KR100517169B1 - 전동기용 로터 어셈블리 및 내부 로터를 구비한 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 샤프트(10)와 상기 로터 샤프트(10) 상에 배치되는 적어도 하나의 영구자석(14)을 포함하고 있는 전동기용 로터 어셈블리에 관한 것이다. 로터 샤프트(10)와 영구자석(14)은 슬리브(20) 내에 봉입되고, 로터 샤프트(10)는 상기 슬리브(20) 내부에서 자유롭게 회전할 수 있다.

Description

전동기용 로터 어셈블리 및 내부 로터를 구비한 전동기{ROTOR ASSEMBLY FOR AN ELECTRIC MOTOR AND ELECTRIC MOTOR WITH INTERNAL ROTOR}

본 발명은 로터 샤프트 및 이 로터 샤프트 상에 배치된 적어도 하나의 영구자석을 가진 전동기용 로터 어셈블리，이러한 로터 어셈블리를 채용하는 내부 로터형 전동기, 및 이러한 내부 로터형 전동기를 제조하는 방법에 관한 것이다．

본 발명은 영구자석을 가지고 있는 브러시없는 전동기의 기술분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소위 내부 로터형 전동기로서 구성된 직류 모터의 기술분야에 관한 것이다. 내부 로터형 전동기는 로터 샤프트와 이 로터 샤프트 상에 배치된 하나 이상의 영구자석을 가진 로터 어셈블리를 포함하고 있으며 이 로터 어셈블리는 스테이터 보디와 자계 권선부를 포함하는 스테이터 유닛 내에 삽입되어 있다.

상기와 같은 모터의 구조는 미국 특허 제 5,970,600호에 기술되어 있다. 이 모터는 스테이터, 로터 어셈블리 및 이 로터 어셈블리를 회전가능하게 축지지하는 베어링이 포함되어 있는 프레임을 가지고 있다. 상기 스테이터는 스테이터 철심 코어 및 권선부로 이루어져 있으며 모터 어셈블리가 삽입될 수 있는 내부 공간을 형성하고 있다. US-A-5,970,600호에는, 로터 어셈블리용 베어링이 모터 프레임의 단부 캡에 합체되어 있어서 콤팩트한 구조로 될 수 있다

상기와 같은 내부 로터형 전동기를 제조하는 데 있어서 발생하는 문제점은 로터 어셈블리가 스테이터의 내부 공간 속으로 삽입될 때, 로터 자석으로부터 강자성체 입자가 침삭되어 로터 자석의 외주면과 스테이터의 내주면에 의해 실질적으로 형성된 작동 에어 갭으로 들어갈 수 있다는 것이다. US-A-5,970,600호에서와 같이, 조립 후에 하우징을 설치함으로써 이물질 및 오염물의 침투에 대하여 전체 모터 어셈블리를 보호하는 것이 가능하며 일반적인 실시형태이지만, 다수의 모터 구성요소를 모터의 내부, 특히 작동 에어 갭에 조립하는 동안에는 이물질의 침투에 대하여 보호되지 못하였다.

더우기, 종래의 기술에 따른 내부 로터형 전동기는 스테이터 및 적어도 하나의 베어링이 하우징 내에 연속적으로 미리 조립되어 있어야만 하고 그 다음에 로터 어셈블리가 스테이터 및 베어링과 끼워맞춤되어야 하는 대체로 연속적인 조립형태이기 때문에, 비교적 시간이 많이 소비되는 조립형태의 단점을 가지고 있었다. 대체로, 로터 샤프트가 회전가능하게 축지지된 제 2 베어링이 배치되어 있는 커버형 플랜지에 의해서만 요구되는 구성요소들의 동심배치가 이루어진다. 이러한 조립 단계는 로터 자석으로부터 발생하며 스테이터 철심 코어와의 상호작용에 의해 반경방향 및 축방향으로 향하는 자기력에 의해 아주 어렵게 진행되며 그 결과 로터의 무접촉식 동심 끼워맞춤은 전혀 가능하지 않거나 특수한 공학적 방법에 의해서만 가능하다.

