KR101751246B1

KR101751246B1 - 로터 및 모터

Info

Publication number: KR101751246B1
Application number: KR1020127034051A
Authority: KR
Inventors: 요지 야마다; 치에 모리타; 유우키 후지이; 시게마사 카토
Original assignee: 아스모 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2017-06-27
Also published as: US20130300242A1; CN102971943A; WO2012067223A1; CN102971943B; US9502929B2; KR20130118750A; DE112011103838T5; DE112011103838B4

Abstract

제1 로터 코어, 제2 로터 코어, 계자 자석 그리고 보극 자석을 포함하는 로터가 제공된다. 제1 로터 코어는, 제1 코어 베이스와 제1 코어 베이스의 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 제2 로터 코어는, 제2 코어 베이스와 제2 코어 베이스의 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 계자 자석은 축 방향을 따라 자화되며, 제1 훅 형상의 자기극부들을 제1 자기극으로서 기능시키고, 제2 훅 형상의 자기극부들을 제2 자기극으로서 기능시킨다. 보극 자석은 제1 훅 형상의 자기극부와 제2 훅 형상의 자기극부 사이에 배치된다. 보극 자석은 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 각각 대향하는 부위에 있어서, 이들 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 극성들과 동일한 극성을 가진다.

Description

로터 및 모터{ROTOR AND MOTOR}

본 발명은 로터 및 모터에 관한 것이다.

모터에 사용되는 로터로서, 예를 들면, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 4에 소위 런델(lundell)형 구조의 로터가 개시되어 있다. 이러한 로터는 원주 방향으로 복수의 훅(hook) 형상의 자기극들을 갖는 로터 코어와 상기 로터 코어 내에 감겨서 장착된 계자 코일을 포함하며, 상기 계자 코일에 전력을 공급하는 것에 의해 각 훅 형상의 자기극을 번갈아가며 다른 자기극으로 기능시킨다.

특허 문헌 1의 로터에 있어서는, 극간에 보조 자석을 배치하여 계자 코일과 자속을 합성하여 출력의 향상을 도모하고 있다. 또한, 특허 문헌 2의 로터에 있어서는, 극간에 보조 자석을 배치하고, 보조 자석의 기자력으로 관성력으로 계속 도는 로터를 제동할 수 있다. 또한, 특허 문헌 3의 로터에 있어서는, 훅 형상의 자기극의 선단 내주(內周)에 누설 자속이 일어나지 않는 형상의 자석을 배치하여 출력의 향상을 도모하고 있다.

또한, 특허 문헌 4의 로터에서는, 훅 형상의 자기극이 코어 베이스(문헌에서는 원반부)의 외주부(外周部)에서 지름 방향의 외측으로 돌출됨과 함께 축 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 상기 훅 형상의 자기극의 축 방향으로 연장되는 부분(문헌에서는 플랜지(flange)부)의 배면에는 보조 자기극이 배치되어 있다. 보조 자기극의 맞닿음측(지름 방향의 외측)의 부위는 대응하는 훅 형상의 자기극과 동일한 극성이 되도록 자화되어 있다. 이에 의해, 훅 형상의 자기극에서 발생하는 누설 자속의 저감이 도모되고 있다.

선행 기술 문헌

[특허 문헌]

특허 문헌 1：일본 특허 공개 공보 소(昭)61-85045호

특허 문헌 2：일본 특허 공개 공보 제2007-267514호

특허 문헌 3：일본 특허 공개 공보 제2009-194985호

특허 문헌 4：일본 실용신안 공개 공보 평5-43749호

그런데, 이들 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 3의 로터에 있어서는, 모두 로터 코어 내에 계자 코일을 감아서 장착한다는 점에서, 별도로 스프링 등의 전력공급 장치가 필요하게 되어 비용이 많이 든다. 또한, 모터를 소형으로 하고자 할 경우, 계자 코일 및 전력 공급 장치의 스페이스의 확보가 곤란해진다.

또한, 특허 문헌 2의 로터에서는, 탠덤(tandem) 구조로서 자석수가 배로 증가한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 특허 문헌 3의 로터에서는, 훅 형상의 자기극의 자기 포화를 완화했지만, 누설 자속을 스테이터로 넘기는 자속으로서는 효율적으로 이용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 4의 로터에서는, 훅 형상의 자기극이 로터 코어의 다른 부분에 비해 좁아져 있으며, 계자 자석에서 발생하는 계자 자속의 자속밀도가 훅 형상의 자기극의 일부에서 높아져 자기 포화가 발생해 버린다. 그 결과, 모터 출력에 기여하는 유효 자속이 저감됨과 함께, 훅 형상의 자기극의 외주면(外周面)에 있어서의 계자 자속의 자속 밀도에 치우침이 발생하여 모터 출력이 저하된다고 하는 문제가 우려되고 있다.

본 발명의 제1 목적은, 간단한 구성으로 소형화할 수 있고, 훅 형상의 자기극간의 누설 자속을 절감하여 고출력화를 가능하게 할 수 있는 로터 및 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 보조 자석을 구비하면서 적정화를 더 도모할 수 있는 로터 및 그 로터를 구비하는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은, 자기 포화의 발생을 억제할 수 있고, 나아가서는 모터의 고출력화에 기여할 수 있는 로터 및 이러한 로터를 구비하는 모터를 제공하는 것이다.

상술한 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 있어서, 제1 로터 코어, 제2 로터 코어, 계자 자석, 그리고 보극 자석을 포함하는 로터가 제공된다. 상기 제1 로터 코어는, 제1 코어 베이스와 해당 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 제2 로터 코어는, 제2 코어 베이스와 해당 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 각 제2 훅 형상의 자기극부는 원주 방향으로 이웃하는 상기 제1 훅 형상의 자기극부끼리의 사이에 배치된다. 상기 계자 자석은 축 방향을 따라 자화(磁化)됨과 함께, 상기 제1 로터 코어와 제2 로터 코어 사이에 배치된다. 해당 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시킨다. 상기 보극 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이에 배치된다. 해당 보극 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 각각 대향하는 부위에 있어서, 이들 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 극성과 같은 극성을 갖도록 자화된다.

상술한 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 다른 태양에 있어서, 제1 로터 코어, 제2 로터 코어, 계자 자석, 그리고 보조 자석을 포함하는 로터가 제공된다. 상기 제1 로터 코어는, 거의 원반 형상의 제1 코어 베이스와 해당 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출함과 함께, 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 제2 로터 코어는, 거의 원반 형상의 제2 코어 베이스와 해당 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출함과 함께, 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 제1의 코어 베이스와 상기 제2의 코어 베이스가 축 방향으로 대향된 상태에서 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부가 원주 방향으로 번갈아가며 배치된다. 상기 계자 자석은 축 방향을 따라 자화됨과 함께, 같은 축 방향으로 있어서 상기 제1 코어 베이스와 제2 코어 베이스 사이에 배치된다. 해당 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시킨다. 상기 보조 자석은 원주 방향에 있어서의 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이 그리고 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 지름 방향 내측 중 적어도 한쪽에 마련된다. 상기 보조 자석과 상기 계자 자석은 다른 특성의 자석으로 구성된다.

상술한 제3 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 또 다른 별도의 태양에 있어서, 제1 로터 코어, 제2 로터 코어, 계자 자석 그리고 보조 자석을 구비하는 로터가 제공된다. 상기 제1 로터 코어는 거의 원반 형상의 제1 코어 베이스와, 해당 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출됨과 함께, 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 제2 로터 코어는 거의 원반 형상의 제2 코어 베이스와, 해당 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출됨과 동시에 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 가진다. 상기 각 제2 훅 형상의 자기극부는 원주 방향으로 이웃하는 상기 제1 훅 형상의 자기극부들끼리의 사이에 배치된다. 상기 계자 자석은 축 방향으로 따라 자화됨과 함께, 상기 제1 코어 베이스와 제2 코어 베이스 사이에 배치된다. 해당 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시킨다. 상기 보조 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 배치된다. 해당 보조 자기극은 같은 보조 자기극의 지름 방향의 외측 부분의 극성이 대응하는 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 극성과 같아지도록 자화된다. 축 방향의 단면에 있어서 상기 보조 자석의 적어도 일부의 자화 방향은 지름 방향에 대하여 경사지며, 그에 의해 상기 각 훅 형상의 자기극 내를 흐르는 자속의 일부가 상기 보조 자석 내를 비스듬하게 우회 가능하게 된다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 브러시리스 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 로터의 사시도이다.
도 3은 도 1의 로터 코어의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 로터의 정면도이다.
도 5는 도 1의 로터의 단면도이다.
도 6은 도 1의 모터에 있어서의 단락 자속을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 로터에 마련된 외측 보조 자석의 사시도이다.
도 8은 도 7의 로터 축 방향의 단면도이다.
도 9는 제3 실시 형태에 따른 로터의 제1 로터 코어 측에서 바라본 사시도이다.
도 10은 도 9의 로터의 제2 로터 코어 측에서 바라본 사시도이다.
도 11은 도 9의 로터 축 방향의 단면도이다.
도 12a는 도 11의 12a-12a선을 따라 자른 단면도이다.
도 12b는 도 11의 12b-12b선을 따라 자른 단면도이다.
도 12c는 도 11의 12c-12c선을 따라 자른 단면도이다.
도 13은 제4 실시 형태에 따른 로터의 사시도이다.
도 14는 도 13의 로터 축 방향의 단면도이다.
도 15는 제5 실시 형태에 따른 로터의 제1 로터 코어 측에서 바라본 사시도이다.
도 16은 도 15의 로터의 제2 로터 코어 측에서 바라본 사시도이다.
도 17은 도 15의 로터 축 방향의 단면도이다.
도 18은 제6 실시 형태에 따른 모터의 단면도이다.
도 19(a)는 도 18의 모터의 평면도이다.
도 19(b)는 도 19(a)의 주요부 확대도이다.
도 20은 도 18의 로터의 사시도이다.
도 21은 도 18의 로터의 단면도이다.
도 22는 도 18의 로터의 갭의 지름 방향의 길이(L) 및 로터와 스테이터 사이의 에어갭(G)의 비와 최대 토크(torque)와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 23은 도 18의 로터의 갭의 지름 방향의 길이(L) 및 로터와 스테이터 사이의 에어갭(G)의 비와 자속 밀도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 모터의 단면도이다.
도 25는 도 24의 로터의 사시도이다.
도 26은 도 24의 로터의 사시도이다.
도 27은 도 24의 로터의 단면도이다.
도 28a은 도 27의 28a-28a선을 따라 자른 단면도이다.
도 28b는 도 27의 28b-28b선을 따라 자른 단면도이다.
도 28c는 도 27의 28c-28c선을 따라 자른 단면도이다.
도 29는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 모터의 단면도이다.
도 30a 및 도 30b는 도 29의 로터의 사시도이다.
도 31은 도 29의 로터의 단면도이다.
도 32는 비교예의 로터의 단면도이다.
도 33은 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 브러쉬리스 모터의 단면도이다.
도 34는 도 33의 로터의 사시도이다.
도 35는 도 33의 로터 코어의 분해 사시도이다.
도 36은 도 33의 로터의 정면도이다.
도 37은 도 33의 로터 코어의 단면도이다.
도 38은 도 33의 모터에 있어서의 단락 자속을 설명하기 위한 단면도이다.
도 39는 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 로터의 사시도이다.
도 40은 도 39의 로터 코어의 분해 사시도이다.
도 41은 도 39의 로터 코어의 단면도이다.
도 42는 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 로터의 사시도이다.
도 43은 도 42의 로터 코어의 분해 사시도이다.
도 44는 도 42의 로터 코어의 단면도이다.
도 45a는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 로터의 제1 로터 코어의 측면도이다.
도 45b는 제2 로터 코어의 측면도이다.
도 46은 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 로터의 사시도이다.
도 47은 도 46의 로터 코어의 단면도이다.
도 48은 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 로터의 사시도이다.
도 49는 도 48의 로터 코어의 분해 사시도이다.
도 50은 도 48의 로터 코어의 단면도이다.
도 51은 스테이터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 52는 스테이터의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

제1 실시 형태

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 도 1 내지 도 6에 근거하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 브러시리스 모터(1)의 모터 케이스(2)는, 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 케이스 하우징(3)과 상기 케이스 하우징(3)의 프론트측의 개구부를 폐쇄하는 프론트 커버(4)를 포함한다. 케이스 하우징(3)의 내주면에는 스테이터(5)가 고정되어 있다. 스테이터(5)의 스테이터 코어(6)는 강판(鋼板)으로 이루어지는 스테이터 코어 피스(6a)를 복수로 적층하여 형성되어 있다.

스테이터(5)의 내측에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 로터(8)가 설치되어 회전축(10)을 관통하여 고착되어 있다. 회전축(10)은 본 실시 형태에서는 비자성체 금속의 샤프트이며, 케이스 하우징(3)의 바닥부 및 프론트 커버(4)에 마련되어진 베어링들(12, 13)에 의해 회전이 가능하도록 지지되어 있다. 회전축(10)에 고착된 로터(8)는 런델형 구조의 로터이다.

로터(8)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 복수의 제1 훅 형상의 자기극들(20)을 갖는 제1 로터 코어(21), 상기 제1 로터 코어(21)와 서로 대향하여 배치되며, 원주 방향으로 상기 제1 훅 형상의 자기극(20) 사이에 배치되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극들(30)을 갖는 제2 로터 코어(31), 그리고 제1 로터 코어(21)와 제2 로터 코어(31) 사이에 설치되는 계자 자석(41)(도 3 및 도 5 참조)을 구비하고 있다. 계자 자석(41)은, 예를 들면 고리 형상으로 형성된다.

제1 로터 코어(21)

제1 로터 코어(21)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 강판으로 이루어지는 판재로서의 로터 코어 피스(PC1)(도 1, 도 2 및 도 4에서는 도시되지 않음)가 복수 적층되어 형성된 제1 코어 베이스(22)를 가지며, 회전축(10)에 고착되어 있다.

그 제1 코어 베이스(22)의 외주부로서의 외주면(22a)에는 동일한 간격으로 7개의 제1 암부들(23)이 지름 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 제1 암부(23)의 각 선단부에는 축 방향으로 제2 로터 코어(31)를 향해 제1 훅 형상의 자기극(20)이 연장 형성되어 있다. 각 제1 훅 형상의 자기극(20)은, 제2 로터 코어(31)측의 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(PC1)만을 그 형상을 바꾸어 외주(外周)에 제1 암부(23)로부터 제1 훅 형상의 자기극(20)을 해당 부위를 연장하고, 프레스기 등으로 굴곡하여 형성되어 있다.

이러한 제1 훅 형상의 자기극(20)의 원주 방향의 폭은 이웃하는 제1 훅 형상의 자기극(20)과의 간격에 비해 작게 형성되어 있다. 이에 의해, 제1 코어 베이스(22)에는 원주 방향으로 제1 훅 형상의 자기극(20)이 축 방향을 향하여 빗살 형상으로 배치된다.

각 제1 훅 형상의 자기극(20)은 축 방향에서 보았을 때 부채 형상으로 형성되며, 각 제1 훅 형상의 자기극(20)의 외주면(20a) 및 내주면(20b)은 제1 코어 베이스(22)와 동심원이 된다. 제1 훅 형상의 자기극(20)의 내주면(20b)의 내경(內徑)은 제1 암부(23)의 길이만큼만 제1 코어 베이스(22)의 외경에 비해 길어져 있다. 그리고 각 제1 훅 형상의 자기극(20)은, 도 3에 있어서, 그 원주 방향의 시계 방향의 제1 측면(20c) 및 시계 반대 방향의 제2 측면(20d)은 평면이며, 회전축(10)의 중심축선(C)과 직교하도록 되어 있다. 따라서 각 제1 훅 형상의 자기극(20)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 지름 방향에서 보면 축 방향으로 긴 직사각의 형상이 된다.

