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KR100601491B1 - 축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의제조방법 - Google Patents

축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의제조방법 Download PDF

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Publication number
KR100601491B1
KR100601491B1 KR1020040002941A KR20040002941A KR100601491B1 KR 100601491 B1 KR100601491 B1 KR 100601491B1 KR 1020040002941 A KR1020040002941 A KR 1020040002941A KR 20040002941 A KR20040002941 A KR 20040002941A KR 100601491 B1 KR100601491 B1 KR 100601491B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
armature
winding
coil
permanent magnet
armature winding
Prior art date
Application number
KR1020040002941A
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English (en)
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Inventor
서영택
김형길
김철호
Original Assignee
주식회사서영테크
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 주식회사서영테크 filed Critical 주식회사서영테크
Priority to KR1020040002941A priority Critical patent/KR100601491B1/ko
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Abstract

본 발명은 축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법에 관한 것으로서,
축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선어셈블리에 있어서;
상기 전기자권선은 고정자이며, 상기 고정자인 전기자의 상수에 대응되는 넓이와 길이에 대응하여 수용 권선할 수 있는 고정자권선용의 지그(Jig)에 코일을 권선하여 구성하고,
상기 축방향 전기기기의 내경(Ri)과 외경(Ro)의 대응하는 전기자코일 권선용의 지그를 육각형으로 하여,
상기 전기자코일 권선용의 지그에서 육각형의 각 변의 길이와 내 접하는 각도는 조합되는 영구자석(M)의 크기 및 극 수와 전기자의 상수에 따라 가변적으로 선택구성하여 조립하는 것을 특징으로 하는 등의 방법을 가짐으로서,
축방향 자속 영구자석형 기기로의 적용이 가능하며, 기존의 코일 권선 방법과 비교하여 고정자 코일 권선 체적 밀도를 향상시키는 방법으로써 코일의 단위 체적당 밀도를 향상시킬 수 있는 지그의 모양을 적용함으로써,
기존의 전기기기의 전기자 코어를 사용함으로써 발생되어지는 철손 및 코킹 토크(Cogging Torque)의 의한 전자기적 손실을 제거함으로써 축방향 기기의 단위 무게당 출력의 비가 개선되고,
전기자의 고정자 코어를 사용하지 않으므로 기기적으로 축방향으로의 길이 를 대단히 컴팩트하게 구성할 수 있어 다양한 응용성을 가지는 유용한 발명인 것이다.
코어리스, 전기자, 권선

Description

축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법{Method of winding of armature for an axial flux permanent magnet coreless machines}
도 1 은 본 발명의 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법이 적용되는 코어리스 기기의 예시적인 구성을 도시하는 축을 따라서의 종단면도로서 도 1A 는 축방향 기기의 회전자 구조가 이너로터(Inner rotor) 방식에 적용된 단면도, 도 1B 는 회전자 구조가 아웃터로터(Outer rotor) 방식에 적용된 축방향 자속형 기기의 원리와 구성을 단면도,
도 2 는 본 발명의 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법이 적용된 전기자권선용의 지그 및 코일 권선프레임의 형태를 도시하는 일 실시예의 평면도.
도 3 은 본 발명의 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법에서의 상수(phase-number)에 따른 전기자권선의 전자기적 위치 및 상수에 따른 코일 배치가 적용된 전기자권선의 일 실시예의 일부분을 도시하는 단면도.
도 4 는 본 발명이 적용된 1상당의 전기자권선의 경우, 권선체의 구성을 도시하기 위하여 직선화하여 도시한 상태에서 설명하는 일 실시예의 사시도.
도 5 는 1 상의 전기자권선의 전자기적 위치 및 코일 배치가 적용된 단면도.
도 6 은 본 발명의 다상의 전기자권선의 경우의 권선체의 구성을 도시하기 위하여 직선화하여 도시한 상태에서 설명하는 일 실시예의 사시도.
도 7 은 본 발명의 축방향 자속 영구자석 코어리스 권선의 구성 예로서 다상의 전기자권선의 상수에 따른 전자기적 위치의 코일 배치 평면도.
