KR101332037B1 - 적층 로터 코어 및 이를 구비한 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한, 적층 로터 코어는 얇은 판상의 디스크 형태로 형성되는 로터 코어 플레이트; 상기 로터 코어 플레이트의 중앙에 관통 형성되어, 샤프트가 압입 되는 샤프트 홀; 및 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 위치에 관통 형성되어, 마그네트가 삽입 결합되는 복수 개의 마그네트 삽입 홀;을 포함하며, 상기 마그네트는, 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 면의 길이가 상기 샤프트 홀과 근접한 면의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

적층 로터 코어 및 이를 구비한 모터{Rotor Core and Motor having the same}

본 발명은 브러시리스 모터의 로터 코어 및 이를 구비한 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 브러시리스 모터의 로터는 얇은 판상의 로터 코어 플레이트를 적층 하여 형성한 적층 로터 코어에 샤프트를 압입 하여 구성한다. 상기 로터 코어 플레이트에는, 외주면에 근접한 위치에 마그네트 삽입을 위한 마그네트 삽입 홀이 일정한 간격으로 배치된다.

상기 마그네트 삽입 홀의 형상은, 삽입되는 마그네트의 형상에 대응되도록 마련되는데, 상기 마그네트는, 절연지와 같은 부재를 양 측벽에 개재한 상태로 삽입되므로, 상기 마그네트 삽입 홀은 절연지 등을 삽입할 수 있는 여유 공간을 양쪽 측벽에 포켓부로 구성할 수 있도록, 대략 사다리꼴로 형성하는 경우가 많다.

한편, 상기 복수 매의 로터 코어 플레이트를 적층 할 때에는, 각각의 로터 코어 플레이트의 중앙에 형성된 샤프트 홀과 근접한 위치에 복수 개의 엠보싱 돌기를 형성하고, 각각의 로터 코어 플레이트들에 형성된 이 엠보싱 돌기의 요철구조를 상보적으로 압착 하여, 각각의 로터 코어 플레이트를 적층 하여 원통형상의 로터 코어를 형성한다.

한편, 마그네트가 삽입되는 마그네트 삽입 홀의 양 끝단 날개부에 절연지 등을 삽입할 수 있도록 형성된 포켓부의 두께는 최대한 얇게 형성해야만, 모터의 동특성을 양호하게 구성할 수 있다. 하지만, 로터 코어는 매우 빠른 속도로 회전하기 때문에, 로터 코어의 회전수가 높으면 높을수록, 상기 마그네트의 질량에 따른 원심력 증가로 인해, 상기 포켓부가 파괴될 수 있는데, 이와 같이 로터 코어의 포켓부가 피로파괴 되면, 이 파괴된 부분이 스테이터와 접촉하여 모터로서의 기능을 상실 할 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0822989호(2008.4.10.등록)

본 발명은 로터 코어가 높은 회전수로 장시간 작동하는 경우에도, 손상 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 구조가 개선된 적층 로터 코어 및 이를 구비한 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한, 적층 로터 코어는 얇은 판상의 디스크 형태로 형성되는 로터 코어 플레이트; 상기 로터 코어 플레이트의 중앙에 관통 형성되어, 샤프트가 압입 되는 샤프트 홀; 및 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 위치에 관통 형성되어, 마그네트가 삽입 결합되는 복수 개의 마그네트 삽입 홀;을 포함하며, 상기 마그네트는, 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 면의 길이가 상기 샤프트 홀과 근접한 면의 길이보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 마그네트 삽입 홀은, 상기 마그네트의 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 면과 상기 샤프트 홀과 근접한 면을 연결하는 경사진 면을 지지하는 걸림턱;을 포함하는 것이 좋다.

상기 걸림턱은, 상기 마그네트 삽입 홀의 양 측벽에 대칭이 되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 마그네트 삽입 홀은, 상기 적층 로터 코어의 외주면과 근접한 위치에 포켓부를 더 포함할 수 있는데, 상기 마그네트 삽입 홀은, 인접한 마그네트 삽입 홀의 포켓부와 리브로 연결되고, 상기 리브의 두께는 상기 포켓부와 상기 적층 로터 코어의 외주면 사이의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

상기 마그네트는, 상기 샤프트 홀의 중심축에 수직한 단면 형상이 사다리꼴 형상으로 마련되될 수 있다.