제2 로터 코어(31)

제2 로터 코어(31)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(21)와 동일한 형상으로 강판으로 이루어지는 판재로서의 로터 코어 피스(PC2)(도 1, 도 2 및 도 4에서는 도시되지 않음)가 복수로 적층되어 형성된 제2 코어 베이스(32)를 가지며, 회전축(10)에 고착되어 있다.

상기 제2 코어 베이스(32)의 외주부로서의 외주면(32a)에는 동일한 간격으로 7개의 제2 암부들(33)이 지름 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 제2 암부(33)의 각 선단부에는 축 방향으로 제1 로터 코어(21)를 향해 제2 훅 형상의 자기극(30)이 연장 형성되어 있다. 각 제2 훅 형상의 자기극(30)은, 제1 로터 코어(21) 측의 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(PC2)만을 그 형상을 바꾸어 외주에 제2 암부(33)에서 제2 훅 형상의 자기극(30)을 해당 부위를 연장하고, 프레스기 등으로 굴곡하여 형성되어 있다.

이러한 제2 훅 형상의 자기극(30)의 원주 방향의 폭은 이웃하는 제2 훅 형상의 자기극(30)과의 간격에 비해 작게 형성되어 있다. 이에 의해, 제2 코어 베이스(32)에는 원주 방향으로 제2 훅 형상의 자기극(30)이 축 방향을 향하여 빗살 형상으로 배치된다.

또한, 각 제2 훅 형상의 자기극(30)은 축 방향에서 평면으로 바라보았을 때 부채 형상으로 형성되며, 각 제2 훅 형상의 자기극(30)의 외주면(30a) 및 내주면(30b)은 제2 코어 베이스(32)와 동심원이 된다. 그리고 제2 훅 형상의 자기극(30)의 내주면(30b)의 내경은 제2 암부(33)의 길이만큼만 제2 코어 베이스(32)의 외경에 비해 길어져 있다. 그리고 각 제2 훅 형상의 자기극(30)은, 도 3에 있어서, 그 원주 방향의 시계 방향의 제1 측면(30c) 및 시계 반대 방향의 제2 측면(30d)은 평면이며, 회전축(10)의 중심축선(C)과 직교하도록 되어 있다. 따라서 각 제2 훅 형상의 자기극(30)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 지름 방향에서 보면 축 방향으로 긴 직사각의 형상이 된다.

더욱이, 각 제2 훅 형상의 자기극(30)의 시계 방향의 제1 측면(30c)은 각각 서로 대향하는 각 제1 훅 형상의 자기극(20)의 시계 방향의 제1 측면(20c)과 평행하게 대치한다. 동일하게, 각 제2 훅 형상의 자기극(30)의 시계 반대 방향의 제2 측면(30d)은 각각 서로 대향하는 각 제1 훅 형상의 자기극(20)의 시계 반대 방향의 제2 측면(20d)과 평행하게 대치한다.

제2 로터 코어(31)는, 제1 로터 코어(21)와, 도 5에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(41)을 사이에 두고 겹쳐진다. 자세히 설명하면, 제2 로터 코어(31)는 축 방향으로 연장된 각 제2 훅 형상의 자기극(30)이 제1 로터 코어(21)의 각 제1 훅 형상의 자기극(20) 사이에 제각각 감합(嵌合)되도록, 제1 로터 코어(21)에 대하여 겹쳐진다. 이 때, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 원주 방향의 폭은 각각 이웃하는 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 원주 방향의 간격보다도 작기 때문에, 이웃하는 제1 훅 형상의 자기극(20)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 원주 방향의 양 측면이 이간되도록 되어 있다.

또한, 제1 로터 코어(21)와 제2 로터 코어(31)가 계자 자석(41)을 개재하여 협지 고착되어 있는 상태에서, 제1 훅 형상의 자기극(20)의 선단면(20e)은 제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 선단면(30e)은 제1 코어 베이스(22)의 반대향면(22c)과 각각 동일한 평면상에 있도록 형성되어 있다.

계자 자석(41)

도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(21)와 제2 로터 코어(31) 사이에 협지(挾持)된 계자 자석(41)은 축 방향의 양 측면(41a, 4lb)이 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 대향면들(22b, 32b)에 맞닿아 있다. 계자 자석(41)의 외주면(41c)은 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 외주면들(22a, 32a)과 중심축선(C)을 중심으로 한 동심원으로 형성되며, 상기 계자 자석(41)의 외경은 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 외경과 동일해지도록 형성되어 있다.

계자 자석(41)은 축 방향으로 자화되며, 제1 코어 베이스(22) 측을 N극, 제2 코어 베이스(32) 측을 S극이 되도록 자화되어 있다. 따라서 이러한 계자 자석(41)에 의해, 제1 로터 코어(21)의 각 제1 훅 형상의 자기극(20)은 N극(제1 자기극)으로서 기능하고, 제2 로터 코어(31)의 각 제2 훅 형상의 자기극(30)은 S극(제2 자기극)으로서 기능한다.

제1 및 제2 보극 자석(43, 44)

제1 훅 형상의 자기극(20)의 제1 측면(20c)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제1 측면(30c) 사이에는 축 방향으로 긴 사각기둥 형상의 제1 보극(補極)자석(43)이 각각 협지 고착되어 있다. 각 제1 보극 자석(43)은 원주 방향으로 자화되고, N극으로서 기능하고 있는 제1 훅 형상의 자기극(20) 측을 같은 극인 N극이 되도록, 또한 S극으로서 기능하고 있는 제2 훅 형상의 자기극(30) 측을 같은 극인 S극이 되도록 각기 자화되어 있다.

하나의 방향, 제1 훅 형상의 자기극(20)의 제2 측면(20d)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제2 측면(30d) 사이에는 축 방향으로 긴 사각기둥 형상의 제2 보극 자석(44)이 각각 협지 고착되어 있다. 각 제2 보극 자석(44)은 원주 방향으로 자화되고, N극으로서 기능하고 있는 제1 훅 형상의 자기극(20) 측을 같은 극인 N극이 되도록, 또한 S극으로서 기능하고 있는 제2 훅 형상의 자기극(30) 측을 같은 극인 S극이 되도록 각기 자화되어 있다.

즉, 제1 보극 자석(43)과 제2 보극 자석(44)은 그 자화 방향이 원주 방향에 있어서 역방향으로 자화되어 있다.

내측 보조 자석(46)

계자 자석(41)의 내측에는, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 내측 보조 자석(46)이 마련되어 있다. 내측 보조 자석(46)은 외주면(46a)이 계자 자석(41)의 내주면(41d)에 고착되어 있으면서 동시에, 내주면(46b)이 회전축(10)에 고착되어 있다. 내측 보조 자석(46)은 축 방향이 계자 자석(41)보다도 길고, 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 대향면들(22b, 32b)의 축심(軸芯)측에 형성된 고리형상의 오목부들(H1, H2)에 감합되어 고착되어 있다. 내측 보조 자석(46)은 축 방향으로 자화되고, 제1 로터 코어(21)(제1 코어 베이스(22))측을 N극, 제2 로터 코어(31)(제2 코어 베이스(32))를 S극이 되도록 자화되어 있다.

외측 보조 자석(47)

계자 자석(41)의 외주면(41c)과 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 내주면들(20b, 30b)의 기단(基端)부 사이에는, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 계자 자석(41)의 축 방향의 길이와 같이 형성된 링 형상의 외측 보조 자석(47)이 마련되어 있다. 외측 보조 자석(47)은 외주면(47a)이 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 내주면들(20b, 30b)과 고착되어 있으면서, 내주면(47b)이 계자 자석(41)의 외주면(41c)과 고착되어 있다.

외측 보조 자석(47)은 축 방향으로 자화되고, 제1 로터 코어(21)(제1 코어 베이스(22))측을 N극이 되고, 제2 로터 코어(31)(제2 코어 베이스(32))측을 S극이 되도록 자화되어 있다. 또한, 외측 보조 자석(47)의 기자력은 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)의 기자력에 비해 크다.

이어서, 상술한 바와 같이 구성된 제1 실시 형태의 이점을 이하에 기재한다.

(1) 상술한 실시 형태에 의하면, 복수의 제1 훅 형상의 자기극들(20)을 가진 제1 로터 코어(21)와 복수의 제2 훅 형상의 자기극들(30)을 가진 제2 로터 코어(31) 사이에 계자 자석(41)을 배치한 상태에서, 제1 로터 코어(21)에 대하여 제2 로터 코어(31)를 각 제2 훅 형상의 자기극(30)을 각각 대응하는 각 제1 훅 형상의 자기극(20) 사이에 배치하였다. 그리고 제1 훅 형상의 자기극(20)과 제2 훅 형상의 자기극(30) 사이에, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)과 같은 극이 되도록 자화된 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 마련하였다.

따라서 계자 자석(41)에 의해 로터(8) 내에 계자 코일을 없앨 수 있고, 그에 따라 모터(1) 내에 계자 코일에 전력을 공급하는 전력 공급 장치가 불필요하게 되는 것으로부터, 브러시리스 모터(1) 전체가 소형화가 되면서 저가로 제조할 수 있다.

더욱이, 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)에 의해 각 제1 로터 코어(21)의 제1 훅 형상의 자기극(20)과 각 제2 로터 코어(31)의 제2 훅 형상의 자기극(30) 사이의 누설 자속을 줄일 수 있고, 계자 자석(41)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 효율적으로 이용할 수 있다.

나아가, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30) 사이에 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 배치했기 때문에, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)은 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)에 의해 견고하게 지지 고정된 상태가 되어, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 수를 간단한 구조로 늘릴 수 있고, 다극화가 가능해진다.

(2) 상술한 실시 형태에 의하면, 계자 자석(41)의 내측에 제1 로터 코어(21)(제1 코어 베이스(22))측을 N극으로, 제2 로터 코어(31)(제2 코어 베이스(32))측을 S극으로 자화시킨 내측 보조 자석(46)을 마련했다. 따라서 계자 자석(41)의 내경측의 제1 코어 베이스(22)로부터 회전축(10)을 개재하여 제2 코어 베이스(32)를 경유하는 도 6에 나타내는 단락 자속(φ1)이, 이러한 내측 보조 자석(46)에 의해 감소하여, 계자 자석(41)의 자속을 유효하게 이용할 수 있으며 브러시리스 모터(1)의 출력을 향상시킬 수 있다.

또한, 내측 보조 자석(46)의 축 방향의 길이를 계자 자석(41)보다도 길게 하여, 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32) 안까지 내측 보조 자석(46)을 배치했다. 따라서 내경측의 단락 자속(φ1)(토크를 발생시키지 않는 축 방향의 단락 자속)을 더욱 감소시킬 수 있고, 계자 자석(41)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 효율적으로 이용할 수 있다.

나아가, 회전축(10)은 비자성체의 금속 샤프트로 형성되어 있기 때문에, 내경측의 단락 자속(φ1)을 더욱 감소시킬 수 있다.

(3) 상술한 실시 형태에 의하면, 계자 자석(41)의 외주면(41c)과 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 기단(基端) 내주면(20b, 30b) 사이에, 제1 및 제2 암부(23, 33)를 덮도록 제1 로터 코어(21)측을 N극으로 제2 로터 코어(31)측을 S극으로 자화시킨 외측 보조 자석(47)을 마련하였다. 따라서 계자 자석(41)의 외경측의 제1 코어 베이스(22)에서 제2 코어 베이스(32)를 경유하는 도 6에 나타내는 단락 자속(φ2)(토크를 발생시키지 않는 축 방향의 단락 자속)이 이러한 외측 보조 자석(47)에 의해 감소되어, 자속을 유효하게 이용할 수 있고 브러시리스 모터(1)의 출력을 향상시킬 수 있다.

(4) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)은 지름 방향에서 보면 축 방향으로 긴 직사각의 형상이며, 각 제1 훅 형상의 자기극(20)의 제1 측면(20c)과 각 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제1 측면(30c), 그리고 각 제1 훅 형상의 자기극(20)의 제2 측면(20d)과 각 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제2측면(30d)을 평행하게 대치하도록 각기 형성하였다.

따라서 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)은 축 방향으로 긴 사각 기둥 형상의 저가로 형성할 수 있는 자석을 이용할 수 있다.

(5) 또한, 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을, 예를 들면 페라이트 자석으로 형성하고, 계자 자석(41)을, 예를 들면 네오디늄 자석으로 형성하여, 누설 자속을 줄이기만 하는 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)의 기자력을 계자 자석(41)의 기자력보다도 작게 함으로써, 비용 절감을 도모할 수 있다.

(6) 또한, 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)을 제1 및 제2 로터 코어(31)를 형성하는 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(PC1, PC2)의 일부를 굴곡시켜 형성하였다.

따라서, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 제조법이 간단하여 단시간으로 제작할 수 있고, 비용 절감을 도모할 수 있다.

제2 실시 형태

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태를 도 7 및 도 8에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는, 상술한 제1 실시 형태에서 나타낸 외측 보조 자석(47)의 자화 방법이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상, 상이한 외측 보조 자석 부분에 대해서 상세하게 설명하고, 그 외의 제1 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 외측 보조 자석(50)은 원주 방향으로 N극, S극이 번갈아가며 자화되어 있다. 그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 외측 보조 자석(50)은 축 방향의 길이가 계자 자석(41)과 같으며, 그 내주면(50a)이 계자 자석(41)의 외주면(41c)과 외주면(50b)이 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 내주면(20b, 30b)에 고착되어 있다.

그리고 원주 방향으로 N극, S극이 번갈아가며 자화되며 외측 보조 자석(50)은, 외주면에서 N극으로 자화된 N극 부분(51)이 제1 로터 코어(21)의 N극으로서 기능하고 있는 제1 훅 형상의 자기극(20)의 내주면(20b)의 기단부에 고착되고, 외주면에서 S극으로 자화된 S극 부분(52)이 제2 로터 코어(31)의 S극으로서 기능하고 있는 제2 훅 형상의 자기극(30)의 내주면(30b)의 기단부에 고착하도록 되어 있다.

이어서, 상술한 바와 같이 구성된 제2 실시 형태의 이점을 이하에 기재한다.

(7) 상술한 실시 형태에 의하면, 계자 자석(41)의 외주측에 원주 방향으로 N극, S극이 번갈아가며 자화된 고리 형상의 외측 보조 자석(50)을 설치하였다.

그리고 외측 보조 자석(50)의 N극으로 자화된 N극 부분(51)을 같은 극인 제1 훅 형상의 자기극(20)의 내주면(20b)에 맞닿게 하고, 외측 보조 자석(50)의 S극으로 자화된 S극 부분(52)을 같은 극인 제2 훅 형상의 자기극(30)의 내주면(30b)에 맞닿도록 하였다.

따라서, 외측 보조 자석(50)은 계자 자석(41)의 단락 자속을 억제하는 동시에, 외측 보조 자석(50)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 효율적으로 이용할 수 있다.