도 8 은 본 발명의 축방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기에서 상수에 따른 전기자권선이 자동으로 조립된 환형 방식의 축방향 자속 코어리스 전기자권선 구성의 최종 실시 예의 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
W : 전기자권선 (Armature Winding)
E-W : 권선단부
M : 영구자석
R : 회전자 (Rotor)
S : 고정자 (Stator)
Ri : 영구자석 내경 (Inner radius)
Ro : 영구자석 외경 (Outer radius)
Y : 요크 (Yoke)
본 발명은 축방향 자속 영구 자석형 코어리스 기기의 전기자권선(Armature Winding)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 영구 자석의 자속 성분이 축방향과 일치하는 전동기 및 발전기 등에 적용하기에 적합한 전기자권선의 제조방법의 제공에 관한 것이다.
본 발명에서의 일반적인 '전기기기'란 전동기 및 발전기 등 회전기기를 지칭한다. 일반적인 전기기기는 고정자(Stator)의 코어(Core)에 일정한 간격을 두고 슬롯(Slot)이 구성되어 있다. 전기기기에서의 슬롯 역할은 전기자 및 계자의 권선을 수용하기 위한 것이다.
슬롯이 존재함으로서 그로 인한 전자기적 손실과 슬롯 크기와 전기기기 체적에 대한 전기자 및 계자 권선의 체적 밀도가 낮게 된다는 단점이 있게 된다.
이러한 문제점을 감안하여 슬롯리스(Slotless)형으로 코어에 직접 전기자 및 계자 권선을 수용하는 방법도 사용되어지며, 코어에 직접 권선함으로써 전자기적 손실을 줄일 수 있지만 이 또한 전기자 및 계자권선의 체적 밀도가 낮다는 단점은 여전히 존재하게 된다.
일반적으로 사용되어지는 전기기기의 고정자(Stator) 코어의 특성은 자속의 흐름을 방해받지 않고 충분한 자로를 확보하기 위하여 전기 강판을 사용하거나 적층하여 사용한다.
영구자석(Permanent magnet)을 사용하는 전기기기는 전동기 및 발전기 등에 주로 사용하는데, 영구자석의 역할은 일반 전기기기의 자속을 발생하는 계자 역할을 대신해서 영구자석 종류에 따라서 자장의 에너지가 일정하게 유지 할 수 있게 하는 것으로서, 영구자석의 자속 방향에 따라 원주방향 자속형(RFPM)과 축방향 자 속형 (AFPM)분류 할 수 있다.
본 발명은 축방향 영구자석 전기기기(도 1 참조)에서, 계자 권선의 역할을 영구자석으로 대체하고 코어를 사용하지 않고 영구자석에서 발생하는 자장에너지를 전기자권선에 전자기적으로 수용 할 수 있으며, 일반 전기기기의 권선 체적 밀도를 향상시키는 축방향 영구자석형 코어리스 전기기기를 제공하기 위한 것이다.
더욱 상세히는 일반적인 종래로 부터 사용되어지는 전동기 및 발전기 등의 전기기기 구성을 개선한 코어리스(Coreless)형의 고정자 권선으로서, 주형용 에폭시 수지화합물(Casting Epoxy Resin System) + 코일(Coil)형으로 전기자 코일 일체형으로 구성한다.
종래로 부터 다양한 종류의 영구 자석형 전기기기가 코어를 사용하여 전기자권선을 수용하여 안출되어 왔다.
이러한 종래의 영구 자석형 전기기기는 고정자(Stator)는 대부분 코어(Core)와 전기자권선으로 구성되어지며 회전자 요크(Yoke)에 자석을 배설하고 이 자석이 만드는 자속과 전류의 상호 전자력을 이용하여 구성함으로서 전체적으로 영구자석형 전기기기의 무게와 길이가 길어지며 그 폭의 단축화에 제한성이 있었다.
따라서, 상술한 문제점으로 인하여 단위 무게 당 출력 비가 낮게 되고, 협소한 공간에 장착하기 용이하지 아니하여 실제적인 다양한 용도의 적용성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한 원주방향 자속 영구자석형 전기 기기는 구동 축과 평행하거나 직각으로 배설되어 연결기구를 구비하여야 하므로, 불필요한 부재의 사용으로서 비용이 상승 하고 장착공간이 확보되어야 하므로 컴팩트화에도 제한이 있는 등의 문제점을 가지고 있었다.