상기 로터 코어 플레이트는, 상기 샤프트 홀과 근접한 위치에 각각의 로터 코어 플레이트의 적층을 위한 메인 엠보부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 로터 코어 플레이트의 최상측면과 하측면에는 쿨링 팬;이 결합될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는, 모터 하우징; 상기 모터 하우징 내측벽에 설치되는 스테이터; 상기 스테이터 중앙에 형성된 원통형상의 공간부에 회전 가능하게 설치되는 상기한 바와 같이 구성되는 적층 로터 코어; 및 상기 적층 로터 코어를 회전 가능하게 지지하는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 마그네트 삽입 홀의 양 끝단 날개부에 형성된 포켓부의 두께를 최대한 얇게 하더라도, 마그네트의 단면 형상이 사다리꼴로 마련되므로, 마그네트의 긴 면이 걸림부가 되어, 고속 회전에서 마그네트의 질량에 의해 발생되는 원심력으로, 포켓부 사이의 두께 부분이 파손되는 것을 방지할 수 있기 때문에 신뢰성 높은 적층 로터 코어 및 모터를 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면,
도 3은 도 1의 일부분을 절개하여 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 로터 코어를 가지는 로터의 측면도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터의 적층 로터 코어를 도면을 참고로 하여 설명한다. 이하에서는, 모터 중 BLDC 모터를 일 예로 하여 본 발명을 설명하되, 일반적인 BLDC 모터의 구성은 본 발명의 요지와는 관련이 없으므로, 구체적인 설명은 생략하였으며, 본 발명의 특징적인 구성인 모터의 적층 로터 코어를 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면, 도 3은 도 1의 일부분을 절개하여 도시한 단면도, 도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 도면,, 그리고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 로터 코어를 가지는 로터의 측면도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 모터는 모터 하우징(10), 스테이터(20), 적층 로터 코어(30), 샤프트(40) 및 쿨링 팬(50)을 포함한다.

모터 하우징(10)은 대략 원통형상으로 마련되며, 내부에 형성된 공간부에 스테이터(20)가 설치된다.

스테이터(20)는 복수 개의 치를 가지는 코어에 코일이 권선되어, 전자석을 형성할 수 있도록 마련되며, 내부에 원통형의 공간부를 형성한다.

적층 로터 코어(30)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(20)의 중앙에 형성된 원통형의 공간부에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 샤프트 홀(30a), 마그네트 삽입 홀(31), 마그네트(31a), 포켓부(31b)를 가지는 디스크 형상의 로터 코어 플레이트(30')(도 5 참조)가 복수 매 적층 되어 형성된다.

상기 로터 코어 플레이트(30') 는 도시된 바와 같이, 상기 샤프트 홀(30a)과 마그네트 삽입 홀(31) 사이에 형성된 메인 엠보부(35)를 복수 개 형성하여, 이들을 상호 압입 하여 적층 하면서, 각각의 로터 코어 플레이트(30')를 용접 결합한다.

샤프트 홀(30a)은 대략 원형으로 마련되며, 바람직하게는 상기 샤프트(40)의 지름과 대응되는 지름을 가지도록 형성된다.

마그네트 삽입 홀(31)은 마그네트(31a)가 삽입될 수 있도록 대응되는 형상으로 마련되는데, 일반적으로 마그네트(31a)의 넓은 면을 지지하는 한 쌍의 지지면이 서로 대칭이 되도록 형성되고, 좁은 면과 마주보는 면에는 포켓부(31b)가 형성되어 공기가 채워진 빈 공간부를 형성할 수 있다. 마그네트 삽입 홀(31)은 뒤에 보다 상세하게 설명한다.

샤프트(40)는 상기 적층 로터 코어(30)의 중심에 형성된 샤프트 홀(30a)에 압입 되어, 상기 적층 로터 코어(30)를 회전 가능하게 지지한다.