(8) 또한, 상술한 제2 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태의 이점에서 설명한 (1), (2), (4) 내지 (6)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제3 실시 형태

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태를 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

본 실시 형태는, 상술한 제1 실시 형태에서 나타낸 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)과 외측 보조 자석(47)의 구성이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상, 상이한 제1 및 제2 보극 자석과 외측 보조 자석의 부분에 대해서 상세하게 설명하고, 그 외의 제1 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 훅 형상의 자기극(20)의 제1 측면(20c)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제1 측면(30c) 사이에 협지 고착되어 있는 각 제1 보극 자석(43)은 지름 방향으로 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 외주면(22a, 32a)에 맞닿을 때까지 연장되어 형성되어 있다.

또한, 제1 훅 형상의 자기극(20)의 제2 측면(20d)과 제2 훅 형상의 자기극(30)의 제2 측면(30d) 사이에 협지 고착되어 있는 각 제2 보극 자석(44)은 지름 방향으로 제1 및 제2 코어 베이스(22, 32)의 외주면(22a, 32a)에 맞닿을 때까지 연장되어 형성되어 있다.

또한, 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 형성하는 것에 따라, 제2 훅 형상의 자기극(30), 제2 암부(33)(도 11 참조), 계자 자석(41)(도 11참조), 제1 코어 베이스(22), 제1 및 제2 보극 자석(43, 44) 등으로 둘러싸여, 제1 로터 코어(21)측이 개구된 공간이 형성된다. 이러한 공간 내에는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 배면 보조 자석(61)이 각각 감합하여 고착된다.

제1 배면 보조 자석(61)은 지름 방향으로 자화되며, 제2 훅 형상의 자기극(30)의 내주면(30b)에 맞닿는 측을 제2 훅 형상의 자기극(30)과 같은 극인 S극이 되도록, 제1 코어 베이스(22)에 맞닿는 측을 상기 제1 코어 베이스(22)와 같은 극인 N극이 되도록 자화되어 있다.

이와 같이, 제1 훅 형상의 자기극(20), 제1 암부(23)(도 11 참조), 계자 자석(41)(도 11 참조), 제2 코어 베이스(32), 제1 및 제2 보극 자석(43, 44) 등으로 둘러싸여, 제2 로터 코어(31) 측이 개구된 공간이 형성된다. 이와 같은 공간 내에는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2 배면 보조 자석(62)이 각각 감합 고착되어 있다.

제2 배면 보조 자석(62)은 지름 방향으로 자화되며, 제1 훅 형상의 자기극(20)의 내주면(20b)에 맞닿는 측을 제1 훅 형상의 자기극(20)과 같은 극인 N극이 되도록, 제2 코어 베이스(32)에 맞닿은 측을 상기 제2 코어 베이스(32)와 같은 극인 S극이 되도록 자화되어 있다.

즉, 제1 코어 베이스(22) 부분(A1)(도 9 참조)은, 도 12a에 나타낸 바와 같이, 스테이터(5)측이 S극의 제1 배면 보조 자석(61)으로서 기능하는 제2 훅 형상의 자기극(30)과 제1 배면 보조 자석(61)에 의해 N극의 돌극으로서 기능하는 제1 훅 형상의 자기극(20)이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된 구조의 로터를 형성한다.

또한, 제2 코어 베이스(32) 부분(A3)(도 9 참조)은, 도 12c에 나타낸 바와 같이, 스테이터(5)측이 N극의 제2 배면 보조 자석(62)으로서 기능하는 제1 훅 형상의 자기극(20)과 제2 배면 보조 자석(62)에 의해 S극의 돌극으로서 기능하는 제2 훅 형상의 자기극(30)이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된 구조의 로터를 형성한다.

나아가, 계자 자석(41) 부분(A2)(도 9 참조)은, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 제1 배면 보조 자석(61)에 의해 스테이터(5)측이 N극으로서 기능하는 제1 훅 형상의 자기극(20)과 제2 배면 보조 자석(62)에 의해 스테이터(5)측이 S극으로서 기능하는 제2 훅 형상의 자기극(30)이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된 런델형 구조가 된다.

이어서, 상술한 바와 같이 구성된 제3 실시 형태의 이점을 이하에 기재한다.

(9) 상술한 실시 형태에 의하면, 제2 훅 형상의 자기극(30), 제2 암부(33), 계자 자석(41), 제1 코어 베이스(22), 제1 및 제2 보극 자석(43, 44) 등으로 둘러싸여, 제1 로터 코어(21)측이 개구된 공간을 형성하고, 이러한 공간에 제1 배면 보조 자석(61)을 감합하여 고착하였다. 제1 배면 보조 자석(61)은 지름 방향으로 자화되고, 제2 훅 형상의 자기극(30)에 맞닿는 측을 상기 제2 훅 형상의 자기극(30)과 같은 극인 S극이 되도록, 제1 코어 베이스(22)에 맞닿는 측을 상기 제1 코어 베이스(22)와 같은 극인 N극이 되도록 지름 방향으로 자화하였다.

따라서 제1 코어 베이스(22) 부분(A1)이 제1 배면 보조 자석(61)에 의해 계자 자석(41)의 단락 자속을 더욱 억제할 수 있고, 또한 상기 제1 배면 보조 자석(61)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 대해 보다 효율적으로 이용할 수 있다.

(10) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 훅 형상의 자기극(20), 제1 암부(23), 계자 자석(41), 제2 코어 베이스(32), 제1 및 제2 보극 자석(43, 44) 등으로 둘러싸여, 제2 로터 코어(31)측이 개구된 공간을 형성하고, 이와 같은 공간에 제2 배면 보조 자석(62)을 감합하여 고착하였다. 제2 배면 보조 자석(62)은 지름 방향으로 자화되고, 제1 훅 형상의 자기극(20)에 맞닿는 측을 상기 제1 훅 형상의 자기극(20)과 같은 극인 N극이 되도록, 제2 코어 베이스(32)에 맞닿는 측을 상기 제2 코어 베이스(32)와 같은 극인 S극이 되도록 지름방향으로 자화하였다.

따라서 제2 코어 베이스(32) 부분(A3)이 제2 배면 보조 자석(62)에 의해 계자 자석(41)의 단락 자속을 더욱 억제할 수 있고, 또한 상기 제2 배면 보조 자석(62)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 대하여 보다 효율적으로 이용할 수 있다.

(11) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 배면 보조 자석(61, 62)은 지름 방향에서 보면 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)과 같은 형상이라는 점에서, 그 표면적이 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)에 비해 훨씬 크다.

따라서 제1 및 제2 배면 보조 자석(61, 62)의 자속을 브러시리스 모터(1)의 출력에 대해 보다 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 배면 보조 자석(61, 62)을, 예를 들면 네오디늄 자석으로 형성하고, 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을, 예를 들면 페라이트 자석으로 형성하며, 제1 및 제2 배면 보조 자석(61, 62)의 기자력을 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)보다도 기자력을 크게 하는 것에 따라, 비용을 억제하면서 효과적으로 출력에 기여하는 자속량을 증가시켜서 출력을 향상시킬 수 있다.

(12) 또한, 상술한 제3 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태의 이점에서 설명한 (1), (2), (4) 내지 (6)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제4 실시 형태

다음은, 본 발명의 제4 실시 형태를 도 13 및 도 14에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는, 제3 실시 형태에서 나타낸 로터(8)의 구성이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상, 상이한 로터 코어에 대해서 상세하게 설명하며, 그 외에 제1 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 로터(70)는 제3 실시 형태의 로터(8)를 2세트 준비하고, 이를 층 구조로 제1 층의 로터(71)와 제2 층의 로터(72)로 서로 겹치도록 하여 회전축(10)에 고착되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 층의 로터(71)의 제2 로터 코어(31)(제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c))와 제2 층의 로터(72)의 제2 로터 코어(31)(제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c))가 맞닿으면서 동시에, 같은 극인 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)끼리 축 방향에 있어서 겹치도록 상대적으로 배치된다.

그리고 본 실시 형태에서는, 로터(71)측의 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)과 로터(72)측의 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 일체화하여 하나의 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)으로 구성하여, 로터(71)와 로터(72)로 이어지도록 축 방향으로 감합하여 장착시키고 있다.

이에 의해, 로터들(71, 72)로 이루어지는 로터(70)는 각 로터들(71, 72)의 같은 극인 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)이 일체로 구성되는 것에 의해, 부품수를 절감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

다음은, 상술한 바와 같이 구성된 제4 실시 형태의 이점을 이하에 기재한다.

(13) 상술한 실시 형태에 의하면, 2개의 로터들(71, 72)을 합치는 것에 의해, 보다 높은 토크를 발생시키는 로터로 할 수 있고, 나아가서는 축 방향의 언밸런스를 캔슬할 수 있다. 또한, 로터들(71, 72)이 같은 구조이므로, 부품수를 절감할 수 있으면서 동시에, 제작이 용이하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

(14) 상술한 실시 형태에 의하면, 겹쳐지는 로터들(71, 72)의 같은 극인 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)이 일체이므로, 하나의 영구자석에서 겸용할 수 있다는 점에서, 부품수를 더 절감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

(15) 또한, 상술한 제4 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태의 이점으로 설명한 (1), (2), (4) 내지 (6)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제5 실시 형태

다음은, 본 발명의 제5 실시 형태를 도 15 내지 도 17에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는 제3 실시 형태의 로터(8)를 응용한 로터이다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 설명의 편의상 제3 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(21)에 있어서 제1 코어 베이스(22)의 반대향면(22c)측에는 제1 축 측 보조 자석(81)이 고착되어 있다. 제1 축 측 보조 자석(81)은 축 측에서 바라본 외형이 제1 로터 코어(21)의 외형과 같으며, 상기 제1 로터 코어(21)를 피복하고 있다. 제1 축 측 보조 자석(81)은 축 방향으로 자화되어 있으며, 제1 코어 베이스(22)에 고착되어 있는 측을 상기 제1 코어 베이스(22)와 같은 극인 N극이 되도록 그 반대측을 S극이 되도록 자화되어 있다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 제2 로터 코어(31)에 있어서 제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c)측에는 제2 축 측 보조 자석(82)이 고착되어 있다. 제2 축 측 보조 자석(82)은 축에서 바라본 외형이 제2 로터 코어(31)의 외형과 같으며, 제2 로터 코어(31)를 피복하고 있다. 제2 축 측 보조 자석(82)은 축 방향으로 자화되어 있어, 제2 코어 베이스(32)에 고착되어 있는 측을 상기 제2 코어 베이스(32)와 같은 극인 S극이 되도록 그 반대측을 N극이 되도록 자화되어 있다.

다음은, 상술한 바와 같이 구성된 제5 실시 형태의 이점을 이하에 기재한다.

(16) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 코어 베이스(22)의 반대향면(22c)측에 제1 축 측 보조 자석(81)을 고착하여 피복하였다. 그리고 제1 축 측 보조 자석(81)의 제1 코어 베이스(22)측을 상기 제1 코어 베이스(22)와 같은 극인 N극이 되도록 자화하였다.

따라서 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 코어 베이스(22)의 반대향면(22c)으로부터 제2 훅 형상의 자기극(30)으로 단락되는 단락 자속(φ3)을 억제할 수 있다.

(17) 상술한 실시 형태에 의하면, 제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c)측에 제2 축 측 보조 자석(82)을 고착하여 피복하였다. 그리고 제2 축 측 보조 자석(82)의 제2 코어 베이스(32)측을 상기 제2 코어 베이스(32)와 같은 극인 S극이 되도록 자화하였다.

따라서 도 17에 나타낸 바와 같이, 제1 훅 형상의 자기극(20)으로부터 제2 코어 베이스(32)의 반대향면(32c)으로 단락되는 단락 자속(φ4)을 억제할 수 있다.

(18) 또한, 상술한 제5 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태의 이점으로 설명한 (1), (2), (4) 내지 (6)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태는 다음과 같이 변경하여도 좋다.

상술한 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 내측 보조 자석(46)을 마련하였으나, 이러한 내측 보조 자석(46)을 생략해도 좋다. 이 경우, 계자 자석(41)이 회전축(10)까지 도달하고, 제1 및 제2 로터 코어(21, 31)에 형성된 고리 형상 오목부들(H1, H2)이 생략된다.

상술한 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 내측 보조 자석(46)의 축 방향의 길이를 계자 자석(41)보다 길게 했지만, 같은 길이로 하여도 좋다. 이 경우, 제1 및 제2 로터 코어(21, 31)에 형성된 고리 형상 오목부들(H1, H2)이 생략된다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 외측 보조 자석(47)을 마련하였으나, 이와 같은 외측 보조 자석(47)을 생략해도 좋다. 이 때, 이와 함께 내측 보조 자석(46)을 생략해서 실시해도 좋은 것은 당연하다.

상술한 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)은 지름 방향에서 보았을 때 축 방향으로 긴 직사각의 형상이었다. 이를 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 형상을 선단으로 갈수록, 끝이 가는 형상이 되도록 형성해도 좋다. 이 경우, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 형상에 맞추어 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)의 형상을 변경할 필요가 있다. 물론, 다른 형상으로 실시해도 좋다.

상술한 제3 실시 형태에서는, 제1 배면 보조 자석(61) 및 제2 배면 보조 자석(62)을 마련하였으나, 어느 한 쪽을 생략해서 실시해도 좋다.

상술한 제4 실시 형태에서는, 제3 실시 형태의 로터(8)를 2세트 준비하고, 이를 층 구조로 제1 층의 로터(71)와 제2 층의 로터(72)로서 서로 겹치게 하여 1개의 로터(70)를 구성하였다. 이를 제3 실시 형태의 로터(8)를 3세트 준비하고, 3층 구조로 해서 실시해도 좋다.

이 경우, 예를 들면, 도 13에 있어서, 제2 층의 로터(72)와 겹치는 제3 층의 로터는 제2 층의 로터(72)측에 제3 층의 로터의 제1 로터 코어(21)가 맞닿도록 하면서 동시에, 같은 극인 제1 및 제2 훅 형상의 자기극끼리가 축 방향으로 겹치도록 상대 배치된다. 이 때, 서로 겹쳐지는 같은 극인 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)은 1개의 영구 자석으로 구성된다. 따라서 부품수를 절감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

상술한 제4 실시 형태에서는, 제3 실시 형태의 로터(8)를 사용해서 로터(70)를 구성하였으나, 전술한 제1 내지 제3 실시 형태 및 각 다른 예에서 나타낸 로터를 사용해서 실시해도 좋다.

상술한 제4 실시 형태에서는, 서로 겹치는 로터들(71, 72)의 같은 극인 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 일체화하여 1개의 자석으로 겸용했지만, 각기 따로따로 제1 및 제2 보극 자석(43, 44)을 사용해서 실시하는 것은 물론 가능하다.

상술한 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 제1 로터 코어(21) 및 제2 로터 코어(31)를 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(PC1, PC2)를 적층하여 형성했다. 이는 단조(鍛造)에 의한 일체 형성이어도 좋고, 또는 압분자심 재료로 형성해도 좋다. 예를 들면, 철분 등의 자성 분말과 수지 등의 절연물을 섞어서 금형으로 가열 프레스 성형하여 제1 로터 코어(21) 및 제2 로터 코어(31)를 만들도록 한다.

이 경우, 제1 로터 코어(21) 및 제2 로터 코어(31)의 설계의 자유도가 높고, 제조 프로세스가 상당히 간단해지는 동시에, 제1 로터 코어(21) 및 제2 로터 코어(31)의 자기 저항을 작게 할 수 있다.

상술한 제1 내지 제5 실시 형태에서는, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)들은 각각 7개였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(20, 30)의 수를 적당히 변경해서 실시해도 좋다.

상술한 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서, 제5 실시 형태로 설명한 제1 축 측 보조 자석(81) 및 제2 축 측 보조 자석(82)을 제1 및 제2 로터 코어(21, 31)에 고착하여 피복해서 실시해도 좋다.

