KR101069097B1

KR101069097B1 - 균일한 공기 갭 및 비균일 공기 갭을 가진 로브형 로터를 구비한 모터

Info

Publication number: KR101069097B1
Application number: KR1020090087533A
Authority: KR
Inventors: 게리 이. 호스트
Original assignee: 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-09-30
Also published as: CN101714805A; US7939982B2; JP2010088296A; JP2012228174A; JP5385076B2; MX2009009628A; KR20100038045A; CN101714805B; US20100084937A1

Abstract

본 발명은 균일한 공기 갭을 제공하는 제1 외측 표면 세그먼트 및 비균일 공기 갭을 제공하는 제2 외측 표면 세그먼트를 포함하는 로터를 구비한 모터를 제공한다. 로터는 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경을 갖는 원호에 의해 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트와 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경을 갖는 원호가 아닌 선들에 의해 형성되는 다수의 제2 외측 표면 세그먼트를 갖는다.

모터, 로터, 스테이터, 자석, 권선, 코어

Description

균일한 공기 갭 및 비균일 공기 갭을 가진 로브형 로터를 구비한 모터 {MOTOR WITH LOBED ROTOR HAVING UNIFORM AND NON-UNIFORM AIR GAPS}

본 발명은 대체로 전기 모터에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 가변 공기 갭을 제공하는 세그먼트를 형성하고 스테이터의 원통형 개구 내에 로터가 수용될 때 균일한 공기 갭을 제공하는 세그먼트를 형성하는 외측 표면 윤곽을 가진 내부 영구 자석 로터 구조에 관한 것이다.

다양한 로터 유형을 사용하는 내부 영구 자석(IPM) 로터가 당해 기술분야에 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,701,064호에 개시된 종래 기술의 설계에서는, 로터가 불연속적이고 인접하지 않은 외측 표면 윤곽을 형성하는 치형부를 갖는다. 그러한 설계가 유용하긴 하지만, 넓은 속도 범위에 걸쳐 보다 일정한 출력을 제공하는 로터에 대한 요구가 존재한다. 또한, 적절한 균형을 이룬 특성들을 제공하는 로터를 가진 모터에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 넓은 속도 범위에 걸쳐 보다 일정한 출력 및 적절한 균형을 이룬 특성들을 갖는 로터를 구비한 모터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 로터는 균일한 공기 갭을 제공하는 제1 외측 표면 세그먼트 및 비균일 공기 갭을 제공하는 제2 외측 표면 세그먼트를 포함한다.

다른 실시예에서, 로터는 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경을 가진 원호에 의해 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트 및 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경을 가진 원호가 아닌 선들에 의해 형성되는 다수의 제2 외측 표면 세그먼트를 포함하는 외측 표면 윤곽을 갖는다.

또 다른 실시예에서, 모터는 상술한 바와 같은 로터를 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 그러한 모터를 제조하는 방법이 제공된다.

대안적으로, 본 발명은 다양한 다른 방법 및 장치를 포함할 수 있다.

다른 목적 및 특징들은 이하에서 부분적으로 명확해지고 부분적으로 거론될 것이다.

본 개요는 이하에서 더 상세히 설명될 간략한 형태의 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 본 개요는 청구 대상의 중요한 특징 또는 필수 특징을 확인하기 위한 것이 아니며, 청구 대상의 범위를 판단하는데 도움을 주기 위해 사용되 는 것도 아니다.

본 발명을 채용한 모터는 고조파가 많은 역기전력을 갖는 페라이트 및/또는 네오 자석을 사용하는 종래 기술에 공지된 모터에 비해 실질적으로 사인파형인 역기전력을 갖는다. 또한, 본 발명을 채용하는 모터는 대체로 종래 기술에 공지된 모터보다 더 낮은 최소 인덕턴스를 갖고, 최대 인덕턴스 대 최소 인덕턴스의 비율이 대체로 높으며, 이는 자기 저항 토크의 기여를 향상시킨다. 또한, 본 발명을 채용한 모터는 또한 종래 기술에 공지된 모터보다 고속에서 더 적은 노이즈를 발생시킨다. 또한, 본 발명을 채용한 모터는 종래 기술에 공지된 것들보다 대체로 더 적은 비용으로 제조된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 권선(105)을 가진 스테이터(104) 내에 위치된 로브형 로터(102)를 포함하는 본 발명의 모터(100)의 일 실시예가 단면도로 도시되어 있다. 로브형 로터(102)는 스테이터(104)의 내부 표면에 의해 형성되는 원통형 개구 내에 수용되는 코어를 형성하고, 코어는 코어의 중심 종방향 축(A)을 중심으로 원통형 개구 내에서 회전한다.

