KR101655161B1 - 계자권선형 구동모터의 회전자 - Google Patents

Abstract

계자권선형 구동모터의 회전자가 개시된다. 개시된 계자권선형 구동모터의 회전자는 고정자의 내경 면과 소정의 공극을 두고 배치되는 것으로서, 회전자 코일이 권선되며 원주 방향으로 일정 간격 이격되게 배치되는 다수 개의 치들을 포함하며, 치와 치 사이에는 슬롯이 형성되고, 치에는 고정자의 내경 면과 대면하는 슈가 형성되며, 슈의 양측 끝단은 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 돌출되고, 슈는 치의 권선 몸체에 대응하는 제1 부분과, 제1 부분의 양측으로부터 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 각각 연장되는 제2 부분을 포함하며, 제1 및 제2 부분은 서로 다른 곡률 반경의 제1 및 제2 아크를 각각 형성할 수 있다.

Description

계자권선형 구동모터의 회전자 {ROTOR STRUCTURE OF WRSM MOTOR}

본 발명의 실시예는 계자권선형 구동 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자 코일의 원심력에 의한 기계적 강도를 확보하면서 토크 리플을 저감시킬 수 있는 계자권선형 구동모터의 회전자 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 자동차로 불리는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기 모터(이하에서는 "구동 모터" 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킬 수 있다.

예를 들면, 하이브리드 차량은 구동 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나 엔진과 구동 모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동 모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다.

이와 같이 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터는 대부분 영구자석형 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor: PMSM)를 사용한다. 이러한 영구자석형 동기모터는 제약된 레이아웃 조건에서 최대의 성능을 발휘하기 위해 영구자석의 성능을 극대화시킬 필요가 있다.

상기한 영구자석에서 네오디뮴(Nd) 성분은 영구자석의 세기를 개선하며, 디스프로슘(Dy) 성분은 고온 감자(Demagnetization) 내성을 개선한다. 그러나 이러한 영구자석의 희토류(Nd, Dy) 금속 성분은 중국 등 일부 국가에 제한적으로 매장되어 있고, 매우 고가이며 가격 변동이 심하다.

이를 개선하기 위해 최근에는 유도 전동기의 적용을 검토하고 있으나, 동일한 모터 성능을 발휘하기 위해서 부피, 중량 등의 사이즈 증대 량이 과다한 제약이 있다.

한편, 최근에 들어서는 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터로서 영구자석형 동기모터(PMSM)를 대체할 수 있는 계자권선형 동기모터(Wound Rotor Synchronous Motor: WRSM)의 개발이 진행되고 있다.

계자권선형 동기모터는 고정자 뿐만 아니라 회전자에도 코일을 권선하여 전류인가 시 회전자를 전자석화시킴으로써 영구자석형 동기모터(PMSM)의 영구자석을 대체하고 있다.

이러한 계자권선형 동기모터는 회전자가 고정자 내측에 일정 공극을 두고 배치되며, 고정자와 회전자의 코일에 전원이 인가되면 자계가 형성되고, 이들 사이에 발생되는 자기적 작용에 의해 회전자의 회전이 이루어진다.

상기와 같은 계자권선형 동기모터에서는 영구자석형 동기모터와 달리 회전자에 코일을 권선하게 되므로, 회전자의 고속 회전 시(보통 EV의 경우 최대 10,000rpm 이상), 회전자 코일에 작용하는 원심력이 상당히 크게 발생한다.

따라서, 계자권선형 동기모터는 회전자의 고속 회전 시, 회전자 코일에 작용하는 원심력에 의해 회전자 코일의 정렬성이 저하될 수 있고, 회전자 코일을 감고 있는 회전자 치에 응력이 집중되어 그 회전자 치가 파손될 수 있다.

한편, 계자권선형 동기모터에서 토크는 모터의 성능을 결정짓는 요소이고, 토크 리플은 진동 소음과 밀접한 관계가 있기 때문에 매우 중요하다고 할 수 있는데, 이와 같은 토크와 토크리플은 고정자와 회전자의 형상, 코일의 권선 점적률 그리고 전류 등에 의해 결정될 수 있다.

다른 한편, 계자권선형 동기모터는 회전자 코일을 권선하는 치들의 형상에 따라 모터의 성능이 결정될 수 있는데, 치의 끝단을 짧게 하면 자속이 집중되어 토크 확보에 유리하나 토크 리플이 커지고, 회전자의 고속 회전 시에 회전자 코일의 원심력을 지지하기 위한 기계적 강도를 확보하는데 어려움이 따른다.