독일 특허 제 32 37 196호에는 동기식 마이크로 모터가 개시되어 있는 바, 이 동기식 마이크로 모터는 강자성적으로 유효한 요크로서 무철심의 자계 권선부를 봉입하는 단일체의 포트형 하우징으로 되어 있으며 상기 자계 권선부 내에 배치된 로터를 포함하고 있다. 로터의 영구자석은 투자성 물질로 된 슬리브 상에 배치되어 있다. 로터는 베어링을 포함하는 밀폐된 하우징에 수납되어 있으며 로터의 영구자석에 의해 형성된 한 부분과 로터 프레임 외부의 샤프트 상의 영구자석 장치로 구성된 다른 부분을 결합하는 영구자석을 통하여 토크가 전달된다. 로터의 밀폐성 캡슐화는 어떠한 이물질도 로터 속으로 침투할 수 없게 하며; 베어링은 자체 윤활되고 외부의 충격으로부터 보호된다. 모터 전체는 밀폐식으로 캡슐화된 로터를 플라스틱으로 되어 있으며 무철심 자계 권선부가 끼워넣어져 있는 포트형 슬리브의 한 측부 상에서 개방된 포트형 슬리브 개구부의 원통형 중공부로 삽입함으로써 조립된다. 이 슬리브는 포트형으로 되어 있으며 강자성 물질로 된 케이싱에 배치되어 있다.

독일 특허 DE 32 37 196호에는, 모터의 조립이 단순화된 것으로서, 상기의 종래 기술상의 개량형태가 이미 개시되어 있는 바, 무철심 자계 권선부가 완전히 플라스틱에 파묻혀 있기 때문에 조립하는 동안 로터 어셈블리로부터 강자성 입자가 침삭되는 것이 처음부터 방지된다.

DE 32 37 196호의 장치는 큰 에어 갭을 가지고 있기 때문에 무철심 자계 권선부를 가진 모터가 항상 아주 낮은 효율로 작동되는 단점을 가지고 있다. 따라서，이 모터는 고속용 마이크로 모터로서, 바람직하게는 치과용 기구에 주로 사용된다. 하지만, 예를 들면 자동차에서 요구되는 것과 같이, 큰 토크를 공급하기 위해서는 전혀 부적합하다.

게다가, DE 32 37 196호의 내부 로터형 모터는 로터 어셈블리의 밀폐성 캡슐화로 인해 부하의 직접적인 기계적인 결합이 허용되지 않고, 로터로부터 샤프트까지의 토크 전달이 간접적인 방법, 즉 상기 특허 명세서에 기술된 바와 같이 자기 결합에 의해서만 이루어 진다는 단점을 가지고 있다.미국 특허 제 4, 999,533호는 가압 끼워맞춤에 의해 스테이터 코어 내로 삽입되는 봉입형 로터 유닛을 가진 모터를 개시하고 있다. GB-A-2,186,635호는 원통형 구성요소 내에 봉입된 로터를 가지고 있고, 원통형 요소가 스테이터 코어 내에 삽입되어 있는 원심 펌프를 개시하고 있다. 이와 유사한 구성이 미국 특허 제 3,733,504호를 통해 알려져 있다. 이 문헌은 로터 어셈블리의 슬리브가 시멘트에 의해 스테이터 내에 고정될 수 있다는 것을 또한 개시하고 있다. 원통형 구성요소를 정렬시키기 위해, 스테이터 코어는 스톱 에지를 포함하고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 로터 어셈블리의 단면도;

도 2는 캡슐화 섹션의 단면도;

도 3은 도 2의 캡슐화 섹션의 평면도;

도 4는 본 발명에 의한 슬리브의 플랜지 섹션의 단면도;

도 5는 도 4의 플랜지 섹션의 저면도;

도 6은 스테이터 시트의 평면도;

도 7은 본 발명에 따른 내부 로터형 전동기의 단면도.

*도면부호의 설명

10 로터 샤프트 12 요크 링

14 영구자석 16 롤러 베어링

18 롤러 베어링 20 슬리브(원통형)

22 캡슐화 섹션 24 플랜지 섹션

26 웨이브형 링 30 슬리브부

32 단부벽 34 길이방향 리브

38 피트 40 측벽

42 단부벽 48 피트

50 스테이터 시트 52 스테이터 폴

56 스테이터 58 폴 갭

60 권선부

본 발명의 목적은 단시간 내에 간단한 공학적인 방법으로 조립될 수 있으며 조립 및 작동 도중에 모터의 내부, 특히 작동 에어 갭 속으로 어떠한 이물질도 침투하지 않는 것을 보장하는 내부 로터형 전동기와 함께 전동기용 로터 어셈블리를 제공하는 데 있다.