로터(102)는 중심 종방향 축(A)을 중심으로 회전하는 중심 샤프트(106)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 로터(102)는 샤프트에 대해 평행하게 연장되는 두 세트의 대향 슬롯(107, 108)을 가진 강철(또는 다른 재료) 코어를 포함한다. 슬롯(107, 108)은 페라이트 자석과 같은 자석(110)을 수용하도록 각각 구성된다 스 테이터(104)는 제어 회로(116)에 연결된 권선(105)으로 구성된다. 제어 회로(116)는 권선(105)에 전력을 공급하여 로터(102)가 중심 샤프트(106)를 중심으로 회전하게 한다.

각각의 자석(110)은 원호형 페라이트 자석(110)을 포함한다. 코어의 단면[예를 들어, 중심 종방향 축(A)에 대해 직각인 평면에서 취한 단면]에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 자석(110)은 반경방향 내측 표면(118)[예를 들어, 축(A)을 대면하는 볼록한 표면] 및 반경방향 외측 표면(120)[축(A)의 반대쪽을 대면하는 오목한 표면]을 포함한다. 각각의 자석(110)은 반경방향 내측 표면(118)과 반경방향 외측 표면(120) 사이의 중간 영역(122) 및 반경방향 내측 표면(118)과 반경방향 외측 표면(120) 사이에 있고 중간 영역(122)의 양쪽에 위치하는 2개의 단부 영역(124)을 더 포함한다(도 2 참조). 도 2에 도시된 실시예에서, 중간 영역(122)은 단부 영역(124)보다 반경방향으로 폭이 더 넓다.

일 실시예에서, 도 1 및 도 2의 로터는 라미네이션의 스택으로 만들어진 로터 코어에 영구 자석이 매설되는 IPM 모터에 사용된다. 각각의 라미네이션은 중심 종방향 축(A)으로부터 반경방향 외측으로 이격된 절결 슬롯(107, 108)을 포함한다. 라미네이션은 로터 코어를 형성하도록 적층되고, 자석(110)은 슬롯(107, 108) 내에 위치된다.

본 발명의 로브형 로터(102)는 원통형인 로터에 비해 대체로 감소된 코깅(cogging) 토크 및 더 큰 사인형 역기전력[sinusoidal back electro-motive force(EMF)]을 제공하는 장점이 있다. 이것은 중심 종방향 축(A)에 대해 직각인 평면에서 취한 코어 단면에서 볼 때 외측 연속 표면 윤곽(126)에 의해 부분적으로 달성된다. 외측 표면 윤곽(126)은 중심 종방향 축(A)을 중심으로 하는 제1 원호(130, 130A)에 의해 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트(128, 128A)를 포함하여, 제1 외측 표면 세그먼트(128, 128A)와 스테이터의 내부 원통형 표면[도 2의 쇄선(104)] 사이에 균일한 공기 갭을 제공한다. 로터(102)는 또한 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A)와 스테이터(104)의 내부 원통형 표면에 의해 형성되는, 반경방향 치수가 변하는 비균일 공기 갭을 제공하도록 구성된 다수의 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A)를 갖는다. 제1 세그먼트와 제2 세그먼트는 인접한다.

각각의 균일한 공기 갭은 공기 갭의 전체 길이를 따라[예를 들어, 세그먼트(128, 128A)를 따라] 실질적으로 일정하게 유지되는 갭 폭(W2)을 갖는다. 반대로, 각각의 비균일 공기 갭은 공기 갭의 길이를 따라[예를 들어, 세그먼트(132, 132A)를 따라] W2의 갭 폭으로부터 W2보다 큰 갭 폭으로 변하는 갭 폭(W1)을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A)의 비균일 갭 폭은 세그먼트(132, 132A)의 중간 섹션에서의 갭 폭(W1)으로부터 세그먼트(128, 128A)에서의 갭 폭(W2)까지 감소한다. 일 실시예에서, 갭 폭(W2)은 세그먼트(132, 132A)의 중간 섹션에서 갭 폭(W1)의 절반이다(예를 들어, W2=W1/2). 따라서, W1에서 W2를 뺀 것은 세그먼트(128, 128A) 내에서의 균일한 공기 갭의 일정한 갭 폭(W2)과 실질적으로 동일하다(예를 들어, W1-W2=W2).