이에 종래 기술에서는 치와 치 사이에 웨지(wedge)를 삽입하여 회전자 코일의 원심력을 지지하는 기계적 강도를 확보하고 있으나 부품 수가 증가한다는 단점이 있다.

또한, 종래 기술에서는 치들의 끝단을 길게 하여 회전자 코일의 접촉면적을 증대시킴으로써 회전자 코일에 작용하는 원심력을 분산시키는 방법이 있지만, 이는 토크 성능이 떨어진다는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 치 구조를 개선하여 토크 성능을 동등 수준으로 유지하며 회전자 코일에 작용하는 원심력을 분산시키고, 기계적 강도를 확보하면서 토크 리플을 저감시킬 수 있으며, 권선 점적률을 높일 수 있도록 한 계자권선형 구동모터의 회전자를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자는, 계자권선형 구동모터에서 고정자의 내경 면과 소정의 공극을 두고 배치되는 것으로서, 회전자 코일이 권선되며 원주 방향으로 일정 간격 이격되게 배치되는 다수 개의 치들을 포함하며, 상기 치와 치 사이에는 슬롯이 형성되고, 상기 치에는 상기 고정자의 내경 면과 대면하는 슈가 형성되며, 상기 슈의 양측 끝단은 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 돌출되고, 상기 슈는 치의 권선 몸체에 대응하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 양측으로부터 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 각각 연장되는 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 및 제2 부분은 서로 다른 곡률 반경의 제1 및 제2 아크를 각각 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 슬롯에서 상기 회전자 코일에 작용하는 원심력을 지지하기 위한 지지 구조물로서 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제2 부분의 제2 아크는 상기 제1 부분의 제1 아크 보다 큰 곡률 반경으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자는, 상기 고정자 내경 면에 대한 상기 제1 및 제2 아크와의 공극이 서로 상이한 것으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제1 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제1 아크의 방향을 따라 서로 상이할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제1 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제1 아크의 중심부에서 양측으로 갈수록 점차 커질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제2 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제1 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극 보다 크게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제2 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제2 아크의 곡률 반경을 따라 일정하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예는 회전자 슈의 제2 부분을 통해 서로 이웃하는 회전자 슈 사이의 틈을 좁히면서 회전자 코일을 견고하게 지지할 수 있으므로, 회전자의 고속 회전 시 회전자 코일에 작용하는 원심력을 분산시키며 회전자의 기계적 강도를 더욱 증대시킬 수 있고, 종래 기술에서와 같은 별도의 웨지를 채용하지 않아도 되기 때문에 안정적인 기계적 강도를 확보하면서 전체 모터의 부품 수를 줄일 수 있고, 제작 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈의 제2 부분이 이웃하는 회전자 슈의 제2 부분 측으로 연장됨에 따라, 치의 코일 권선부에 감기는 회전자 코일의 접촉 면적을 증대시킴으로써 코일 점적률을 증가시킬 수 있고, 회전자 코일의 발열을 줄일 수 있으며, 이로 인해 모터의 성능 및 최대 출력을 더욱 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈의 제1 및 제2 부분이 서로 다른 곡률 반경의 제1 및 제2 아크를 각각 형성하고, 고정자의 내경 면에 대한 제1 및 제2 아크와의 공극이 서로 상이하므로, 회전자의 고속 회전 시 고정자의 내경 면과 회전자 슈와의 공극 길이를 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 회전자의 고속 회전 시 회전자 코일에 작용하는 원심력을 분산시킴과 아울러, 고정자의 내경 면과 회전자 슈와의 공극 길이를 조절할 수 있으므로, 고정자와 회전자의 상대 위치에 따라 변화하는 자기저항의 변화율이 최소화시키면서 토크 리플을 저감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 치 구조를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 작용 효과를 설명하기 위한 제1 비교예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 작용 효과를 설명하기 위한 제2 비교예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 계자권선형 구동모터에 적용되는데, 계자권선형 구동모터는 친환경 자동차에서 전기 에너지로 구동력을 얻는 하이브리드 차량용 구동모터에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 계자권선형 동기모터는 기본적으로, 고정자 코일(도면에 도시되지 않음)이 권선된 고정자(1)와, 회전자 코일(3)이 권선되며 고정자(1)의 내측으로 배치되는 본 발명의 실시예에 따른 회전자(100)를 포함하고 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 회전자(100)는 다수 매의 전기 강판이 적층된 회전자 코어(7)를 포함한다. 상기 회전자 코어(7)의 내경 면은 회전 샤프트(도면에 도시되지 않음)와 결합되고, 그 회전자 코어(7)의 외측 면은 고정자(1)의 내경 면과 소정의 공극을 두고 그 고정자(1)의 내측에 배치된다.