이 목적은 청구항 12에 의한 내부 로터형 전동기와 함께 청구항 1의 특징을 가진 로터 어셈블리에 의해 성취된다. 본 발명은 또한 청구항 20에 의한 내부 로터형 전동기를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 로터 어셈블리는 전체 로터 어셈블리가 슬리브 내에 선조립될 수 있고, 이 선조립은 예컨대 어떠한 이물질도 로터 어셈블리 내로 들어가지 못하는 것을 보장하기 위해 클림룸 내에서 수행된다. 로터 어셈블리는, 로터 샤프트가 슬리브의 한쪽 단부로부터 돌출하고, 슬리브 보디와 로터 샤프트 사이의 밀봉이 로터 샤프트를 회전가능하게 축지지하는 슬리브의 양 단부면 내의 베어링을 통해 수행되는 방식으로 설계되는 것이 바람직하다. 이것은 로터 어셈블리의 기밀한 밀봉을 생성하지는 못하지만, 슬리브는 고체 입자의 침투를 회피하도록 베어링에 의해 그것의 양 단부면에서 충분히 밀봉되며, 또한 이물질의 침투에 대해 시일에 의해 보호된다. 슬리브의 한쪽 단부면은 로터 샤프트로부터의 돌출을 위한 개구를 포함하고 있는 한편, 그 반대쪽 단부면은 필요에 따라 완전히 밀폐될 수 있다.

본 발명에 의한 슬리브는 로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입될 때 강자성 입자가 영구자석으로부터 침삭되어 에어 갭 내로 들어가는 종래기술의 상술한 문제점을 회피한다. 로터를 봉입하는 슬리브는 바람직하게 플라스틱으로 만들어져 있고, 로터는 전체가 선조립된 어셈블리로서 스테이터의 내부에 삽입되어 강자성 입자의 침삭과 관련한 어떠한 문제점도 발생하지 않는다.

로터가 매우 작은 동심성 오차를 가지고서 베어링을 통해 플라스틱 슬리브 내로 간접적으로 끼워맞춤될 수 있고, 다음으로 플라스틱 슬리브가 백래시를 발생시킴이 없이 스테이터 내로 끼워맞춤될 수 있기 때문에, 종래기술에 대해 실질적으로 개선된 로터와 스테이터 사이의 동심성이 얻어질 수 있다. 또한, 베어링과 플랜지, 커버 등과 같은 프레임 요소 사이의 금속성 접촉이 처음부터 제외될 수 있어 전달계 구조체에 의한 노이즈가 실질적으로 감쇠될 수 있고, 그에따라 소음 방사가 출원인에 의해 수행된 첫번째 연구에 의해 10 dB 까지 감소될 수 있다.

플라스틱 슬리브 내에 봉입된 로터 어셈블리는 스테이터 내로 삽입될 때 로터 어셈블리와 스테이터 사이의 자력에 의해 축선방향으로 자가 중심맞춤되어 로터를 스테이터 내부에 정확하게 위치결정하기 위해 스톱의 구비와 조정과 같은 어떠한 부가적인 조치도 소요되지 않는다는 또다른 장점을 가지고 있다. 단지 어떠한 스톱, 폐쇄된 단부 등이 로터 어셈블리 스스로 자기적으로 중심맞춤되는 것을 방해하는 일이 없도록 로터 어셈블리가 축선방향으로 충분히 자유롭게 스테이터 내부에서 이동할 수 있는 것을 보장해주는 것만이 필요할 뿐이다.

로터 어셈블리를 위해 사용되는 본 발명에 의한 슬리브는 슬리브 벽과 슬리브 벽의 외부 상의 부가적인 보강 구조부로 이루어진다. 이 구성은 슬리브가 한편으로 충분히 안정적이고 다른 한편으로 스테이터의 내주면과 로터의 외주면에 의해 결정된 작동 에어 갭이 매우 작은 경우에도 사용될 수 있는 것을 보장한다. 실제의 슬리브 벽은 슬리브의 안정도를 위해 필요한 것 보다 얇을 수 있는 데, 이는 보강 구조부가 슬리부에 부가적인 강도를 제공하기 때문이다. 에어 갭이 충분히 큰 경우, 슬리브 벽은 슬리브 자체가 충분히 안정적으로 만들어지는 식으로 보강 구조부 없이 치수결정되어질 수도 있다. 보강 구조부는 슬리브의 외부 상의 보강물 외주면이 스테이터의 내주면에 맞추어지는 방식으로 리브로서 형성되는 것이 바람직하다. 이는 스테이터의 내부 공간의 최적의 활용도를 가져다 주고 또한 로터 어셈블리가 백래시를 발생시킴이 없이 비틀림-저항의 방식으로 스테이터 내로 삽입될 수 있는 장점을 가져다 주는데, 이는 보강 구조부의 외주면과 스테이터의 내부면이 맞물려지기 때문이다.