일 실시예에서, 스테이터(104)의 원통형 개구가 360°/M의 치형부 피치를 가진 복수(M)의 반경방향 내측 돌출 치형부(150)들에 의해 형성되는 것이 고려된다. 로터(102)의 제1 외측 표면 세그먼트(128, 128A)는 치형부 피치의 N.P배와 동일한 제1 섹터 각도(154, 154A)를 가진 제1 코어 섹터(152, 152A)를 각각 형성하며, 여기서 N은 정수이고, P는 4, 5 또는 6이다[예를 들어, 제1 섹터 각도 = (360°/M)×N.P].

예를 들어, 36개의 치형부(M=36)를 갖고 P=5인 스테이터(104)에 있어서, N은 1, 2, 3 또는 4일 수 있고, 따라서 N.P는 1.5, 2.5, 3.5 또는 4.5일 수 있으며, 제1 섹터 각도는 약 15°, 약 25°, 약 35° 또는 약 45°또는 그 이상일 수 있지만, 다른 섹터 각도가 고려될 수 있다.

다른 예로서, 치형부의 개수(M)가 36개이고 P=4, 5 또는 6인 도 1의 스테이터(104)와 조합된 도 2의 4 자석 로터(102)에 있어서, 제1 섹터 각도(154, 154A)는 약 14° 내지 16°(N=1), 약 24° 내지 약 26°(N=2), 약 34° 내지 약 36°(N=3), 약 44° 내지 약 46°(N=4)의 범위일 수 있다. 또한, 도 2의 실시예에서, 로터(102)의 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A)는 90°에서 치형부 피치의 N.P배를 뺀 만큼의 제2 섹터 각도(158)를 갖는 제2 코어 섹터(156, 156A)를 각각 형성한다[예를 들어, 제2 섹터 각도=90°-(360°/M)×N.P]. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 치형부의 개수(M)가 36개이고 N=4이고 P=5인 스테이터에 있어서, 제1 섹터 각도(154)는 약 45°로 도시되고, 제2 섹터 각도(158)는 약 45°로 도시되어 있다. 이 실시예에서, 일반적인 W1의 값은 약 0.030인치(0.762mm) 내지 약 0.042인치(1.067mm)의 범위이며, 일반적인 W2의 값은 약 0.015인치(0.381mm) 내지 약 0.021인치(0.533mm)의 범위이다.

일정한 출력의 넓은 속도 범위에 걸쳐 원하는 성능을 얻기 위해, 본원에 설명된 이들 로터 및 모터 구조는 네오(neo) 자석(예를 들어, 네오디뮴-철-붕소) 또는 네오 및 페라이트 자석을 사용하는 로터에 비해 로터(102)의 원주를 따라 보다 균형잡힌 자성을 제공함으로써 더 양호한 해결책을 제공한다. 또한, 변화하는 공기 갭만을 제공하고 상술한 바와 같이 비균일 공기 갭(예를 들어, 최대 W1까지 변함)의 제공을 위한 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A)와 조합된 균일한 공기 갭(W2)의 제공을 위한 제1 외측 표면 세그먼트(128, 128A)를 갖지 않는 로브형 로터는 덜 바람직한 낮은 인덕턴스 비율 Lmax/Lmin을 제공한다. 또한, 로브를 갖지 않은 원통형 로터는 역기전력 파형에 높은 코깅(cogging) 및/또는 고조파(harmonics)를 발생시키며, 이것도 또한 본 발명의 로브형 로터(102)의 낮은 코깅 및 감소된 고조파에 비해 덜 바람직하다. 또한, 여러 층의 자석을 가진 로터는 자석(110)을 가진 로브형 로터(102)에 비해 비싼데, 그 이유는 다수의 자석은 모터의 조립 동안 취급에 비용이 많이 들기 때문이다.

도 2의 실시예의 로터 구조체는 4개의 불연속 페라이트 원호형 자석을 사용하며, 이들은 중간 영역(122)에서 더 두꺼울 수 있고, 본원에 설명된 바와 같이 성능의 최적화를 위한 낮은 코깅, 높은 인덕턴스 비율 Lmax/Lmin 및 자석 강도의 균형을 발전시키기 위해 최적화될 수 있는 슬롯 내에 존재한다.

