which the split core 300 is inserted, and a part of the stator core 100 has an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the stator core 100. It can be depressed inward.
  • flat portions 110a and 130a may be formed on some of the inner and outer circumferential surfaces of the stator core 100.
  • the flat parts 110a and 130a can reduce the overall size of the motor by reducing the thickness of the stator core 100 in the radial direction, as well as resistance to magnetic flux flowing through the stator core 100. By removing some of the parts that can act, it is possible to improve the performance of the motor.
  • At least one or more grooves 131 may be formed along a circumference of the inner circumferential surface 130 in a part of the inner circumferential surface 130 of the stator core 100, and the split core 300 may be formed in the groove 131.
  • the teeth 320 may be coupled in the axial direction (longitudinal direction of the stator core).
  • the split core 300 of the present embodiment is a tooth split core, and may be inserted into the stator core 100 based on an axis perpendicular to the radial direction of the stator core 100.
  • the back yoke 150 of the stator core 100 forms a thickness W1 equal to the distance between the outer circumferential surface 110 and the inner circumferential surface 130 of the stator core 100, and the groove 131 is the The stator core 100 may be recessed from the inner circumferential surface 130 by the second length W2.
  • the split teeth 320 may be fitted into the groove 131 and then fixed by a bonding method.
  • the split core 300 may include an insulator 330 that surrounds the split teeth 320 and insulates between the coil 310 and the split teeth 320.
  • the split tooth 320 includes a coupling portion 323 coupled to the groove 131 of the stator core 100 and a winding portion 321 extending from the coupling portion 323 in the radial direction of the back yoke. And a pole shoe part extending to both sides of the winding part 321 to form a magnetic circuit.
  • the insulator 330 surrounds the outside of the winding part 321 and the pole shoe, and forms a section in which the coil 310 is wound.
  • the pole shoe extends from the inside of the stator core 100 to both sides of the winding part 321 in a curved shape along a virtual circumferential surface, and the lead wire of the coil 310 is It may be drawn out between the inner circumferential surface of the stator core 300 and the virtual circumferential surface.
  • FIG. 4 is a top view of the stator core and the splitting teeth of FIG. 3
  • FIG. 5 is an enlarged view of a joint portion between the splitting teeth and the back yoke of FIG.
  • the stator including a back yoke 150 forming a predetermined thickness in a radial direction, and a splitting tooth 320 coupled to the back yoke 150
  • the back yoke 150 includes a recessed groove 131 into which the splitting teeth 320 are inserted, and the splitting teeth 320 is a winding part 321 forming a section in which the coil 310 is wound.
  • a coupling portion 323 extending from the winding portion 321 and fitted into the groove 131, and the radial length W2 of the back yoke 150 at the coupling portion 323 is the It may be formed larger than half of the thickness length W1 of the back yoke.
  • the coupling portion 323 may include a vertical portion 3231 extending from the winding portion 321 in the radial direction of the back yoke 150 and a horizontal portion 3234 connecting the vertical portion 3231,
  • the vertical part 3231 has a support part 3232 extending from the winding part 321 in a first direction D1 in which the width of the winding part 321 is narrowed, and the first direction ( A junction portion 3233 extending in a second direction D2 opposite to D1) may be included, and the horizontal portion 3234 may be formed by connecting both ends of the junction portion 3233.
  • the longest-distance width W3 of the bonding portion 3233 may be larger than the radial length W2 of the bonding portion 323.
  • the winding part 321 may form a section in which a coil is wound, and the coupling part 323 and the pole shoe may be formed at both ends of the winding part 321, respectively.
  • the coupling portion 323 refers to a portion in which the split teeth 320 is fitted into the groove 131, and can be fixed to the groove 131 by bonding to the entire outer area of the coupling portion 323. have. However, it is not necessary to perform bonding using the entire area of the bonding portion 323, and after bonding is performed only on the area corresponding to the bonding portion 3233 of the present embodiment, the split teeth 320 are placed in the groove 131. Can also be fixed.
  • the coupling portion 323 extends from the junction portion 3233 fixed to the groove of the back yoke by a bonding method and the winding portion 321 in the first direction D1 where the width of the winding portion is narrowed.
  • the support part 3233 may be formed, and the bonding part 3233 may be formed to extend from the support part 3233 in a second direction D2 opposite to the first direction D1.