뿐만 아니라, 일반적으로 사용되어지는 전기기기는 고정자에 코어를 사용함으로써 전기적 손실뿐만 아니라 맥동 현상으로 인한 회전기기의 진동과 소음에 영향을 준다. 또한 기기적으로 복잡하고, 코일 권선의 저밀도로 인해 전기기기의 단위 무게당 출력비가 낮아 전기기기의 전체적인 효율을 저하시킨다.
코어리스 전기기기는 코일 권선의 고밀도로 균등하게 배설되므로 맥동현상으로 인한 전기기기의 진동과 소음이 코어를 사용하는 회전기기보다 영향을 적게 받는다.
한편, 코어리스 전기기기의 단점은 기기적으로 강인하지 못하고 공극이 상대적으로 커지므로 공극에서 자속밀도가 낮게 되어 출력에 영향을 준다. 이러한 영향을 줄이기 위해서, 최근에는 고 에너지 밀도를 가지는 희토류 자석류(Nd-Fe-B)의 개발로 인하여 이러한 단점은 많이 보완되고 있는 실정이다.
종래로 부터 다양한 종류의 축방향 영구 자석형 전기기기에서 전기자권선에 코어를 사용하지 않고 고정자를 구성하는 방법이 진행되어 왔다.
종래로 부터 사용되어지는 코어리스 방식은 일반 코일을 사용하지 않고 동판을 식각(Etching)하여 프린트 권선(Printed Winding) 및 필림 코일 형태(Film Coil Pattern)로써 사용되어진다.
본 발명의 축방향 영구자석형 코어리스 전기기기는 필림 코일 방식과 비교한다면, 전기자권선 방식, 코일의 모양 및 전자기적으로 다른 방식을 채용하고 있다.
먼저 필림 코일의 형태는 식각함으로써 사각형(Rectangle Type)이며, 일반코일 형태는 원형(Round Type)이다. 필림 코일 방식은 코일형태로 만들기 위해서 1차 가공 즉 식각 및 절연물 첨가 등을 걸쳐 전기자권선이 구성되어진다.
또한 필림 코일의 형태는 코일과 코일 사이에 일정 공극을 수용하기 때문에 전기자권선의 체적 밀도가 낮다는 단점을 가지고 있다.
영구 자석형 회전기기는 일정 공극을 두고 전기자권선 즉 고정자와 영구자석이 배설된 회전자로 구성되어지며, 공극(Air Gap) 길이에 따라서 자속 분포가 일정하지 않다. 필림 코일의 경우 전기자권선의 각 코일 층에서 수용하는 자속와 전기자권선의 전류밀도의 크기가 낮게 구성 될 수 있다.
본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법은 일반 코일을 사용함으로서 1차 가공이 필요 없으며 영구자석의 모양과 자석에서 발생하는 자계에너지를 모두 수용할 수 있는 육각형 모양의 지그(Jig)에 일정한 턴수(Turn Number) 및 코일 피치(Coil Pitch)와 극 피치(Pole Pitch)를 갖는 전기자권선이 연속으로 구성된다. 코일과 코일사이는 필름 코일 보다 상대적으로 공극이 작고 또한 단위 면적 당 전기자권선 밀도가 높다.
본 발명의 축 방향 영구자석형 코어리스 전기자권선 방식에서 지그(Jig) 모양의 형태는 육각형으로 이루어지며, 축 방향 코어리스 전기기기의 고정자는 환형 형태의 전기자권선 형태로 구성되므로, 육각형 형태의 코일을 환형 방식으로 전기자권선을 함으로서 권선의 체적 밀도를 높일 수 있다. 육각형의 각 변의 길이와 내 접하는 각도는 영구자석의 크기 및 극수 와 전자기적 특성에 따라 변할 수 있다.
본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법에서 전기자 상수(Phase)에 따라 수동 또는 자동으로 연속해서 일체형으로 권선할 수 있다.