쿨링 팬(50)은 상기 적층 로터 코어(30)의 최상측 및 하측에 결합되어, 상기 적층 로터 코어(30)의 회전에 연동하여 회전하면서, 상기 모터 하우징(10)의 내부에 공기 흐름을 형성하여, 상기 스테이터(20)에 권선된 코일에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 역할을 수행한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(40)가 결합되는 쿨링 팬(50)의 중앙 부근은 쿨링 팬 지지부(55)가 절곡 되어 형성되는데, 상기 쿨링 팬 지지부(55)와 마주보는 상기 샤프트(40)의 외주면에는 요홈(41)이 형성되는 것이 좋다. 상기 요홈(41)은 상기 쿨링 팬 지지부(55)가 밴딩 되면서 수직으로 휘어진 부분이 샤프트(40) 측에 형성된 안착부와 간섭되면서 들뜨는 것을 방지할 수 있으며, 상기 쿨링 팬(50)이 상기 적층 로터 코어(30)의 상측면에 들뜸 없이 면 접촉하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마그네트 삽입 홀(31)의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 인접한 포켓부(31b)들 사이에는 리브(38)가 형성되어, 상기 마그네트 삽입 홀(31)을 중심으로, 적층 로터 코어(30)의 바깥쪽 외주면과 안쪽면을 서로 연결하는 브릿지 역할을 수행한다. 일반적으로 적층 로터 코어(30)는 고속으로 회전하기 때문에, 고속 회전 중에 발생하는 원심력에 추가로, 상기 마그네트(31a)의 질량에 의해 발생되는 원심력이 상기 리브(38)에 부가된다. 따라서, 상기 리브(38)의 두께는 일정 수준 이상이 되어야 할 필요가 있는데, 이는, 상기 리브(38)의 두께가 충분히 두껍지 않을 경우, 상기 마그네트 삽입 홀(31)의 바깥쪽 외주면이 떨어져 나갈 수 있기 때문이다.

한편, 모터의 동특성을 향상시키기 위해서는, 상기 포켓부(31b)와 적층 로터 코어(30)의 외주면 사이의 두께(g)를 최대한 얇게 형성하고, 상기 리브(38)의 두께 또한 최대한 얇게 형성하는 것이 좋다. 상기 포켓부(31b)와 리브(38)의 두께(g)를 최대한 얇게 형성하면, 적층 로터 코어(30)의 자기적 성능이 우수하게 되어, 고 토크의 모터를 형성할 수 있기 때문이다. 반면, 상기 포켓부(31b)의 두께를 두껍게 형성하거나, 상기 리브(38)의 두께를 두껍게 형성하면, 적층 로터 코어(30)의 내구성은 향상시킬 수 있으나 모터의 동특성이 떨어질 수 있다.

하지만, 상기 포켓부(31b) 와 리브(38)의 두께(g) 를 얇게 형성하면 형성할수록, 고속 회전 시 마그네트(31a)의 질량에 의해 발생하는 원심력을 견디지 못해 파손이 발생할 수 있다. 즉, 상기한 바와 같이 각각의 로터 코어 플레이트(30')는 상기 샤프트 홀(30a)과 마그네트 삽입 홀(31) 사이에 마련된 메인 엠보부(35)의 압입 하면서, 이 위치에서 용접으로 고정하기 때문에, 마그네트 삽입 홀(31) 바깥쪽의 부분은 원심력에 의해 발생하는 마그네트(31a)의 하중을 지탱할 수 있는 구조가 전혀 없으며, 오직 포켓부(31b)의 두께(g) 부분만이, 이를 지지하고 있다. 따라서, 1만 5천 rpm 이상으로 고속 회전하는 적층 로터 코어(30)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 상기 마그네트(31a)가 외부로 튀어나가려는 힘을 견디기 어렵다.

