KR101660074B1 - 회전자 철심 - Google Patents

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Abstract

회전자 철심의 코어 균열을 방지하여, 품질 및 신뢰성을 향상시킨 회전자 철심을 제공한다. 서로 적층된 대략 원통형의 복수의 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)과, 복수의 자석(20)을 구비한 회전자 철심으로서, 상기 복수의 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)에는 축 방향으로 연장되는 복수의 자석 수용 구멍(16, 17)이 상기 복수의 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)에 걸쳐 형성되고, 각각의 상기 자석 수용 구멍(16, 17)에는 복수의 상기 자석(20)이 수용되어 수지로 고정되며, 상기 복수의 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)이 서로 접촉하는 코어 블록 경계면(23, 30, 30a)과, 상기 복수의 자석(20)이 서로 접촉하는 자석 경계면(22, 31)의 축 방향 위치가 상이한 것을 특징으로 하는 회전자 철심(10, 25)이 제공된다.

Description

회전자 철심{ROTATOR CORE}
본 발명은 내부에 복수의 자석을 갖는 회전자 철심에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 대략 원통 형상의 회전자 철심(로터 코어)의 축 방향에 형성된 자석 수용 구멍 안에 자석을 고정하는 방법이 제안되어 있다. 이 고정 방법은 도 4a와 도 4b에 도시하는 바와 같이, 복수의 전자 강판(철심편)(69)을 적층시켜 회전자 철심(60)을 형성하고, 회전자 철심(60)의 자석 수용 구멍(61)에 자석편(62)을 수용하며, 상부 틀(64)에 형성된 수지 포트(65)로부터 자석 수용 구멍(61)에 수지(63)를 충전하여, 회전자 철심(60)과 수지를 일체화시키는 방법이다. 또한 여기서, 도면의 부호 67은 수지(63)를 압출하는 플런저를, 부호 68은 하부 틀을 나타낸다.
일본 특허 공개 제2007-215301호 공보
상기한 특허문헌 1에 기재된 고정 방법에서는, 가열하여 용융시킨 수지(63)를 자석 수용 구멍(61)에 충전하기 위해, 회전자 철심(60)과 자석편(62)을 140℃∼180℃정도까지 가열해야 한다. 이 때, 예컨대 철심편(69)의 선팽창 계수는 에폭시 수지 등의 수지(63)의 선팽창 계수보다 작기 때문에, 철심편(69)과 수지(63)가 상온까지 냉각된 상태에서는, 철심편(69)과 수지(63)의 열수축량의 차로부터, 수지(63)에 Z축 방향의 압축 응력이, 철심편(69)에는 그 반력의 인장 응력이 작용한다. 따라서, 회전자 철심(60)을 구성하는 적층된 복수의 철심편(69)들 간의 체결력이 약한 경우에는, 철심편(69)들 사이가 Z축 방향으로 분리되는 코어 균열이라는 현상이 생길 우려가 있다.
또한, 도 5a와 도 5b에 도시하는 바와 같이, 적층된 복수의 철심편(69)을 서로 코오킹하여 접속하여 하나의 코어 블록(70, 71)을 형성하고, 이 코어 블록(70, 71)을 복수 적층시켜 상호의 코어 블록(70, 71)을 용접이나 나사 고정으로 연결한 회전자 철심(60)에, 상기한 자석 수용 구멍(61) 안에 자석(62)을 고정하는 구성을 채용한 경우에는, 코오킹 접속이 용접이나 나사 고정 접속보다 접속 강도가 크기 때문에, 코어 블록(70, 71)의 경계면(73)에서 코어 균열이 생기기 쉽다.
또한, 최근에는 도 5a와 도 5b에 도시하는 바와 같이, 모터의 자기력 특성을 향상시키기 위해, 회전자 철심(60)의 하나의 자석 수용 구멍(61)에 복수의 자석편(62)을 직렬로 수용하는 것이 증가하고 있다. 자석편(62)과 수지(63)의 관계에서도, 전술한 바와 마찬가지로, 네오디뮴 자석 등의 자석편(62)의 선팽창 계수는 수지(63)의 선팽창 계수보다 작기 때문에, 자석편(62)과 수지(63)가 상온까지 냉각된 상태에서는, 자석편(62)과 수지(63)의 열수축량의 차로부터, 수지(63)에 Z축 방향의 압축 응력이, 자석편(62)에는 그 반력의 인장 응력이 작용한다. 따라서, 인접하는 자석편(62)의 경계면(72) 사이에서 수지(63)에 균열이 생기기 쉽고, 이 균열로부터 코어 균열이 발생할 우려가 있다. 따라서, 자석편(62)의 경계면(72)과, 코어 블록(70, 71)의 경계면(73)의 Z축 방향의 위치(높이 위치)가 일치한 경우에는, 특히 코어 균열이 발생하기 쉬워진다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 회전자 철심의 코어 균열을 방지하여, 품질 및 신뢰성을 향상시킨 회전자 철심을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면 이하가 제공된다.
(1) 서로 적층된 대략 원통형의 복수의 코어 블록과,
복수의 자석을 구비한 회전자 철심으로서,
상기 복수의 코어 블록에는 축 방향으로 연장되는 복수의 자석 수용 구멍이 상기 복수의 코어 블록에 걸쳐 형성되고,
각각의 상기 자석 수용 구멍에는 복수의 상기 자석이 수용되어 수지로 고정되며,
복수의 상기 코어 블록이 서로 접촉하는 코어 블록 경계면과, 복수의 상기 자석이 서로 접촉하는 자석 경계면의 축 방향 위치가 상이한 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
(2) 복수의 상기 자석의 길이는 동일하고,
상기 자석의 길이를 b라 한 경우, 상기 코어 블록의 축 방향 치수는 b의 배수가 아닌 것을 특징으로 하는 (1)의 회전자 철심.