제6 실시 형태

이하, 본 발명을 구체화한 제6 실시 형태를 도 18 내지 도 23을 참조하여 설명한다.

도 18에 나타낸 바와 같이, 모터(101)의 모터 케이스(102)는 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 원통 형상 하우징(103)과 해당 원통 형상 하우징(103)의 프론트측(도 18 중에서 좌측)의 개구부를 폐쇄하는 프론트 엔드 플레이트(104)를 가지고 있다. 또한, 원통 형상 하우징(103)의 리어측(도 18 중에서 우측)의 단부에는 회로 기판 등의 전원 회로기 수용된 회로 수용 박스(105)가 부착되어 있다. 원통 형상 하우징(103)의 내주면에는 스테이터(106)가 고정되어 있다. 스테이터(106)는 지름 방향 내측으로 연장되는 복수의 이들(teeth)을 갖는 전기자 코어(107)와 전기자 코어(107)의 이들에 감겨서 장착된 세그먼트 컨덕터(SC) 코일(108)을 가진다. 모터(101)의 로터(111)는 회전축(112)을 가지며, 스테이터(106)의 내측에 배치되어 있다. 회전축(112)은 비자성체의 금속 샤프트이며, 원통 형상 하우징(103)의 바닥부(103a) 및 프론트 엔드 플레이트(104)에 지지된 베어링(113, 114)에 의해 회전이 가능하게 지지되어 있다.

로터(111)는, 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로터 코어(121, 122), 계자 자석(123)(도 21 참조), 제1 및 제2 배면 보조 자석(124, 125), 그리고 보극 자석(126)을 구비한다. 계자 자석(123)은, 예를 들면 고리 형상으로 형성된다. 한편, 도 20 및 도 21에서 실선으로 나타내는 화살표는 각 자석들(123, 124, 125, 126)의 자화 방향(S극에서 N극을 향함)을 나타내고 있다.

도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(121)는 거의 원반 형상의 제1 코어 베이스(121a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수(본 실시 형태에서는 5개)의 제1 훅 형상의 자기극들(12lb)이 지름 방향의 외측으로 돌출되면서, 동시에 축 방향으로 연장 형성되어 있다. 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 원주 방향의 가장 자리면들(121c, 121d)은 지름 방향으로 연장되는(축 방향에서 보았을 때 지름 방향에 대하여 경사져 있지 않다) 평탄면으로 되고, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)은 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어 있다. 각 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 원주 방향의 각도, 다시 말해 상기 원주 방향의 가장 자리면들(121c, 121d) 사이의 각도는 원주 방향으로 이웃하는 제1 훅 형상의 자기극(12lb)끼리의 틈새의 각도보다 작게 설정되어 있다.

제2 로터 코어(122)는, 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(121)와 같은 형상이며, 거의 원반 형상인 제2 코어 베이스(122a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수의 제2 훅 형상의 자기극들(122b)이 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장 형성되어 있다. 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 원주방향의 가장 자리면들(122c, 122d)은 지름 방향으로 연장되는 평탄면으로 되고, 제2 훅 형상의 자기극(122b)은 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어 있다. 각 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 원주 방향의 각도, 다시 말해 상기 원주 방향의 가장 자리면들(122c, 122d)간의 각도는 원주 방향으로 이웃하는 제2 훅 형상의 자기극(122b)끼리의 틈새의 각도보다 작게 설정되어 있다. 그리고 제2 로터 코어(122)는, 상기 각 제2 훅 형상의 자기극(122b)이 각각 대응하는 각 제1 훅 형상의 자기극(12lb)간에 배치되도록 하고, 제1 코어 베이스(121a)와 제2 코어 베이스(122a)와의 축 방향 사이에 계자 자석(123)(도 21 참조)이 배치(협지)되도록 하여 제1 로터 코어(121)에 대하여 부착될 수 있다. 이 때, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(121c)과 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 다른 한쪽의 원주방향 가장 자리면(122d)이 축 방향을 따라 평행하게 형성되기 때문에, 각 가장 자리면들(121c, 122d) 사이의 틈새가 축 방향을 따라 거의 직선 형상을 이루도록 형성되게 된다. 또한, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 다른 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(121d)과 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(122c)이 축 방향을 따라 평행을 하게 형성되기 때문에, 각 가장 자리면들(121d, 122c) 사이의 틈새가 축 방향을 따라 거의 직선 형상으로 형성되게 된다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(123)은 그 외경이 제1 및 제2 코어 베이스들(121a, 122a)의 외경과 동일하게 설정되며, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)을 제1 자기극(본 실시 형태에서는 N극)으로서 기능시키고, 제2 훅 형상의 자기극(122b)을 제2 자기극(본 실시 형태에서는 S극)으로서 기능시키도록 축 방향으로 자화되어 있다. 따라서 본 실시 형태의 로터(111)는, 계자 자석(123)을 이용한 소위 런델형 구조의 로터이다. 로터(111)에는 N극이 되는 제1 훅 형상의 자기극(12lb)과 S극이 되는 제2 훅 형상의 자기극(122b)이 원주 방향으로 번갈아가며 배치되어 있으며, 자기극의 수가 10극(5개의 극쌍들)이 된다. 여기서, 극쌍들이 3개 이상인 홀수이기 때문에, 로터 코어 단위로 보면 같은 극의 훅 형상의 자기극끼리가 원주 방향으로 180° 대향하는 위치가 되기 않기 때문에, 자기 진동에 대하여 안정적인 형상이 된다.

각 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 배면(121e)(지름 방향 내측의 면)과 제2 코어 베이스(122a)의 외주면(122f) 사이에는 제1 배면 보조 자석(124)이 배치되어 있다. 제1 배면 보조 자석(124)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어 있고, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 배면(121e)에 맞닿는 측이 제1 훅 형상의 자기극(12lb)과 같은 극인 N극이 되도록, 제2 코어 베이스(122a)의 외주면(122f)에 맞닿는 측이 상기 제2 코어 베이스(122a)와 같은 극인 S극이 되도록 자화되어 있다.

또한, 각 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 배면(122e)에는, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)과 동일하게 제2 배면 보조 자석(125)이 배치되어 있다. 상기 제1 배면 보조 자석(124) 및 제2 배면 보조 자석(125)으로서는, 예를 들면 페라이트 자석을 이용할 수 있다. 제2 배면 보조 자석(125)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 배면(122e)에 맞닿는 측이 S극이 되도록 제1 코어 베이스(121a)의 외주면(121f)에 맞닿는 측이 N극이 되도록 자화되어 있다.

제1 배면 보조 자석(124)과 제2 배면 보조 자석(125)은 계자 자석(123)이 배치되는 로터(111)의 축 방향의 위치에서 서로 축 방향으로 겹쳐지도록, 바꿔 말하면, 로터(111)의 양면에서 계자 자석(123)이 배치되는 축 방향의 위치에 이를 때까지 배치되도록 축 방향의 길이가 설정되어 있다.

도 20에 나타낸 바와 같이, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)과 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 원주 방향의 사이에는, 보극 자석들(126, 127)이 배치되어 있다. 상세하게 설명하면, 제1 보극 자석(126)은, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 한쪽 원주 방향 가장 자리면(121c)과 상기 제1 배면 보조 자석(124)의 원주 방향의 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 다른 한쪽 원주 방향 가장 자리면(122d)과 상기 제2 배면 보조 자석(125)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면 사이에 감합되어 고정되어 있다. 제1 보극 자석(126)의 지름 방향 내측 가장자리면(126a)과 제1 및 제2 코어 베이스들(121a, 122a)의 외주면들(121f, 122f) 사이에는 지름 방향의 길이(L)를 갖는 갭(K)이 형성되어 있다.

이러한 갭(K)은, 도 19(a) 및 도 19(b)에 나타낸 바와 같이, 그 지름 방향의 길이(L)가 스테이터(106)의 내주면과 로터(111)의 외주면과의 지름 방향에 있어서의 에어 갭을 "G"로 했을 경우, 0＜L/G≤4.5가 되도록 형성되는 것이 바람직하며, 1.5≤L/G가 되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 더욱 바람직하게는 1.5≤L/G≤3.5가 되도록 형성된다.

또한, 제2 보극 자석(127)은 제1 보극 자석(126)과 동일한 형상이며, 제1 훅 형상의 자기극(12lb)의 다른 한쪽 원주 방향 가장 자리면(121f)과 제1 배면 보조 자석(124)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과, 제2 훅 형상의 자기극(122b)의 한쪽 원주 방향 가장 자리면(122e)과 제2 배면 보조 자석(125)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과의 사이에 감합 고정되어, 지름 방향 내측의 가장 자리면(127a)과 제1 및 제2 코어 베이스(121a, 122a)의 외주면들(121f, 122f)과의 사이에 갭(K)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 보극 자석들(126, 127)은 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(12lb, 122b) 각각과 동일한 극성이 대향하도록(제1 훅 형상의 자기극(12lb) 측이 N극, 제2 훅 형상의 자기극(122b)측이 S극이 되도록) 원주 방향으로 자화되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 모터(101)에서 회로 수용 박스(105) 내의 전원 회로를 통해 세그먼트 컨덕터(SC) 코일(108)에 3상(phase)의 구동 전류가 공급되면, 스테이터(106)에서 로터(111)를 회전시키기 위한 자계가 발생되어, 로터(111)가 회전 구동된다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 모터(1)의 작용에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 모터(101)의 로터(111)에서는, 제1 및 제2 보극 자석(126, 127)의 지름 방향 내측의 가장 자리면들(126a, 127a)과 제1 및 제2 코어 베이스(121a, 122a)의 외주면들(121f, 122f) 사이에 지름 방향의 길이(L)로 된 갭(K)이 형성된다. 이로 인하여, 보극 자석들(126, 127)로부터 지름 방향 내측으로의 단락 자속을 줄여서 보극 자석들(126, 127)의 자속을 모터 출력으로 하여 효율적으로 작용된다.

또한, 갭(K)은 그 지름 방향의 길이(L)가 스테이터(106)의 내주면과 로터(111)의 외주면과의 지름 방향에 있어서의 에어 갭을 "G"로 했을 경우에, 0＜L/G≤4.5가 되도록 형성되기 때문에, 도 22에서의 X 범위의 토크를 얻어 모터 출력을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 갭(K)을 1.5≤L/G≤3.5가 되도록 형성하는 것으로 도 22에서의 Y의 범위 보다 높은 토크를 얻어 모터 출력을 향상시킬 수 있다.

여기서, 예를 들면, 갭(K)의 지름 방향의 길이(L)가 짧을 경우, 보극 자석들(126, 127)의 자속은 스테이터(106) 및 로터(111) 사이를 지나지 않고 내경 측으로 단락하여 인접하는 배면 보조 자석들(124, 125)에 대하여 역자계가 작용한다. 이 경우, 예를 들면 갭(K)을 1.5≤L/G로 하는 것에 의해, 도 23에 나타내는 Z 범위의 자속 밀도를 얻을 수 있고, 배면 보조 자석들(124, 125)에 대하여 역자계가 작용해서 자속 밀도의 저하를 초래한다는 점을 억제할 수 있다.

이하, 전술한 제6 실시 형태의 특징적인 이점을 기재한다.

(19) 보극 자석들(126, 127)은 제1 및 제2 로터 코어(121, 122)와 지름 방향에 있어서 갭(K)을 갖는 태양으로 배치되기 때문에, 보극 자석들(126, 127)의 지름방향 내측으로의 단락 자속을 감소시켜, 보극 자석들(126, 127)의 자속을 유효하게 이용하여 모터 출력을 높일 수 있다.

(20) 갭(K)의 지름 방향의 길이(L)는 로터 코어들(121, 122)과 대향하는 스테이터(106)간의 에어 갭을 "G"로 했을 때, 0＜L/G≤4.5가 되도록 구성되는 것에 의해, 도 22에 나타낸 바와 같이 모터로서의 토크(출력)를 높일 수 있다.

(21) 갭(K)의 지름 방향의 길이(L)가 1.5≤L/G가 되도록 구성되는 것에 의해, 배면 보조 자석에 대하여 역자계가 작용해서 자속 밀도의 저하를 초래한다고 하는 것을 억제할 수 있다.

(22) 갭(K)의 길이(L)가 1.5≤L/G≤3.5가 되도록 구성되는 것에 의해, 도 22에 나타내는 바와 같이 모터로서의 토크(출력)를 높은 범위에서 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 제6 실시 형태는 다음과 같이 변경하여도 좋다.

상술한 실시 형태에서는 특별히 언급하지 않았지만, 상기 갭(K)에 비자성 부재를 배치해도 좋다. 이와 같은 구성이라도, 갭(K)에 배치되는 부재가 비자성체이기 때문에, 보극 자석들(126, 127)의 지름 방향 내측으로의 단락 자속을 감소시켜, 보극 자석들(126, 127)의 자속을 유효하게 이용하여 모터 출력을 높일 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 계자 자석으로서 1개의 고리 형상의 계자 자석(123)을 사용하였지만, 복수로 분할된 영구 자석을 회전축(112)의 주위에서 제1 및 제2 코어 베이스(121a, 122a)의 축 방향 사이에 배치하는 구성을 채용해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 특별히 언급하지는 않았지만, 제1 및 제2 로터 코어(121, 122)와 전기자 코어(107)는, 예를 들면 자성 금속 판재의 적층이나, 자성 분체의 성형으로 구성해도 좋다.

상술 실시 형태에서는, 스테이터(106)의 이들(teeth)로의 코일을 감는 방법에 대해서 특별히 언급하지는 않았지만, 집중 감기 또는 분포 감기를 이용해도 좋다.

제7 실시 형태

이하, 본 발명을 구체화한 제7 실시 형태를 도 24 내지 도 28을 참조하여 설명한다.

제7 실시 형태에 있어서, 도 24에 나타내는 모터(201)의 구성은 로터(211)를 제외하고는 전술한 제6 실시 형태의 모터(101)와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

로터(211)는, 도 25 내지 도 27에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로터 코어(221, 222), 계자 자석(223)(도 27 참조), 보조 자석 및 배면 자석으로서의 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225), 그리고 보조 자석 및 보극 자석으로서의 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 구비한다. 계자 자석(223)은, 예를 들면 고리 형상으로 형성된다.

제1 로터 코어(221)에는, 거의 원반 형상의 코어 베이스로서의 제1 코어 베이스(221a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수(본 실시의 형태에서는 7개)의 훅 형상의 자기극들로서의 제1 훅 형상의 자기극(22lb)이 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장 형성되어 있다. 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 원주방향의 가장 자리면들(221c, 221d)이 지름 방향으로 연장되는(축 방향에서 보면 지름 방향에 대하여 경사져 있지 않다) 평탄면으로 되어있고, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)은 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있다. 또한, 각 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 원주 방향의 폭(각도), 다시 말하면, 상기 원주 방향 가장 자리면들(221c, 221d)의 폭(각도)이 원주 방향으로 이웃하는 제1 훅 형상의 자기극(22lb)끼리의 틈새의 폭(각도)보다 작게 설정되어 있다.

