KR101072781B1 - 모터 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 회전자에 관한 것으로서, 상하로 적층되는 다수 개의 코어판이 서로 미세하게 비틀린 상태로 적층 형성됨으로써 최하단의 코어판과 최상단의 코어판이 원주방향으로 일정한 각도로 비틀린 관계를 유지하되, 각 코어판에 형성되는 복수의 마그네트 삽입부 각각이 상하로 적어도 일부가 서로 중첩됨으로써 적층된 모든 마그네트 삽입부를 축방향으로 관통하고 원주방향으로 소정 폭으로 연장된 직선 개구부를 형성하며, 상기 축방향으로 관통하는 직선 개구부에는 마그네트가 축방향과 평행하게 삽입 구비되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 코깅토크를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 종래의 모터 회전자에 비해 작업공수를 줄일 수 있으며 마그네트의 부착불량을 크게 줄일 수 있다.

BLDC 모터, 코깅토크(cogging torque), 스큐(skew)

Description

모터 회전자{MOTOR ROTOR}

본 발명은 모터 회전자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자 측에 마그네트가 구비되는 마그네트 로터 타입의 모터 회전자에 관한 것이다.

일반적으로, 영구자석형 모터는 영구자석을 구비한 회전자(rotor)와 자성코어를 구비한 고정자(stator)를 포함하는 바, 이때 영구자석과 자성코어 간의 상호력으로 인해 모터에 전원을 공급하지 않아도 토크가 존재하게 되는데 이를 "코깅토크(cogging torque)"라 한다.

차량의 조향장치에 구비되어 운전자의 조향력을 보완하여 주는 장치, 즉 MDPS(Motor Driven Power Steering)에도 상기와 같은 영구자석형 모터가 채용되고 있다.

그러나, 이러한 영구자석형 모터는 상기한 바와 같은 코깅토크를 발생시키고, 이는 조향장치의 체결기어를 통해 증폭되어 차량의 핸들에 전달됨으로써, 운전자의 조향감이 떨어지게 된다는 문제가 있었다.

이러한 문제로 인해 코깅토크가 작은 모터가 요구되어 왔다.

본 발명의 목적은 모터의 코깅토크를 줄일 수 있도록 개선된 모터 회전자를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 마그네트 삽입부가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 코어판이 다수 개 적층되어 형성되는 모터 회전자에 있어서, 상기 다수 개의 코어판은 상하로 적층되는 개개의 코어판이 서로 미세하게 비틀린 상태로 적층 형성됨으로써 최하단의 코어판과 최상단의 코어판이 원주방향으로 일정한 각도로 비틀린 관계를 유지하되, 각 코어판에 형성된 복수의 마그네트 삽입부는 각각 상하로 적어도 일부가 서로 중첩됨으로써 적층된 모든 마그네트 삽입부를 축방향으로 관통하고 원주방향으로 소정 폭으로 연장된 직선 개구부를 형성하며, 상기 축방향으로 관통하는 직선 개구부에는 마그네트가 축방향과 평행하게 삽입 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자를 제공한다.

여기서, 상기 복수의 마그네트 삽입부는 상기 코어판의 외주연에 일정 간격으로 외측으로 돌출되게 배치 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 복수의 마그네트 삽입부와 상기 마그네트는 각각 반경방향으로 일정한 폭을 갖고 원주 방향으로 연장 형성될 수도 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 복수의 마그네트 삽입부가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 코어판이 다수 개 적층되어 형성되는 모터 회전 자에 있어서, 상기 복수의 마그네트 삽입부는 각각 상기 모터 회전자의 축방향에 대하여 소정의 비틀린 각도로 연장 형성되되 축방향으로 상하 관통하는 소정 폭의 직선 개구부를 포함하며, 각 마그네트 삽입부의 직선 개구부에는 마그네트가 축방향과 평행하게 삽입 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자를 제공한다.