수동으로 전기자권선을 조립 할 경우 코일 피치와 극 피치에 상응하는 첫 번째 상과 두 번째 상 사이에 일정 거리 두고 한 상의 전기자 권선을 연속해서 일체형으로 권선을 하고, 다음 공정에서 한 상의 일정 간격 사이에 다른 상이 수용하여 환형 방식으로 조립한다.
자동으로 전기자권선을 조립 할 경우 코일 피치와 극 피치에 상응하는 첫 번째 상의 일정 폭 길이 두고 다른 상이 수용하고 반복해서 다른 상이 수용을 하고, 상수에 따라 전기자권선을 연속해서 일체형으로 권선을 하고, 일체형 전기자권선을 환형 방식으로 조립한다.
본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법은 종래의 전기기기에 코어리스 형태의 전기자권선에 대한 개선에 관한 것으로서,
본 발명은 종래의 축방향 영구자석형 전기기기에 비하여 고정자에 코어를 사용하지 않고 전기자권선을 함으로써 전기기기 고정자의 전자기적 손실 과 코킹 토크(Cogging Torque)의 손실을 줄이고, 전기자 코일 권선의 저밀도를 개선할 수 있는 유용성을 가진다.
또한 축방향 영구자석형 전기기기에 코어리스를 채용함으로써 전기기기의 단 위 무게 당 출력 비가 크게 개선되었다.
부가하여, 축방향 영구자석형 전기기기의 단점을 개선함으로써 구조적으로 길이가 짧게되므로, 관성이 작고, 소형 경량화가 가능하여 각종 회전기기 등의 다양한 용도를 가지게 하는 것을 목적으로 한다.
이하의 부수된 도면과 함께 본 발명의 축방향 자속 영구자석형 코어리스 기기(Axial-Flux-Permanent Magnet Coreless-machines)의 전기자권선(Armature Winding)의 제조방법 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법이 적용되는 코어리스 기기의 예시적인 구성을 도시하는 축을 따라서의 종단면도로서 도 1A 는 축방향 기기의 회전자 구조가 이너로터(Inner rotor) 방식에 적용된 단면도, 도 1B 는 회전자 구조가 아웃터로터(Outer rotor) 방식에 적용된 축방향 자속형 기기의 원리와 구성을 단면도,
도 2 는 본 발명의 제조방법이 적용된 전기자권선용의 지그 및 코일 권선프레임의 형태를 도시하는 일 실시예의 평면도, 도 3 은 상수에 따른 전기자권선의 전자기적 위치 및 상수에 따른 코일 배치가 적용된 전기자권선의 일 실시예의 일부분을 도시하는 단면도, 도 4 는 본 발명이 적용된 1상 당의 전기자권선의 경우, 권선체의 구성을 도시하기 위하여 직선화하여 도시한 상태에서 설명하는 일 실시예의 사시도, 도 5 는 1 상의 전기자권선의 전자기적 위치 및 코일 배치가 적용된 단면도, 도 6 은 본 발명의 다상의 전기자권선의 경우의 권선체의 구성을 도시하기 위하여 직선화하여 도시한 상태에서 설명하는 일 실시예의 사시도, 도 7 은 본 발명의 코어리스 권선의 구성 예로써 다상의 전기자권선의 상수에 따른 전자기적 위치의 코일 배치 평면도, 도 8 은 상수에 따른 전기자권선이 자동으로 조립된 환형 방식의 축 방향 자속 코어리스 전기자권선 구성의 최종 실시 예의 도면이다.
본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법에서,
도 1 에 단면도로써 예시적으로 도시되는 기본적인 구성의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선 어셈블리의 제조방법을 제공함에 있어서;
축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기를 구성함에 있어서 소위 '아우터로터(Outer Rotor)' 방식의 것과 '이너로터(Inner Rotor)' 방식의 것을 각각 설명한다.
도 1(A) 의 축 중심을 따라서 상하로 얻어지는 단면도에서와 같이,
축 방향 자속 영구자석형 코어리스 기기에서 아우터로터 방식은;
전기자권선(W)를 샤프트축(ST)에 장착 고정하여 고정자로 하여, 이 고정자를 도시하지 아니하는 외방의 샤시나 브라켓 등에 고정되고, 영구자석(M)을 통상, 방사상으로 요우크(Y) 상에 배설 고착되는 하우징(H)으로서 구성되는 회전자(R)를 구비한다. 따라서 이러한 구성에서는 샤프트축(ST)은 고정되고 하우징(H)이 회전 구동하게 된다.