(3) 적어도 하나의 상기 코어 블록의 축 방향 치수는 다른 상기 코어 블록의 축 방향 치수와 상이한 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)의 회전자 철심.
(4) 상기 코어 블록 경계면의 축 방향 위치와 상기 자석 경계면의 축 방향 위치가 1 ㎜ 이상 이격되는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)의 회전자 철심.
(5) 서로 접촉하는 상기 코어 블록은 둘레 방향으로 180도 회전한 상태로 적층되는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)의 회전자 철심.
본 발명에 따른 회전자 철심은 자석 수용 구멍이 복수의 코어 블록에 걸쳐 형성되고, 또 코어 블록 경계면과 자석 경계면의 축 방향 위치가 상이하기 때문에, 코어 블록 경계면을 걸치도록 하나의 자석편이 위치한다. 또한, 이 코어 블록 경계면을 걸치는 자석편이 수지에 의해 더 고정되기 때문에, 서로 접촉하는 복수의 코어 블록을 강고히 연결할 수 있어, 코어 균열의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 회전자 철심의 품질 및 신뢰성이 향상한다. 또한, 사용하는 자석의 길이를 동일하게 한 경우에는, 복수종의 자석을 준비할 필요가 없어, 회전자 철심의 조립 생산성이 향상한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전자 철심의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 회전자 철심의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전자 철심의 종단면도이다.
도 4a는 종래예에 따른 회전자 철심의 제조 방법의 설명도이다.
도 4b는 종래예에 따른 회전자 철심의 제조 방법의 설명도이다.
도 5a는 참고예에 따른 회전자 철심의 사용 상태의 설명도이다.
도 5b는 참고예에 따른 회전자 철심의 사용 상태의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전자 철심(10)은 복수(도시한 예에서는 2개)의 대략 원통형의 코어 블록(12, 13)이 적층되어 구성된다. 이 코어 블록(12, 13)은 각각, 자성 철판을 펀칭 형성한 복수의 철심편(11)을 코오킹하여 적층함으로써 형성된다.
또한, 코어 블록(12)의 상부에 위치하는 코어 블록(13)은 코어 블록(12)에 대하여 둘레 방향으로 180도 회전되어 적층된다. 압연에 의해 형성되는 철심편(11)의 재료가 되는 금속판의 판 두께에 변동이 있기 때문에, 철심편(11)을 적층시켜 코어 블록(12, 13)을 형성하면, 둘레 방향으로 두께(적층 방향 치수)의 변동이 생기는 경우가 있다. 이 때문에, 복수의 코어 블록(12, 13)을 둘레 방향으로 회전시킨 상태로 적층하여 회전자 철심(10)의 전체 두께를 균일하게 한다.
상하의 코어 블록(12, 13)은 필요에 따라 용접 또는 나사 고정에 의해 연결될 수도 있다(이하의 실시형태에서도 동일).
각 코어 블록(12, 13)은 중앙에 축 구멍(14)을 구비한 대략 원통 형상으로 형성된다. 또한, 원통형의 코어 블록(12, 13)의 축 방향이란 도 1, 도 2에서 말하는 지면 상하 방향이다.
축 구멍(14)의 내주면에는 대향하여 키로서 작용하는 돌출부(18, 19)를 구비한다. 복수의 철심편(11)을 적층할 때에, 예컨대 이 돌출부(18, 19)를 이용하여 철심편(11)의 둘레 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 코어 블록(12, 13)을 적층할 때에도 돌출부(18, 19)를 이용하여 코어 블록(12, 13)의 둘레 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다.
축 구멍(14)과 코어 블록(12, 13)의 외주 가장자리 사이에는, 축 방향으로 연장되는 한 쌍의 자석 수용 구멍(16, 17)이 복수개(도시한 예에서는 8쌍) 형성된다. 한 쌍의 자석 수용 구멍(16, 17)의 단면 형상은 각각 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 직사각형 단면이고, 한 쌍의 자석 수용 구멍(16, 17)의 직경 방향 내측의 간격이 직경 방향 외측의 간격보다 좁다. 또한, 한 쌍의 자석 수용 구멍(16, 17)은 직경 방향으로 선대칭이다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이 자석 수용 구멍(16, 17)은 코어 블록(12, 13)에 걸쳐 형성되고, 본 실시형태에서는 코어 블록(12, 13)을 관통하도록 형성된다.
자석 수용 구멍(16, 17)은 단면이 직사각형인 미자화 영구 자석을 포함하는 동일 길이의 자석편(20)을 직렬로 각각 복수개 수용한다. 자석 수용 구멍(16, 17)의 단면적은 자석편(20)을 간극을 갖고 수납할 수 있도록 자석편(20)의 단면적보다 크다. 또한, 회전자 철심(10)의 높이(h)는 자석편(20)의 길이를 b, 하나의 자석 수용 구멍(16, 17)에 넣은 자석편(20)의 수를 n이라 하면, h=b×n+c(0<c<1.2 ㎜)이 된다. 또한, 자석의 종류는 영구 자석이면 되고, 자력이 큰 네오디뮴 자석을 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 n=2이다. 또, 도 1에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 코어 블록(12, 13)을 이격하여 도시하고, 양자 사이에 간극(g)을 두고 도시하고 있지만, 실제는 g=0이다.