여기에서도, 상기 복수의 마그네트 삽입부는 상기 코어판의 외주연에 일정 간격으로 외측으로 돌출되게 배치 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 복수의 마그네트 삽입부와 상기 마그네트는 각각 반경방향으로 일정한 폭을 갖고 원주 방향으로 연장 형성될 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 코깅토크를 감소시킬 수 있는 모터 회전자를 제공할 수 있다. 또한, 코깅토크의 감소를 위한 종래의 모터 회전자에 비해 작업공수를 줄일 수 있으며 마그네트의 부착불량을 크게 줄일 수 있는 모터 회전자를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상하로 적층된 다수 개의 코어판(110a)으로 이루어진 회전자 코어(110), 이 회전자 코어(110)의 외주연에 형성된 복수의 마그넷 삽입부(111)에 각각 축방향으로 삽입 구비되는 복수의 마그네트(120)를 포함한다.

회전자 코어(110)를 구성하는 다수의 코어판(110a)은 모두 동일한 형상을 가지며, 상하로 적층 시 개개의 코어판(110a)이 원주 방향으로 서로 미세하게 비틀린 상태로 적층 형성됨으로써, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 최하단의 코어판(110a)과 최상단의 코어판(110a)이 원주 방향으로 일정 각도로 비틀린 관계를 유지하게 된다.

이때, 코어판의 비틀린 각도는 코깅토크의 주기와 동일하게 되도록 한다. 여기서, 코깅토크의 주기는 360도를 모터의 극수와 슬롯수의 최소공배수(LCM)로 나눈 값이 된다. 이를 관계식으로 표현하면 아래의 (식)과 같이 표한할 수 있다.

코깅토크의 주기 = 360/LCM[극수,슬롯수] ... (식)

이에 따라, 각 코어판(110a)의 외주연에 일정 간격으로 돌출 형성된 복수의 마그넷 삽입부(111a)는 축 방향에 대하여 소정 각도 비틀린 나선 형태로 상하로 적층됨으로써 전체 마그넷 삽입부(111)를 형성하게 된다.

각 코어판(110a)에 중심부에 형성된 축공(112a)은 상기 코어판(110a)이 서로 비틀린 상태로 적층되는 경우에도 서로 상하 일치됨에 따라 회전자 코어(110)의 축공(112)을 형성한다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 코어판(110a)에 형성된 복수의 마그네트 삽입부(111a)는 각각 상하로 적어도 일부가 서로 중첩되게 적층되되, 적층된 모든 마그네트 삽입부(111a)를 축방향으로 직선적으로 관통함과 동시에 원주방향으로 소정 폭(W)으로 연장되는 직선 개구부(S)를 형성하도록 한다.

마그네트(도 1의 110)는 이러한 직선 개구부(S)에 삽입 구비되어 축방향과 평행하게 배치된다. 따라서, 마그네트(110)의 원주 방향으로의 폭(M)은 상기 직선 개구부(S)의 폭(W)과 같거나 작게 형성된다.

따라서, 도 1을 참조하면, 축방향에 대하여 소정 각도 비틀어진 마그네트 삽입부(111)의 내부에 축방향과 평행하게 삽입되는 마그네트(120)에 의하면, 마그네트(120)의 좌측으로는 하단부에서 상단부로 갈수록 마그네트 삽입부(111)의 여유공간(S1)이 좁아지며 반대로 상기 마그네트(120)의 우측으로는 하단부에서 상단부로 갈수록 마그네트 삽입부(111)의 여유공간(S2)이 점점 넓어지게 된다.

이와 같은 여유공간(S1, S2)의 설정은 상기 마그네트 삽입부(111)에 삽입되는 마그네트(120)의 형상과 복합적으로 작용함으로써 결과적으로 코깅토크의 감소에 기여하게 된다.

마그네트 삽입부(111)와 마그네트(120)는 각각 반경 방향으로 일정한 두께 내지 폭을 갖고 원주 방향으로 연장 형성된다.