대체로, 본 발명을 채용한 모터는 실질적으로 사인파형인 역기전력을 갖는 반면, 페라이트 및/또는 네오 자석을 사용하는 종래 기술에 공지된 모터는 고조파가 많은 역기전력을 갖는다. 본 발명을 채용하는 모터는 대체로 종래 기술에 공지 된 모터보다 더 낮은 최소 인덕턴스를 갖고, 최대 인덕턴스 대 최소 인덕턴스의 비율이 대체로 높으며, 이는 자기 저항 토크의 기여를 향상시킨다. 본 발명을 채용한 모터는 또한 종래 기술에 공지된 모터보다 고속에서 더 적은 노이즈를 발생시키는데, 이는 로터 내에 더 적은 총 공간이 존재하기 때문이다.

본 발명을 채용한 모터는 종래 기술에 공지된 것들보다 대체로 더 적은 비용으로 제조된다. 감소된 비용, 감소된 음향 노이즈 및 감소된 전기 노이즈 때문에, 본 발명에 따른 모터는 수평 세탁기, 식기 세척기 및 의류 건조기와 같은 소비자 가전에 유리하게 적용될 수 있다.

도 3 내지 도 6의 실시예에서, 도 1 및 도 2의 덜 복잡한 대체예가 4개의 자석 대신에 2개의 불연속 페라이트 자석을 사용함으로써 달성된다. 따라서, 본 발명은 라미네이션의 제조 동안의 펀칭을 위해 덜 복잡한 로터 내부를 제공한다.

일 실시예에서, 제1 코어 섹터(152)의 두 배만큼의 제2 코어 섹터(156)가 존재한다. 예를 들어, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 각각 25°인 4개의 제1 코어 섹터(152) 및 각각 32.5°인 8개의 제2 코어 섹터(156)가 총 360°에 걸쳐 존재한다.

도 3 내지 도 6은 코어의 중심 종방향 축(A)을 중심으로 하지 않으며 비균일 공기 갭을 형성하는 제2 원호(160C, 160D)에 의해 형성되는 2개의 제2 외측 표면 세그먼트(132C, 132D)를 가진 전기 모터 로터(102)를 도시한다. 특히, 각각의 제2 원호(160C, 160D)는 각각 지점(B, C)을 중심으로 하는 제2 반경(R2)을 가지며, 제2 반경(R2)은 제1 반경(R1)보다 더 작다. 일 실시예에서, 제1 원호(130)의 제1 반 경(R1)과 제2 원호(160C, 160D)의 제2 반경(R2) 사이의 차이는 D1이고, 이것은 약 0.087인치(2.21mm)이거나 또는 약 0.075인치 내지 약 0.099인치(예를 들어, 약 1.91mm 내지 약 2.51mm)의 범위이다.

예를 들어, 치형부의 개수(M)가 36개이고 P=5이며 N=2인 도 1의 스테이터와 조합된 2 자석 로터(102)를 나타내는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 섹터 각도(154)는 25°이다. 또한, 이 실시예에서, 제2 섹터(156)들은 90°의 각도에서 치형부 피치의 N.5배를 뺀 만큼을 함께 형성한다[예를 들어, 제2 섹터의 총 각도 = 90°- (360°/M)×N.5 또는 90°- 25°= 65°]. 이러한 구체적인 예에서, 제1 섹터 각도(154)는 25°이고, 각각의 제2 섹터 각도(158A, 158B)는 32.5°이다. 이 실시예에서, R1=1.521인치(38.6237mm), R2=1.436인치(36.4744mm), W1=0.035인치(0.889 mm), W2=0.0175인치(0.445mm)이다. 또한, 가장 폭이 넓은 공기 갭은 지점(D)에 존재한다. 지점(A, D)들 사이의 거리는 1.50인치(38.10mm)이다. R1=1.521인치(38.6237mm)일 때, R1에서의 공기 갭과 D에서의 공기 갭의 차이는 D에서의 공기 갭이 공기 R1에서의 공기 갭보다 0.021인치(0.52mm) 더 큰 정도이다.

