KR100820176B1 - 전동기의 회전자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전동기의 회전자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 링형상으로 형성된 영구자석과, 상기 영구자석의 중심에 배치된 회전축과의 사이에, 고무재로 이루어진 완충부재를 가황성형함으로써, 영구자석과 회전축을 완충부재를 개재시켜 일체로 연결함으로써, 회전자의 방진이나 편심 방지를 적은 부품으로 실현하여 전동기의 저비용화를 도모한다.

Description

전동기의 회전자 및 그 제조방법{ROTOR OF ELECTRIC MOTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 회전자의 실시예를 모식적으로 나타낸 단면도이고,

도 2는 도 1에 도시되어 있는 회전자의 측면도이고,

도 3은 본 발명의 제조방법에 이용되는 금형장치의 모식적 단면도이고,

도 4는 종래의 전동기의 회전자를 모식적으로 나타낸 단면도이고,

도 5는 도 4에 도시되어 있는 회전자의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 회전자 11 : 영구자석

12 : 회전축 13 : 완충부재

14 : 접착제 15 : 금형

본 발명은, 공기조화기 등의 가전제품이나 산업기기 등에 이용되는 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전시의 진동이 작고, 게다가 제조상 많은 이점 을 구비한 전동기의 회전자에 관한 것이다.

전동기는 각종의 전기제품에 이용되고 있지만, 공기조화기에 대하여 말하면, 대부분의 경우, 그 팬모터에는, 회전자계를 발생하는 고정자의 내측에 회전자를 배치한 내부회전자형의 것이 이용되고 있다.

공기조화기는 실내에 설치되므로, 전동기의 정숙이 요구되고 있다. 이 요구에 응하기 위해, 내부회전자형에 대하여 다양한 개량이 이루어지고 있으며, 그 일례가 일본국 특허 공개번호 평7-32841호 공보에 개시되어 있다.

도 4의 단면도 및 도 5의 측면도를 참조하여, 이 전동기의 회전자는, 회전축(1)과 상기 회전축(1)에 대하여 동축적으로 배치되는 링형상으로 형성된 영구자석(3)을 구비하고 있다. 회전축(1)에는 외경이 영구자석(3)의 내경보다도 작은 회전지지체(코어)(2)가 고정되어 있다.

회전축(1)과 영구자석(3)을 연결하는 데 있어서, 좌우 한 쌍의 고무제의 완충부재(4, 5)가 회전지지체(2)를 양측에서 끼우며, 또한 회전지지체(2)와 영구자석(3)과의 사이에 들어가도록, 회전축(1)의 축방향을 따라 각각 반대측에서 끼워진다.

그리고 각 완충부재(4, 5)의 외측에 측면판(6, 7)이 소정의 압력을 가하면서 밀착된 후, 여러 개(이 예에서는 두 개)의 핀(8)이 일측의 측면판(6)의 측면에서 타측의 측면판(7)에 걸쳐 관통되고, 그 핀 단부가 접시스프링형상의 스토퍼(9)에 의해 저지된다.

이에 의해, 완충부재(4, 5)가 측면판(6, 7)에서 부여되는 압력으로 부풀어서 회전지지체(2)와 영구자석(3)에 밀착하고, 회전축(1)과 영구자석(3)이 일체로 조립된다.

이 구성에 의하면, 회전시에 영구자석(3)에 진동이 발생했다고 하더라도, 그 진동이 완충부재(4, 5)에 의해 흡수되고, 회전축(1)에는 전달되지 않기 때문에 방진효과가 발휘된다. 또한, 완충부재(4, 5)를 좌우대칭구조로 함으로써, 영구자석(3)의 경사나 편심도 방지할 수 있다. 그러나 제조상 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 회전축(1)과 완충부재(4, 5)와의 접촉면적을 크게 하여, 그들을 견고하게 연결하기 위해, 회전축(1)에 회전지지체(2)를 고정할 필요가 있다. 또한, 영구자석(3)의 경사 및 편심을 방지하기 위해, 좌우대칭형상의 두개의 완충부재(4, 5)를 필요로 하는 이외에, 그것들을 고정하는 측면판(6, 7) 및 핀(8), 스토퍼(9)가 필요하며, 전체적으로 부품수가 많고 제조비용이 상승한다.