본 발명은 이러한 점을 개선하기 위하여, 상기 마그네트 삽입 홀(31)의 형상을 개선하여, 상기 로터 코어 플레이트(30')의 외주면에 근접한 면의 길이(L1)보다 상기 샤프트 홀(30a)과 근접한 면의 길이(L2)가 더 길게 형성하여, 상기 마그네트 삽입 홀(31)에 삽입되는 마그네트(31a)의 상기 샤프트 홀(30a)의 축 방향에 수직한 단면이 대략 사다리꼴 형상이 되도록 구성하였다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트 삽입 홀(31)의 상기 로터 코어 플레이트(30')의 외주면에 근접한 면과, 상기 샤프트 홀(30a)과 근접한 면을 연결하는 면에는 마그네트(31a)의 위치를 고정하는 걸림턱(38a)이 형성될 수 있다. 이 걸림턱(38a)은 적층 로터 코어(30)의 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 상기 마그네트(31a)가 도 4의 화살표 방향으로 움직이는 것을 규제하므로, 이때, 상기 두께(g) 부분에 가하는 힘을 분산 흡수하는 것이 가능하다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 두께(g) 부분과 리브(38)를 최대한 얇게 설계하는 것이 가능하므로, 적층 로터 코어(30)의 자기적 성능은 향상시킬 수 있다. 따라서, 고속으로 적층 로터 코어(30)를 회전하더라도, 상기 리브(38)와 두께(g)부분이 파손되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

한편, 상기한 실시예에서는, 마그네트(31a)의 단면 형상이 사다리꼴로 형성되어, 상기 리브(38)에 걸림턱(38a)이 형성되는 구성을 일 예로 하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 리브(38) 측에 마그네트(31a)의 움직임을 구속할 수 있는 걸림턱(38a)이 구성되는 형상이라면 어떠한 것이든 가능하다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 마그네트(31a)의 질량으로 발생하는 원심력이 작용하여 적층 로터 코어(30)의 형상 변형을 방지할 수 있으므로, 고속으로 장기간 사용하더라도, 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 브러시리스 모터를 일 예로 설명하였으나, 이를 한정 하는 것은 아니며, 로터가 사용되는 다른 형태의 모터에도 본 발명은 적용 가능하다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10; 모터 하우징 20; 스테이터
30; 로터 코어 30a; 샤프트 홀
31; 마그네트 삽입 홀 31a; 마그네트
31b; 포켓부 35; 메인 엠보부
40; 샤프트 41; 요홈
50; 쿨링 팬

Claims (9)

1. 얇은 판상의 디스크 형태로 형성되는 로터 코어 플레이트;
   상기 로터 코어 플레이트의 중앙에 관통 형성되어, 샤프트가 압입 되는 샤프트 홀; 및
   상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 위치에 관통 형성되어, 마그네트가 삽입 결합되는 복수 개의 마그네트 삽입 홀;을 포함하며,
   상기 마그네트는, 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 면의 길이가 상기 샤프트 홀과 근접한 면의 길이보다 짧게 형성되고,
   상기 마그네트 삽입 홀은 복수 개의 상기 로터 코어 플레이트가 적층되어 형성되는 적층 로터 코어의 외주면과 근접한 위치에 포켓부를 더 포함하여, 인접한 마그네트 삽입 홀의 포켓부와 리브로 연결되고,
   상기 리브의 두께는 상기 포켓부와 복수 개의 상기 로터 코어 플레이트가 적층되어 형성되는 적층 로터 코어의 외주면 사이의 두께보다 두껍게 형성되는 적층 로터 코어.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트 삽입 홀은,
   상기 마그네트의 상기 로터 코어 플레이트의 외주면에 근접한 면과 상기 샤프트 홀과 근접한 면을 연결하는 경사진 면을 지지하는 걸림턱;을 포함하는 적층 로터 코어.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 걸림턱은,
   상기 마그네트 삽입 홀의 양 측벽에 대칭이 되도록 형성되는 적층 로터 코어.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트는,
   상기 샤프트 홀의 중심축에 수직한 단면 형상이 사다리꼴 형상인 적층 로터 코어.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 로터 코어 플레이트는,
   상기 샤프트 홀과 근접한 위치에 각각의 로터 코어 플레이트의 적층을 위한 메인 엠보부;를 포함하는 적층 로터 코어.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 로터 코어 플레이트의 최상측면과 하측면에는 쿨링 팬;이 결합되는 적층 로터 코어.
   
9. 모터 하우징;
   상기 모터 하우징 내측벽에 설치되는 스테이터;
   상기 스테이터 중앙에 형성된 원통형상의 공간부에 회전 가능하게 설치되는 청구항 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 적층 로터 코어; 및
   상기 적층 로터 코어를 회전 가능하게 지지하는 샤프트;를 포함하는 모터.
   
   

Images