  • the first direction (D1) and the second direction (D2) mean a direction in which the vertical portion 3231 is bent toward a radial direction of the back yoke, and the support portion 3232 and the joint portion 3233 are It may mean a section bent and divided by the first direction and the second direction in the vertical part 3231.
  • the splitting tooth 320 is formed by an external force acting in the radial direction of the back yoke. Can be prevented from being removed.
  • FIG. 6 is a view showing the motor magnetic flux according to the shape of the coupling portion.
  • FIG. 6A is a view showing the magnetic flux flowing at the junction between the split teeth and the back yoke in the related art
  • FIG. 6B is a view showing the magnetic flux flowing at the junction between the split teeth and the back yoke in the present embodiment.
  • the magnetic flux f flows through the back yoke and the teeth, and at this time, a region A through which the magnetic flux f does not pass is generated in a part of the radial thickness of the back yoke 150. It is done. If the thickness of the back yoke is reduced to reduce the area (A), the stiffness of the back yoke 150 may be weakened, and if the thickness of the back yoke is increased to increase the rigidity of the back yoke 150, the area Increasing (A) can increase unnecessary space.
  • the shape of the dividing teeth capable of minimizing the area A and maintaining the stiffness of the back yoke and the adhesion between the dividing teeth and the back yoke are as described above.
  • FIG. 7 is a view showing the bonding strength and motor efficiency according to the shape ratio of the bonding portion
  • FIG. 8 is a view showing the bonding area, back electromotive force, and efficiency according to the shape of the bonding portion of FIG. 6.
  • the thickness of the back yoke may form a first length W1 from the outer circumferential surface 110 to the inner circumferential surface 130 of the stator core, and the coupling part 323 is formed from the winding part 321 to the vertical part 3231 ) Extends to a second length (W2) in the radial direction of the back yoke to form a thickness equal to the second length (W2), among the widths of the vertical portion 3231 from the coupling portion 323 Some may form the third length W3.
  • the second length W2 may be larger than half of the first length W1, and may form a predetermined ratio with the third length W3.
  • the predetermined ratio may mean a ratio in which the third length W3 corresponds to 120% of the second length W2.
  • FIG. 7A is a line graph showing the strength and efficiency of the bonding area according to the ratio of the second length W2 and the third length W3, and FIG. 7B is a bar graph with the same contents.
  • the bonding area strength As the ratio of the second length (W2) and the third length (W3) approaches 1:1, the bonding strength increases, and the efficiency of the motor decreases from 1:2.5 to 1:1.5. After showing a trend, the efficiency at 1:1.2 again shows the same efficiency as the efficiency at 1:2.5, and it shows a trend that decreases again with a 1:1 ratio.
  • the ratio of the radial thickness length (W'2) of the joint portion and the width-width length (W'3) of the joint portion in FIG. In this case, referring to FIG. 8, the area of the junction is 95.78mm ⁇ 2, the back electromotive force (BEMF) is 13.9Vrms, and the efficiency is 90.2%.
  • the ratio of the second length W2, which is the radial thickness length of the coupling portion, and the third length W3, which is the width and width of the coupling portion, is 1:1.2.
  • the area of the joint portion is 123.48mm. ⁇ 2
  • Back ElectroMotive Force (BEMF) is 13.9Vrms, and the efficiency is 90.2%.
  • a stator including a back yoke 150 forming a thickness of a first length W1 in a radial direction and a split tooth 320 coupled to the back yoke 150
  • the back yoke 150 includes a recessed groove 131 into which the split teeth 320 is fitted, and the groove 131 is formed of the back yoke 150 from an outer circumferential surface of the back yoke 150.
  • a second length (W2) is recessed from the inner circumferential surface 130 toward the radial direction of the back yoke 150, and the second length W2 is formed to be 50% or more 100% of the first length W1.
  • W2 is recessed from the inner circumferential surface 130 toward the radial direction of the back yoke 150
  • the groove 131 may be formed to be recessed by a depth greater than half of the thickness of the back yoke 150 and less than the thickness of the back yoke 150.
  • Some of the grooves 131 may form a width of a third length W3, and the second length W2 and the third length W3 may form a predetermined ratio (1:1.2),
  • the third length W3 may mean the maximum width at the junction.
  • the coupling portion 323 corresponding to the shape of the groove 131 is formed extending from the winding portion 321 of the splitting tooth 320, and the splitting tooth 320 is coupled to and fixed to the stator core 100.