리브 구조부는, 로터 어셈블리를 스테이터의 내주면을 통해 직선적으로 또는 나선을 따라 안내함으로써 로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입될 수 있도록, 슬리브의 길이방향으로 또는 슬리브에 경사지게 슬리브의 외부를 따라 연장된 리브를 유리하게 포함하고 있다.

조립을 용이하게 하기 위해, 로터 샤프트를 지지하기 위한 베어링이 로터 샤프트 상에 선장착되어 로터는 베어링과 함께 슬리브 내로 삽입되어질 수 있다.

하나의 실시예에 의하면, 슬리브는 서로 맞물려질 수 있는 실질적으로 원통형인 캡슐화 섹션과 플랜지 섹션을 포함하고 있다. 다시말해, 캡슐화 섹션과 플랜지 섹션은 양 단부로부터 로터 샤프트 위로 미끄럼이동되어 로터 둘레에 폐쇄된 프레임을 함께 형성한다.

슬리브는 로터의 형상에 맞추어져 있고 전체적으로 원통형이다. 아래에 설명하는 바와 같이, 슬리브는 2-피스 또는 예컨대 원통형 중심부와 2개의 단부 섹션을 가진 3-피스 디자인을 가질 수 있다.

샤프트를 지지하기 위한 베어링은 캡슐화 섹션과 플랜지 섹션이 조립된 후에 로터 어셈블리가 밀봉식으로 슬리브 내에 봉입되도록 스톱을 지지하는 방식으로 슬리브의 양 단부면에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상술한 타입의 로터 어셈블리와 스테이터를 가지고 있고, 로터 어셈블리가 스테이터 내에 삽입되고, 슬리브가 로터의 외경과 스테이터의 내경 사이의 작동 에어 갭과 같거나 작은 벽두께를 가지도록 되어 있는 내부 로터형 전동기를 제공한다.

바람직하게는, 슬리브의 외부 상의 보강 구조부의 외주면은 스테이터의 내주면에 맞추어져 있고, 보강 형태부인 리브는 스테이터 폴들 사이에 배치된다.

선택적으로 또는 추가적으로, 스테이터의 스테이터 시트는 슬리브의 외부 상의 부가적인 보강 리브와 맞물려질 수 있는 스테이터 폴 상의 내부 홈을 구비할 수 있다.

바람직하게는, 로터 어셈블리는 로터가 축선방향으로 스테이터 코어 내부에서 스스로 중심맞춤하는 방식으로 백래시를 발생시킴이 없이 스테이터 내로 삽입된다.

따라서 본 발명은 로터가 베어링과 함께 슬리브 내에 선조립되고 이 로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입되는 전동기용 로터 어셈블리와 내부 로터형 전동기를 제공한다. 로터 샤프트는 슬리브로부터 돌출되고, 베어링 및 시일과 함께 슬리브는 로터 어셈블리의 충분한 밀봉을 보장한다. 또한, 보강 구조부는 슬리브가 매우 얇은 벽을 가져서 로터 어셈블리가 스테이터와 로터 사이의 매우 작은 작동 에어 갭에 대해서도 잘 맞도록 형성되는 것을 가능하게 해준다. 보강 구조부는 그것이 스테이터의 내주면에 맞추어지고 예컨대 스테이터의 폴 갭과 맞물려지도록 설계될 수 있다. 본 발명에 의한 구조는 클린룸 내에서 완전하게 선조립되고 그런다음 예컨대 전체가 스테이터 내로 삽입될 수 있는 매우 컴팩트하면서도 간단한 로터 어셈블리를 성취한다. 슬리브의 구비는 로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입될 때 강자성 물질이 침삭되고 작동 에어 갭 내로 침투하는 것을 방지한다. 캡슐화된 로터 어셈블리는 또한 다른 이물질의 침투도 방지한다. 더우기, 바람직하게 플라스틱으로 만들어진 슬리브를 가진 로터 어셈블리의 캡슐화는 로터가 스테이터 내로 삽입될 때 축선방향으로 스스로 중심맞춤하고 어떠한 구조체 노이즈도 로터로부터 스테이터나 전동기 프레임 상당체로 전달되지 않도록 해주는 효과를 가져다 준다.

