KR100720303B1 - 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자의 돌극 성형시 돌극 사이에 홈(빈 공간)을 파서 돌출형으로 만드는 것이 아니라 외주면 내측에 중공부를 형성하여 돌극을 형성함에 따라 회전자코어의 외주면에 원통을 씌운 것과 같은 형상으로 제조함으로써, 수지와 몰드부재를 충전하거나 이탈방지돌기를 형성하거나 하는 추가 공정을 제거할 수 있어 재료비의 상승 및 공정 비용의 증가를 막을 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은 회전축; 및 중앙면에 상기 회전축을 수용할 수 있도록 형성된 축공과, 상기 축공을 중심으로 축공과 외주면 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부와, 상기 중공부와 중공부 사이에 각각 형성되며 축공의 외측과 외주면을 연결하는 자기철심,으로 이루어진 회전자코어;로 이루어져 있다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법{ROTOR OF SWITCHED RELUCTANCE MOTOR AND METHOD THEREOF}

도 1은 종래 기술의 일예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 요부 구성을 도시한 평면도이다.

도 2는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자코어의 구성을 도시한 평면도이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 릴럭턴스 모터의 회전자를 도시한 평면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 회전자의 형상을 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 회전자의 형상을 나타낸 평면도이다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 회전자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 7a는 기존의 도 2와 같은 회전자의 발생 토크를 나타낸 그래프이고, 도 7b는 본 발명에 의한 도 3b와 같은 회전자의 발생 토크를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 회전자 11: 회전축

20: 회전자코어 21: 축공

23: 축공 외벽 25: 중공부

26: 격벽 27: 자기철심

29: 외주면 30: 몰드부재(수지재)

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것으로, 특히 모터의 회전시 발생하는 공기저항에 의한 풍손을 줄여 모터의 회전효율을 증대시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor)는 고정자와 회전자에 각각 돌극이 돌출 형성되어 있고, 상기 고정자의 돌극에 코일이 권선되는 반면 회전자에는 코일 또는 자석이 없는 것이 특징이다.

따라서, 스위치드 릴럭턴스 모터는 기존의 유도모터나 동기모터보다 구조가 간단하고, 단위체적당 토오크 및 효율이 좋으며, 속도 제어가 용이한 장점을 갖는다.

도 1은 종래 기술의 일예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 요부 구성을 도시한 평면도이고, 도 2는 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자코어의 구성을 도시한 평면도로서, 회전자코어와 회전축을 포함한 회전자와, 상기 회전자를 회전시키는 고정자로 이루어져 있다.

상기 고정자(1)는 소정의 전류를 공급받는 계자코일(3)이 권선된 돌극(2)이 내벽에 원주방향으로 복수개 돌출 형성되도록 구성되어 있고, 회전자는 상기 고정자(1)의 내부에 위치되고 외벽에 상기 고정자(1)를 향해 돌극(7)이 복수개 돌출 형성된 회전자코어(4)와, 상기 회전자코어(4)의 축공(5)에 삽입되어 회전자코어(4)의 회전에 따라 회전하는 회전축(미 도시)으로 이루어져 있다.

그리고, 회전자코어(4)는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축이 삽입되는 축공(5)과, 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 서로 이격된 복수의 돌극(7)과, 상기 돌극(7) 사이에 빈 공간을 형성하는 홈(6)과, 상기 각 돌극(7) 사이의 홈(6)에 충전 성형되는 수지와 같은 몰드부재(9) 등을 구비하고 있다.

즉, 회전자코어(4)는 중앙에 소정의 회전축이 삽입될 수 있도록 축공(5)이 관통 형성되고 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 서로 등각도 간격을 가지고 이격되게 배치된 복수의 돌극(7)이 형성되어 있다.

각 돌극(7)의 측면에는 회전자코어(4)의 회전시 몰드부재(9)가 반경방향으로 이탈되는 것을 억제시킬 수 있도록 돌출된 이탈방지돌기(8)가 각각 형성되어 있다.