또한, 이너로터방식은 도 1B에서와 같이, 회전이 금지되는 고정자로서 전기자권선(W)를 요우크(Y) 상에 부착하여 가지는 하우징(H)을 도시하지 아니하는 외방 샤시나 브라켓 등에 고정하여 고정자로서 하고,
샤프트축(ST)에 영구자석(M)이 배설되어 있는 회전자(R)가 회전하여 외방의 동력으로 사용되는 구성이다.
상기와 같은 다양한 구성의 축 방향 자속 영구자석형 코어리스 전기기기 구성에서, 전기기기의 출력 및 기기구조의 특성에 따라 회전자의 영구자석 수와 전기자권선의 상수에 따라 영구자석의 전자기적 위치와 전기자권선의 전자기적 위치를 수용하기 위해서 각 상의 코일과 코일 사이의 폭 길이는 변 할 수 있으며, 전기자권선의 일정한 모양을 갖는 지그(Jig)형태는 변할 수 있다.
또한 다수의 회전자(R)와 다수의 고정자(S)과 샤프트축(ST) 상에서 병렬로 배설됨으로서 구동 토오크 및 출력이 임의로 조절이 가능하도록 함께 수용 할 수 있는 구성에 적용된다.
상기와 같은 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선 어셈블리를 구성함에 있어서, 축 방향 전기기기의 내경(Ri)과 외경(Ro)의 최적의 비를 선택하고 그에 적합한 코일의 지그(Jig) 모양을 육각형으로 제작하며, 상기 기기의 체적 및 영구자석(Pole Pair)의 수에 따라 육각형 형태가 변화 될 수 있다.
상기 고정자의 코일 권선법에서 전기자의 상수(Phase Number)에 대응되는 일정 넓이의 길이 만큼을 수용할 수 있는 고정자 지그(Jig)에 적용하여 자동 및 수동에 의해서 코일을 권선 한다.
축 방향 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선의 전자기적 요소를 갖추기 위해서 코일 피치(Pitch) 및 자극 피치에 따라서 각 상의 코일 폭 및 길이는 달라 질 수 있다.
부언하면, 본 발명은 축 방향 영구자석 코어리스 기기의 고정자에 있어서, 상기 전기자 코일 권선을 상수에 대응하며 환형 코일 방식의 일체형의 권선을 조립하여 코일을 배치하게 되는 것이다.
이러한 구성으로서 제조되는 본 발명의 축방향 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선은 일체형 고정자 권선 틀에 정형화된 수지화합물의 형상체와 코일 권선체를 안치하고 상기 수지화합물을 주입 후 고정하여 구성하고, 상기 고정자를 정형화된 수지화합물의 형상체에 환형의 일체형 권선체를 고정한 것을 특징으로 한다.
축 방향 영구자석형 코어리스 기기의 고정자 전기자권선을 코일의 단위 체적당 밀도를 향상시킬 수 있는 지그 모양을 적용함으로써, 종래로 부터 일반 코일을 사용하지 않고 동판을 식각하여 프린트 권선(Printed Winding) 및 필름 코일 형태(Film Coil Pattern)로써 사용되어지는 코어리스 전기기기에 비하여,
(1) 필림 코일(Film Coil) 방식은 코일형태로 만들기 위해서 1차 가공 즉 식각 및 절열물 첨가등을 걸쳐 전기자권선이 구성되어진다.
또한 필름 코일의 형태는 코일과 코일 사이에 일정 공극을 수용하기 때문에 전기자권선의 체적 밀도가 낮다는 단점을 가지고 있다.
도 1 에서 본 발명에서 개시되는 전기자권선은 일반 원형(Round Type)코일을 사용하므로 축 방향 전기자권선을 수용하기 위해서 1차 가공이 필요 없으며 코일(Coil)과 코일사이에는 필름 코일 보다 상대적으로 공극이 작고 또한 단위 면적 당 전기자권선 밀도가 높다.