본 발명은 도면을 참조하여 이루어지는 바람직한 실시예에 의해 아래에 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 의한 로터 어셈블리의 바람직한 실시예의 단면도이다. 본 발명에 의한 로터 어셈블리는 철과 같은 연자성 재료로 만들어진 요크 링(12)을 지지하는 로터 샤프트(10)를 포함하고 있다. 바람직하게는 환형의 영구자석(14)이 요크 링(12)에 부착되어 있다. 샤프트(10)는 베어링(16, 18)에 회전가능하게 축지지되고, 여기에서 베어링(16, 18)은 감마 베어링 또는 마찰 베어링, 특히 롤러 베어링으로 형성될 수도 있다. 로터 샤프트(10), 요크 링(12) 및 영구자석(14)에 의해 형성되는 로터는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하는 캡슐화 섹션(22) 및 플랜지 섹션(14)으로 이루어지는 슬리브(20) 내에 봉입되어 있다.

베어링(16, 18)은 로터 샤프트(10)에 선장착되고 슬리브 섹션(22, 24)의 양 단부면에 위치하고 그 안에서 가압되고 그리고/또는 거기에 접착되거나 기타 적당한 방식으로 유지된다. 예시하고 있는 실시예에서는, 축방향 공차의 합을 보상하기 위해 베어링(18) 근방에 환형 스프링 요소, 예를 들면 웨이브형 와셔(26)가 플랜지 섹션(24)의 단부면에 제공되어 있다. 이 웨이브형 와셔를 통해서, 2개의 베어링(16, 18)은 백래시를 발생시킴이 없이 서로 추가적으로 보강된다.

본 발명에 의한 로터 어셈블리는 도 1에서 기본 요소들과 함께 도시되어 있고, 여기에서 이들 요소의 특정 치수 및 특정 배열은 변할 수 있다. 특히, 도 1에는 롤러 베어링(16, 18)이 제공되어 있고, 여기에서 로터는 마찰 베어링, 유압 베어링, 공기 베어링 등과 같은 선택적인 임의의 적당한 방식으로 회전가능하게 축지지될 수도 있다. 또한, 로터 어셈블리는 도시되어 있는 것외의 다른 요소를 더 포함할 수도 있다. 영구자석(14)의 외주 및 슬리브(20)의 내부 사이에는, 가능한 작은 에어 갭이 구비되어 고정된 슬리브와 회전하는 로터 사이의 상대 운동을 가능하게 해준다. 로터 어셈블리 및 전동기의 요구조건에 따라, 도시된 실시예의 많은 다른 변형예가 당업자에게는 자명하다.

슬리브(20)는 사출 성형 또는 압출 성형에 의해 플라스틱으로 만들어지는 것이 바람직하다. 특히 적당한 플라스틱은 LPC(liquid crystal polymer)이다. 기타의 재료로서는 폴리아세탈(polyacetal), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene:POM), 폴리술폰(polysulphone:PSU), 폴리카보네이트(polycarbonate:PC), 폴리페닐렌 술피드(polyphenylene sulphide:PPS), 폴리아미드 이미드(polyamide imide:PAi), 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone:PEEK), 폴리에테르 술폰(polyether sulphone:PES), 폴리에테르 이미드(polyether imide)를 포함한다.

개시되어 있는 실시예에 있어서, 슬리브(20)는, 도 2 및 도 3에서 보다 상세하게 도시되어 있는 1-피스(piece)의 컵형상의 캡슐화 섹션(22)과, 도 4 및 도 5에서 보다 상세하게 도시되어 있는 또다른 1-피스의 커버형상의 플랜지 섹션(24)으로 구성되어 2-피스 구조로 되어 있다. 하지만, 이것은 단지 본 발명의 하나의 실시예에 불과한 것이고, 슬리브(20)는 각각 1-피스로 된 실질적으로 유사한 2개의 맞물림 컵 섹션으로 형성된 다른 형태의 2-피스 구조로 될 수도 있고, 도 2에서의 캡슐화 섹션(22)의 슬리브부(30) 부분을 1-피스로 그리고 캡슐화 섹션(22)의 단부벽(32) 부분을 새로운 플랜지 섹션의 1-피스로 나누어, 슬리브부(30) 부분 1-피스, 단부벽(32) 부분의 플랜지 섹션 1-피스 그리고 플랜지 섹션(24)에 대응하는 플랜지 섹션 1-피스로 이루어진 3-피스 구조로 될 수도 있고, 임의의 적당한 방식으로 형성될 수도 있다. 슬리브를 2-피스 또는 3-피스 등으로 구성함으로써, 슬리브 내로의 로터의 조립/분해를 용이하게 하고, 그 결과 로터가 슬리브내에 봉입된 로터 어셈블리를 선조립해 두었다가 스테이터내에 삽입하는 것만으로 내부 로터형 전동기를 용이하게 제작할 수 있어, 전체 전동기의 조립/분해를 용이하게 하고 조립공정수를 감소시킬 수 있다.