따라서, 상기 계자권선형 동기모터는 고정자(1) 뿐만 아니라 회전자(100)에 회전자 코일(3)을 각각 권선하여 전류인가 시 회전자(100)를 전자석화시키며 그 회전자(100)의 전자석과 고정자(1)의 전자석 간 전자기의 인력 및 척력으로 구동 토크를 발생시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에 적용되는 계자권선형 동기모터는 차량 구동용으로 사용되는 것으로, 출력밀도를 증대시키기 위해 8극 이상의 회전자 구조를 적용하고 있다.

이하에서 설명될 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자(100)는 회전자 코일(3)을 감기 위한 치 구조를 개선하여 모터의 토크 성능을 동등 수준으로 유지하며 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 분산시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

즉, 본 발명의 실시예는 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력에 대한 기계적 강도를 확보하면서 토크 리플을 저감시킬 수 있고, 회전자 코일(3)의 권선 점적률을 높일 수 있는 계자권선형 구동모터의 회전자(100)를 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 치 구조를 확대 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자(100)는 기본적으로, 회전자 코일(3)이 권선되며 원주 방향(외주 방향)으로 일정 간격 이격되게 배치되는 다수 개의 치들(10)을 포함하고 있다.

상기 치(10)와 치(10) 사이에는 그 치(10)에 회전자 코일(3)을 권선하기 위한 슬롯(11)이 형성된다.

즉, 상기 다수 개의 치들(10)은 회전자 코어(7)에 슬롯(11)을 사이에 두고 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 형성된다. 여기서, 상기 치들(10) 사이의 슬롯(11)에는 그 치(10)에 권선된 회전자 코일(3)을 절연하기 위한 절연수지(도면에 도시되지 않음)가 몰딩될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 치(10)는 회전자 코일(3)이 감기는 코일 권선부(31)와, 그 코일 권선부(31)에 일체로 형성되는 회전자 슈(33)를 포함한다.

상기 코일 권선부(31)는 사각 단면 형상의 코일 권선 몸체로 이루어지고, 회전자 슈(33)는 고정자(1)의 내경 면과 소정의 공극을 두고 그 고정자(1)의 내경 면과 대면하는 외륜부를 형성하고 있다.

여기서, 상기 회전자 슈(33)의 양측 끝단은 이웃하는 치(10)의 회전자 슈(33)의 양측 끝단으로 돌출되게 구비된다. 즉, 상기 회전자 슈(33)는 치(10)의 중심 즉, 회전자(100)의 회전 중심점으로 연결되는 중심선(미도시)을 기준으로 이의 양측(도면을 기준할 때 좌우 양측)이 상호 대칭하게 형성될 수 있다.

이 경우, 상기와 같이 회전자 슈(33)의 양측 끝단이 이웃하는 회전자 슈(33)의 양측 끝단으로 돌출되게 구비되므로, 본 발명의 실시예에서 서로 이웃하는 상기 회전자 슈(33)는 치(10)의 코일 권선부(31)로 회전자 코일(3)을 권선할 수 있을 정도의 비교적 좁은 틈을 형성한다.

상기한 바와 같은 회전자 슈(33)는 본 발명의 실시예에서 코일 권선부(31)에 대응하는 제1 부분(51)과, 제1 부분(51)의 양측으로부터 이웃하는 회전자 슈(33)의 양측 끝단 방향으로 각각 연장되는 제2 부분(52)을 포함한다.