또한, 코어 블록(12)의 높이 A는 자석편(20)의 길이보다 길게, 코어 블록(13)의 높이 B는 자석편(20)의 길이보다 짧게 설정된다. 복수의 자석편(20)의 길이를 동일하게 하고, 코어 블록(12)과 코어 블록(13)의 높이(A, B)를 상이하게 함으로써, 상하의 자석편(20)이 서로 접촉하는 자석 경계면(22)의 위치를, 상하의 코어 블록(12, 13)이 서로 접촉하는 코어 블록 경계면(23)의 위치로부터 축 방향으로 1 ㎜ 이상 상이하게 한다.
또한, 이 실시형태에서는, 코어 블록(12, 13)의 높이(A, B)의 관계는 A=B+K(예컨대 K=1.2 ㎜ 또는 그 이상)이다. 여기서, K는 철심편(11)의 판 두께(예컨대 0.3 ㎜)의 4장분 이상의 두께이다. 전술한 바와 같이, 코어 블록(12, 13)을 구성하는 철심편(11)의 판 두께에 변동이 있기 때문에, 코어 블록(12, 13)은 둘레 방향으로 두께가 상이하거나, 자석편의 높이 치수에 변동이 있다. 이에, 이 코어 블록(12, 13)의 두께나 자석편의 치수의 변동에 따르지 않고, 코어 블록 경계면(23)과 자석 경계면(22)의 축 방향 위치를 확실하게 상이하게 하기 위하여, 코어 블록 경계면(23)의 축 방향 위치와 자석 경계면(22)의 축 방향 위치가 1 ㎜ 이상 이격되도록 각 코어 블록(12, 13)의 높이를 상이하게 한다.
이와 같이, 코어 블록(12, 13)을 회전시킨 상태로 쌓아, 자석편(20)을 자석 수용 구멍(16, 17)에 수용하고, 예컨대 코어 블록(12, 13)을 하부 틀 및 상부 틀 사이에 두고, 상부 틀에 형성되는 수지 포트로부터 플런저로 용융된 수지를 자석 수용 구멍(16, 17) 안에 유입하고, 더 가열해서 수지 경화시켜, 복수의 자석편(20)을 자석 수용 구멍(16, 17)에 고정한다.
계속해서, 도 3에 도시하는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전자 철심(25)에 대해서 설명한다. 이 회전자 철심(25)은, 3개의 코어 블록(26, 27, 28)이 120도씩 회전된 상태로 적층된다. 또한, 3개의 코어 블록(26, 27, 28)에 관통하도록 형성된 자석 수용 구멍(16, 17)에는, 복수(이 실시형태에서는 4)의 자석편(20)이 수용되어 수지로 고정된다. 본 실시형태에서도, 각 코어 블록(26, 27, 28)의 상하의 접촉 위치, 즉 코어 블록 경계면(30, 30a)의 축 방향 위치는 상하 인접하는 자석편(20)이 접촉하는 자석 경계면(31)의 축 방향 위치와 상이하다.
또한, 이 회전자 철심(25)은 아래에서 위로 코어 블록(26), 코어 블록(27), 코어 블록(28)이 적층된다. 코어 블록(26)의 높이 A는 그 상부에 위치하는 코어 블록(27)의 높이 B보다 낮다. 또한, 코어 블록(27)의 높이 B와 그 상부에 위치하는 코어 블록(28)의 높이 C는 동일하다(즉, A<B=C). 이것에 의해, 상하 인접하는 코어 블록(26, 27, 28)의 코어 블록 경계면(30, 30a)의 축 방향 위치와, 각 자석편(20)의 자석 경계면(31)의 축 방향 위치를 상이하게 한다.
본 실시형태에서는, 복수의 코어 블록(26, 27, 28) 중, 코어 블록(26)의 높이 A만을 다른 코어 블록(27, 28)의 높이와 상이하게 하고 있지만, 모든 코어 블록(26, 27, 28)의 높이(A, B, C)를 각각 바꿈으로써, 코어 블록(26, 27, 28)이 서로 접촉하는 코어 블록 경계면(30, 30a)과, 자석편(20)이 서로 접촉하는 자석 경계면(31)의 축 방향 위치를 상이하게 할 수도 있다. 이 경우, 자석편(20)의 길이를 b라 하면, 각 코어 블록(26, 27, 28)의 높이(A, B, C)는 b의 배수가 아닌 값으로 설정된다. 또한, 도 3에서, c는 자석편(20)의 정상부와 회전자 철심(25)의 정상부와의 간극(통상, 0 초과 1.2 ㎜ 미만)을 도시한다.
이상의 제1 및 제2 실시형태에 따른 회전자 철심(10, 25)에서는, 인접하는 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)의 이음매가 되는 코어 블록 경계면(23, 30, 30a)의 위치를 걸치도록 하나의 자석편(20)이 존재하기 때문에, 만약에 인접하는 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)을 용접 등에 의해 연결하지 않는 경우도, 인접하는 코어 블록(12, 13, 26, 27, 28)은 자석편(20)을 코어재로 하는 수지에 의해 강고히 연결될 수 있다. 따라서, 코어 균열의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 회전자 철심의 품질 및 신뢰성이 향상한다.
본 발명은 이상의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서, 철심의 형상, 치수 등을 바꿀 수도 있다.
본 출원은 2009년 6월 23일 출원한 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2009-148920)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
본 발명에 따른 회전자 철심에 의하면, 서로 접촉하는 코어 블록을 강고히 연결할 수 있어, 코어 균열의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 회전자 철심의 품질 및 신뢰성이 향상한다. 또한, 사용하는 자석의 길이를 동일하게 한 경우에는, 복수종의 자석을 준비할 필요가 없어, 회전자 철심의 조립 생산성이 향상한다.