Landscapes

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

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
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.
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 도면이고, 도8은 도6의 결합부 형상에 따른 접합부 면적, 역기전력, 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 도8을 참고하면, 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 도8을 참고하면, 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.

Claims (15)

  1. 반경방향으로 소정의 두께를 형성하는 백요크 및 상기 백요크에 결합되는 분할티스를 포함하는 스테이터에 있어서,
    상기 백요크는 상기 분할티스가 끼워지는 함몰된 형태로 구비되는 홈;을 포함하고,
    상기 분할티스는,
    코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부; 및
    상기 권선부에서 연장되어 상기 홈에 끼워지는 결합부;를 포함하고,
    상기 결합부에서 상기 백요크의 반경방향 길이는 상기 백요크의 두께 길이의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는 스테이터.
  2. 제1항에 있어서 상기 결합부는,
    상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부; 및
    상기 세로부를 연결하는 가로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  3. 제2항에 있어서 상기 세로부는,
    상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부; 및
    상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부;를 포함하고,
    상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접합부의 최장거리 폭은 상기 결합부의 반경방향 길이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 스테이터.
  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 백요크의 반경방향을 향해 제2길이의 두께를 형성하고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50% 이상 100% 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부 중 일부는 제3길이의 폭을 형성하고,
    상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  7. 제6항에 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. 제8항에 있어서 상기 결합부는,
    상기 권선부에서 상기 백요크의 반경방향을 향해 연장되는 세로부; 및
    상기 세로부를 연결하는 가로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세로부는,
    상기 권선부로부터 상기 권선부의 폭이 좁아지는 제1방향으로 연장되는 지지부; 및
    상기 지지부에서 상기 제1방향에 대향되는 제2방향으로 연장되는 접합부;를 포함하고,
    상기 가로부는 상기 접합부의 양단을 연결하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  11. 제10항에 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 형태로 구비되는 홈;을 포함하고,
    상기 홈은, 상기 백요크의 내주면으로부터 상기 백요크의 반경방향을 향해 제2길이만큼 함몰 형성되고, 상기 제2길이는 상기 제1길이의 50%이상 100%미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홈 중 일부는 제3길이의 폭을 형성하고,
    상기 제2길이와 상기 제3길이는 소정의 비를 형성하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분할티스는, 상기 홈의 형상에 대응하여 돌출 형성된 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
PCT/KR2020/009759 2019-09-04 2020-07-24 스테이터 Ceased WO2021045383A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20859886.2A EP4027488A4 (en) 2019-09-04 2020-07-24 STATOR
AU2020342033A AU2020342033B2 (en) 2019-09-04 2020-07-24 Stator
US17/640,650 US12149120B2 (en) 2019-09-04 2020-07-24 Stator with split teeth with coupling portion to back yoke

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0109495 2019-09-04
KR1020190109495A KR102391686B1 (ko) 2019-09-04 2019-09-04 스테이터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021045383A1 true WO2021045383A1 (ko) 2021-03-11

