KR101172448B1 - 모터 및 이를 구비한 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 모터 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다. 본 모터는, 스테이터 및 로터를 구비하되, 로터는, 로터코어와, 로터코어에 삽입되는 영구자석과, 로터코어의 외주면으로부터 내측으로 함몰되는 비자성부와, 이들 비자성부 사이에 형성되는 자성부를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 코깅토크 및 토크리플을 감소할 수 있고, 이에 기인한 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있다.

Description

모터 및 이를 구비한 펌프{ELECTRIC MOTOR AND PUMP HAVING THE SAME}
본 발명은, 모터 및 이를 구비한 펌프에 관한 것으로서, 특히 코깅토크를 줄일 수 있도록 한 모터 및 이를 구비한 펌프에 관한 것이다.
모터는, 주지된 바와 같이, 그 사용 전원에 따라 직류모터와 교류 모터로 구별될 수 있다. 직류 모터는 정류자와 브러시를 구비하여 정류자와 브러시의 기계적 접촉에 기인하여 신뢰성이 저하되고 수명이 단축되는 단점이 있다.
이러한 기계적 접촉식의 문제점을 고려하여 최근에는 반도체 소자를 이용한 전자 스위칭 방식의 브러시리스 모터(Brushless DC Motor: BLDC 모터)가 널리 이용되고 있다.
이러한 브러시리스 모터는 고정자와 회전자의 배치 구조에 따라 내전형(interior rotor type)과 외전형(exterior rotor type)으로 구별될 수 있다.
상기 내전형 모터에는 원통형의 영구자석의 중심에 회전축을 삽입한 회전자가 이용되거나, 전기강판을 적층한 회전자 코어의 중심에 회전축을 삽입하고 회전자 코어에 복수의 영구자석을 매입(삽입)한 소위 아이피엠 타입(interior permanent magnet type)이라고 하는 영구자석 삽입식 회전자가 이용된다.
이러한 영구자석 삽입식 회전자는, 중앙에 회전축이 삽입될 수 있게 축공이 형성되고, 축공의 둘레에 복수의 영구자석이 축선방향을 따라 삽입될 수 있게 영구자석삽입공이 관통된 복수의 원형의 전기강판(sheet)을 절연 적층한 코어를 구비하여 구성될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 영구자석 삽입식 비엘디시 모터에 있어서는, 코깅토크(cogging torque) 및/또는 토크 리플(torque ripple)이 상대적으로 크고, 이에 기인하여 상대적으로 큰 진동 및 소음이 발생된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 코깅토크를 줄일 수 있는 모터 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 코깅토크를 줄일 수 있고 제작이 용이한 모터 및 이를 구비한 펌프를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능한 로터;를 포함하되, 상기 로터는, 로터코어; 상기 로터코어에 삽입되는 복수의 영구자석; 상기 로터코어의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부; 및 상기 비자성부 사이에 형성되는 자성부;를 포함하는 모터를 제공한다.
여기서, 상기 각 자성부는 동일한 곡률반경을 가지게 구성될 수 있다.
상기 로터코어는 원주방향으로 상기 영구자석이 등간격으로 배치될 수 있게 직사각형의 영구자석삽입부를 구비할 수 있다.
상기 비자성부는 함몰저부가 상기 영구자석삽입부의 양 단부에 비해 상기 로터코어의 반경방향을 따라 내측에 배치되게 구성될 수 있다.
상기 자성부에는 외주면에서 내측으로 함몰된 노치부가 구비될 수 있다.
상기 노치부는 호형상으로 구성될 수 있다.