상기 제1 부분(51)은 도면을 기준으로 코일 권선부(31)의 상단부에 형성되며, 제2 부분(52)은 제1 부분(51)의 양측에서 이웃하는 회전자 슈(33)의 양측 끝단으로 돌출되게 형성된다. 즉, 서로 이웃하는 치(10)에서 회전자 슈(33)의 제2 부분(52)은 코일 권선부(31)로 회전자 코일(3)을 권선할 수 있을 정도의 비교적 좁은 틈을 형성한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 부분(51, 52)은 고정자(1)의 내경 면과 소정의 공극을 두고 대면하는 외륜부로서 이루어지며, 이 중에서 제2 부분(52)은 코일 권선부(31)에 감긴 회전자 코일(3)을 지지하는 지지 구조물(55)로 구성될 수 있다. 즉, 상기 제2 부분(52)은 코일 권선부(31)에 감긴 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 지지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 제1 및 제2 부분(51, 52)은 서로 다른 곡률 반경(R1, R2)의 제1 및 제2 아크(61, 62)를 각각 형성하고 있다. 예를 들면, 상기 제2 아크(62)의 곡률 반경(R2)은 제1 아크(61)의 곡률 반경(R1) 보다 더 크게 이루어질 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 고정자(1)의 내경 면에 대한 제1 및 제2 아크(61, 62)와의 공극(G1, G2)이 서로 상이하다. 예를 들면, 상기 제2 아크(62)와 고정자(1) 내경 면 사이의 공극(G2)이 제1 아크(61)와 고정자(1) 내경 면 사이의 공극(G1) 보다 더 크게 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 제1 아크(61)와 고정자(1) 내경 면 사이의 공극(G1)은 제1 아크(61)의 방향을 따라 서로 상이하다. 예를 들면, 상기 제1 아크(61)와 고정자(1) 내경 면 사이의 공극(G1)은 제1 아크(61)의 중심부에서 양측으로 갈수록 점차 커지는 것으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제2 아크(62)와 고정자(1) 내경 면 사이의 공극(G2)은 제2 아크(62)의 곡률 반경(R2)을 따라 일정하게 이루어질 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 대한 작용 효과를 제1 및 제2 비교예와 비교하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 작용 효과를 설명하기 위한 제1 비교예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 대응하는 제1 비교예의 회전자(200)는 서로 이웃하는 치(210)의 회전자 슈(233) 사이의 틈이 비교적 넓은 구조 즉, 서로 이웃하는 회전자 슈(233)의 양측 끝단이 짧은 구조를 나타내고 있다.

상기와 같은 제1 비교예의 구조에서는 서로 이웃하는 회전자 슈(233)의 양측 끝단을 비교적 짧게 구성하므로, 자속이 집중되어 토크 확보에 유리하지만 회전자(200)의 고속 회전 시 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 지지하기 위한 기계적 강도를 확보하는데 어려움이 따르고, 상대적으로 토크 리플이 증가할 수 있다.

이에 상기 제1 비교예에서는 회전자(200)의 고속 회전 시, 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 지탱하기 위해 치(210)와 치(210) 사이에 웨지(220)를 설치하고 있다.

그런데, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈(33)의 제2 부분(52)이 이웃하는 회전자 슈(33)의 제2 부분(52) 측으로 연장되며 서로 이웃하는 회전자 슈(33) 사이의 틈을 좁히면서 제2 부분(52) 자체가 지지 구조물(55)로 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 치(10)의 코일 권선부(31)에 감긴 회전자 코일(3)을 회전자 슈(33)의 제2 부분(52)을 통해 견고하게 지지할 수 있으므로, 회전자(100)의 고속 회전 시 그 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 분산시키며 회전자(100)의 기계적 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈(33)의 제2 부분(52)이 회전자 코일(3)을 지지하는 지지 구조물(55)로 구성되므로, 상기 제1 비교예에서와 같은 별도의 웨지(220)를 채용하지 않아도 되기 때문에 안정적인 기계적 강도를 확보하면서 전체 모터의 부품 수를 줄일 수 있고, 제작 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈(33)의 제2 부분(52)이 이웃하는 회전자 슈(33)의 제2 부분(52) 측으로 연장됨에 따라, 치(10)의 코일 권선부(31)에 감기는 회전자 코일(3)의 접촉 면적을 증대시킴으로써 코일 점적률을 증가시킬 수 있고, 회전자 코일(3)의 발열을 줄일 수 있으며, 이로 인해 모터의 성능 및 최대 출력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 작용 효과를 설명하기 위한 제2 비교예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 대응하는 제2 비교예의 회전자(300)는 서로 이웃하는 치(310)의 회전자 슈(333) 사이의 틈이 비교적 좁은 구조 즉, 서로 이웃하는 회전자 슈(333)의 양측 끝단이 긴 구조를 나타내고 있다.