(2) 도 5, 도 7 에서 영구 자석형 회전기기는 일정 공극을 두고 전기자권선 즉 고정자와 영구자석이 배설된 회전자로 구성되어지며, 공극(Air Gap)길이에 따라서 자속 분포가 일정하지 않다.
도 5 에서 1상의 전기자권선이 축방향 자속 영구자석형 코어리스 기기에 적용하였을 때 공극에서의 전자기적 코일 위치를 나타낸다.
도 7 에서 3상의 전기자권선이 축방향 자속 영구자석형 코어리스 기기에 적용하였을 때 공극에서의 전자기적 코일 위치를 나타낸다.
필림 코일의 경우 전기자권선의 각 코일 층에서 수용하는 자속와 전기자권선의 전류밀도가 균일하지 않을 수 있다. 본 발명의 축방향 영구자석형 코어리스 전기자권선 방식은 공극에서 각 상의 코일 권선 배치가 대칭적으로 수용 되므로 각 코일 층에서 수용하는 자속와 전기자권선의 전류밀도가 균일하다.
(3) 도 2, 3 에서 본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법에서 지그(Jig) 모양의 형태는 육각형으로 이루어지며, 영구자석의 모양과 자석에서 발생하는 자계에너지를 모두 수용할 수 있는 육각형 모양의 지그(Jig)에 일정한 턴수(Turn Number) 및 코일 피치(Pitch)와 극 피치(Pole Pitch)를 갖는 전기자권선이 연속으로 구성됨을 도시하고 있고 도면에서 E 는 권선의 단부를 의미한다.
도 7 에서 축 방향 코어리스 전기기기의 고정자는 환형 형태의 전기자권선 형태로 구성되므로, 육각형 형태가 환형 방식으로 전기자권선을 함으로서 권선의 체적 밀도를 높일 수 있다. 육각형의 각 변의 길이와 내 접하는 각도는 영구자석의 크기 및 극 수 와 전자기적 특성에 따라 변할 수 있다.
(4) 도 4, 6, 8 에서 본 발명의 축방향 영구자석형 코어리스 전기자권선 방식에서 전기자 상수(Phase)에 따라 수동 또는 자동으로 연속해서 일체형으로 권선을 할 수 있다.
도 4 에서와 같이, 수동으로 전기자권선을 조립 할 경우 코일 피치와 극 피치에 상응하는 첫 번째 상과 두 번째 상 사이에 일정 거리 두고 한 상의 전기자권선을 연속해서 일체형으로 권선을 하고, 다음 공정에서 한 상의 일정 간격 사이에 다른 상이 수용하여 환형 방식으로 조립한다.
도 6 에서와 같이, 자동으로 전기자권선을 조립 할 경우 코일 피치와 극 피치에 상응하는 첫 번째 상의 일정 폭 길이 두고 다른 상이 수용하고 반복해서 다른 상이 수용을 하고, 상수에 따라 전기자권선을 연속해서 일체형으로 권선을 하고, 도 8과 같이 일체형 전기자권선을 환형 방식으로 조립한다.
이상과 같은 본 발명의 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법은, 상기 고정자의 코일 권선법에서 전기자의 상수에 대응되는 일정 넓이의 길이 만큼을 수용할 수 있는 고정자 지그(Jig)에 적용하여 자동 및 수동에 의해서 코일을 권선하는 것이고,
상기 축 방향 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선의 전자기적 요소를 갖추기 위해서 코일 피치(Pitch) 및 자극 피치에 따라서 각 상의 코일 폭 및 길이는 달라 질 수 있다는 특성을 가진다.