상기 노치부의 양 측에는 라운드부가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능한 로터;를 포함하되, 상기 로터는, 로터코어; 상기 로터코어에 삽입되는 복수의 영구자석; 상기 로터코어의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부; 상기 비자성부 사이에 형성되는 자성부; 및 상기 자성부에 외주면으로부터 내측으로 함몰 형성되는 노치부;를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 상기 모터를 구비한 펌프가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터코어의 외주면에 내측으로 함몰되게 비자성부를 형성하고, 이들 비자성부 사이에 영구자석을 배치하여 자성부가 각각 형성되도록 함으로써, 코깅토크 및/또는 토크리플을 저감할 수 있다. 이에 의해, 코깅토크 및 토크리플에 기인한 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있어 정숙한 운전이 가능한 모터 및 이를 구비한 펌프가 제공될 수 있다.
또한, 로터코어의 외주면에 내측으로 함몰된 비자성부와, 비자성부 사이에 형성되는 자성부와, 자성부에 노치부를 구비하도록 함으로써, 코깅토크 및 토크리플을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 영구자석 사이에 로터코어의 외주면으로부터 내측으로 함몰되게 비자성부를 형성함으로써, 구성이 간단하고 제작을 용이하게 할 수 있다. 또한, 제조 원가를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 평면도,
도 2는 도 1의 로터의 확대도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 평면도,
도 4는 도 3의 로터의 확대도,
도 5는 도 4의 노치부의 변형례이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 모터는, 스테이터(110); 및 상기 스테이터(110)에 대해 회전 가능한 로터(130);를 포함하되, 상기 로터(130)는, 로터코어(141); 상기 로터코어(141)에 삽입되는 복수의 영구자석(151); 상기 로터코어(141)의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석(151) 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부(146); 및 상기 비자성부(146) 사이에 형성되는 자성부(147);를 포함하여 구성될 수 있다. 본 모터는 상기 로터(130)가 상기 스테이터(110)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 소위 이너로터형 비엘디시 모터(inner rotor type BLDC motor)로 구성될 수 있다.
상기 스테이터(110)는, 스테이터코어(111)와, 상기 스테이터코어(111)에 권선되는 스테이터코일(121)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터코어(111)는 복수의 전기강판(sheet)를 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 전기강판은, 중앙에 상기 로터(130)가 수용될 수 있게 관통 형성되는 로터수용공(116)과, 상기 로터수용공(116)의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯(115) 및 티스(117)를 구비할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로터(130)는, 회전축(131)과, 중앙에 상기 회전축(131)이 결합되는 로터코어(141)와, 상기 로터코어(141)에 삽입되는 복수의 영구자석(151)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터코어(141)는 복수의 전기강판을 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 로터코어(141)의 각 전기강판은, 중앙에 관통 형성되는 축공(143)과, 상기 영구자석(151)이 삽입될 수 있게 관통 형성되는 복수의 영구자석삽입부(144)와, 서로 인접된 영구자석삽입부(144) 사이에 외주면으로부터 내측으로 함몰되게 형성되는 복수의 비자성부(146)와, 상기 비자성부(146) 사이에 형성되는 자성부(147)를 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 코깅토크 및/또는 토크리플을 저감할 수 있어 코깅토크 및 토크리플에 기인한 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 로터(130)의 회전축(131)의 일 단에는 물을 펌핑할 수 있게 펌핑부(미도시)가 연결될 수 있다. 상기 펌핑부는, 상기 회전축(131)에 연결되는 임펠러와, 상기 임펠러를 회전가능하게 수용하는 임펠러케이싱을 구비하여 구성될 수 있다. 본 모터는 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있어 정숙 운전이 가능하므로 실내에 배치되는 세탁기 및 식기세척기의 배수모터로 이용될 수 있다. 또한, 냉장고 및/또는 정수기에 이용될 수 있다.
상기 각 영구자석삽입부(144)는 상기 자성부(147)에 각각 형성될 수 있다. 상기 각 영구자석삽입부(144)는 상기 각 영구자석(151)이 축선방향으로 삽입될 수 있게 각 전기강판을 관통하여 형성될 수 있다.