도 2 및 도 3에서 보다 상세하게 도시되어 있는 캡슐화 섹션(22)은 단부벽(32)과, 상대적으로 얇은 내벽을 가진 인접 슬리브부(30)로 이루어진다. 슬리브부(30)의 외부에는, 길이방향 리브(34)가 형성되어 있고, 도시되어 있는 실시예에서는 18개의 길이방향 리브(34)가 제공되어 있다. 물론, 슬리브(20)에 소정의 강성을 제공하기에 충분한 수의 리브가 제공되는 한, 본 발명은 특정 수의 리브에 한정되는 것은 아니다.

도시되어 있는 실시예에 있어서, 길이방향 리브(34)는 원통형 슬리브(20)의 대체로 전체 길이에 걸쳐서 연장되어 있고 그 길이방향 축선에 평행하게 정렬되어 있다. 다른 실시예에서는, 리브는 경사지게 연장되어 있을 수도 있고, 예를 들면 도 6을 통하여 자명한 바와 같이 리브의 수 및 디자인은 스테이터의 내부 형상에 적합하게 되어 있다.

도 6은 스테이터 폴(52) 및 폴 갭(58)을 가지고 있는 단일 스테이터 시트(50)를 도시하고 있다. 도시되어 있는 실시예에 있어서, 길이방향 리브(34)는, 로터 어셈블리가 스테이터 내에 삽입될 때 이들 길이방향 리브(34)가 폴 갭(58)의 오목부와 맞물리는 방식으로, 슬리브(20)의 캡슐화 섹션(22)의 외부에 형성 배열되어 있다.

또 다른 실시예에서, 리브는, 그들이 방사상 내측으로 배향되어 있는 스테이터 폴의 단부면에 배열되어 있는 홈(도시생략)과 맞물리는 방식으로, 추가적으로 또는 선택적으로 형성 배열되어 있다.

리브의 수가 폴 갭의 수와 일치하는 것이 본 발명에 있어서 중요한 것은 아니지만, 서로 임의의 비율로 있는 것이 좋다.

도시되어 있는 실시예에서와 같이, 리브가 슬리브(20)의 길이방향 축선에 평행하게 형성되어 있는 길이방향 리브(34)로서 형성되면, 전체 로터 어셈블리는 스테이터 내부에 직선적으로 삽입될 수 있다. 예를 들면, 리브가 슬리브에 경사지게 배열되어 있으면, 로터 어셈블리는 환형의 폴 갭을 가지고 있는 적당한 스테이터에 "나사식으로 삽입"되어야 하고, 이 경우에 스테이터는 특정 각도로 서로에 대하여 비틀려 있는 스테이터 시트로 구성되어 있다.

도 2 내지 도 5를 다시 참조하면, 슬리브(20)의 플랜지 섹션(24)은, 플랜지 섹션(24)이 캡슐화 섹션(22) 내에 삽입될 수 있는 방식으로, 상대적으로 짧은 측벽(40)과 단부벽(42)으로 형성되어 있다. 슬리브 섹션(22, 24)은 접착제 결합, 용접 또는 기타 적당한 방식으로 결합되는 것이 바람직하다.

슬리브(22, 24)의 2개의 단부벽(32, 42)의 각각에는, 하나의 피트(fit)(38, 48)가 각각 형성되어 있고, 이 피트 내로 샤프트(10)를 지지하기 위한 롤러 베어링(18, 16) 또는 기타의 적당한 베어링이 끼워맞춤될 수 있다.

바람직한 실시예에 따른 내부 로터형 전동기의 한 실시예가 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 6의 요소와 동일한 요소 또는 유사한 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 다시 설명하지는 않는다.