또한, 전기자 코일 권선은 상수에 대응하며 환형 코일 방식의 일체형의 권선을 조립하여 코일을 수용하며, 상기 환형 일체형 전기자권선을 정형화된 수지화합물의 형상체에 권선체를 고정한 것을 특징으로 하고,
일체형 주형 코일 고정자는 축 방향 자속형 기기로서 구성하여, 사용 목적에 따라서 샤프트축(ST)에 고정시키고 영구자석 회전자를 장착하여 하우징(H)이 회전하거나, 일체형 주형 코일 고정자를 외함에 고정시키고 영구자석 회전자를 축에 장착하여 회전시키는 구성에 적용되는 것을 부가적인 특징으로 하게 된다.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 제조방법은;
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축 방향 자속 영구자석형 기기로의 적용이 가능하며, 기존의 코일 권선 방법과 비교하여 고정자 코일 권선 체적 밀도를 향상시키는 방법으로써 코일의 단위 체적당 밀도를 향상시킬 수 있는 지그의 모양을 적용함으로써, 기존의 전기기기의 전기자 코어를 사용함으로써 발생되어지는 철손 및 코킹 토크(Cogging Torque)의 의한 전자기적 손실을 제거함으로써 축 방향 기기의 단위 무게당 출력의 비가 개선되고,
전기자의 고정자 코어를 사용하지 않으므로 기기적으로 축방향으로의 길이를 대단히 컴팩트하게 구성할 수 있어 다양한 응용성을 가지는 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 전기자권선은 고정자이며 축과 일체형으로 구성되며, 코일 권선체는 축과 직각으로 배치 되는 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선 어셈블리에 있어서;
    상기 축 방향 전기기기의 내경(Ri)과 외경(Ro)의 대응하는 전기자권선용의 지그(Jig) 및 코일 형태는 축 방향으로 영구자석의 에너지를 최적으로 수용하기 위하여 코일피치(Coil Pitch=코일의 폭)는 원주 방향으로 내경의 코일 폭(Wi)과 외경의 코일 폭(Ro)이 상이한 육각형으로 구성하며,
    상기 전기자코일 권선용의 지그에서 대칭적이지 못한 육각형의 각 변의 길이와 내접하는 각도는 조합되는 영구자석(M)의 내경과 외경의 크기 및 극 수와 전기자의 상수에 따라 가변적으로 연속으로 구성하여 조립하는 것을 특징으로 하는 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법.
  2. 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선 어셈블리에 있어서;
    상기 전기자권선은 고정자이며, 상기 전기자권선은 상수에 대응하는 코일 권선체를 부채꼴로 펼쳐서 환형 코일 방식의 일체형의 권선을 조립하여 코일을 배치하며,
    상기 전기자권선의 코일 피치(Pitch) 및 자극 피치에 따라서 각 상의 코일 폭 및 길이를 가변하여 구성하고,
    상기 전기자용의 고정자는 일체형 고정자 권선 틀에 정형화된 수지화합물의 형상체와 전기자 코일 권선체를 안치하고 상기 수지화합물을 주입 후 고정하여 구성한 것을 특징으로 하는 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법.
  3. 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자권선 어셈블리에 있어서,
    상기 전기자권선은 고정자이며,
    전기자의 상수(Phase)에 따라 수동/자동으로 연속해서 일체형으로 권선하고,전기자 권선 시에는 코일 피치와 극 피치에 상응하는 첫 번째 상의 일정 폭방향 길이를 두고 다른 상이 수용하고 반복해서 다른 상이 수용을 하고, 상수에 따라 전기자권선을 연속해서 일체형으로 권선을 하고, 일체형 전기자권선을 펼쳐서 환형으로 조립하여 구성한 것을 특징으로 하는 축 방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 3 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기자권선은;
    전기자권선(W)를 샤프트축(ST)에 장착 고정하여 고정자로 하고, 영구자석(M)을 요우크(Y) 상에 배설고착되는 하우징(H)으로서 구성되는 회전자(R)를 구비하여 샤프트축(ST)은 고정되고 하우징(H)이 회전구동하는 아우터로터방식과,
    전기자권선(W)를 요우크(Y) 상에 부착하여 가지는 하우징(H)을 고정자로 하고, 샤프트축(ST)에 영구자석(M)이 배설되어 있는 회전자(R)가 회전하는 이너로터방식에 모두 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 축방향자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법.
  5. 제 3 항 또는 4 항에 있어서,
    축 방향 전기기기의 출력 및 기기구조의 특성에 따라 영구자석이 배설되어 있는 다수의 회전자와 펼쳐진 환형 코일의 일체형 전기자권선이 샤프트축(ST)과 일체형으로 그 축방향으로 다수 개 병렬하여 구성 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 축방향 자속의 영구자석형 코어리스 기기의 전기자 권선의 제조방법.
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