상기 영구자석삽입부(144)는 상기 로터코어(141)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성될 수 있다. 상기 영구자석삽입부(144)는 직사각 형상으로 형성될 수 있다. 상기 각 영구자석삽입부(144)는 반경에 대해 수직(직각)으로 배치되게 구성될 수 있다.
상기 영구자석(151)은 상대적으로 얇은 두께를 가지는 직육면체로 형성될 수 있다.
상기 각 자성부(147)는 동일한 곡률반경(R)을 가지게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성부(147) 및 비자성부(146)는, 소정의 반경(R)을 가지는 원형의 전기강판의 외주를 등간격으로 분할하여 소정 크기로 내측으로 절취하여 각각 형성될 수 있다. 이에 의해, 서로 인접된 두 영구자석(151)의 단부 사이로 자속이 유동하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 두 영구자석삽입부(144)의 단부 사이로 유동하는 자속을 억제하기 위해 로터코어(141)를 소정 크기로 관통하여 플럭스배리어(flux barrier)를 형성하는 방법에 비해 용이하게 비자성부(146)(플럭스 배리어)를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 각 비자성부(146)는 원주면으로부터 동일한 깊이(D)를 가지게 형성될 수 있다. 상기 각 비자성부(146)는 상기 영구자석삽입부(144)의 단부의 내측 모서리(144a)와 동일 원주상에 배치되거나, 비자성부(146)의 함몰저부(146a)가 상기 영구자석삽입부(144)의 단부의 내측 모서리(144a)보다 내측에 배치되게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 영구자석삽입부(144)와 상기 로터코어(141)의 외주 사이의 거리(d) 및 상기 영구자석삽입부(144)와 상기 비자성부(146) 사이의 거리(d)는 각각 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다. 상기 거리(d)가 작아질 경우 자기력 및/또는 원심력 등에 의해 변형 및/또는 균열이 발생될 수 있다.
상기 축공(143)의 둘레에는 상기 영구자석삽입부(144)에 삽입된 영구자석물질을 착자할 때 상기 로터코어(141)를 고정하는 고정핀(미도시)이 삽입될 수 있게 복수의 핀공(148)이 형성될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
전술 및 도시한 구성과동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 동일한 참조부호를 부여하고, 일부 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 모터는, 스테이터(110); 및 상기 스테이터(110)에 대해 회전 가능한 로터(130);를 포함하되, 상기 로터(130)는, 로터코어(141); 상기 로터코어(141)에 삽입되는 복수의 영구자석(151); 상기 로터코어(141)의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석(151) 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부(146); 상기 비자성부(146) 사이에 형성되는 자성부(147); 및 상기 각 자성부(147)에 형성되는 노치부(161);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터(110)는, 스테이터코어(111)와, 상기 스테이터코어(111)에 권선되는 스테이터코일(121)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터(130)는, 회전축(131)을 구비한 로터코어(141), 상기 로터코어(141)에 삽입되는 복수의 영구자석(151)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터코어(141)는 복수의 원형의 전기강판을 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 각 전기강판은, 중앙에 회전축(131)이 삽입될 수 있게 관통되는 축공(143)과, 상기 각 영구자석(151)이 삽입될 수 있게 외주에 근접되어 관통되는 복수의 영구자석삽입부(144)와, 상기 영구자석삽입부(144) 사이에 외주면으로부터 내측으로 함몰되게 형성되는 복수의 비자성부(146)와, 상기 비자성부(146) 사이에 형성되는 복수의 자성부(147)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 로터(130)는 상기 각 자성부(147)의 원주로부터 내측으로 함몰되는 노치(notch)부를 구비할 수 있다. 이에 의해, 상기 자성부(147)의 중심에 자속이 편중되는 것을 억제할 수 있어 상기 로터(130)의 코깅토크 및 토크리플을 더 효과적으로 저감할 수 있다.