상기 각 돌극(7) 사이에 충진된 몰드부재(9)는 회전자코어(4)의 회전시 회전자코어(4)의 형상에 따라 나타나는 비피에프(BPF; Blade Passage Frequency) 성분을 저감시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기 회전자코어(4)는 회전시 돌극(7)이 팬과 같은 역할을 하게 되므 로 상기 회전자의 돌극(7) 사이에서 공기저항이 발생됨으로써 소음이 발생되고 회전자의 부하가 커져 효율이 낮아지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 회전자의 돌극(7) 사이에 플라스틱 재질처럼 비교적 가벼운 물질로 몰드 성형된 몰드부재(9)가 돌극(7) 사이의 홈(6)에 충전되어 회전자의 돌극(7)이 팬과 같은 역할을 하는 것을 방지하게 된다.

그러나, 회전자의 돌극 사이의 홈을 몰드부재로 충전하여 공기저항에 의한 모터의 비효율성을 제거하였지만, 회전자의 제조시에 별도의 공정이 더 소요됨과 아울러 회전자의 회전시 몰드부재가 비산되는 것을 방지하기 위하여 돌극의 측면에 이탈방지돌기를 형성해야 하므로 회전자의 공정이 상당히 복잡해질 뿐만 아니라 제조단가가 상승되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 회전자의 성형시 돌극 사이의 빈 공간을 수지와 같은 몰드부재를 사용하여 채우거나 하는 등의 별도의 추가 공정없이도 모터의 회전시 발생하는 공기저항에 의한 풍손을 줄일 수 있음과 아울러 모터의 효율을 증대시킬 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전자의 돌극 성형시 돌극 사이에 홈(빈 공간)을 파서 돌출형으로 만드는 것이 아니라 외주면 내측에 중공부를 성형하여 돌극을 형성함에 따라 마치 기존의 회전자코어의 외주면에 원통을 씌운 것과 같은 형상으로 제 조함으로써, 수지와 몰드부재를 충전하거나 이탈방지돌기를 형성하거나 하는 추가 공정을 제거할 수 있고, 그에 따라 재료비의 상승과 공정 비용의 증가를 막을 수 있는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 회전축; 및 중앙면에 상기 회전축을 수용할 수 있도록 형성된 축공과, 상기 축공을 중심으로 축공과 외주면 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부와, 상기 중공부와 중공부 사이에 각각 형성되며 축공의 외측과 외주면을 연결하는 자기철심,으로 이루어진 회전자코어;를 구비한 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 중공부는 외주면으로 인해 외부와 격리 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 중공부는 몰드부재로 충전된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공부의 중앙에 축공의 외측면과 외주면의 내측을 연결 지지하는 격벽을 더 설치하여 고속 회전시 중공부 외측에 형성된 외주면의 변형 및 비산을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 원기둥 형상을 갖는 회전자코어의 중심에 회전축을 수용할 수 있는 축공을 관통 형성하는 단계; 및 상기 축공을 형성한 후 축공의 외측과 외주면 사이에 일정 간격으로 일정 크기를 갖는 복수의 중공부를 관통 형성하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 중공부를 형성한 후 상기 중공부에 몰드부재를 충전하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공부는 소정의 격벽을 중심으로 좌우로 대칭 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 릴럭턴스 모터의 회전자를 도시한 평면도로서, 회전자(10)는 회전축(11)과 회전자코어(20)로 이루어져 있다.

상기 회전자코어(20)는, 중앙면에 상기 회전축(11)을 수용할 수 있도록 형성된 축공(21)과, 상기 축공(21)을 중심으로 축공(21)과 외주면(29) 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부(25), 및 상기 중공부(25)와 인접 중공부 사이에 형성되며 축공(21)의 외측과 외주면(29)을 연결하는 자기철심(27)으로 이루어져 있다.

아울러, 상기 중공부(25)는, 중공부(25)의 외측에 형성된 외주면(29)과 중공부(25)의 내측에 형성된 축공(21)의 외벽(23)으로 인해 회전축의 법선 방향의 외부와는 서로 격리된 구조를 갖게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 회전자를 나타낸 것으로, 상기 회전자코어(20)는 중앙면에 상기 회전축(11)을 수용할 수 있도록 형성된 축공(21)과, 상 기 축공(21)을 중심으로 축공(21)과 외주면(29) 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부(25)와, 상기 중공부(25)와 인접 중공부 사이에 형성되며 축공(21)의 외벽(23)과 외주면(29)을 연결하는 자기철심(27), 및 회전자의 고속 회전시 중공부(25) 외측에 형성된 외주면(29)의 변형 및 비산을 방지하기 위하여 중공부(25)의 중앙에 축공(21)의 외측면과 외주면(29)의 내측을 연결 지지하는 격벽(26)으로 이루어져 있다.

