JP6407524B2

JP6407524B2 - モータ

Info

Publication number: JP6407524B2
Application number: JP2013259101A
Authority: JP
Inventors: コン，ボンベ
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: US20140167548A1; US9484776B2; KR101385212B1; CN103872815A; EP2744078A2; CN103872815B; JP2014121265A; EP2744078A3

Description

本発明は、モータに関し、より詳細には、モータの回転子に関する。

一般的に、モータは、回転軸と、回転軸を囲む回転子と、回転子と所定間隔を有する固定子と、固定子を固定するハウジングと、を含む。

回転軸は、ハウジングにより支持される。回転子は、回転軸を囲むロータコア(ｒｏｔｅｒｃｏｒｅ)及びロータコアに結合されたドライブマグネット(ｄｒｉｖｅｍａｇｎｅｔ)を含む。固定子は、複数のステータコア(ＳｔａｔｏｒＣｏｒｅ)及びステータコアごとに巻線されたコイル(ｃｏｉｌ)を含む。固定子に電流が印加されると、固定子と回転子の相互作用により回転子が回転する。

モータの回転時、回転子と固定子の間の相互作用により磁気エネルギーが最小である位置に移動しようとする半径方向の力、すなわち、コギングトルク(ｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ)が発生できる。コギングトルクは、運転者が感じる品質の満足度に影響を与えることができる。

コギングトルクを減らすために、複数のロータを積層するが、各ロータコアの外周面に結合されるドライブマグネットがお互いに傾斜するように形成することができる。

これによって、コギングトルクは減るが、スキュー角(ｓｋｅｗａｎｇｌｅ)によりモータの出力が減少する問題がある。

したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、モータの回転子構造を提供することにある。

本発明の一実施形態よるモータの回転子は、第１のロータコア及び前記第１のロータコアの外周面に結合された複数の第１のマグネットを含む第１のロータと、第２のロータコア及び前記第２のロータコアの外周面に結合された複数の第２のマグネットを含む第２のロータと、前記第１のロータと前記第２のロータの間に積層され、第３のロータコア及び前記第３のロータコアの外周面に結合された複数の第３のマグネットを含む第３のロータと、を含み、前記第３のマグネットの磁束は、前記第１のマグネットの磁束または前記第２のマグネットの磁束より低い。

前記第３のマグネットは、前記第１のマグネットまたは前記第２のマグネットより低い磁束を有する物質を含むことができる。

前記第３のマグネットは、フェライト磁石を含み、前記第１のマグネットまたは前記第２のマグネットは、希土類磁石を含むことができる。

前記第１のマグネット及び前記第２のマグネットの中で少なくとも一つは、ネオジム磁石を含み、前記３のマグネットは、サマリウムコバルト磁石及びフェライト磁石の中で少なくとも一つを含むことができる。

前記第３のマグネットは、前記第１のマグネットまたは前記第２のマグネットより小さいサイズを有することができる。

前記第３のマグネットは、前記第１のマグネットまたは前記第２のマグネットの６０％〜９０％のサイズを有することができる。

前記第３のマグネットの幅、長さ、厚さ及び面積の中で少なくとも一つは、前記第１のマグネット及び前記第２のマグネットの中で少なくとも一つの幅、長さ、厚さ及び面積の中で少なくとも一つの６０％〜９０％である。

前記第１のマグネットと前記第３のマグネットは、第１のスキュー角(ｓｋｅｗａｎｇｌｅ)で傾斜して配置され、前記第２のマグネットと前記第３のマグネットは、第２のスキュー角(ｓｋｅｗａｎｇｌｅ)で傾斜して配置される。