다음으로, 이 회전자를 이용하여 전동기를 조립한 후에, 회전축(1)에 실제의 부하로서 예를 들면 팬을 설치하여 시운전한 결과, 그 부하의 고유진동수가 회전축(1)의 비틀림고유진동수와 일치하여 공진이 발생할 것 같은 때에는, 부품수가 많기 때문에 커다란 설계변경이 부득이하게 되고, 최악의 경우에는 전동기의 설계를 부득이하게 고치는 경우가 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 회전자의 방진이나 편심 방지를 적은 부품으로 실현하고 전동기의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 부하와의 사이에서 발생하는 공진에 대해서는, 커다란 설계변경을 수반하지 않고 용이하게 대처할 수 있으며, 여러 가지 제품으로의 적응성에 우수한 전동기를 얻을 수 있는 전동기의 회전자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전자계를 발생하는 고정자의 내측에 배치되는 전동기의 회전자에 있어서, 링형상으로 형성된 영구자석과, 상기 영구자석의 중심에 배치된 회전축과, 상기 영구자석과 상기 회전축과의 사이에 가황성형된 소정 경도의 고무재로 이루어진 완충부재를 구비하며, 상기 영구자석과 상기 회전축이 상기 완충부재를 개재시켜 일체로 연결되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 영구자석의 내주면에는 앙카로서 상기 완충부재내에 들어가는 돌출부가 형성된다.

상기 돌출부는, 상기 영구자석의 내주면의 원주방향을 따라 소정의 간격으로 복수로 마련되어도 좋고, 상기 영구자석의 내주면의 원주방향을 따라서 일련의 플랜지형상으로 형성되어도 좋다.

또한, 상기 영구자석 및 상기 회전축과, 상기 완충부재와의 접합은 접착제로 더욱 보강되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전축과 상기 완충부재의 접합상태를 예를 들면 고주파에 의한 융착수단으로 더욱 보강할 수 있다.

이러한 수단을 강구함으로써, 영구자석과 완충부재 및 완충부재와 회전축이 각각 확실하게 접착되고, 영구자석과 회전축이 완충부재를 개재시켜 일체화되므로, 영구자석의 회전력이 확실하게 회전축에 전달됨과 동시에, 회전토르크에도 견딜 수 있는 강도를 얻을 수 있다.

상기 완충부재에, 상기 완충부재의 변위를 흡수하는 변위흡수수단이 마련되어 있는 것도 본 발명의 특징 중 하나이다.

상기 변위흡수수단은, 상기 완충부재에 상기 회전축과 평행하게 형성된 복수의 관통공이어도 좋고, 상기 완충부재의 양면에 형성된 복수의 오목부이어도 좋고, 어느 것으로 하여도 상기 완충부재의 변위가 흡수되고, 방진효과를 높일 수 있다.

또한, 상기 완충부재에는 여러 가지 고무재, 예를 들면, 니트릴고무(NBR), 에틸렌프로필렌고무(EDPM), 부틸고무(IIR), 클로로프렌고무(CR) 등이 적용가능하지만, 그 중에서도 입수가 용이하고 또한 저렴하며, 게다가 내후성, 내약품성, 기계적특성, 접착성 및 성형성이 좋은 클로로프렌고무가 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 전동기의 회전자의 제조방법은, 미리 링형상으로 형성된 영구자석과 회전축을 금형내에 동심상으로 배치한 후, 상기 영구자석과 상기 회전축과의 사이의 공간내에 유동상태의 고무재를 주입하여 소정의 경도를 갖는 완충부재를 가황성형하고, 상기 완충부재에 의해 상기 영구자석과 회전축을 일체로 연결하는 것을 특징으로 하고 있다.

경량화의 관점에서, 상기 영구자석은 플라스틱 마그네트인 것이 바람직하지만, 그 경우에는 상기 영구자석과 상기 회전축과의 사이의 공간내에서 상기 완충부재를 가황성형할 때, 그 성형온도를 상기 플라스틱 마그네트가 변형하지 않은 온도이하로 제어한다.

본 발명의 제조방법에는, 상기 완충부재의 가황성형에 앞서서, 상기 영구자 석의 내주면 및 상기 회전축의 양측, 또는 그 어느 일측에 접착제를 도포하는 제1형태와, 상기 완충부재의 가황성형후에, 상기 회전축과 상기 완충부재와의 접합부에 다시 융착을 실시하는 제2형태가 포함된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 1의 단면도 및 도 2의 측면도를 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 이 실시예에 있어서, 회전자계를 발생하는 고정자측의 구성은 본 발명의 요지와 직접 관계가 없으므로, 그 도시는 생략되어 있다.

이 회전자(10)는, 링형상으로 형성된 영구자석(11)과, 그 중심에 관통된 회전축(12)과, 영구자석(11)과 회전축(12)과의 사이에서 가황성형된 소정 경도의 고무재로 이루어진 완충부재(13)를 구비하며, 영구자석(11)과 회전축(12)이 완충부재(13)를 개재시켜 일체로 연결되어 있다.