도 7은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 로터 어셈블리를 도시하고 있고 스테이터(56)의 내측에 삽입되어 있다. 스테이터(56)는 개개의 스테이터 시트(50)로 구성된 시트 스택 및 권선부(60)에 의해 도 7에서 개략적으로 도시되어 있다. 파선(42)은 스테이터 폴(52) 사이에 형성되어 있는 폴 갭(58) 내에서의 길이방향 리브(34)의 맞물림을 나타내고 있다.

본 발명에 따른 내부 로터형 전동기는 바람직하게는 클린룸에서 로터 어셈블리를 우선적으로 선조립함으로써 용이하게 제작될 수 있다. 그 때문에, 철제 요크 링(12)과 영구자석(14)은 로터 샤프트(10)에 부착되고 베어링(16, 18)은 로터 샤프트(10)에 선장착된다. 2개의 슬리브 섹션(22, 24)은 샤프트(10)의 양 단부로부터 로터 위로 미끄럼이동되고 서로 결합되고 추가적으로 서로 접착 또는 아교결합되는 것이 바람직하다. 로터 베어링(16, 18)은 슬리브 섹션(22, 24)의 단부면(32, 42)에서 타이트하게 끼워맞춤되고 웨이브형 와셔(26)에 의해 보강된다.

어셈블리가 축선방향으로 이동 자유롭고 "자가 중심맞춤 자력" 에 의해 자기 중심에 정렬되게 되는, 완전히 선조립된 어셈블리가 스테이터(56)의 내부로 삽입되기 전에, 바람직하게는 어셈블리를 스테이터에 영구적으로 연결하기 위해 슬리브의 외부에 액체 플라스틱이 도포될 수도 있다.

도시되어 있는 실시예에서, 스테이터 링의 2개의 단부는, 로터 어셈블리의 축선방향 운동을 제한하지 않도록 개방되어 있다. 스테이터의 다른 구성도 당업자에게는 자명하고, 본 발명은 스테이터 내부에서 로터를 중심맞추기 위한 스톱 또는 기타 수단을 필요로 하지 않는다는 이점을 제공한다.

로터 어셈블리가 스테이터 내에 삽입된 후, 여전히 존재하는 공간에 적어도 부분적으로 접착제가 충전되고 경화 후에 스테이터 내부에서의 로터의 타이트 고정 끼워맞춤을 보장한다.

로터의 완전한 캡슐화 및 이동 및 회전하는 부분의 스테이터 및 모터 프레임상당체에 대하여 고정되어 있는 슬리브 내의 봉입은, 상기한 바와 같이, 구조체 노이즈의 전달 및 모터 전체의 소음 방사를 상당히 감소시킨다.

이러한 방식으로 구성된 내부 로터형 전동기는 형제작되거나 포트형상으로 제작되거나, 또는 인케이싱 프레임 내에 삽입될 수도 있고 또는 어떠한 경우에도 기능을 손상시키는 일 없이 단부면에 배열된 고정 플랜지가 제공될 수도 있다.

스테이터(56)는 특별히 본 발명에 따른 로터 어셈블리에 맞추어질 필요는 없다. 샤프트(10), 요크 링(12) 및 영구자석(14)과 같은 개개의 구성요소 사이의 연결 또는 캡슐화 섹션(22, 24) 및 베어링(16, 18) 사이의 연결은 삽입, 접착제 결합, 용접, 래칭 또는 기타 임의의 적당한 방식으로 행해질 수도 있다. 슬리브(20)와 스테이터(26)는 결합 후에 접합될 수 있다. 로터가 슬리브 내에 삽입될 때 슬리브(20)의 플라스틱 재료의 침삭을 피하기 위해서, 영구자석(14)의 가장자리는 라운딩가공 또는 모따기가공될 수도 있다. 본 발명의 다양한 변경과 변형이 당업자에게는 자명하다.

삭제

슬리브부(30)의 벽 두께는 로터의 영구자석(14)과 스테이터(56)의 내부 사이의 에어 갭을 대체로 충전하도록 선택되고, 여기에서 리브 보강으로 인해 슬리브부(30)의 내벽은 선택적으로 이 에어 갭보다 얇을 수도 있고, 즉 본 발명에 따른 캡슐화된 로터 어셈블리는 작업 에어 갭이 아주 작은 경우에도 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 리브(34)는 스테이터의 내부 형상에 적합하고 내부 형상과 맞물리고 슬리브 전체에 추가의 강성을 제공하는 방식으로 형성되어 있다.

도시되어 있는 실시예에 추가하여, 또한 스테이터(56)를 캡슐화하고 그것을 예를 들면 플라스틱으로 성형할 수도 있다.