특히 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 자석의 단부 영역(124)은 제2 코어 섹터(156) 내에 위치하고, 자석의 중간 영역(122)은 제1 코어 섹터(152) 내에 위치한다. 이러한 구성은 자속선들이 균형을 이루게 하여 코깅을 감소시키는 경향이 있다. 2개의 제2 코어 섹터(156)를 갖는 도 4 및 도 5의 구체적인 실시예에서, 자석의 단부 영역(124)은 양쪽 제2 코어 섹터(156) 내에 위치한다. 단부 영역(124)이 제2 코어 섹터(156)들 중 하나에만 위치하거나 또는 단부 영역(124)이 제1 및 제2 코어 섹터 모두에 위치하는 것을 또한 고려해 볼 수 있다. 이러한 구성에서, 자석을 위한 슬롯(107, 108)은 W3=0.057인치(1.45mm)이고 R3=1.379인치(35.02mm)이도록 배치된다.

도 4를 참조하면, 각각의 자석(110)은 반경 R4에 의해 형성되는 반경방향 내측 표면(118)[예를 들어, 축(A)을 대면하는 볼록한 표면] 및 반경 R5(<R4)에 의해 형성되는 반경방향 외측 표면(120)[예를 들어, 축(A)의 반대쪽을 대면하는 오목한 표면]을 가진 원호 형상의 자석을 포함한다. 각각의 자석(110)은 반경방향 내측 표면(118)과 반경방향 외측 표면(120) 사이의 중간 영역(122) 및 반경방향 내측 표면(118)과 반경방향 외측 표면(120) 사이에 있고 중간 영역(122)의 양쪽에 위치하는 2개의 단부 영역(124)을 포함한다(도 2 참조). 도 2에 도시된 실시예에서, 중간 영역(122)은 단부 영역(123)보다 반경 방향으로 폭이 더 넓고, 따라서 R4와 R5는 동일한 중심점을 갖지 않는다. 도 4에 도시된 실시예에서, 중간 영역(122)은 반경방향으로 단부 영역(124)과 동일한 폭을 가지며, 따라서 R4와 R5는 동일한 중심점을 갖는다. 도 4에 도시된 실시예에서, R5=1.60인치(40.55mm)이고 R4=2.14인치(54.35mm)인 것이 고려될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 로터(102) 및 스테이터(104)를 구비하는 IPM 모터(100)를 제조하는 방법이며, 이 방법은

원형 개구를 가진 스테이터(104)를 제공하는 단계와,

코어의 중심 종방향 축(A)을 중심으로 스테이터 개구 내에서 회전 가능한 코어를 포함하는 로터(102)를 제공하는 단계와,

중심 종방향 축으로부터 반경방향 외측으로 이격된 슬롯(107, 108)을 코어에 제공하는 단계와,

슬롯 내에 자석(110)을 위치시키는 단계를 포함한다.

코어는 중심 종방향 축(A)에 대해 직각인 평면에서 취한 코어의 단면에서 볼 때 외측 표면 윤곽을 갖도록 제조된다. 외측 표면 윤곽(126)은 원형 스테이터 개구를 형성하는 스테이터(104)의 각각의 치형부(150) 부분들과의 사이에 균일한 공기 갭을 제공하기 위해 중심 종방향 축(A)을 중심으로 하는 원호(130) 상에서 만곡 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트(128, 128A, 138, 138A)와, 원형 스테이터 개구를 형성하는 스테이터(104)의 각각의 치형부(150) 부분들과의 사이에 비균일 공기 갭을 제공하도록 구성된 다수의 제2 외측 표면 세그먼트(132, 132A, 140 및 140A)를 포함한다. 각각의 균일한 공기 갭은 공기 갭의 전체 길이를 따라 실질적으로 일정하게 유지되는 갭 폭(W2)을 갖도록 제조되고, 각각의 비균일 공기 갭은 공기 갭의 길이를 따라 변하는 갭 폭(W1)을 갖도록 제조된다.

상술한 실시예들은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 다양한 방식으로 조합되는 것이 고려될 수 있다.

이상의 설명은 또한 인사이드 아웃(inside out) 모터 및/또는 로터에 권선을 갖고 스테이터에 영구자석을 갖는 모터 또는 그 반대의 모터와 같은 기타 모터 구조에 적용될 수 있다. 자석 구조 및 공간 고려는 상술한 로터 설계의 것과 유사하다.

설명은 전체에 걸쳐 IPM 모터 로터를 참조하지만, 당업자라면 전기 모터는 발전기로서 구성될 수 있다는 것을 알 것이다.