상기 노치부(161)는 도 4에 도시된 바와 같이, 호형상으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 노치부(161)는 그 중심이 상기 로터코어(141)의 외측에 배치되고 소정의 곡률반경(r1)을 가지게 상기 로터코어(141)를 절취하여 형성될 수 있다.
상기 노치부(161)는 상기 자성부(147)의 중심에 위치되게 형성될 수 있다.
상기 노치부(161)의 양 측에는 라운드부(163)가 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 노치부(161)와 상기 자성부(147)를 곡선으로 연결할 수 있다. 이에 의하면 상기 로터코어(141)의 대량 생산이 용이하게 될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 라운드부(163)는 그 중심이 상기 로터코어(141)의 원주의 내측에 존재하며 소정의 곡률반경(r2)을 가지게 각각 형성될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로터코어(141)의 원주로부터 내측으로 "V"형상으로 절취하여 노치부(171)를 구성할 수도 있다.
110 : 스테이터 111: 스테이터코어
121 : 스테이터코일 130 : 로터
131 : 회전축 141: 로터코어
143 : 축공 144 : 영구자석삽입부
146 : 비자성부 147 : 자성부

Claims (10)

  1. 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능한 로터;를 포함하되,
    상기 로터는,
    로터코어;
    상기 로터코어에 삽입되는 복수의 영구자석;
    상기 로터코어의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부; 및
    상기 비자성부 사이에 형성되는 자성부;를 포함하되,
    상기 자성부 및 비자성부는 소정의 반경(R)을 가지는 원형의 전기강판의 외주를 등간격으로 분할하여 형성되고,
    상기 로터코어는 원주방향으로 상기 영구자석이 등간격으로 배치될 수 있게 직사각형의 영구자석삽입부를 구비하고,
    상기 비자성부는 서로 인접된 상기 영구자석삽입부 사이에 외주면으로부터 내측으로 함몰되게 형성되고,
    상기 비자성부는 함몰저부가 상기 영구자석삽입부의 양 단부의 내측 모서리와 동일하게 배치되게 형성되거나, 또는 상기 영구자석삽입부의 양 단부의 내측 모서리에 비해 상기 로터코어의 반경방향을 따라 더 내측에 배치되게 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 자성부는 동일한 곡률반경을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자성부에는 외주면에서 내측으로 함몰된 노치부가 구비되는 것을 특징으로 하는 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노치부는 호형상인 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노치부의 양 측에는 라운드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  8. 제1항의 모터를 구비한 펌프.
  9. 스테이터; 및
    상기 스테이터에 대해 회전 가능한 로터;를 포함하되,
    상기 로터는,
    로터코어;
    상기 로터코어에 삽입되는 복수의 영구자석;
    상기 로터코어의 외주면으로부터 인접한 상기 영구자석 사이로 내측으로 함몰되는 비자성부;
    상기 비자성부 사이에 형성되는 자성부; 및
    상기 자성부에 외주면으로부터 내측으로 함몰 형성되는 노치부;를 포함하고,
    상기 자성부 및 비자성부는 소정의 반경(R)을 가지는 원형의 전기강판의 외주를 등간격으로 분할하여 형성되고,
    상기 로터코어는 원주방향으로 상기 영구자석이 등간격으로 배치될 수 있게 직사각형의 영구자석삽입부를 구비하고,
    상기 비자성부는 서로 인접된 상기 영구자석삽입부 사이에 외주면으로부터 내측으로 함몰되게 형성되고,
    상기 비자성부는 함몰저부가 상기 영구자석삽입부의 양 단부의 내측 모서리와 동일하게 배치되게 형성되거나, 또는 상기 영구자석삽입부의 양 단부의 내측 모서리에 비해 상기 로터코어의 반경방향을 따라 더 내측에 배치되게 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  10. 제9항의 모터를 구비한 펌프.
KR1020100011665A 2010-02-08 2010-02-08 모터 및 이를 구비한 펌프 KR101172448B1 (ko)

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