Family

ID=74852411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/009759 Ceased WO2021045383A1 (ko) 2019-09-04 2020-07-24 스테이터

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12149120B2 (ko)
EP (1) EP4027488A4 (ko)
KR (1) KR102391686B1 (ko)
AU (1) AU2020342033B2 (ko)
WO (1) WO2021045383A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000022951A1 (it) * 2020-09-29 2022-03-29 Ducati Energia S P A Generatore a magneti permanenti per la ricarica di bordo veicolo
KR102570833B1 (ko) * 2022-07-22 2023-08-29 주식회사 코아오토모티브 스테이터조립체 및 이를 포함하는 모터
WO2024127838A1 (ja) * 2022-12-13 2024-06-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ステータコア及びモータ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116632A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Honda Motor Co Ltd 回転電機の固定子
KR20020011819A (ko) 2000-08-04 2002-02-09 이충전 전동기의 스테이터 코어
US20030168926A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Zepp Lawrence P. Electrical machine construction using axially inserted teeth in a stator ring or armature
CN101135215A (zh) 2007-04-12 2008-03-05 朱成祥 一种新型多点式窗锁及安装使用方法
JP2011097769A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Denso Corp 回転電機用固定子および回転電機
JP2012115124A (ja) * 2010-11-05 2012-06-14 Denso Corp 回転電機のステータ
US20130200746A1 (en) * 2009-11-27 2013-08-08 Protean Electric Limited Coil tooth assembly

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0191628A (ja) * 1987-10-02 1989-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固定子
GB8825071D0 (en) 1988-10-26 1988-11-30 Nelco Holdings Ltd Laminated stators for dynamo electric machines
JP2888142B2 (ja) * 1993-11-08 1999-05-10 三菱電機株式会社 回転電動機並びにその製造方法
JPH1146462A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Toshiba Corp 電動機の固定子
JP2003169431A (ja) * 2001-11-29 2003-06-13 Hitachi Ltd 電動機
US6822364B2 (en) * 2002-07-30 2004-11-23 Asmo Co., Ltd. Brushless motor
KR100585691B1 (ko) * 2004-03-09 2006-06-07 엘지전자 주식회사 비엘디시 모터의 스테이터 및 그 제조방법
JP2005348522A (ja) 2004-06-03 2005-12-15 Hitachi Ltd 電動パワーステアリング用モータおよびその製造方法
US7348706B2 (en) * 2005-10-31 2008-03-25 A. O. Smith Corporation Stator assembly for an electric machine and method of manufacturing the same
WO2007141126A1 (de) * 2006-06-02 2007-12-13 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Würzburg Elektromotor und verfahren zur herstellung eines elektromotors für einen kraftfahrzeug-stellantrieb
DE102007032872A1 (de) * 2007-07-12 2009-01-15 Ipgate Ag Stator für Elektromotor
JP5362399B2 (ja) * 2009-03-13 2013-12-11 本田技研工業株式会社 回転電機及び回転電機の製造方法
JP5341614B2 (ja) * 2009-05-14 2013-11-13 株式会社三井ハイテック 積層鉄心の製造方法及び積層鉄心
JP5440423B2 (ja) * 2010-07-06 2014-03-12 株式会社デンソー 回転電機
KR101135251B1 (ko) 2010-10-08 2012-04-12 엘지이노텍 주식회사 Ｅｐｓ모터 스테이터의 분할 코어
US8704422B2 (en) * 2010-11-18 2014-04-22 Nidec Motor Corporation Full round stator assembly and electromagnetic machine having high slot fill
US20120275942A1 (en) * 2011-04-29 2012-11-01 Knapp John M Systems and Methods for Electric Motor Construction
TWM435097U (en) * 2011-10-28 2012-08-01 Herng Shan Electronics Co Ltd Three-phase motor structure
TWI439010B (zh) * 2011-11-11 2014-05-21 Ind Tech Res Inst 運用於旋轉電機裝置之分段式導磁結構
CN103855815A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 中山大洋电机股份有限公司 一种无刷外转子电机定子及其制造方法
KR102216475B1 (ko) * 2014-05-09 2021-02-17 주식회사 만도 모터의 회전자구조
DE102016108276A1 (de) * 2015-05-08 2016-11-10 Johnson Electric S.A. Einphasiger Außenläufermotor und Ständer davon
CN106849424B (zh) * 2015-12-03 2020-01-07 德昌电机(深圳)有限公司 单相永磁电机
JP6664958B2 (ja) * 2015-12-25 2020-03-13 サンデンホールディングス株式会社 コンプレッサ用モータ及びそれを備えたコンプレッサ
TWI610517B (zh) * 2016-11-04 2018-01-01 財團法人工業技術研究院 外轉子馬達