본 발명을 상세히 설명함으로써, 첨부된 청구항에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수정 및 변형이 가능하다는 것이 명확할 것이다.

달리 특정되어 있지 않다면, 본원에 도시되고 설명된 방법의 실행 또는 수행 순서가 필수적인 것은 아니다. 즉, 달리 특정되어 있지 않다면, 방법의 요소들은 임의의 순서로 수행될 수 있고, 그러한 방법은 본원에 개시된 것들보다 많거나 또는 적은 요소를 포함하는 것이 발명자에 의해 고려된다. 예를 들어, 다른 요소 전에, 또는 다른 요소와 동시에, 또는 다른 요소 후에 특정 요소를 실행 또는 수행하는 것이 본 발명의 다양한 실시예의 범위 내에 있다는 것이 고려될 수 있다.

본 발명의 요소 또는 그것의 바람직한 실시예를 소개할 때, 단수는 하나 이상의 요소가 있음을 의미한다. "포함하다", "구비하다", 및 "갖는다"라는 용어는 포괄적이며, 열거된 요소가 아닌 추가의 요소가 있을 수 있음을 의미한다.

상술한 것들의 관점에서, 본 발명의 몇 가지 목적이 달성될 수 있고, 다른 유리한 결과들이 얻어진다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술한 제품 및 방법에 다양한 변경이 이루어질 수 있기 때문에, 위의 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 사항은 설명을 위한 것이며 제한적인 의미로 해석되어서는 않된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터에 수용되는 로브형(lobed) 로터를 포함하는 모터의 회전 축에 대해 직각인 부분 단면도이다.

도 2는 중간 영역에서 폭이 더 넓은 원호형 페라이트 자석을 수용하기 위한 4개의 슬롯을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 회전 축에 대한 직각인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 로터의 일 실시예의 사시도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 로터의 일 실시예의 평면도로서, 외측 표면 윤곽이 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경(R1)을 가진 원호에 의해 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트 및 중심 종방향 축을 중심으로 하지 않는 제2 반경(R2)을 가진 원호에 의해 형성되는 다수의 제2 외측 표면 세그먼트를 포함하며, 도 4는 제1 반경(R1)을 도시하고 도 5는 제2 반경(R2)을 도시한다.

도 6은 4개의 섹터를 도시하는, 도 4 및 도 5의 실시예의 부분 확대 평면도이다.

대응 도면부호는 도면 전체에 걸쳐 대응 부분을 표시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 모터

102 : 로터

104 : 스테이터

105 : 권선

107, 108 : 슬롯

110 : 자석

Claims

원형 개구를 가진 스테이터와,

상기 스테이터의 상기 개구 내에서 코어의 중심 종방향 축을 중심으로 회전 가능한 코어를 포함하는 로터와,

상기 중심 종방향 축으로부터 반경방향 외측으로 이격된 코어 내의 슬롯들과,

슬롯 내의 자석을 포함하고,

상기 코어는 상기 중심 종방향 축에 대해 직각인 평면에서 취한 코어의 단면에서 볼 때 외측 표면 윤곽을 가지며,

상기 외측 표면은 상기 중심 종방향 축에 대해 직각인 평면에서 취한 코어의 단면에서 볼 때 외측 표면 윤곽을 가지며,

상기 외측 표면 윤곽은 상기 중심 종방향 축을 중심으로 하는 제1 반경을 가진 원호에 의해 형성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트와, 상기 종방향 중심 축을 중심으로 하지 않는 제2 반경을 가진 원호에 의해 형성되는 다수의 제2 외측 표면 세그먼트를 포함하며,

상기 제1 반경은 상기 제2 반경보다 큰

전기 모터.
제1항에 있어서, 상기 다수의 제1 외측 표면 세그먼트는 상기 중심 종방향 축을 중심으로 하는 원호들 상에 만곡 형성되고 상기 스테이터의 상기 원형 개구를 형성하는 상기 스테이터의 각 부분들과의 사이에 균일한 공기 갭을 제공하도록 구성되며, 상기 다수의 제2 외측 표면 세그먼트는 상기 코어의 종방향 중심 축을 중심으로 하지 않는 원호들 상에 만곡 형성되고 상기 스테이터의 상기 원형 개구를 형성하는 상기 스테이터의 각 부분들과의 사이에 비균일 공기 갭을 제공하도록 구성되며, 각각의 균일한 공기 갭은 공기 갭의 전체 길이를 따라 실질적으로 일정하게 유지되는 갭 폭을 가지며, 각각의 비균일 공기 갭은 공기 갭의 길이를 따라 변하는 갭 폭을 갖는