前記第１のスキュー角及び第２のスキュー角の中で少なくとも一つは、１/２スロットピッチ(ｓｌｏｔｐｉｔｃｈ)以下である。

本発明の一実施形態によるモータは、回転軸と、前記回転軸を囲む回転子と、前記回転子と離隔される固定子と、前記固定子を固定するハウジングと、を含み、前記回転子は、第１のロータコア及び前記第１のロータコアの外周面に結合された複数の第１のマグネットを含む第１のロータと、第２のロータコア及び前記第２のロータコアの外周面に結合された複数の第２のマグネットを含む第２のロータと、前記第１のロータと前記第２のロータの間に積層され、第３のロータコア及び前記第３のロータコアの外周面に結合された複数の第２のマグネットを含む第３のロータと、を含み、前記第３のマグネットの磁束は、前記第１のマグネットの磁束または前記第２のマグネットの磁束より低い。

本発明の実施形態によれば、コギングトルクを減らすと共にモータの出力を高く維持することができる。また、モータの製造費用を減らすことができる。

図１は、モータの回転子を示した図である。図２は、上部ロータの断面を示した図である。図３は、中間ロータの断面を示した図である。図４は、下部ロータの断面を示した図である。図５は、本発明の一実施形態によるモータの上部ロータの断面を示した図である。図６は、本発明の一実施形態によるモータの中間ロータの断面を示した図である。図７は、本発明の一実施形態によるモータの下部ロータの断面を示した図である。図８は、本発明の他の実施形態によるモータの上部ロータの断面を示した図である。図９は、本発明の他の実施形態によるモータの中間ロータの断面を示した図である。図１０は、本発明の他の実施形態によるモータの下部ロータの断面を示した図である。

本発明は、多様に変更可能であり、さまざまな実施形態を有することができる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書及び図面内容に基づいてなされた均等な変更および付加は、いずれも本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は前記用語により限定されものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的のみで使用される。例えば、本発明の権利範囲を脱しない範囲で、第１の構成要素は第２の構成要素と命名することができ、類似に第２の構成要素も第１の構成要素と命名することができる。及び/またはとの用語は、複数の関連された記載された項目の組み合わせまたは複数の関連された記載された項目の中のいずれか一項目を含む。

いかなる構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるかあるいは「接続されて」いるとの用語は、ある構成要素が他の構成要素に直接的に連結されるかあるいは接続されることもできるが、中間に他の構成要素が介在することもできることを意味する。一方に、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるかあるいは「直接接続されて」いるとの用語は、中間に他の構成要素が存在しないことを意味する。

本明細書で使用した用語は、但し、特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明はこれに限定されるものではない。単数の表現は、文脈上明白に相違に記載しない限り複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するのであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除することではない。

特定しない限り、技術的や科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解される意味と同一な意味を有する。一般的に使用される辞典に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致することと解でき、本出願において明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味を有することで解釈できない。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明するが、図面符号に関係なく同一であるか対応する構成要素には同一な参照番号を付与し、その重複説明は省略する。

図１は、モータの回転子を示す。

図１を参照すれば、モータ１００は、回転軸１１０と、回転軸１１０を囲む回転子１２０と、回転子１２０と所定間隔を有する固定子(図示せず)と、固定子を固定するハウジング(図示せず)と、を含む。

回転軸１１０は、ハウジングにより支持される。回転子１２０は、固定子と相互作用し、回転軸１１０と一緒に回転する。

複数のロータ(ｒｏｔｏｒ)が上下に積層されて回転子１２０を形成することができる。例えば、回転子１２０は、積層された上部ロータ１２２、中間ロータ１２４及び下部ロータ１２６を含むことができる。各ロータは、回転軸１１０を囲むロータコア(ｒｏｔｏｒｃｏｒｅ)及びロータコアの外周面に結合された複数のドライブマグネットを含むことができる。各ロータコアの外周面には、Ｎ極マグネットとＳ極マグネットが相互に配置される。

一方、回転子と固定子の間の相互作用により発生するコギングトルク(ｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ)を減らすために、各ロータのドライブマグネットはお互いに傾斜して配置される。すなわち、上部ロータのドライブマグネットと中間ロータのドライブマグネットは、所定スキュー角(ｓｋｅｗａｎｇｌｅ)で傾斜して配置され、中間ロータのドライブマグネットと下部ロータのドライブマグネットも所定スキュー角(ｓｋｅｗａｎｇｌｅ)で傾斜して配置される。