즉, 회전자코어(20)의 형상은 도 3과 유사 하지만, 중공부(25)를 도 3b와 같이 단일 홀로 형성하는 것이 아니라 격벽(26)을 중심으로 좌우측으로 분리하여 중공부(25-1, 25-2)를 형성함에 따라 회전자의 초고속 회전시 중공부(25) 외측에 형성된 외주면(29)의 변형 및 비산될 수 있는 우려를 원천적으로 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 회전자를 도시한 것으로, 상기 회전자코어(20)는, 중앙면에 상기 회전축(11)을 수용할 수 있도록 형성된 축공(21)과, 상기 축공(21)을 중심으로 축공(21)과 외주면(29) 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부(25)와, 상기 중공부(25)와 중공부(25) 사이에 형성되며 축공(21)의 외측과 외주면(29)을 연결하는 자기철심(27), 및 상기 각 중공부(25)에 충전된 수지와 같은 몰드부재(30)로 이루어져 있다.

즉, 회전자코어(20)의 형상은 도 3과 동일하나 단지 중공부(25)에 수지와 같은 몰드부재(30)를 충전한 것이 다르다.

중공부(25)에 몰드부재(30)를 충전한 경우에도 중공부(25)가 외주면(29)에 의해 외부와 격리되어 있기 때문에 도 2와 같이 자기철심(27)의 측면에 이탈방지돌기를 설치할 필요가 없는 것이다.

아울러, 상기 회전자코어(20)를 평면적으로 볼 때 중공부(25)가 외측으로 드러나 있는 데, 이 중공부(25)를 포함한 양측 단부를 밀폐하기 위하여 링형 원판과 같은 엔드부(미 도시)를 별도로 회전자코어(20)의 측면에 부착할 수도 있다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 스위치드 릴럭턴스 모터용 회전자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저, 도 6a와 같이 대략 원기둥 형상을 갖는 회전자코어(20)의 중심에 회전축(11)을 수용할 수 있는 축공(21)을 관통 형성한다.

상기 축공(21)을 형성한 후 축공(21)의 외측과 외주면(29) 사이에 일정 간격으로 이격되고 일정 크기를 갖는 복수의 중공부(25)를 형성하게 되는데, 중공부(25)는 도 6b와 같이 축공(21)과 나란하게 관통 형성하게 된다.

이때, 축공(21)의 외벽(23)과 중공부(25)의 내면 사이의 회전자코어(20)의 두께(t1)는 중공부(25) 외면과 외주면(29) 사이의 회전자코어(20)의 두께(t2)보다 더 두껍게 형성하고, 외주면(29)은 회전시 자기적으로 쉽게 포화될 정도로 얇은 두께(t2)로 형성한다.

상기 중공부(25)를 형성한 후 도 6c와 같이 상기 중공부(25)에 합성수지와 같은 몰드부재(30)를 충전할 수도 있다.

아울러, 상기 회전자코어(20)의 축공(21) 외측에 중공부(25)를 형성할 때 도 6b와 같이 형성하는 것이 아니라 도 6d와 같이 격벽(26)을 중심으로 좌우에 중공부(25-1, 25-2)를 형성할 수도 있는 데, 상기 격벽(26)을 중심으로 좌우측에 중공부(25)는 서로 대칭 형성된다.

상기 격벽(26)은 회전자의 고속 회전시 중공부(25)의 외측에 형성된 얇은 외주면(29)의 변형 및 비산을 방지하기 위한 지지대로서의 역할을 한다.

즉, 회전자의 성형시에 일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터의 돌극을 가지지 않은 원형의 회전자코어(20)의 내부에 중공부(25)를 설치하여 회전자가 회전하는 동안 릴럭턴스 차에 의한 토크를 발생하면서도 외부적인 공기의 저항은 최소화할 수 있도록 형성한 것이다.