도 4는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)의 장점을 비교 설명하기 위하여 종래의 모터 회전자 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 4에 도시된 종래의 모터 회전자를 제조하기 위해서는, 서로 분리된 3개의 회전자 코어(12, 22, 32)의 각 표면에 마그네트(11, 21, 31)를 부착한 뒤 중앙의 축을 중심으로 각 회전자 코어(12, 22, 32)를 소정 각도로 회전시켜 상하 부착하는 방식에 의한다.

이에 반해, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)를 제조하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 동일하게 형성된 코어판(110a)을 상하로 적층시키되 상하 간 일정 각도로 비틀어진 상태를 유지하기만 하면 되므로, 회전자 코어(110)를 조립하는 데 따른 작업공수를 크게 감소시킬 수 있다.

또한, 회전자 코어(110)를 종래기술과 달리 부분적으로 분리 조립한 후 서로 부착시킬 필요가 없으므로 조립과정에서 축 중심의 편차 발생으로 인한 특성의 열화 현상을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 도 4의 모터 회전자에서는, 마그네트를 상하 3단으로 분할 및 분리하여 각각 부착함으로써 이 또한 작업공수를 증가시키는 원인이 되었을 뿐 아니라 마그네트의 부착 불량의 발생 빈도가 높아지는 문제가 있었으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)에 의하면 단일의 마그네트(120)를 마그네트 삽입부(111)에 축방향과 평행하게 삽입 부착하면 되므로 작업공수 및 부착 불량의 문제를 크게 개선할 수 있다.

한편, 상기에서는 마그네트 삽입부(111)가 회전자 코어(110)의 외주연부에 돌출 형성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에 따른 마그네트 삽입부(111)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 회전자 코어(110)의 다른 위치, 예를 들어 내측의 축공(112) 둘레에 형성될 수도 있다.

또한, 상기한 모터 회전자(100)는 본 발명의 설명을 위한 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 되며, 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자를 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 모터 회전자의 일 구성요소인 회전자 코어를 도시한 사시도,

도 3은 도 2의 회전자 코어를 도시한 평면도,

도 4는 종래의 모터 회전자를 도시한 분해사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 모터 회전자 110: 회전자 코어

111: 마그네트 삽입부 112: 축공

120: 마그네트

Claims (6)

1. 복수의 마그네트 삽입부가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 코어판이 다수 개 적층되어 형성되는 모터 회전자에 있어서,

   상기 다수 개의 코어판은 상하로 적층되는 개개의 코어판이 서로 미세하게 비틀린 상태로 적층 형성됨으로써 최하단의 코어판과 최상단의 코어판이 원주방향으로 일정한 각도로 비틀린 관계를 유지하되, 각 코어판에 형성된 복수의 마그네트 삽입부는 각각 상하로 적어도 일부가 서로 중첩됨으로써 적층된 모든 마그네트 삽입부를 축방향으로 관통하고 원주방향으로 소정 폭으로 연장된 직선 개구부를 형성하며,

   상기 축방향으로 관통하는 직선 개구부에는 마그네트가 축방향과 평행하게 삽입 구비되고,

   상기 복수의 마그네트 삽입부는 상기 코어판의 외주연에 일정 간격으로 외측으로 돌출되게 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 마그네트 삽입부와 상기 마그네트는 각각 반경방향으로 일정한 폭을 갖고 원주 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
4. 복수의 마그네트 삽입부가 원주방향으로 일정 간격으로 형성된 코어판이 다수 개 적층되어 형성되는 모터 회전자에 있어서,

   상기 복수의 마그네트 삽입부는 각각 상기 모터 회전자의 축방향에 대하여 소정의 비틀린 각도로 연장 형성되되 축방향으로 상하 관통하는 소정 폭의 직선 개구부를 포함하며,

   각 마그네트 삽입부의 직선 개구부에는 마그네트가 축방향과 평행하게 삽입 구비되고,

   상기 복수의 마그네트 삽입부는 상기 코어판의 외주연에 일정 간격으로 외측으로 돌출되게 배치 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 복수의 마그네트 삽입부와 상기 마그네트는 각각 반경방향으로 일정한 폭을 갖고 원주 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.

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