전기 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 원호의 반경과 제2 원호의 반경 사이의 차이는 0.075인치 내지 0.099인치(1.91mm 내지 2.51mm)의 범위 이내인

전기 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 제1 외측 표면 세그먼트는 직경방향으로 대향하는 제1 외측 표면 세그먼트의 제1 쌍을 구비하고, 상기 다수의 제2 외측 표면 세그먼트는 직경방향으로 대향하는 제2 외측 표면 세그먼트의 제1 쌍을 구비하고, 상기 다수의 제1 외측 표면 세그먼트는 직경방향으로 대향하는 제1 외측 표면 세그먼트의 제2 쌍을 구비하고, 상기 다수의 제2 외측 표면 세그먼트는 직경방향으로 대향하는 제2 외측 표면 세그먼트의 제2 쌍을 구비하는

전기 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터의 원통형 개구는 360°/M의 치형부 피치를 갖는 복수(M)의 반경방향 내향 돌출 치형부에 의해 형성되고, 각각의 제1 외측 표면 세그먼트는 치형부 피치의 NP배의 섹터 각도를 갖는 제1 코어 섹터를 형성하고, 여기서 N은 정수이고 P는 3, 4 또는 5와 동일한

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제5항에 있어서, 스테이터는 36개의 치형부를 갖는

전기 모터.
제5항에 있어서, 자석의 단부 영역은 제1 코어 섹터 및 제2 코어 섹터 내에 위치하고, 자석의 중간 영역은 제1 코어 섹터 내에 위치하는

전기 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 코어는 2개의 슬롯을 갖고, 각각의 슬롯 내에 하나의 자석을 갖거나, 코어는 4개의 슬롯을 갖고, 각각의 슬롯 내에 하나의 자석을 갖는

전기 모터.
제8항에 있어서, 상기 중심 종방향 축에 대해 직각인 평면에서 취한 코어의 단면에서 볼 때 각각의 자석은 반경방향 내측 표면, 반경방향 외측 표면, 상기 반경방향 내측 표면과 상기 반경방향 외측 표면 사이의 중간 영역, 및 상기 반경방향 내측 표면과 상기 반경방향 외측 표면 사이에 있고 상기 중간 영역의 대향하는 측부에 위치하는 2개의 단부 영역을 포함하고, 상기 중간 영역은 상기 단부 영역보다 반경방향으로 폭이 더 넓은

전기 모터.
제2항에 있어서, 각각의 비균일 공기 갭은 갭의 단부를 향해 최대 갭 폭(W1)으로부터 최소 갭 폭(W2)까지 감소하고, W1-W2는 상기 균일한 공기 갭의 일정한 갭 폭과 실질적으로 동일한

전기 모터.
스테이터의 내측 표면에 의해 형성되는 원통형 개구 내에 수용되는 코어로서, 코어의 종방향 중심 축을 중심으로 원통형 개구 내에서 회전하는 코어와,

상기 종방향 중심 축으로부터 반경방향 외측으로 이격된 코어 내의 슬롯들과,

슬롯 내의 자석을 포함하고,

상기 코어는 상기 종방향 중심 축에 대해 직각인 평면에서 취한 코어의 단면에서 볼 때 외측 표면 윤곽을 가지며,

상기 외측 표면 윤곽은,

상기 종방향 중심 축을 중심으로 하는 제1 원호에 의해 형성되고 스테이터의 상기 내측 표면과의 사이에 균일한 공기 갭을 제공하도록 구성되는 다수의 제1 외측 표면 세그먼트와,

상기 종방향 중심 축을 중심으로 하지 않는 제2 원호에 의해 형성되고 스테이터의 상기 내측 표면과의 사이에 비균일 공기 갭을 제공하도록 구성되는 다수의 제2 외측 표면 세그먼트로만 구성되고,

각각의 균일한 공기 갭은 공기 갭의 전체 길이를 따라서 일정하게 유지되는 갭 폭을 갖고,

각각의 비균일 공기 갭은 공기 갭의 길이를 따라서 변하는 갭 폭을 갖고,

각각의 제2 원호의 반경은 각각의 제1 원호의 반경보다 작은

전기 모터 로터.