図２乃至図４は、上部ロータ、中間ロータ及び下部ロータの断面を示す。図２、図３及び図４は、各々図１のＳ１、Ｓ２、Ｓ３線に沿って切断した断面図である。

図２乃至図４を参照すれば、上部ロータ１２２は、回転軸を囲む上部ロータコア１２２−１及び上部ロータコアの外周面に配置された複数のドライブマグネット１２２−２を含む。中間ロータ１２４は、回転軸を囲む中間ロータコア１２４−１及び中間ロータコアの外周面に配置された複数のドライブマグネット１２４−２を含む。下部ロータ１２６は、回転軸を囲む下部ロータコア１２６−１及び下部ロータコアの外周面に配置された複数のドライブマグネット１２６−２を含む。この時、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２と中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、所定スキュー角(Ａ゜)で傾斜している。また、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２と下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２も所定スキュー角(Ａ゜)で傾斜している。

これはコギングトルクを低減させるためのことで、所定スキュー角(Ａ゜)は、例えば、１/２スロットピッチ(ｓｌｏｔｐｉｔｃｈ)に該当する角度である。

一方、固定子とロータの極は、正位置に位置している時正常的な出力ができる。したがって、スキュー角が大きいほど、固定子とロータの極が正位置からずれるようになるので、モータの出力が減少する。

本発明の一実施形態によれば、コギングトルクを低減させるとともにモータの出力を高く維持するために、中間ロータのドライブマグネットの磁束を上部ロータ及び下部ロータのドライブマグネットの磁束より低く形成する。

図５乃至図７は、本発明の一実施形態によるモータの上部ロータ、中間ロータ及び下部ロータの断面を示す。図５、図６及び図７は、各々図１のＳ１、Ｓ２、Ｓ３に沿って切断した断面図である。

図５乃至図７を参照すれば、上部ロータ１２２、中間ロータ１２４及び下部ロータ１２６が回転軸１１０を囲んで積層され、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２と中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は所定スキュー角で傾斜しており、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２と下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２も所定のスキュー角で傾斜していることは、図２乃至図４と同一である。

この時、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２より低い磁束を有する物質からなる。

一般的に、希土類磁石(例えば、ＮｄＦｅＢ(ネオジム)磁石、ＳｍＣｏ(サマリウムコバルト)磁石)は、フェライト磁石に比べて高い磁束を有する。したがって、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２を希土類磁石で形成する場合、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、フェライト磁石で形成することができる。これによって、価格上昇率が大きい希土類磁石を少なく使用することで、製造費用を節減することができる。

また、希土類磁石の中でネオジム磁石は、サマリウムコバルト磁石に比べて高い磁束を有する。したがって、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２をネオジム磁石で形成する場合、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、サマリウムコバルト磁石またはフェライト磁石で形成してもよい。

このように、中間ロータコアに配置されたドライブマグネットが上部ロータコアまたは下部ロータコアに配置されたドライブマグネットより低い磁束を有する物質からなる場合、スキュー角(Ｂ゜)を減らしてもコギングトルクを低く維持することができる。

図８乃至図１０は、本発明の他の実施形態によるモータの上部ロータ、中間ロータ及び下部ロータの断面を示す。図８、図９及び図１０は、各々図１のＳ１、Ｓ２、Ｓ３に沿って切断した断面図である。

図８乃至図１０を参照すれば、上部ロータ１２２、中間ロータ１２４及び下部ロータ１２６が回転軸１１０を囲んで積層され、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２と中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、所定スキュー角で傾斜しており、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２と下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２も所定スキュー角で傾斜していることは、図２乃至図４と同一である。

この時、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２は、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２より小さいサイズを有する。すなわち、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２の幅(例えば、図９のＥ)、厚さ、長さまたは面積は、上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２の幅(例えば、図３のＤ、Ｄ＞Ｅ)、厚さ、長さまたは面積より小さいサイズを有することができる。例えば、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２の幅、長さ、厚さ、面積の中で一つが上部ロータコア１２２−１に配置されたドライブマグネット１２２−２及び下部ロータコア１２６−１に配置されたドライブマグネット１２６−２の幅、厚さ、長さ、面積の中で一つの６０％〜９０％のサイズを有することができる。