또한, 제2 로터 코어(222)는 제1 로터 코어(221)와 같은 형상이며, 거의 원반 형상의 코어 베이스로서의 제2 코어 베이스(222a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수(본 실시의 형태에서는 7개)의 훅 형상의 자기극들로서의 제2 훅 형상의 자기극(222b)이 지름 방향 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 또한, 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 원주 방향 가장 자리면들(222c, 222d)은 지름 방향으로 연장되는(축 방향에서 보면 지름 방향에 대하여 경사져 있지 않다) 평탄면으로 되어있고, 제2 훅 형상의 자기극(222b)은 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어 있다. 또한, 각 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 원주 방향의 폭(각도), 즉 상기 원주 방향의 가장 자리면들(222c, 222d)의 폭(각도)은 원주 방향으로 이웃하는 제2 훅 형상의 자기극(222b)끼리의 틈새의 폭(각도)보다 작게 설정되어 있다. 그리고 제2 로터 코어(222)에는, 각 제2 훅 형상의 자기극(222b)이 각각 대응하는 각제 제1 훅 형상의 자기극(22lb) 사이에(즉, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)과 원주 방향으로 번갈아가며) 배치되며, 또한 도 27에 나타낸 바와 같이, 대향하는 제1 코어 베이스(221a)와 제2 코어 베이스(222a)의 축 방향 사이에 계자 자석(223)이 배치(협지)되도록 해서 제1 로터 코어(221)에 대하여 부착할 수 있다.

계자 자석(223)은 그 외경이 제1 및 제2 코어 베이스(221a, 222a)의 외경과 같도록 설정되며, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)을 제1 자기극(본 실시 형태에서는 N극)으로서 기능시키고, 제2 훅 형상의 자기극(222b)을 제2 자기극(본 실시 형태에서는 S극)으로서 기능시키도록 축 방향으로 자화되어 있다.

또한, 도 26, 도 27 및 도 28c에 나타낸 바와 같이, 각 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 배면(지름 방향 내측의 면)과 제2 코어 베이스(222a)의 외주면 사이에는 제1 배면 보조 자석(224)이 배치되어 있다. 제1 배면 보조 자석(224)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 배면에 맞닿는 측이 제1 훅 형상의 자기극(22lb)과 같은 극인 N극이 되도록, 제2 코어 베이스(222a)에 맞닿는 측이 상기 제2 코어 베이스(222a)와 같은 극인 S극이 되도록 지름 방향으로 자화되어 있다.

또한, 도 25, 도 27 및 도 28a에 나타낸 바와 같이, 각 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 배면(지름 방향 내측의 면)과 제1 코어 베이스(221a)의 외주면 사이에는 제2 배면 보조 자석(225)이 배치되어 있다. 제2 배면 보조 자석(225)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 배면에 맞닿는 측이 제2 훅 형상의 자기극(222b)과 같은 극인 S극이 되도록, 제1 코어 베이스(221a)에 맞닿는 측이 상기 제1 코어 베이스(221a)와 같은 극인 N극이 되도록 지름방향으로 자화되어 있다.

또한, 제1 배면 보조 자석(224)과 제2 배면 보조 자석(225)은, 도 27에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(223)이 배치되는 축 방향의 위치에서 서로 축 방향으로 겹치도록, 바꿔 말하면 계자 자석(223)이 배치되는 축 방향의 위치에도 배치되도록 설정되어 있다.

즉, 도 25에 나타내는 A1의 범위에서는, 도 28a에 나타낸 바와 같이, 제2 배면 보조 자석(225)에서 화살표를 향하여 자속이 흐르는 로터 구조가 된다. 또한, 도 25에 나타내는 A2의 범위에서는, 도 28b에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)에 의해, 통상적인(원주 방향으로 번갈아가며 다른 자기극의 영구 자석이 배치되었다) 로터와 같은 구조가 된다. 또한, 도 25에 나타내는 A3의 범위에서는, 도 28c에 나타낸 바와 같이, 제1 배면 보조 자석(224)으로부터 화살표를 향해서 자속이 흐르는 로터 구조가 된다.

또한, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)과 제2 훅 형상의 자기극(222b)과의 원주방향의 사이에는 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)이 배치되어 있다. 상세하게는, 본 실시 형태의 제1 보극 자석(226)은, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 한쪽 원주 방향의 가장 자리면(221c)과 상기 제1 배면 보조 자석(224)의 원주 방향의 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과, 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 다른 한쪽 원주 방향의 가장 자리면(222d)과 상기 제2 배면 보조 자석(225)의 원주 방향의 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과의 사이에 틈새를 모두 채우도록 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 제2 보극 자석(227)은, 제1 훅 형상의 자기극(22lb)의 다른 한쪽 원주 방향의 가장 자리면(221d)과 상기 제1 배면 보조 자석(224)의 원주 방향의 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과, 제2 훅 형상의 자기극(222b)의 한쪽 원주 방향의 가장 자리면(222c)과 상기 제2 배면 보조 자석(225)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면 사이에 틈새를 모두 채우도록 배치되어 있다. 그리고 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)은 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(22lb, 222b)과 각각 같은 자기극이 되도록(제1 훅 형상의 자기극(22lb)측이 N극, 제2 훅 형상의 자기극(222b)측이 S극이 되도록) 원주 방향으로 자화되어 있다.

그리고 상기 보조 자석(제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)과 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)) 중에서 적어도 1개와 상기 계자 자석(223)과는 다른 특성의 자석으로 구성되어 있다.

상세하게는, 본 실시 형태의 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)은 계자 자석(223)보다도 항자력 및 잔류 자속 밀도(기자력)가 큰 자석으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 계자 자석(223)은 페라이트 자석으로 구성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)은 희토류 자석으로, 보다 구체적으로는 네오디뮴(neodymium) 자석으로 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)은 계자 자석(223)과 같은 항자력 및 잔류 자속 밀도의 페라이트 자석으로 구성되어 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 모터(201)의 작용에 대해서 설명한다.

로터(211)에서는, 보조 자석(제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)과 제1 및 제2 보극 자석(226, 227))이 마련되는 것에 위해, 각각의 배치 위치에서 누설 자속이 저감되며, 나아가 계자 자석(223)의 자속을 모터(201)의 출력에 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 보조 자석들 중에서 적어도 1개와 코어 베이스끼리의 축 방향 사이에 배치된 계자 자석(223)과는 다른 특성의 자석으로 구성되기 때문에, 예를 들면, 고내구성화 또는 저비용화나 혹은 고출력화가 가능해진다.

이하, 상술한 제7 실시 형태의 특징적인 이점들을 다음에 기재한다.

(23) 로터(211)의 외주측에 마련되어 외부의 자계의 영향을 받아 쉬운 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 계자 자석(223)(페라이트 자석)보다도 항자력이 큰 자석(네오디뮴 자석)으로 구성하였기 때문에, 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)이 조기에 감자(demagnetization)되어버리는 것을 억제할 수 있어, 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 로터(211)의 내부에 마련되어 외부의 자계의 영향을 받기 어려운(자기 소거시키는 자력이 도달하기 어려운) 계자 자석(223)을 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)(네오디뮴 자석)보다도 항자력이 작은 자석(페라이트 자석)으로 구성하는 것에 의해, 계자 자석(223)을 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)과 같은 항자력의 자석으로 구성했을 경우에 비하여 저가로 할 수 있다. 이에 따라, 고내구성화를 도모하면서도 저비용화를 도모할 수 있다.

(24) 자신의 자력에 근거하는 자로(磁路)의 길이가(계자 자석(223) 등에 비해) 짧은 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 계자 자석(223)(페라이트 자석)보다도 잔류 자속 밀도가 큰 자석(네오디뮴 자석)으로 구성하였기 때문에, 잔류 자속 밀도가 큰 자석을 효율적으로 이용할 수 있고, 나아가 효율적으로 고출력화가 가능해진다. 다시 말해, 자신의 자력에 근거하는 자로의 길이가 긴 계자 자석(223)을 잔류 자속 밀도가 큰 자석으로 구성하면, 자기 저항 및 누설 자속이 많아지는 것에 의해 잔류 자속 밀도가 큰 자석을 효율적으로 이용할 수 없고, 나아가 효율적으로 고출력화가 가능하지 않게 되지만, 이와는 반대로 잔류 자속 밀도가 큰 자석을 효율적으로 이용할 수 있고, 효율적으로 고출력화가 가능해진다.

(25) 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)(네오디뮴 자석)보다도 항자력이 작은 자석(페라이트 자석)으로 구성하였기 때문에, 예를 들면 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)과 같은 항자력의 자석(네오디뮴 자석)으로 구성한 경우에 비하여 저가로 할 수 있다.

상술한 제7 실시 형태는 아래와 같이 변경하여도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 계자 자석(223)과 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 같은 특성의 자석인 페라이트 자석으로 구성하고, 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 네오디뮴 자석으로 구성하였지만, 이들을 구성하는 자석(종류나 특성)을 변경해도 좋다.

예를 들면, 상술한 실시 형태의 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 네오디뮴 자석 이외의 희토류 자석(예를 들면, 사마륨 코발트계 자석 등)으로 구성해도 좋다. 이처럼 하더라도 상술한 실시 형태의 이점과 같은 이점을 얻을 수 있다.

또한, 예를 들면, 상술한 실시 형태의 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 SmFeN 자석으로 구성해도 좋다. 이처럼 하더라도 상술한 실시 형태의 이점과 같은 이점을 얻을 수 있다. 또한, 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 네오디뮴 자석으로 구성했을 경우에 비하여 저가로 할 수 있다.

또한, 예를 들면, 상술한 실시 형태의 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)을 시트 형상의 자석으로 구성해도 좋다. 한편, 시트 형상의 자석이라는 것은 시트 형상의 소위 러버 마그넷(rubber magnet)이나 마그넷 시트(magnet sheet)이며, 겹치는 것으로 두께를 증가시켜서 제1 훅 형상의 자기극(22lb)과 제2 훅 형상의 자기극(222b) 사이에 배치해도 좋고, 특히 소형의 모터(201)에 구체화하였을 경우 등에서는 1장을 제1 훅 형상의 자기극(22lb)과 제2 훅 형상의 자기극(222b) 사이에 배치해도 좋다. 이렇게 하면, 예를 들면, 입방체로 구워서 굳힌 전용 보극 자석(제1 및 제2 보극 자석(226, 227))을 제조하는 경우에 비하여 그 제조를 용이하게 하여, 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 예를 들면, 상술한 실시 형태의 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 계자 자석(223)보다도 잔류 자속밀도가 큰 자석보다 구성해도 좋다. 구체적으로는, 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을, 예를 들면 계자 자석(223)보다도 잔류 자속 밀도가 큰(그레이드가 높은) 페라이트 자석으로 구성해도 좋고, 희토류자석(네오디뮴 자석이나 사마륨 코발트계 자석이나 SmFeN 자석 등)으로 구성해도 좋다. 이와 같이 하면, 예를 들면 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 계자 자석(223)과 같은 잔류 자속 밀도의 자석으로 구성하였을 경우(상술한 실시 형태)에 비하여 고출력으로 할 수 있다.

또한, 예를 들면 상술한 각 실시 형태의 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)을 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)(네오디뮴 자석이나 사마륨 코발트계 자석이나 SmFeN 자석 등)과 같은 특성의 자석으로 구성해도 좋다.

또한, 예를 들면, 상기 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)과 계자 자석(223)을 같은 특성의 자석으로 구성하면서 동시에, 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225)만을 다른 특성의 자석으로 구성해도 좋다.

또한, 예를 들면, 상술한 각 실시 형태의 계자 자석(223)을 페라이트 자석 이외의 자석으로 구성해도 좋다. 예를 들면, 제1 및 제2 보극 자석(226, 227)(네오디뮴 자석)보다도 항자력이나 잔류 자속 밀도가 작은(그레이드가 낮은) 네오디뮴 자석으로 구성해도 좋다.

또한, 상술한 각 실시 형태(상기 실시 형태 및 다른 예)의 조합에 한정하지 않고 목적(예를 들면, 원하는 비용과 출력의 밸런스)에 따라, 계자 자석(223), 제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225), 제1 및 제2 보극 자석(226, 227) 중에서 적어도 1개를 구성하는 자석을 다른 특성의 것으로 변경해서 실시해도 좋다.

상술한 실시의 형태에서는, 보조 자석으로서 배면 자석(제1 및 제2 배면 보조 자석(224, 225))과 보극 자석(제1 및 제2 보극 자석(226, 227))을 구비하는 로터(211)로 구성하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 배면 자석과 보극 자석 중 어느 한쪽만을 구비한 로터로 변경해도 좋다. 물론, 이 경우, 그 보조 자석(배면 자석 또는 보극 자석)과 계자 자석(223)을 다른 특성의 자석으로 구성한다.

제8 실시 형태

이하, 본 발명을 구체화한 제8 실시 형태를 도 29 내지 도 32에 근거하여 설명한다.

제8 실시 형태에 있어서, 도 29에 나타내는 모터(301)의 구성은 로터(311)를 제외하고는 전술한 제6 실시 형태의 모터(101)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

로터(311)는, 도 30 및 도 31에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로터 코어(321, 322), 계자 자석으로서의 계자 자석(323)(도 31 참조), 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325), 그리고 제1 및 제2 보극 자석(326, 327)을 구비한다. 계자 자석(323)은, 예를 들면 고리 형상으로 형성된다. 한편, 도 30 및 도 31의 실선으로 나타내는 화살표는 각 자석들(323, 324, 325, 326, 327)의 자화 방향(S극에서 N극으로 향함)을 나타내고 있다.

도 30a에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(321)에는 거의 원반 형상의 제1 코어 베이스(321a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수(본 실시 형태에서는 5개)의 제1 훅 형상의 자기극들(32lb)이 형성되어 있다. 제1 훅 형상의 자기극(32lb)은 제1 코어 베이스(321a)에 대하여 지름 방향의 외측으로 돌출된 돌출부(321c)와 돌출부(321c)로부터 축 방향으로 연장 형성된 훅(hook)부(321d)를 가진다. 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 원주 방향의 가장 자리면들(321e, 321f)은 지름 방향으로 연장되는(축 방향에서 보면 지름 방향에 대하여 경사져 있지 않은) 평탄면으로 되어 있고, 돌출부(321c)는 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어 있다. 돌출부(321c)의 지름 방향 외측의 단부 부분에는 훅부(321d)가 원주 방향의 폭을 일정하게 하여 축 방향으로 형성되어 있다. 각 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 원주 방향의 각도, 다시 말해 상기 원주 방향의 가장 자리면들(321e, 321f) 사이의 각도는 원주 방향으로 이웃하는 제1 훅 형상의 자기극(32lb)끼리의 틈새의 각도보다 작게 설정되어 있다.

제2 로터 코어(322)는, 도 30b에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(321)와 동일한 형상이며, 거의 원반 형상인 제2 코어 베이스(322a)의 외주부에 동일한 간격으로 복수의 제2 훅 형상의 자기극들(322b)의 돌출부(322c)가 형성되어 있다. 돌출부(322c)는 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 지름 방향 외측의 단부 부분에는 훅부(322d)가 축 방향으로 형성되고 있다. 그리고 제2 로터 코어(322)에는 각 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 훅부(322d)가 각각 대응하는 각 제 1훅 형상의 자기극(32lb)의 훅부(321d) 사이에 배치되도록 하고, 제1 코어 베이스(321a)와 제2 코어 베이스(322a)와의 축 방향의 사이에 계자 자석(323)(도 31 참조)이 배치(협지)되도록 해서 제1 로터 코어(321)에 대하여 부착할 수 있다.

