KR100279612B1 - 디스크형 모터의 로터 디스크 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에 관한 것으로, 종래에는 고속으로 회전시 영구자석의 밀도와 디스크의 밀도차로 인하여 영구자석을 구성하는 영구자석 조각에 원심력이 작용하여 영구자석 조각의 외측 테두리면과 이에 접촉되는 디스크의 결합면에 응력이 작용하게 됨으로써 그 응력이 클 경우 영구자석 조각의 테두리가 파손되거나 디스크의 형상의 변형이 발생되고, 또한 영구자석 조각에 작용하는 응력을 지지하기 위하여 영구자석의 테두리와 디스크의 외경사이의 지지폭이 커지게 되어 풍손이 증가하게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 영구자석 조각을 분할 배치하여 로터 디스크의 고속 회전시 디스크에 결합되는 영구자석 조각 및 그것을 지지하는 디스크에 작용하는 작용력을 감소시켜 영구자석 조각이 파손되는 것을 방지할 뿐만 아니라 디스크의 변형을 방지하고, 로터 디스크의 크기를 감소시켜 로터 디스크에 작용하는 풍손을 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

디스크형 모터의 로터 디스크 구조

본 발명은 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에 관한 것으로, 로터 디스크의 구조를 콤팩트(compact)하게 할 뿐만 아니라 고속 회전시 영구자석 조각에 의해 가해지는 응력을 최소화할 수 있도록 한 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기적인 에너지를 운동에너지로 전환시켜 외부로 동력을 출력하게 된다. 상기 모터는 그 종류가 다양하며, 모터의 일예로 디스크형 모터(Disk type motor; 일명 Axial-flux type motor)는 레코드 플레이어(Record player), 브이씨알 플레이어(VCR player), 씨디 플레이어(CD player) 등의 저속 회전과 저 출력을 요구하는데 적용되다가 요즘은 디지털 비디오 카메라(Digital vedio camer) 재생용 드럼 모터(약 9000 RPM)와 같이 고속/저출력에 적용되고 있으며 또한 최근에는 압축기용으로 고속/고출력으로 그 적용이 확대되고 있다.

상기 디스크형 모터는, 도 1,2에 도시한 바와 같이, 소정의 두께와 외경을 갖는 디스크(10)에 복수개의 권선 코일(11)이 삽입되어 이루어진 스테이터 디스크(100)가 일정 간격을 두고 모터케이스(200)에 고정 결합되어 구성된 스테이터(stator)(S)와, 소정의 두께와 외경을 갖는 디스크(30) 내부에 소정 형상으로 형성된 복수개의 영구자석 조각(31)이 상기 권선 코일(11)과 상응하도록 삽입되어 이루어진 로터 디스크(300)가 상기 스테이터 디스크(100)의 사이에 교번되게 위치함과 아울러 그 중심에 삽입되는 모터축(400)에 고정 결합되는 로터(rotor)(R)를 포함하여 구성된다.

상기 스테이터(S)를 이루는 스테이터 디스크(100)와 로터(R)를 이루는 로터 디스크(300)의 수는 모터의 출력에 따라 설정되고, 보통 로터 디스크(300)는 스테이터 디스크(100)의 외측에 위치하게 되고 그 수가 많게 된다. 그리고 바깥측에 각각 위치하게 되는 로터 디스크(300)의 바깥면에 영구자석에서 형성되는 자속의 흐름을 안내하는 로터 요크(500)가 각각 부착된다.

상기 디스크형 모터의 작동은, 도 3에 도시한 바와 같이, 권선 코일(11)에 전류가 인가되면 권선 코일(11)의 내측으로 변화되는 흐름 방향을 갖는 자속이 형성되며, 상기 권선 코일(11)에 의한 변화되는 자속과 영구자석(31)에서 형성되는 자속의 상호작용력에 의해 로터 디스크(300)가 회전력을 받아 회전하게 된다. 상기 각 로터 디스크(300)로 구성되는 로터의 회전력이 모터축(400)에 전달되어 모터축(400)이 회전하게 된다.

한편, 상기 로터를 구성하는 로터 디스크의 종래 구조에 대한 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 일정 두께와 외경을 갖는 디스크(30)에 일정 두께를 갖는 부채꼴 형상의 영구자석 조각(31)이 복수개 결합되어 이루어지며, 그 부채꼴 형상의 복수개 영구자석 조각(31)은 동일 원 상에 소정의 간격을 두면서 고리 형상을 이루도록 디스크(30)에 결합된다. 상기 영구자석 조각(31)은 짝수개로 이루어지며 각 영구자석 조각(31)은 서로 인접한 영구자석 조각(31)끼리 서로 다른 극(pole)을 갖도록 N극과 S극이 교번된 자극을 갖게 된다. 상기 일정 폭을 갖는 고리 형상으로 결합된 영구자석(31)의 외측 테두리 원은 디스크(30)의 외경과 소정의 지지폭(t)을 갖게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 디스크형 모터의 로터 디스크(300)는 고속으로 회전시 영구자석(31)의 밀도와 디스크(30)의 밀도차로 인하여 영구자석(31)을 구성하는 영구자석 조각(31)에 원심력이 작용하여 영구자석 조각(31)의 외측 테두리면과 이에 접촉되는 디스크(30)의 결합면에 응력이 작용하게 됨으로써 그 응력이 클 경우 영구자석 조각(31)의 테두리가 파손되거나 디스크(30)의 형상의 변형이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 영구자석 조각(31)의 원심력에 의한 응력을 지지하기 위하여 영구자석 조각(31)의 테두리와 디스크(30)의 외주면사이의 지지폭(t)이 커지게 되므로 영구자석 조각(31)의 크기가 클수록 로터 디스크(300)의 외경이 커지게 되며, 상기 로터 디스크(300)의 외경이 커짐에 따라 로터 디스크(300)에 풍손(windage loss)이 증가하게 되어 모터의 효율을 저하시키는 단점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 구조를 콤팩트(compact)하게 할 뿐만 아니라 고속 회전시 영구자석 조각에 의해 가해지는 응력을 최소화할 수 있도록 한 디스크형 모터의 로터 디스크 구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 디스크형 모터를 도시한 단면도,