Claims (5)

  1. 서로 적층된 원통형의 복수의 코어 블록과,
    복수의 자석
    을 구비한 회전자 철심에 있어서,
    상기 복수의 코어 블록에는 축 방향으로 연장되는 복수의 자석 수용 구멍이 상기 복수의 코어 블록에 걸쳐 형성되고,
    각각의 상기 자석 수용 구멍에는 복수의 상기 자석이 수용되어 수지로 고정되며,
    복수의 상기 자석의 길이는 동일하고,
    적어도 하나의 상기 코어 블록의 축 방향 치수는 다른 상기 코어 블록의 축 방향 치수와 상이하여, 복수의 상기 코어 블록이 서로 접촉하는 코어 블록 경계면과, 복수의 상기 자석이 서로 접촉하는 자석 경계면의 축 방향 위치가 상이하도록 한 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코어 블록 경계면의 축 방향 위치와 상기 자석 경계면의 축 방향 위치는 1 ㎜ 이상 이격되는 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 접촉하는 상기 코어 블록은 둘레 방향으로 180도 회전한 상태로 적층되는 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
  4. 제3항에 있어서, 높이가 상이한 2개의 상기 코어 블록을 쌓은 것을 특징으로 하는 회전자 철심.
  5. 삭제
KR1020117030165A 2009-06-23 2010-04-28 회전자 철심 KR101660074B1 (ko)

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