이 실시예에 있어서, 영구자석(11)은 플라스틱 마그네트로 이루어지며, 그 내주면에는, 앙카(anchor)로서 완충부재(13)내에 들어가는 돌출부(11a)가 형성되어 있다. 돌출부(11a)는, 원주방향을 따라서 그 복수개가 등간격으로 배치되어도 좋고, 연속된 플랜지형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 본 발명은 금속제의 영구자석을 배제하는 것은 아니다. 영구자석(11)은 금속제이어도 좋다.

회전축(12)은 단순한 원주상 이어도 좋고, 이전의 도 4에서 설명한 종래 예와 같이 회전지지체(코어)(2)는 구비되어 있지 않다.

이 실시예에 있어서, 완충부재(13)에는, 입수가 용이하고 또한 가격이 저렴하며, 게다가 내후성, 내약품성, 기계적 특성, 접착성 및 성형성에 우수하다는 이 유로 클로로프렌고무(CR)가 이용되고 있다. 완충부재(13)는, 영구자석(11) 및 회전축(12) 사이의 공간내에 유동상태의 클로로프렌고무를 충진하고, 가황함으로써 형성된다.

또한, 완충부재(13)에는, 상기 완충부재(13)의 변위를 흡수하는 변위흡수수단이 마련되어 있다. 이 실시예에 있어서, 변위흡수수단은, 회전축(12)에 평행한 관통공(13a)으로서 도시되어 있으며, 그 복수개가 회전축(12)을 중심으로 하는 원주방향을 따라 소정 간격으로 마련되어 있다.

또한, 관통공(13a) 대신에 완충부재(13)의 양측면에, 각각 복수개의 오목부(비관통공)를 형성하도록 하여도 좋다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 회전자(10)의 제조방법에 대하여 설명한다. 먼저, 미리 링형상으로 형성된 영구자석(11) 및 원주상의 회전축(12)을 동심상으로 해서 금형(15)내에 세트한다.

그 때, 영구자석(11)의 내주면 및 회전축(12)의 표면에 접착제(14)를 도포해 놓는다. 또한, 접착제(14)의 도포범위는, 완충부재(13)와 접하는 곳만으로 좋다.

그리고 금형(15)을 덮고, 완충부재(13)의 재료인 클로로프렌고무를 주입구(15a)에서 영구자석(11)과 회전축(12)의 사이의 공간에 주입하고 가황하여 완충부재(13)를 성형한다.

이 고무의 가황성형에 즈음해서는, 금형(15)의 온도 및 성형재(클로로프렌고무)의 사출온도가, 영구자석(11)의 재질인 플라스틱 마그네트의 변형온도에 도달하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여, 금형(15)내에 있어서, 영구자석(11)과 회전축(12)이 완충부재(13)에 의해 일체화된 회전자(10)를 제조할 수 있다.

또한, 도 3에는, 변위흡수수단으로서의 관통공(13a)이 도시되어 있지 않지만, 금형(15)에는, 그 관통공(13a)의 성형위치에 핀이 꽂혀 있고, 그 핀에 의해 관통공(13a)이 형성된다.

이와는 달리, 완충부재(13)를 성형하고 금형(15)에서 꺼낸 후, 예를 들면 드릴 등으로 관통공(13a)(또는 오목부)을 형성하도록 하여도 좋다.

이 회전자(10)에 의하면, 영구자석(11)과 회전축(12)과의 사이에, 고무재로 이루어진 완충부재(13)를 개재함으로써, 영구자석(11)의 회전에 의한 진동, 편심이나 경사가 완충부재(13)로 방지된다.

또한, 완충부재(13)의 관통공(13a)(또는 오목부)에 의하여, 완충부재(13) 자체의 변위가 흡수되기 때문에, 그 방진효과를 높일 수 있다.

또한, 주요한 구성부품으로서는, 링형상의 영구자석(11), 공전방지수단(도 4의 회전지지체(2))을 갖지 않는 단순한 원주상의 회전축(12) 및 완충부재(13)만으로 좋고, 상기 종래의 예와 같이 다수의 부품을 필요로 하지 않기 때문에, 전동기의 저비용화를 도모할 수 있다.

게다가, 상술한 온도 관리 하에서의 제조방법에 의하면, 영구자석(11)의 외경(회전자 외형)을 같게 하기 위한 절삭 등의 후가공을 실시할 필요도 없게 된다. 따라서, 제조공수가 매우 적게 되며, 제조비용을 보다 저감시킬 수 있다.