도 2는 상기 디스크형 모터에서 스테이터 및 로터 그리고 모터축의 결합상태를 도시한 사시도,

도 3은 상기 디스크형 모터의 작동원리를 도시한 스테이터와 로터 디스크 측면도,

도 4는 종래 디스크형 모터의 로터 디스크 구조를 도시한 정면도,

도 5는 본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크 구조를 도시한 정면도,

도 6은 종래 디스크형 모터의 로터 디스크에 결합된 영구자석 조각에 고속 회전시 작용하는 응력 상태를 도시한 정면도,

도 7은 본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크에 결합된 영구자석 조각에 고속 회전시 작용하는 응력 상태를 도시한 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

30 ; 디스크 31 ; 영구자석 조각

31A ; 분할된 영구자석 조각

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 소정의 두께와 외경을 갖는 디스크에 극을 달리하도록 영구자석 조각이 서로 교호로 배치되며 그 배치된 영구자석 조각들이 고리 형태를 이루는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에 있어서, 상기 각 영구자석 조각을 원주 방향으로 복수개 분할하여 배치한 것을 특징으로 하는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조가 제공된다.

상기 각 영구자석 조각은 2개로 분할된 것을 특징으로 하는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크 구조는, 도 5에 도시한 바와 같이, 소정의 두께와 외경을 갖는 디스크(30)에 극을 달리하도록 영구자석 조각(31)이 서로 교호로 배치되며 그 배치된 영구자석 조각(31)들이 고리 형태를 이루는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에서, 상기 고리 형태로 배치된 각 영구자석 조각(31)을 원주 방향으로 복수개 분할하여 배치하게 된다.

상기 각 영구자석 조각(31)은 이등분하여 2개로 분할되는 것이 바람직하다.

상기 각 영구자석 조각(31)에서 분할된 분할 영구자석 조각(31A)은 원주 방향으로 소정의 간격을 갖도록 배치되며 그 분할 영구자석 조각(31A)은 서로 같은 극을 갖게 된다.

이하, 본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 디스크형 모터의 로터 디스크(300')는 권선 코일(11)이 결합된 복수개의 스테이터 디스크(100)에 교번되게 위치함과 아울러 중심에 삽입되는 모터축(400)에 고정 결합되어 로터(R)를 구성하게 된다.

본 발명의 로터 디스크(300')는 디스크(30)에 결합되는 영구자석 조각(31)을 분할하여 분할된 영구자석 조각(31A)으로 배치하게 됨으로써 분할된 각 영구자석 조각(31A)의 크기 즉 무게가 감소하게 되어 로터 디스크(300')의 고속 회전시 분할된 영구자석 조각(31A)에 원심력이 작게 작용하게 될 뿐만 아니라 영구자석 조각(31A)이 결합된 디스크(30)에 작용하는 응력이 작게된다. 또한 분할된 영구자석 조각(31A)에 의해 디스크(30)에 작용하는 응력이 작게 되므로 영구자석 조각(31A)을 지지하게 되는 디스크(30) 외주면과 영구자석 조각(31A) 테두리사이의 지지폭(t')을 감소시킬 수 있게 되어 로터 디스크(300')의 크기가 작게 된다. 즉 종래와 동일한 원 상에 고리 형태로 영구자석 조각(31)이 배치된 로터 디스크(300)에 비해 그 영구자석 조각(31)을 분할하여 배치한 로터 디스크(300')의 크기가 작게 된다.

도 6은 종래 로터 디스크가 고속 회전시 영구자석 조각 및 그것을 지지하는 디스크에 작용하는 응력 분포를 도시한 것이며, 도 7은 영구자석 조각이 분할된 상태로 배치된 본 발명의 로터 디스크가 고속 회전시 분할된 영구자석 및 그것을 지지하는 디스크에 작용하는 응력 분포를 도시한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 디스크형 모터의 로터 디스크 구조는 로터 디스크의 고속 회전시 디스크에 결합되는 영구자석 조각 및 그것을 지지하는 디스크에 작용하는 작용력을 감소시키게 됨으로써 영구자석 조각이 파손되는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 디스크의 변형을 방지하게 되어 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 로터 디스크의 크기를 감소시키게 됨으로써 로터 디스크에 작용하는 풍손을 줄이게 되어 모터의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 소정의 두께와 외경을 갖는 디스크에 극을 달리하도록 영구자석 조각이 서로 교호로 배치되며 그 배치된 영구자석 조각들이 고리 형태를 이루는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조에 있어서, 상기 각 영구자석 조각을 원주 방향으로 복수개 분할하여 배치한 것을 특징으로 하는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 영구자석 조각은 2개로 분할된 것을 특징으로 하는 디스크형 모터의 로터 디스크 구조.