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116632A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Honda Motor Co Ltd 回転電機の固定子
KR20020011819A (ko) 2000-08-04 2002-02-09 이충전 전동기의 스테이터 코어
US20030168926A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Zepp Lawrence P. Electrical machine construction using axially inserted teeth in a stator ring or armature
CN101135215A (zh) 2007-04-12 2008-03-05 朱成祥 一种新型多点式窗锁及安装使用方法
JP2011097769A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Denso Corp 回転電機用固定子および回転電機
US20130200746A1 (en) * 2009-11-27 2013-08-08 Protean Electric Limited Coil tooth assembly
JP2012115124A (ja) * 2010-11-05 2012-06-14 Denso Corp 回転電機のステータ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4027488A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP4027488A4 (en) 2023-08-30
AU2020342033A1 (en) 2022-04-21
US20220360122A1 (en) 2022-11-10
US12149120B2 (en) 2024-11-19
KR102391686B1 (ko) 2022-04-28
AU2020342033B2 (en) 2023-11-23
EP4027488A1 (en) 2022-07-13
KR20210028425A (ko) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021225229A1 (ko) 모터 어셈블리
KR102171455B1 (ko) 모터
WO2021045383A1 (ko) 스테이터
WO2010082705A1 (ko) 액시얼 타입 모터
WO2018038339A1 (ko) 클러스터 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기
WO2017105147A1 (ko) 영구자석 매립형 전동기를 위한 로터 및 그를 이용한 전동기
WO2022169110A1 (ko) 진공청소기
WO2012057523A2 (ko) 방열 구조를 구비한 슬림형 모터 및 직결식 구동 방식을 구비한 세탁기
WO2016003014A1 (ko) 복합 자속을 이용한 모터
KR20210012408A (ko) 스테이터 및 이를 포함하는 모터
JP2018125950A (ja) モータ及びそれを備えた送風装置
JP2018125951A (ja) モータ及びそれを備えた送風装置
WO2021221240A1 (ko) 모터 어셈블리
WO2021225228A1 (ko) 모터 어셈블리
WO2019041915A1 (zh) 电机及压缩机
WO2017003134A1 (ko) 청소기
WO2022220579A1 (ko) 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론
WO2014061908A1 (ko) 이중 공극형 발전기
WO2015190719A1 (en) Brushless motor
WO2018139827A1 (ko) 브러시 모터
WO2022025427A1 (ko) 모터 어셈블리 및 이를 포함하는 청소기
CN114747120A (zh) 用于旋转电机的支架
WO2018062656A1 (ko) Ｂｌｄｃ 모터
WO2024177475A1 (ko) 코어레스 타입의 스테이터를 구비한 액시얼 갭 타입 전동기 및 이를 이용한 워터 펌프
WO2023090600A1 (ko) 고정자 및 이를 포함하는 흡입모터

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: 20859886

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020859886

Country of ref document: EP

Effective date: 20220404

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020342033

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20200724

Kind code of ref document: A