このように、中間ロータコア１２４−１に配置されたドライブマグネット１２４−２の磁束を低く設定すれば、磁束の均衡を取るために各ロータコアに配置されたドライブマグネットの間のスキュー角を減らすことができるので(図５乃至図７のＢ゜(＜Ａ゜)、図８乃至図１０のＣ゜(＜Ａ゜))、コギングトルクを低減させると共にモータの出力を高く維持することができる。

以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施形態及び添付された図面に限定されるものではない。

１００：モータ
１１０：回転軸
１２０：回転子
１２２：上部コア
１２４：中間コア
１２６：下部コア

Claims

モータの回転子であって、
第１のロータコア及び前記第１のロータコアの外周面に結合された複数の第１のマグネットを含む第１のロータと、
第２のロータコア及び前記第２のロータコアの外周面に結合された複数の第２のマグネットを含む第２のロータと、
前記第１のロータと前記第２のロータとの間に積層され、第３のロータコア及び前記第３のロータコアの外周面に結合された複数の第３のマグネットを含む第３のロータと、を含み、
前記複数の第３のマグネットの磁束は、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットの磁束より低く、
前記複数の第３のマグネットは、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットのサイズよりも小さいサイズを有し、
前記複数の第３のマグネットは、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットの磁束よりも低い磁束を有する物質を含むことを特徴とする回転子。
前記複数の第１のマグネット及び前記複数の第３のマグネットは、第１のスキュー角で傾斜して配置され、前記複数の第２のマグネット及び前記複数の第３のマグネットは、第２のスキュー角で傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
前記第１のスキュー角及び前記第２のスキュー角のうちの少なくとも一方は、１／２スロットピッチ以下であることを特徴とする請求項２に記載の回転子。
前記複数の第３のマグネットは、フェライト磁石を含み、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットは、希土類磁石を含むことを特徴とする請求項３に記載の回転子。
前記複数の第１のマグネット及び前記複数の第２のマグネットのうちの少なくとも１つは、ネオジム磁石を含み、前記複数の第３のマグネットは、サマリウムコバルト磁石及びフェライト磁石のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の回転子。
前記複数の第３のマグネットは、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットのサイズの６０％〜９０％のサイズを有することを特徴とする請求項１に記載の回転子。
前記複数の第３のマグネットの幅、長さ、厚さ及び面積のうちの少なくとも１つは、前記複数の第１のマグネット及び第２のマグネットのうちの少なくとも１つの幅、長さ、厚さ及び面積のうちの少なくとも１つの６０％〜９０％であることを特徴とする請求項６に記載の回転子。
回転軸と、
前記回転軸を囲む回転子と、
前記回転子と離隔される固定子と、
前記固定子を固定するハウジングと、を含み、
前記回転子は、
第１のロータコア及び前記第１のロータコアの外周面に結合された複数の第１のマグネットを含む第１のロータと、
第２のロータコア及び前記第２のロータコアの外周面に結合された複数の第２のマグネットを含む第２のロータと、
前記第１のロータと前記第２のロータとの間に積層され、第３のロータコア及び前記第３のロータコアの外周面に結合された複数の第３のマグネットを含む第３のロータと、を含み、
前記複数の第３のマグネットの磁束は、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットの磁束より低く、
前記複数の第３のマグネットは、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットのサイズよりも小さいサイズを有し、
前記複数の第３のマグネットは、前記複数の第１のマグネットまたは第２のマグネットの磁束よりも低い磁束を有する物質を含むことを特徴とするモータ。
前記複数の第１のマグネット及び前記複数の第３のマグネットは、第１のスキュー角で傾斜して配置され、前記複数の第２のマグネット及び前記複数の第３のマグネットは、第２のスキュー角で傾斜して配置されることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
前記第１のスキュー角及び前記第２のスキュー角のうちの少なくとも一方は、１／２スロットピッチ以下であることを特徴とする請求項９に記載のモータ。