또한, 완충부재(13)의 경도는, 회전시에 발생하는 영구자석(11)의 진동을 가 장 잘 흡수할 수 있는 경도를 경험적으로 구해서 선택하면 좋다. 또한, 이 회전자(10)를 이용한 전동기에 의해 예를 들면 팬을 구동하는 경우, 회전자(10)와 그 팬에 의해 회전축(12)의 비틀림 진동수가 결정되지만, 본 발명에 의하면, 고무재의 경도를 적절히 바꾸는 것만으로, 대폭적인 설계변경을 필요로 하지 않고, 그 공진현상을 회피할 수가 있다. 따라서, 여러 가지 기기에 대하여 적응성이 우수한 전동기를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 영구자석(11)과 완충부재(13)의 접합강도를 보다 높이기 위해, 영구자석(11)의 내측에 돌출부(11a)를 마련하고, 또한 접착제(14)를 병용하고 있지만, 그 어느 하나는 생략되어도 좋다.

또한, 접착제(14)를 이용하는 대신에, 특히 회전축(12) 측에 대해서는, 금형(15)내에 회전축(12)을 세트하고, 그들 사이에 고무재를 성형한 후, 금형(15)과 회전축(12)과의 사이에 고주파용접법(유도가열법)을 적용하여 완충부재(13)의 고무재를 회전축(12)에 융착하여도 좋다.

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 설명하였지만, 이에 의해 당업자가 용이하게 생각할 수 있을 것 같은 변형예 및 균등기술은, 당연히 본 발명의 청구항내에 포함된다고 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이하의 효과가 있다.

본 발명의 전동기의 회전자는, 외주를 링형상의 영구자석으로 하고, 영구자석의 회전중심과 동심상으로 원주상의 회전축을 배치하고, 회전축과 상기 영구자석 과의 사이의 공간에 소정 경도의 특수고무인 완충부재를 충진해서 가황접착하고, 완충부재의 성형에 의해 영구자석, 회전축 및 상기 완충부재를 일체로 성형하고 있으므로, 그 영구자석과 회전축과의 사이의 완충부재인 특수고무에 의해, 회전자의 회전시 진동방지, 편심방지나 경사방지, 전동기의 저비용화를 도모하는 한편, 그 특수고무의 경도를 바꾸는 것만으로, 해당 진동주파수의 공진을 회피하고, 다양한 제품으로의 적응성에 우수하며, 신뢰성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 전동기의 회전자의 제조방법은, 미리 외주에 위치하는 영구자석을 링형상으로 형성하고, 영구자석과 해당 회전중심이 되는 원주상의 회전축을 금형내에 동심상으로 배치하고, 또한, 금형에 대하여 상기 영구자석과 회전축과의 사이를 공간으로 하고, 상기 영구자석과 회전축과의 사이의 공간에 소정 경도의 특수고무를 주입하여 가황접착하고, 특수고무의 성형에 의해 상기 영구자석, 회전축 및 상기 특수고무를 일체로 성형하고 있기 때문에, 상술한 효과 이외에, 한번 금형을 제작하면, 영구자석, 회전축 및 특수고무 만으로 해당 회전자를 제조할 수 있고, 제조비용이 저렴해지고, 전동기의 저비용화를 현실적으로 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 링형상으로 형성된 영구자석과 상기 영구자석의 중심에 배치된 회전축을 포함하며, 상기 영구자석과 상기 회전축과의 사이에 고무재로 이루어진 완충부재가 배치된 전동기의 회전자에 있어서,

   상기 완충부재는 상기 영구자석의 내주면과 상기 회전축의 외주면과의 사이에서 가황성형된 소정경도의 고무재로 이루어지며, 상기 영구자석과 상기 회전축이 상기 완충부재를 개재시켜 일체로 연결됨과 동시에 상기 완충부재에는 상기 완충부재의 변위를 흡수하는 변위흡수수단이 설치되어 있고,

   상기 변위흡수수단은 상기 회전축과 평행하게 형성된 복수의 관통공 또는 상기 완충부재의 양면에 형성된 복수의 오목부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자.
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11. 링형상으로 형성된 영구자석과, 상기 영구자석의 중심에 배치된 회전축을 포함하며, 상기 영구자석과 상기 회전축과의 사이에 고무재로 이루어진 완충부재가 배치된 전동기의 회전자의 제조방법에 있어서,

    링형상으로 형성된 영구자석과 회전축을 금형 내에 동심상으로 배치한 후, 상기 영구자석의 내주면과 상기 회전축과의 사이의 공간 내에 유동상태의 고무재를 주입하여 소정경도를 갖는 완충부재를 가황성형하고, 상기 완충부재에 의해 상기 영구자석과 회전축을 일체로 연결함과 동시에,

    가황성형할 때 또는 가황성형 후에, 상기 완충부재의 변위를 흡수하는 변위흡수수단으로서 상기 완충부재 내에 상기 회전축과 평행한 복수의 관통공을 형성하거나 또는 상기 완충부재의 양면에 복수의 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전동기의 회전자의 제조방법.
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