상기와 같은 제2 비교예의 구조에서는 서로 이웃하는 회전자 슈(333)의 양측 끝단을 비교적 길게 구성하므로, 회전자(300)의 고속 회전 시 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 지탱하며, 그 회전자 코일(3)의 권선 점적률을 높일 수 있지만 토크 성능이 떨어질 수 있고, 고정자(미도시)와 회전자(300)의 상대 위치에 따라 자기저항의 변화하며 토크 리플이 증가할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에서는 회전자 슈(33)의 제1 및 제2 부분(51, 52)이 서로 다른 곡률 반경(R1, R2)의 제1 및 제2 아크(61, 62)를 각각 형성하고, 고정자(1)의 내경 면에 대한 제1 및 제2 아크(61, 62)와의 공극(G1, G2)이 서로 상이하므로, 회전자(100)의 고속 회전 시 고정자(1)의 내경 면과 회전자 슈(33)와의 공극 길이를 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 회전자(100)의 고속 회전 시 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 분산시킴과 아울러, 고정자(1)의 내경 면과 회전자 슈(33)와의 공극 길이를 조절할 수 있으므로, 고정자(1)와 회전자(100)의 상대 위치에 따라 변화하는 자기저항의 변화율을 최소화시키면서 토크 리플을 저감할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자(100)와, 상기와 같이 구성되는 제1 및 제2 비교예에 따른 각각의 회전자(200, 300)를 적용한 계자권선형 구동모터의 성능을 비교하면 아래의 표와 같다.

구분	코일접촉면적(㎟)	평균토크(Nm)	토크리플(%)
제1 비교예	1521	277.8	3.7
제2 비교예	2024	274.7	3.3
실시예	2024	275.5	2.7

상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 실시예는 제1 및 제2 비교예에 비해 치(10)에 대한 회전자 코일(3)의 접촉 단면적이 33% 증가하고, 토크 리플이 28% 저감하며, 토크는 0.8% 감소함을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 토크 성능을 제1 및 제2 비교예와 동등 수준을 유지하면서 회전자 코일(3)의 권선 점적률이 증가되어 모터의 성능 및 출력을 증대시킬 수 있고, 토크 리플이 감소되어 모터 운전 상태의 진동 및 소음 특성을 개선할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자(100)에 의하면, 회전자 치(10)의 구조를 개선하여 토크 성능은 동등 수준으로 유지하며 회전자 코일(3)에 작용하는 원심력을 분산시키며 기계적 강도를 확보하면서 토크 리플을 저감시킬 수 있고, 치(10)에 대한 권선 점적률을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 고정자 3... 회전자 코일
7... 회전자 코어 10... 치
11... 슬롯 31... 코일 권선부
33... 회전자 슈 51... 제1 부분
52... 제2 부분 55... 지지 구조물
61... 제1 아크 62... 제2 아크
G1, G2... 공극 R1, R2... 곡률 반경

Claims (8)

1. 계자권선형 구동모터에서 고정자의 내경 면과 소정의 공극을 두고 배치되는 회전자로서,
   회전자 코일이 권선되며, 원주 방향으로 일정 간격 이격되게 배치되는 다수 개의 치들을 포함하며,
   상기 치들 사이 각각에는 슬롯이 형성되고, 상기 치에는 상기 고정자의 내경 면과 대면하는 슈가 형성되며, 상기 슈의 양측 끝단은 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 돌출되고,
   상기 슈는 치의 권선 몸체에 대응하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 양측으로부터 이웃하는 슈의 양측 끝단 방향으로 각각 연장되는 제2 부분을 포함하며,
   상기 제1 및 제2 부분은 서로 다른 곡률 반경의 제1 및 제2 아크를 각각 형성하고,
   상기 제2부분의 제2 아크는 상기 제1 부분의 제1 아크 보다 큰 곡률 반경으로 이루어지고,
   상기 제1 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제1 아크의 중심부에서 양측으로 갈수록 점차 커지며,
   상기 제2 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제1 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극 보다 크게 형성되고,
   상기 제2 아크와 상기 고정자 내경 면 사이의 공극은 상기 제2 아크의 곡률 반경을 따라 일정한 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 부분은,
   상기 슬롯에서 상기 회전자 코일에 작용하는 원심력을 지지하기 위한 지지 구조물로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
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