도 31에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(323)은 그 외경이 제1 및 제2 코어 베이스(321a, 322a)의 외경과 같도록 설정되며, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)을 제1 자기극(본 실시 형태에서는 N극)으로서 기능시키고, 제2 훅 형상의 자기극(322b)을 제2 자기극(본 실시 형태에서는 S극)으로서 기능시키도록 축 방향으로 자화되어 있다. 따라서 본 실시 형태의 로터(311)는 계자 자석(323)을 이용한 소위 런델형 구조의 로터이다. 계자 자석(323)으로서는, 예를 들면 네오디뮴 자석을 이용할 수 있다.

각 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 배면(321g)(지름 방향 내측의 면)과 제2 코어 베이스(322a)의 외주면(322h) 사이에는 제1 배면 보조 자석(324)이 배치되어 있다. 제1 배면 보조 자석(324)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 배면(321g)에 맞닿는 측이 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 같은 극인 N극이 되도록, 제2 코어 베이스(322a)의 외주면(322h)에 맞닿는 측이 상기 제2 코어 베이스(322a)와 같은 극인 S극이 되도록 자화되어 있다. 제1 배면 보조 자석(324)은 자신의 자화 방향의 지름방향에 대한 축 방향측이 이루는 각도 θ1이 전체적으로 한결같이 45°로 설정되어 있다. 즉, 제1 훅 형상의 자기극(32lb) 내를 흐르는 자속의 일부가 제1 배면 보조 자석(324) 내를 비스듬하게 우회(by-pass)가 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 축 방향에서 바라본 제1 배면 보조 자석(324)의 자화 방향은 지름 방향을 따르고 있다.

또한, 각 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 배면(322g)에는 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 동일하게 제2 배면 보조 자석(325)이 배치되어 있다. 상기 제1 배면 보조 자석(324) 및 제2 배면 보조 자석(325)으로서는, 예를 들면 페라이트 자석을 이용할 수 있다. 제2 배면 보조 자석(325)은 그 축의 직교 방향 단면이 부채 형상으로 되어있고, 배면(322g)에 맞닿는 측이 S극이 되도록, 제1 코어 베이스(321a)의 외주면(321h)에 맞닿는 측이 N극이 되도록 자화되어 있다. 제2 배면 보조 자석(325)의 자화 방향은 지름 방향에 대한 축 방향측이 이루는 각도 θ2가 전체적으로 한결같이 45°로 설정되어 있다. 즉, 상술한 바와 동일하게, 제2 훅 형상의 자기극(322b) 내를 흐르는 자속의 일부가 제2 배면 보조 자석(325) 내를 비스듬히 우회 가능하도록 구성되어 있다. 또한 상술한 바와 동일하게, 축 방향에서 바라본 제2 배면 보조 자석(325)의 자화 방향은 지름방향을 따르고 있다.

제1 배면 보조 자석(324)과 제2 배면 보조 자석(325)은 계자 자석(323)이 배치되는 로터(311)의 축 방향위치에서 서로 축 방향으로 겹쳐지도록, 바꿔 말하면 로터(311)의 양면에서 계자 자석(323)이 배치되는 축 방향위치에 이를 때까지 배치되도록 축 방향의 길이가 설정되어 있다. 이러한 구성의 로터(311)에서는, 축 방향으로 있어서 제1 코어 베이스(321a)를 포함하는 부분에서는, 제2 배면 보조 자석(325)이 배치된 제2 훅 형상의 자기극(322b)과 제1 훅 형상의 자기극(32lb, 돌출부(321c))이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된 구조가 된다. 또한, 축 방향으로 있어서 계자 자석(323)을 포함하는 부분에서는, 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)에 의해, 통상적인(원주 방향으로 번갈아가며 다른 자기극의 영구 자석이 배치된) 로터와 같은 구조가 된다. 또한, 축 방향으로 있어서 제2 코어 베이스(322a)를 포함하는 부분에서는, 제1 배면 보조 자석(324)이 배치된 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 제2 훅 형상의 자기극(322b, 돌출부(322c))이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된 구조가 된다.

도 30a 및 도 30b에 나타낸 바와 같이, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 제2 훅 형상의 자기극(322b)과의 원주 방향의 사이에는 제1 및 제2 보극 자석(326, 327)이 배치되어 있다. 상세하게는, 제1 보극 자석(326)은 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(321e)과 상기 제1 배면 보조 자석(324)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과, 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 다른 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(322f)과 상기 제2 배면 보조 자석(325)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면 사이에 감합 고정되고 있다. 제1 보극 자석(326)의 지름 방향 내측의 가장 자리면(326a)과 제1 및 제2 코어 베이스(321a, 322a)의 외주면들(321h, 322h)과의 사이에는 갭(K)이 형성되어 있다.

또한, 제2 보극 자석(327)은 제1 보극 자석(326)과 동일한 형상이며, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 다른 한쪽의 원주 방향 가장자리면(321f)과 제1 배면 보조 자석(324)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과, 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 한쪽의 원주 방향 가장 자리면(322e)과 제2 배면 보조 자석(325)의 원주 방향 가장 자리면으로 형성되는 평탄면과의 사이에 감합 고정되고, 지름 방향의 내측 가장 자리면(327a)과 제1 및 제2 코어 베이스(321a, 322a)의 외주면들(321h, 322h)과의 사이에 갭(K)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 보극 자석(326, 327)은 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(32lb, 322b) 각각과 동일한 극성이 대향하도록(제1 훅 형상의 자기극(32lb) 측이 N극, 제2 훅 형상의 자기극(322b)측이 S극이 되도록) 원주 방향으로 자화되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 모터(301)에서는 회로 수용 박스(305) 내의 전원 회로를 통해 세그먼트 컨덕터(SC) 코일(308)에 구동 전류가 공급되면, 스테이터(306)로 로터(311)를 회전시키기 위한 자계가 발생되어 로터(311)가 회전 구동된다.

이하, 도 31 및 도 32에 근거하여, 본 실시 형태와 비교예에 있어서의 로터(311)의 자속의 발생 태양(작용)에 대해서 설명한다. 한편, 도 31 및 도 32의 로터들(311, 331)에 기재한 점선으로 나타내는 화살표는 자속의 흐름을 나타내고 있다.

도 32는 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)의 자화 방향을 지름 방향으로 한 비교예로서의 로터(331)를 나타낸다. 로터(331)의 구성에서는, N극이 되는 제1 훅 형상의 자기극(32lb) 측에 있어서, 계자 자석(323)의 N극 측에서 발생하는 계자 자속(G1a)의 일부는 제1 코어 베이스(321a)에서 지름 방향 외측의 돌출부(321c)를 통해 훅부(321d)를 향하여 발생하고(제1 배면 보조 자석(324)을 피하도록 해서 발생하고), 제1 배면 보조 자석(324)의 자속(G2a)과 함께 훅부(321d)(제1 훅 형상의 자기극(32lb))의 외주면(321i)에서 대향하는 스테이터(306)(도 29 참조)를 향하여 발생한다. 이와 같은 발생 태양의 계자 자속(G1a)에 대하여, 돌출부(321c)의 단면적이 제1 코어 베이스(321a)에 비해 좁아져 있으며, 나아가 돌출부(321c)로부터 축 방향으로 연장 형성된 훅부(321d)의 단면적이 돌출부(321c)에 비해 한층 더 좁아져 있다(도 30a 참조). 따라서 이와 같은 제1 훅 형상의 자기극(32lb)의 형상(단면적) 등에 기인하여, 돌출부(321c)나 훅부(321d)의 일부에서 계자 자속(G1a)의 자속밀도가 높아져 국부적으로 자기 포화(포화 영역(H1))가 발생해버린다. 또한, S극이 되는 제2 훅 형상의 자기극(322b)측에 있어서는, 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 외주면(322i)으로부터 제2 로터 코어(322) 내를 흐르는 자속의 일부가 계자 자석(323)의 S극 측에서 발생하는 계자 자속(G1b)과 제2 배면 보조 자석(325)의 S극 측에서 발생하는 자속(G2b)이 된다. 이와 같은 S극 측에 있어서도, N극 측과 동일하게, 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 돌출부(322c)나 훅부(322d)에 있어서 자기 포화(포화 영역(H2))가 발생해버린다.

이와 같은 자기 포화는, 모터(301)의 출력에 기여하는 계자 자속들(G1a, G1b)의 자속량을 저감시키기 위해서, 모터(301)의 출력의 저하를 초래한다. 또한, 훅부들(321d, 322d)의 기단(基端) 부분에 계자 자속들(G1a, G1b)이 집약되어서 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 외주면들(321i, 322i)에 있어서의 자속 밀도에 치우침이 생기는 것에 의해 모터(301)의 출력의 저하를 초래해버린다.

이에 대하여, 도 31에 나타내는 본 실시 형태의 로터(311)에서는, 제1 배면 보조 자석(324)의 자화 방향을 지름 방향에 대하여 각도 θ1(45°)만 경사시키고, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)(돌출부(321c)) 내를 흐르는 계자 자속(G1a)의 일부가 제1 배면 보조 자석(324) 내를 비스듬하게 우회가 가능하도록 되어 있다.

즉, 돌출부(321c) 내를 흐르는 것을 강요당하고 있었던 계자 자속(G1a)의 일부가 제1 배면 보조 자석(324)을 통해 훅부(321d)의 선단부를 향하여 축 방향으로 넓게 분기되어 흐른다. 따라서 상기한 자기 포화의 발생을 억제할 수 있어서 유효한 자속이 증가하면서, 동시에 외주면(321i)에서의 자속 밀도를 평균화할 수 있다. 한편, S극 측에 있어서도 N극 측과 동일하게, 계자 자속(G1b)의 일부가 제2 배면 보조 자석(325)을 통해 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 돌출부(322c)로 우회가 가능해지고, 자기 포화의 발생을 억제할 수 있어서 유효한 자속을 증가시킬 수 있고, 또한, 외주면(322i)에서의 자속 밀도를 평균화할 수 있다. 이와 같이 하여 본 실시 형태의 모터(301)에서는 고출력화가 도모되고 있다.

이하, 제8 실시 형태의 특징적인 이점을 기재한다.

(26) 로터(311)의 축 방향 단면에 있어서, 제1 및 제2 훅 형상의 자기극(32lb, 322b)의 배면들(321g, 322g)에 배치되는 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)의 자화 방향이 지름 방향에 대하여 각도 θ1, θ2만큼만 경사되어, 각 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)(돌출부들(321c, 322c)) 내를 흐르는 자속(계자 자속들(G1a, G1b))의 일부가 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325) 내를 비스듬히 우회가 가능하도록 되어 있다. 이에 의해, 각 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b) 내를 흐르는 것을 강요당하고 있었던 계자 자속들(G1a, G1b)의 일부가 배면 보조 자석들(324, 325) 내를 흐르는 것으로, 계자 자속들(G1a, G1b)의 흐름이 축 방향으로 널리 분기되게 되고, 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 형상 등에 기인하여 국부적으로 자기 포화가 발생하는 것이 억제되면서, 동시에 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 외주면들(321i, 322i)에서 널리 계자 자속들(G1a, G1b)을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 모터(301)의 출력에 유효한 자속이 증가하여 모터(301)의 고출력화를 도모하는 것이 가능해진다.

(27) 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 제2 훅 형상의 자기극(322b)의 원주 방향의 사이에 제1 및 제2 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)과 동일한 극성이 대향하도록 자화된 제1 및 제2 보극 자석(326, 327)이 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 훅 형상의 자기극(32lb)과 제2 훅 형상의 자기극(322b) 사이에서의 누설 자속을 저감시킬 수 있고, 모터(301)의 고출력화에 한층 더 기여할 수 있다.

(28) 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)은 그 자화 방향이 전체적으로 한결같이 경사지도록 구성되어 있다. 이에 의해, 배면 보조 자석들(324, 325)에 대한 착자(着磁)를 용이하게 할 수 있다.

(29) 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)은 축 방향에서 보았을 때의 그 자화 방향이 지름 방향을 따라 구성되어 있다. 이에 의해, 원주 방향으로 있어서의 자속 밀도의 치우침을 억제할 수 있고, 자기 포화의 발생을 따라 확실하게 억제할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명의 제8 실시 형태는 아래와 같이 변경해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)의 자화 방향과 지름 방향이 이루는 각도 θ1, θ2를 45°로 설정했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 각도 θ1을, "0°<θ1<90°"의 범위 내에서 적당히 변경해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)은, 자화 방향 전체가 지름 방향에 대하여 한결같이 각도 θ1, θ2만큼만 경사시킨 설정으로 되어 있었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 자화 방향의 전체를 경사시키지 않고, 각 제1 및 제2 배면 보조 자석(324, 325)의 일부, 예를 들면 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 돌출부들(321c, 322c) 측의 자화 방향을 경사시켜 다른 부분을 지름 방향을 따라 자화시킨 구성으로 해도 좋다. 또한, 예를 들면 자화 방향을 한결같이 경사시키지 않고, 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 돌출부들(321c, 322c)을 향할수록 자화 방향의 경사 정도를 크게 하는 등과 같이 축 방향 위치에서 순차 변경한 구성으로 해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는, 각도 θ1과 각도 θ2를 동일한 각도로 하였지만, 훅 형상의 자기극들(32lb, 322b)의 소정의 세트마다 또는 각각 다른 각도로 설정해도 좋다.

상술한 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 보극 자석(326, 327)을 생략한 구성으로 변경해도 좋다.

상술한 실시 형태에서는 특별히 언급하지는 않았지만, 로터(311) 및 스테이터(306)는, 예를 들면 자성 금속 판재의 적층이나 자성 분체의 성형으로 구성해도 좋다.

제9 실시 형태

이하, 본 발명의 제9 실시 형태를 도 33 내지 도 38에 근거하여 설명한다.

도 33에 나타낸 바와 같이, 브러시리스 모터(401)의 모터 케이스(402)는, 바닥이 있는 원통 형상으로 형성된 케이스 하우징(403)과 상기 케이스 하우징(403)의 프론트 측의 개구부를 폐쇄한 프론트 브래킷(404)을 가지고 있다. 케이스 하우징(403)의 내주면에는 스테이터(405)가 고정되어 있다. 스테이터(405)의 스테이터 코어(406)는 강판으로 이루어지는 스테이터 코어 피스(도시되지 않음)를 복수로 적층하여 형성되어 있다.

스테이터(405)의 내측에는, 도 33에 나타낸 바와 같이, 로터(408)가 설치되어 회전축(410)에 삽입 고착되어 있다. 회전축(410)은 본 실시 형태에서는 비자성체의 금속의 샤프트이며, 케이스 하우징(403)의 바닥부 및 프론트 브래킷(404)에 마련된 베어링들(411, 412)에 의해 회전이 가능하도록 지지되어 있다. 회전축(410)에 고착된 로터(408)는 중간 전극(consequent pole)형 구조의 로터다.

로터(408)는, 도 34에 나타낸 바와 같이, 축 방향으로 제1 구성부(414), 제2 구성부(415), 제1 구성부(414)와 제2 구성부(415) 사이에 마련된 계자 자석(416)(도 35 및 도 37 참조), 계자 자석(416)의 내측에 마련된 제1 보조 자석(417)(도 35 및 도 37 참조), 그리고 계자 자석(416)의 외측에 마련된 제2 보조 자석(418)으로 구성되어 있다. 계자 자석(416)은, 예를 들면 고리 형상으로 형성된다.

제1 구성부(414)는, 도 35에 나타낸 바와 같이, 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(420)(도 33, 도 34 및 도 36에 있어서는 도시되지 않음)가 복수로 적층되어서 형성된 제1 로터 코어(421)를 가지며, 회전축(410)에 고착되어 있다. 제1 로터 코어(421)는 원기둥 형상을 이루며, 원주 방향으로 복수의 부채 형상의 오목부들(422)(도 34, 도 35에서는 7개)이 등각도의 간격으로 오목하게 마련되어 있다. 그리고 부채 형상의 오목부(422)를 형성하는 것에 의해, 오목부(422)와 오목부(422) 사이에 형성되는 복수(7개)의 제1 돌극들(423)이 형성된다.