상기의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 개시된 특징은 독립적으로 그리고 선택 및 조합으로 다양한 실시예로 본 발명을 실현하는 데 중요하다.

Claims (23)

1. 로터 샤프트(10)와 로터 샤프트 상에 배열된 적어도 하나의 영구자석(14)을 가지고 있고, 그 위에 배열된 영구자석(14)을 가진 로터 샤프트(10)가 슬리브(20) 내에 봉입되고, 로터 샤프트(10)는 슬리브(20) 내부에서 회전이 자유롭게 되어 있는 로터 어셈블리; 및

   로터 어셈블리의 외경과 스테이터의 내경이 로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입되는 동안에 로터 어셈블리가 축선방향으로 이동이 자유롭도록 선정되어 있고, 로터 어셈블리는 자가 중심맞춤 자력에 의해 스테이터(56)의 자기 중심에서 스테이터(56) 내부에 정렬되도록 되어 있는 스테이터(56);를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
2. 제 1 항에 있어서, 슬리브(20)는 슬리브(20)의 외부 상에 보강 구조부(34)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)는 슬리브(20)의 외부 상에 리브 구조부(34)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
4. 제 3 항에 있어서, 리브 구조부는 슬리브(20)의 외부를 따라 슬리브(20)의 길이방향으로 또는 슬리브에 경사져 뻗어있는 리브(34)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 로터 샤프트(10)를 지지하기 위한 베어링(16, 18)이 슬리브(20) 내로 합체되는 것을 특징으로 하는 전동기.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 로터 샤프트(10)는 슬리브의 한쪽 단부에서 슬리브(20)로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
7. 제 6 항에 있어서, 슬리브의 다른쪽 단부는 폐쇄되어 있거나 실질적으로 폐쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)는 2-피스 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
9. 제 8 항에 있어서, 슬리브(20)는 서로 맞물릴 수 있는 실질적으로 원통형인 캡슐화 섹션(22)과 플랜지 섹션(24)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)는 3-피스 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)는 실질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 전동기.
12. 제 11 항에 있어서, 샤프트(10)를 지지하기 위한 베어링(16, 18)은 슬리브(20)의 단부면 내에 배열되고 슬리브(20) 내의 로터 어셈블리를 밀봉식으로 봉입하는 것을 특징으로 하는 전동기.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전동기는 내부 로터형 전동기로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 스테이터(56)는 내부를 향해 가리키는 스테이터 폴(52)을 가진 스테이터 시트(50)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)는 로터의 외경과 스테이터(56)의 내경 사이의 작동 에어 갭과 같거나 작은 벽 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 슬리브(20)의 외부 상의 보강 구조부(34)의 외주면은 스테이터(56)의 내주면에 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
17. 제 16 항에 있어서, 보강 구조부는 스테이터 폴(52)들 사이의 폴 갭(58)들 내에 배치된 리브(34)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 로터 어셈블리는 백래시를 발생시킴이 없이 스테이터(56) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 전동기.
19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전동기는 포트 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
20. 제 1 항 또는 제 2 항의 전동기를 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 다음의 공정단계:

    로터 샤프트(10)와 로터 샤프트(10) 상에 배열된 적어도 하나의 영구자석(14)을 가지고 있는 로터 어셈블리를 제공하는 단계;

    로터 샤프트(10)가 슬리브(20) 내부에서 회전이 자유롭도록, 로터 샤프트(10) 자체 상에 배열된 영구자석(14)을 가진 상기 로터 샤프트(10)를 슬리브(20) 내부에 삽입하는 단계;

    스테이터를 제공하는 단계; 및

    로터 어셈블리가 스테이터 내로 삽입될 때 축선방향으로 이동이 자유롭고 자가 중심맞춤 자력에 의해 스테이터(56)의 자기 중심에 정렬되도록, 로터 어셈블리를 스테이터(56) 내로 삽입하는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 슬리브(20)는 그것의 외부 상에 보강 구조부(34)를 포함하고 있고, 보강 구조부(34)는 로터 어셈블리가 삽입될 때 스테이터(56)의 내주면을 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 로터 어셈블리가 스테이터(56) 내로 삽입되기 전에 유동성 접착제가 로터 어셈블리의 외부 및/또는 스테이터(56)의 내부에 도포되고, 상기 유동성 접착제는 로터 어셈블리의 삽입을 구속하지 않으며, 상기 유동성 접착제는 로터 어셈블리가 삽입된 후에 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
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