회전자에서 중공부(25)의 상단면을 덮고 있는 외주면(29)은 회전시 충분히 포화될 정도로 얇은 두께로 형성하여 릴럭턴스 변화를 만들어 내는데 문제가 되지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.

회전자의 구조는 실시예와 같이 기존의 회전자코어(20)의 외주면(29)에 원통을 씌운 것과 같은 형상을 가지게 되는데, 그 내부는 중공부(25)로 되어 있고, 중공부(25)를 덮는 부분 즉, 외주면(29)의 두께는 자기적으로 쉽게 포화될 정도로 충분히 얇아서 중공부(25)와 비어있지 않은 자기철심(27) 부분의 릴럭턴스 차이는 돌극형으로 되어있는 일반적인 릴럭턴스 모터와 크게 다르지 않게 되고, 회전시에 공기의 저항은 비돌극형 회전자와 마찬가지로 최소화할 수 있는 것이다.

이와 같이 구성함으로써, 본 발명에 의한 릴럭턴스 모터는 일반적인 릴럭턴스 모터의 회전자와 회전자의 표면의 형상이 원형이라는 차이만 가지고 있고, 다른 여러 가지 기능은 거의 차이가 없으며 별다른 공정의 추가없이 회전시 공기저항을 줄일 수 있다.

아울러, 도 7a는 기존의 도 2와 같은 회전자의 발생 토크를 그래프로 나타낸 것이고, 도 7b는 본 발명에 의한 도 3b와 같은 회전자의 발생 토크를 그래프로 나타낸 것이다.

즉, 도 7a와 도 7b의 스위치드 릴럭턴스 모터의 토크 특성과 비교하여 볼 때, 본 발명의 회전자 형태(도 7b)는 회전자의 외주에 돌극형 자기철심(27)과 같은 재질로 이루어진 외주면(29)이 있음에도 불구하고 발생하는 토크에는 도 7a와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명에서는 회전자의 돌극 성형시 돌극 사이에 홈(빈 공간)을 파서 돌출형으로 만드는 것이 아니라 외주면 내측에 중공부를 형성하여 돌극을 형성함에 따라 회전자코어의 외주면에 원통을 씌운 것과 같은 형상으로 제조함으로써, 수지와 몰드부재를 충전하거나 이탈방지돌기를 형성하거나 하는 추가 공정을 제거할 수 있어 재료비의 상승 및 공정 비용의 증가를 막을 수 있음과 아울러 제조 공 정을 단순화하여 생산성과 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

1. 회전축; 및

   중앙면에 상기 회전축을 수용할 수 있도록 형성된 축공과, 상기 축공을 중심으로 축공과 외주면 사이에 일정 크기와 간격으로 형성된 복수의 중공부, 및 상기 중공부와 중공부 사이에 각각 형성되며 축공의 외측과 외주면을 연결하는 자기철심으로 이루어진 회전자코어;를 구비하되,

   상기 중공부는 몰드부재로 충전된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 중공부는 외주면과 축공의 외벽으로 인해 외부와 격리 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 중공부의 중앙에 축공의 외측면과 외주면의 내측을 연결 지지하는 격벽을 더 설치하여 고속 회전시 중공부 외측에 형성된 외주면의 변형 및 비산을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전자코어의 양측 단부영역을 차단하도록 상기 회전축의 축선 방향을 따라 연장되게 형성되는 엔드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자.
6. 원기둥 형상을 갖는 회전자코어의 중심에 회전축을 수용할 수 있는 축공을 관통 형성하는 단계;

   상기 축공을 형성한 후 축공의 외측과 외주면 사이에 일정 간격으로 일정 크기를 갖는 복수의 중공부를 관통 형성하는 단계; 및

   상기 중공부를 형성한 후 상기 중공부에 몰드부재를 충전하는 단계;를 구비하는 스위치드 릴럭턴스 모터용 회전자의 제조방법.
7. 삭제
8. 청구항 6에 있어서,

   상기 중공부는 소정의 격벽을 중심으로 좌우로 대칭 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터용 회전자의 제조방법.
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 중공부는 축공과 나란한 방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터용 회전자의 제조방법.

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