제1 로터 코어(421)에 형성한 각 오목부(422)에는, 부채 형상의 제1 영구 자석(424)(제1 자석)이 감합 고착되어 있다. 각 제1 영구 자석(424)은 본 실시 형태에서는 페라이트 자석으로 이루어지며, 자기극이 지름 방향에 있어서 외측이 S극(제1 자기극), 내측이 N극(제2 자기극)이 되도록 배치된다. 따라서 각 제1 영구 자석(424) 사이에 형성된 제1 돌극(423)은 자기극이 N극(제2 자기극)으로서 기능한다. 그 결과, 제1 구성부(414)는, 도 34, 도 36에 나타낸 바와 같이, N극과 S극이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된다.

제2 구성부(415)는, 도 35에 나타낸 바와 같이, 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(430)(도 33, 도 34 및 도 36에 있어서는 도시되지 않음)가 복수로 적층되어 형성된 제2 로터 코어(431)를 가지며, 회전축(410)에 고착되어 있다. 제2 로터 코어(431)는 원기둥 형상을 이루며, 원주 방향으로 복수의 부채 형상 오목부들(432)(도 34, 도 35에서는 7개)이 등각도의 간격으로 오목하게 마련되어 있다. 그리고 부채 형상의 오목부(432)를 형성하는 것에 따라, 오목부(432)와 오목부(432) 사이에 형성되는 복수(7개)의 제2 돌극들(433)이 형성된다.

제2 로터 코어(431)에 형성한 각 오목부(432)에는 부채 형상의 제2 영구 자석(434)(제2 자석)이 감합 고착되어 있다. 각 제2 영구 자석(434)은 본 실시 형태에서는 페라이트 자석으로 이루어지며, 자기극이 지름 방향에 있어서 외측이 N극(제2 자기극), 내측이 S극(제1 자기극)이 되도록 배치된다. 따라서 각 제2 영구 자석(434) 사이에 형성된 제2 돌극(433)은 자기극이 S극(제1 자기극)으로서 기능한다. 그 결과, 제2 구성부(415)는, 도 34 및 도 36에 나타낸 바와 같이, N극과 S극이 원주 방향으로 번갈아가며 배치된다.

여기서, 제1 구성부(414)와 제2 구성부(415)의 회전축(410)을 회전 중심으로 하는 원주 방향의 상대 위치는 제1 구성부(414)의 자기극과 제2 구성부(415)의 자기극이 축 방향으로서 일치하도록 상대적으로 배치되어 있다. 즉, 제1 구성부(414)의 제1 영구 자석(424)과 제2 구성부(415)의 제2 돌극(433)이 축 방향으로 일치하고, 제1 구성부(414)의 제1 돌극(423)과 제2 구성부(415)의 제2 영구 자석(434)이 축 방향으로서 일치하도록 되어 있다.

도 35 및 도 37에 나타낸 바와 같이, 제1 구성부(414)(제1 로터 코어(421))와 제2 구성부(415)(제2 로터 코어(431))의 사이에는 계자 자석(416)이 협지되어 있다. 계자 자석(416)은 축 방향의 양 측면(416a, 416b)이 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 대향면(421a, 431a)의 중앙부에 고리 형상으로 맞닿아 있다. 계자 자석(416)의 외주면(416c)은 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 오목부들(422, 432)의 바닥면들(422a, 432a)과 일치하면서, 동시에 동일 곡면이 되도록 원호 형상으로 형성되어 있다.

즉, 계자 자석(416)은 제1 로터 코어(421)와 제2 로터 코어(431) 사이에 있어서, 제1 로터 코어(421)에 배치된 제1 영구 자석(424) 및 제2 로터 코어(431)에 배치된 제2 영구 자석(434)보다도 내측이며 축 방향의 양 측면들(416a, 416b)이 제1 및 제2 자석(424, 434)의 내측면들(424a, 434a)과 직교하도록 근접하여 배치되어 있다.

계자 자석(416)은 축 방향으로 자화되어, 제1 구성부(414)(제1 로터 코어(421)) 측을 N극, 제2 구성부(415, 제2 로터 코어(431)) 측을 S극이 되도록 자화되어 있다. 또한, 계자 자석(416)은 본 실시 형태에서는 희토류 자석으로 이루어지며, 상기 페라이트 자석으로 이루어지는 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 비해 잔류 자속 밀도를 높게 하면서, 동시에 항자력을 작게 한다.

계자 자석(416)의 내측에는, 도 35 및 도 37에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 제1 보조 자석(417)이 마련되어 있다. 제1 보조 자석(417)은 외주면(417a)이 계자 자석(416)의 내주면(416d)에 맞닿게 되어 있으면서, 동시에 내주면(417b)이 회전축(410)에 고착되어 있다. 제1 보조 자석(417)은 축 방향이 계자 자석(416)보다도 길고, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 대향면들(421a, 431a)의 축심 측에 형성된 고리 형상의 홈들(425, 435)에 감합 고착되어 있다. 제1 보조 자석(417)은 축 방향으로 자화되어, 제1 구성부(414)(제1 로터 코어(421)) 측을 N극, 제2 구성부(415)(제2 로터 코어(431)) 측을 S극이 되도록 자화되어 있다. 또한, 제1 보조 자석(417)은, 본 실시 형태에서는 페라이트 자석으로 이루어지며, 상기 희토류 자석으로 이루어지는 계자 자석(416)에 비해 잔류 자속 밀도를 낮게 한다.

이에 의해, 도 38에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(416)의 내경 측에 있어서의 단락 자속(φ1)이 제1 보조 자석(417)에 의해 감소하여, 계자 자석(416)의 자속을 유효하게 이용하는 것에 따라 출력을 향상시킬 수 있다.

또한, 내경 측의 제1 보조 자석(417)의 축 방향의 길이를 계자 자석(416)보다도 길게 하여, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431) 내까지 제1 보조 자석(417)을 배치한 것에 의해, 내경 측의 단락 자속(φ1)을 더욱 감소시켜 계자 자석(416)의 자속의 출력에 효율적으로 작용시킬 수 있다.

계자 자석(416)의 외측에는 상기 계자 자석(416)의 축 방향의 길이가 같도록 형성된 링 형상의 제2 보조 자석(418)이 마련되어 있다. 제2 보조 자석(418)은 외주면(418a)이 제1 구성부(414) 및 제2 구성부(415)의 외주면과 한 면에 형성되어 있으면서, 동시에 내주면(418b)이 계자 자석(416)의 외주면(416c)과 맞닿으면서 고착되어 있다. 제2 보조 자석(418)은 그 지름 방향의 길이가 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 오목부들(422, 432)의 감합되어 고착된 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)의 지름 방향의 길이와 같도록 되어 있다.

제2 보조 자석(418)은 축 방향으로 자화되며, 제1 구성부(414)(제1 로터 코어(421)) 측을 N극, 제2 구성부(415)(제2 로터 코어(431)) 측을 S극이 되도록 자화되어 있다. 또한, 제2 보조 자석(418)은 본 실시 형태에서는 페라이트 자석으로 이루어져, 상기 희토류 자석으로 이루어진 계자 자석(416)에 비해 잔류 자속 밀도를 낮게 한다.

이에 의해, 도 38에 나타낸 바와 같이, 계자 자석(416)의 외경 측에 있어서의 단락 자속 φ2가 제2 보조 자석(418)에 의해 감소하여, 계자 자석(416)의 자속을 유효하게 이용하는 것에 의해 출력을 향상시킬 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성한 제9 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(30) 상술한 실시 형태에 의하면, 스테이터(405) 측에 S극이 향하도록 제1 영구 자석(424)을 복수 배치하면서, 동시에 각 제1 영구 자석(424) 사이에 상기 제1 영구 자석(424)에서 N극으로서 기능하는 제1 돌극(423)을 형성한 제1 로터 코어(421)를 마련하였다. 또한, 제1 로터 코어(421)의 같은 극의 제1 돌극(423)과 축 방향으로 나란하게 스테이터(405) 측으로 N극이 향하도록 제2 영구 자석(434)을 복수로 배치하면서 동시에, 각 제2 영구 자석(434) 사이에 상기 제2 영구 자석(434)에서 S극으로서 기능하는 제2 돌극(433)을 형성한 제2 로터 코어(431)를 마련하였다.

나아가, 제1 로터 코어(421)와 제2 로터 코어(431) 사이에 있어서, 제1 로터 코어(421)에 배치된 제1 영구 자석(424) 및 제2 로터 코어(431)에 배치된 제2 영구 자석(434)보다도 내측에 있어서, 축 방향의 양 측면이 제1 및 제2 자석의 내측면과 직교하도록 계자 자석(416)을 근접하여 배치하였다. 그리고 계자 자석(416)은 축 방향에 있어서, 제1 영구 자석(424)의 N 자기극과 제2 영구 자석(434)의 S 자기극과 같은 극이 되도록 자화하였다.

따라서 계자 자석(416)의 내경 측 및 외경 측에 있어서의 단락 자속 φ1, φ2가 감소되고, 각 제1 및 제2 돌극의 기자력을 크게 할 수 있다. 그 결과, 계자 자석(416)의 자속을 유효하게 이용할 수 있고, 고출력으로 토크 맥동이 작은 모터를 제공할 수 있다.

더욱이, 제1 로터 코어(421)와 제2 로터 코어(431) 사이에 계자 자석(416)을 배치하기만 하는 구성이므로, 소형이면서 고출력의 모터에 이용되는 로터가 된다.

(31) 상술한 실시 형태에 의하면, 계자 자석(416)의 내측에 제1 로터 코어(421) 측을 N극으로, 제2 로터 코어(431)측을 S극으로 자화한 제1 보조 자석(417)을 마련하였다. 따라서 계자 자석(416)의 내경 측의 제1 로터 코어(421), 회전축(410), 제2 로터 코어(431) 등을 경유하는 단락 자속 φ1이 이러한 제1 보조 자석(417)에 의해 감소하고, 각 제1 및 제2 돌극의 기자력을 보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 계자 자석(416)의 자속을 보다 유효하게 이용할 수 있어, 고출력이면서 토크 맥동이 작은 모터를 제공할 수 있다.

또한, 제1 보조 자석(417)의 축 방향의 길이를 계자 자석(416)보다도 길게 하고, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431) 내까지 제1 보조 자석(417)을 배치하였다. 따라서 내경 측의 단락 자속 φ1을 더욱 감소시킬 수 있고, 계자 자석(416)의 자속을 더욱 유효하게 이용할 수 있어, 고출력이면서 토크 맥동이 작은 모터를 제공할 수 있다.

나아가, 회전축(410)은 비자성체의 금속 샤프트로 형성되어 있기 때문에, 내경 측의 단락 자속 φ1을 더욱 감소시킬 수 있다.

(32) 상술한 실시 형태에 의하면, 계자 자석(416)의 외측에 제1 로터 코어(421) 측을 N극으로, 제2 로터 코어(431)측을 S극으로 자화한 제2 보조 자석(418)을 마련하였다. 따라서 계자 자석(416)의 외경 측의 제1 로터 코어(421), 제1 영구자석(424)(공간 또는 제2 영구 자석), 제2 로터 코어(431) 등을 경유하는 단락 자속 φ2(토크를 발생시키지 않는 축 방향의 단락 자속)가 이 제2 보조 자석(418)에 의해 감소되어, 각 제1 및 제2 돌극의 기자력을 보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 계자 자석(416)의 자속을 보다 유효하게 이용할 수 있어, 고출력이면서 토크 맥동이 작은 모터를 제공할 수 있다.

(33) 상술한 실시 형태에 의하면, 로터(408)(제1 및 제2 로터 코어(421, 431))를 14 자기극들로 구성하였다. 다시 말하면, 로터 코어(408)의 극쌍들의 수를 홀수개로 하였다.

따라서 계자 자석(416)의 자속은 인접하는 제1 영구자석(424)에 대하여 180도 마주보는 제1 돌극(423)으로 흘러 누설 자속을 보다 더 감소시킬 수 있다.

(34) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)은 페라이트 자석으로 이루어지며, 계자 자석(416)에 비해 잔류 자속 밀도가 낮은 희토류 자석을 사용하였다. 다시 말하면, 계자 자석(416)은 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 비해 잔류 자속 밀도가 높아지도록 했다.

따라서 잔류 자속 밀도가 높은 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 의해 N극 및 S극으로서 기능하는 각 제 1 및 제2 돌극의 기자력을 보다 크게 할 수 있다. 그 결과, 계자 자석(416)의 자속을 보다 유효하게 이용할 수 있어, 고출력이면서 토크 맥동이 작은 모터를 제공할 수 있다.

(35) 상술한 실시 형태에 의하면, 또한 계자 자석(416)은 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 비해 항자력을 작게 했다.

즉, 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)은 스테이터(405)의 자속을 감자(減磁)하지 않도록 항자력이 높은 것이 요구되 것으로, 계자 자석(416)은 스테이터(405)로부터 거리도 있고 제1 및 제2 로터 코어(421, 431) 내부에 수용되어 있는 것으로서, 스테이터(405) 자속의 영향을 받지 않는다.

따라서, 계자 자석(416)은 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 비해 항자력을 작게 할 수 있으며, 저가의 자석으로 구현할 수 있다.

(36) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 보조 자석(417, 418)은 페라이트 자석으로 이루어지며, 희토류 자석으로 이루어진 계자 자석(416)에 비해 잔류 자속 밀도가 낮은 재질의 자석을 사용하였다.

즉, 제1 및 제2 보조 자석(417, 418)이 계자 자석(416)에 비해 잔류 자속의 밀도가 높으면, 다시 제1 및 제2 보조 자석(417, 418)의 내주 측에 누설 자속이 발생해버리는 역효과가 난다. 따라서 제1 및 제2 보조 자석(417, 418)을 저렴한 잔류 자속 밀도가 낮은 재질의 자석을 사용하는 것에 따라 효율적으로 누설 자속을 억제할 수 있다.

제10 실시 형태

다음은, 본 발명의 제10 실시 형태를 도 39 내지 도 41에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는 제9 실시 형태에 나타낸 로터(408)와 구성이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상 상이한 로터의 부분에 대해서 상세하게 설명하고, 그 외의 제9 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 39 및 도 40에 나타낸 바와 같이, 제1 구성부(414)에 있어서, 제1 로터 코어(421)의 각 제1 돌극(423)의 선단 대향면(421a) 측에는 제1 볼록부(426)가 각각 제2 로터 코어(431) 측을 향해 돌출하도록 형성되어 있다. 각 제1 볼록부(426)는 축 방향에서 보면, 지름 방향에 있어서 제2 로터 코어(431)에 마련한 서로 대향하는 제2 영구 자석(434)의 외측 절반과 겹치도록 돌출하도록 형성되어 있다.

또한, 각 제1 볼록부(426)는 선단이 가는 형상으로서, 도 39에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 있어서 양단부에서 중앙측을 향해 사선 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 따라서 각 제1 볼록부(426)는 사다리꼴 형상의 산 형상이 되며, 그 윗변의 면(426a)이 제2 로터 코어(431)에 마련한 서로 대향하는 같은 극인 제2 영구 자석(434)과 각각 맞닿도록 하면서, 동시에 그 같은 극인 제2 영구 자석(434)과 인접하는 제2 로터 코어(431)의 다른 극인 제2 돌극(433)과 각각 이간하게 되어 있다.

한편, 제2 구성부(415)에 있어서, 제2 로터 코어(431)의 각 제2 돌극(433)의 선단 대향면(431a) 측에는 제2 볼록부(436)가 각각 제1 로터 코어(421) 측을 향해 돌출하도록 형성되어 있다. 각 제2 볼록부(436)는 축 방향에서 보면, 지름 방향에 있어서 제1 로터 코어(421)에 마련한 서로 대향하는 제1 영구 자석(424)의 외측 절반과 겹치도록 돌출하여 형성되어 있다.

또한, 각 제2 볼록부(436)는 선단이 가는 형상으로서, 도 39에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 있어서 양단부에서 중앙측을 향해 경사 형상으로 돌출되게 형성되어 있다. 따라서 각 제2 볼록부(436)는 사다리꼴 형상의 산 형상이 되며, 그 윗변의 면(436a)이 제1 로터 코어(421)에 마련된 서로 대향하는 같은 극인 제1 영구 자석(424)과 각각 맞닿으면서 동시에, 그 같은 극인 제1 영구 자석(424)과 인접하는 제1 로터 코어(421)의 다른 극인 제1 돌극(423)과 각각 이간하게 되어 있다.

계자 자석(416)과 고리 형상으로 번갈아가며 마련된 제1 및 제2 볼록부(426, 436) 사이에는, 도 41에 나타낸 바와 같이, 제2 보조 자석(418)이 마련되어 있다. 본 실시 형태의 제2 보조 자석(418)의 외경은 제1 및 제2 볼록부(426, 436)가 마련된 만큼, 상기 제9 실시 형태의 제2 보조 자석(418)에 비해 짧아져 있다. 그 때문에, 제2 보조 자석(418)의 외주면(418a)은 제1 및 제2 볼록부(426, 436)의 내측에서 제1 및 제2 볼록부(426, 436)의 내주면과 맞닿고 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성한 제10 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(37) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 로터 코어(421)의 각 제1 돌극(423)의 선단에 서로 대향하는 같은 극인 제2 로터 코어(431)의 제2 영구 자석(434)과 맞닿는 제1 볼록부(426)를 돌출하도록 형성하였다.

따라서 제1 로터 코어(421)의 각 제1 돌극(423)의 선단과 제2 로터 코어(431)에 마련된 서로 대향하는 같은 극인 제2 영구 자석(434)의 데드 스페이스(dead space)가 없어지며, 각 제1 볼록부(426)의 외주면이 로터의 토크 발생면으로서 유효하게 이용될 수 있다. 또한, 제1 볼록부(426)를 같은 극인 제2 영구 자석(434)에 맞닿는 것에 의해, 제2 영구 자석(434)의 축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다.

더욱이, 각 제1 볼록부(426)를 선단 형상으로 하고, 맞닿는 같은 극인 제2 영구 자석(434)과 인접하는 제2 로터 코어(431)의 다른 극인 제2 돌극(433)과 각각 이간되도록 했다. 따라서 제1 볼록부(426)와 다른 극인 제2 돌극(433)과의 사이에서 자속이 단락하는 일은 없다.

(38) 상술한 실시 형태에 의하면, 제2 로터 코어(431)의 각 제2 돌극(433)의 선단에 서로 대향하는 같은 극인 제1 로터 코어(421)의 제1 영구 자석(424)과 맞닿는 제2 볼록부(436)를 돌출하도록 형성하였다.

따라서 제2 로터 코어(431)의 각 제2 돌극(433)의 선단과 제1 로터 코어(421)에 마련된 서로 대향하는 같은 극인 제1 영구 자석(424)과의 데드 스페이스가 없어지고, 각 제2 볼록부(436)의 외주면이 로터의 토크 발생면으로서 유효하게 이용될 수 있다. 또한, 제2 볼록부(436)를 같은 극인 제1 영구 자석(424)에 맞닿도록 하는 것에 의해, 제1 영구 자석(424)의 축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다.

나아가, 각 제2 볼록부(436)를 선단이 가는 형상으로 하여, 맞닿는 같은 극인 제1 영구 자석(424)과 인접하는 제1 로터 코어(421)의 다른 극인 제1 돌극(423)과 각각 이간되도록 했다. 따라서 제2 볼록부(436)와 다른 극인 제1 돌극(423)과의 사이에서 자속이 단락하는 일은 없다.

(39) 또한, 상술한 제10 실시 형태에 의하면, 전술한 제9 실시 형태의 이점으로 설명한 (30) 내지 (36)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제11 실시 형태

다음은, 본 발명의 제11 실시 형태를 도 42 내지 도 44에 근거하여 설명한다.

도 42 및 도 43에 나타낸 바와 같이, 제1 구성부(414)에 있어서, 제1 로터 코어(421)의 각 제1 영구 자석(424)의 선단 제2 로터 코어(431) 측에는 제1 자석 볼록부(427)가 각각 제2 로터 코어(431) 측을 향해 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고 각 제1 자석 볼록부(427)는, 도 44에 나타낸 바와 같이, 제2 로터 코어(431)에 형성된 서로 대향하는 같은 극인 제2 돌극(433)과 맞닿도록 돌출하도록 형성되어 있다.

또한, 각 제1 자석 볼록부(427)는 선단이 가는 형상으로서, 도 42에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 있어서 양단부에서 중앙 측을 향해 경사 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고 각 제1 자석 볼록부(427)는 사다리꼴 형상의 산 형상이 되며, 그 윗변의 면(427a)이 제2 로터 코어(431)에 마련된 서로 대향하는 같은 극인 제2 돌극(433)과 각각 맞닿으면서, 동시에 그 같은 극인 제2 돌극(433)과 인접하는 제2 로터 코어(431)의 다른 극인 제2 영구 자석(434)과 각각 이간하도록 되어 있다.

한편, 제2 구성부(415)에 있어서, 제2 로터 코어(431)의 각 제2 영구 자석(434)의 선단 제1 로터 코어(421) 측에는 제2 자석 볼록부(437)가 각각 제1 로터 코어(421) 측을 향해 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고 각 제2 자석 볼록부(437)는, 도 44에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(421)에 형성된 서로 대향하는 같은 극인 제1 돌극(423)과 맞닿도록 돌출되게 형성되어 있다.

또한, 각 제2 자석 볼록부(437)는 선단이 가는 형상이며, 도 42에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 있어서 양단부에서 중앙 측을 향해 경사 형상으로 돌출하여 형성되어 있다. 따라서 각 제2 자석 볼록부(437)는 사다리꼴 형상의 산 형상이 되고, 그 윗변의 면(437a)이 제1 로터 코어(421)에 마련된 서로 대향하는 같은 극인 제1 돌극(423)과 각각 맞닿으면서, 동시에 그 같은 극인 제1 돌극(423)과 인접하는 제1 로터 코어(421)의 다른 극인 제1 영구 자석(424)과 각각 이간하게 되어 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성한 제11 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(40) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 로터 코어(421)의 각 제1 영구 자석(424)의 선단에 서로 대향하는 같은 극의 제2 로터 코어(431)의 제2 돌극(433)과 맞닿는 제1 자석 볼록부(427)를 돌출하도록 형성하였다.

따라서 제1 로터 코어(421)의 각 제1 영구 자석(424)의 선단과 제2 로터 코어(431)에 마련한 서로 대향하는 같은 극인 제2 돌극(433)과의 데드 스페이스가 없어지고, 각 제1 자석 볼록부(427)의 외주면이 로터의 토크 발생면으로서 유효하게 이용될 수 있다. 또한, 제1 자석 볼록부(427)를 같은 극의 제2 돌극(433)에 맞닿게 함으로써, 제1 영구 자석(424)의 축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 각 제1 자석 볼록부(427)를 선단이 가는 형상으로 하여, 맞닿는 같은 극의 제2 돌극(433)과 인접하는 제2 로터 코어(431)의 다른 극의 제2 영구 자석(434)이 각각 이간하도록 했다. 따라서 제1 자석 볼록부(427)와 다른 극의 제2 영구 자석(434) 사이에서 자속이 단락하는 일은 없다.

(41) 상술한 실시 형태에 의하면, 제2 로터 코어(431)의 각 제2 영구 자석(434)의 선단에 서로 대향하는 같은 극의 제1 로터 코어(421)의 제1 돌극(423)과 맞닿는 제2 자석 볼록부(437)를 돌출하도록 형성하였다.

따라서 제2 로터 코어(431)의 각 제2 영구 자석(434)의 선단과 제1 로터 코어(421)에 마련된 서로 대향하는 같은 극의 제1 돌극(423)과의 데드 스페이스가 없어지고, 각 제2 자석 볼록부(437)의 외주면이 로터의 토크 발생면으로서 유효하게 이용될 수 있다. 또한, 제2 자석 볼록부(437)를 같은 극의 제1 돌극(423)에 맞닿게 함으로써, 제2 영구 자석(434)의 축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있다.

더욱이, 각 제2 자석 볼록부(437)를 선단이 가는 형상으로 하여, 맞닿는 같은 극의 제1 돌극(423)과 인접하는 제1 로터 코어(421)의 다른 극의 제1 영구 자석(424)과 각각 이간하도록 했다. 따라서 제2 자석 볼록부(437)와 다른 극의 제1 영구 자석(424) 사이에서 자속이 단락하는 일은 없다.

(42) 또한, 상술한 제11 실시 형태에 의하면, 전술한 제9 실시 형태의 이점으로 설명한 (30) 내지 (36)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제12 실시 형태

다음에, 본 발명의 제12 실시 형태를 도 45에 근거하여 설명한다.

도 45a에 나타낸 바와 같이, 제1 구성부(414)의 제1 로터 코어(421)에 형성된 각 오목부(422)에는 각각 동일한 형상의 2개의 제1 영구 자석들(428a, 428b)(제1 자석)이 고착되어 있다. 이러한 2개의 제1 영구 자석들(428a, 428b)은 이들 제1 영구 자석들(428a, 428b)의 서로의 맞닿는 면(428)을 자석극 중심축으로 하여 대칭되도록 한 자화 배향을 갖도록 착자되어 있다.

한편, 도 45b에 나타낸 바와 같이, 제2 구성부(415)의 제2 로터 코어(431)에 형성된 각 오목부(432)에는 각각 동일한 형상의 2개의 제2 영구 자석들(438a, 438b)(제2 자석)이 고착되어 있다. 이와 같은 2개의 제2 영구 자석들(438a, 438b)은 이들 제2 영구 자석들(438a, 438b)이 서로 맞닿는 면(438)을 자석극 중심축으로 대칭되도록 한 자화 배향을 갖도록 착자되어 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성한 제12 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(43) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 로터 코어(421)에 형성한 각 오목부(422)에 동일한 형상의 2개의 제1 영구 자석들(428a, 428b)을 감합 고착하였다. 그리고 2개의 제1 영구 자석들(428a, 428b)에 대해서 양측의 제1 영구 자석(428a, 428b)의 맞닿는 면(428)을 자석극 중심축으로 하여 대칭이 되도록 자화하였다.

따라서 도 45a에 나타낸 바와 같이, 제1 영구 자석(428a, 428b)의 자속 φ3a, φ3b가 극 중앙(맞닿는 면(428)의 위치)에 집중되어 출력의 향상을 도모할 수 있다.

(44) 상술한 실시 형태에 의하면, 제2 로터 코어(431)에 형성된 각 오목부(432)에 동일한 형상의 2개의 제2 영구 자석들(438a, 438b)을 감합 고착하였다. 그리고 2개의 제2 영구 자석들(438a, 438b)에 대해서 양측의 제2 영구 자석들(438a, 438b)의 맞닿음면(438)을 자석극 중심축으로 하여 대칭이 되도록 자화하였다.

따라서 도 45b에 나타낸 바와 같이, 제2 영구 자석들(438a, 438b)의 자속 φ4a, φ4b가 극 중앙(맞닿음면(438)의 위치)에 집중되어 출력의 향상을 도모할 수 있다.

(45) 또한, 상술한 제12 실시 형태에 의하면, 전술한 제9 실시 형태의 이점으로 설명한 (30) 내지 (36)와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

제13 실시 형태

이하, 본 발명의 제13 실시 형태를 도 46 및 도 47에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는 제9 실시 형태에서 나타낸 로터(408)와 구성이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상 상이한 로터 코어에 대해서 상세하게 설명하고, 그 외의 제9 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 46 및 도 47에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 로터(440)에서는, 제1 실시 형태의 로터(408)를 2세트 준비하고, 이를 층 구조로서 제1 층의 로터(441)와 제2 층의 로터(442)로 하여, 서로 겹치도록 해서 회전축(410)에 고착되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 층의 로터(441)의 제2 구성부(415)와 제2 층의 로터(442)의 제2 구성부(415)가 맞닿으면서, 동시에 같은 극의 제2 영구 자석(434)이 겹치도록 상대 배치된다.

그리고 본 실시 형태에서는, 로터(441) 측의 제2 영구 자석(434)과 로터(442) 측의 제2 영구 자석(434)을 일체화하여 하나의 제2 영구 자석(434)으로 구성하고, 축 방향으로 나란한 로터(441) 측의 오목부(432)와 로터(442) 측의 오목부(432)에 대하여 그 하나의 제2 영구 자석(434)을 감합 고착시키고 있다. 이에 의해, 로터들(441, 442)로 이루어지는 로터(440)는 각 로터들(441, 442)의 같은 극의 제2 영구 자석(434)이 일체로 구성되는 것에 따라, 부품수를 절감하고 비용 절감을 도모할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 제13 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(46) 상술한 실시 형태에 의하면, 2개의 로터들(441, 442)을 맞추는 것에 의해 보다 높은 토크를 발생시키는 로터로 할 수 있다. 또한, 로터들(441, 442)은 같은 구조이므로 부품수를 절감할 수 있으면서, 동시에 제작이 용이하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

(47) 상술한 실시 형태에 의하면, 겹치는 로터들(441, 442)의 같은 극의 제2 영구 자석(434)을 일체로 하여 하나의 제2 영구자석(434)으로 겸용할 수 있다는 점에서, 부품수를 더 절감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

제14 실시 형태

다음은, 본 발명의 제14 실시 형태를 도 48 내지 도 50에 근거하여 설명한다.

본 실시 형태는 제9 실시 형태에 나타낸 로터(408)와 그 구성이 다르다. 이에 따라, 설명의 편의상 상이한 로터 코어에 대해서 설명하고, 그 외의 제9 실시 형태와 공통되는 부분은 참조 부호를 동일하게 하고 상세한 설명은 생략한다.

도 48 및 도 49에 나타낸 바와 같이, 제1 로터 코어(421)에는, 상기 제1 로터 코어(421)의 대항면(421a)에 원통 형상의 감합 오목부(451)를 오목하게 마련하고, 그 감합 오목부(451)에 저자기 저항 부위(452)를 감합 고착시켰다. 여기서, 제1 로터 코어(421)는 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(420)(도 50에 있어서는 도시되지 않음)가 복수로 적층되어 형성되어 있다는 점에서, 감합 오목부(451)을 오목하게 마련한 후의 형상을 저자기 저항 부위(452)에 대하여 적층 강판 부위(453)이라고 한다. 그리고 적층 강판 부위(453)의 감합 오목부(451)에 저자기 저항 부위(452)를 감합 고착시키는 것으로 제1 로터 코어(421)가 형성되게 된다. 따라서 제1 로터 코어(421)(적층 강판 부위(453))는 저자기 저항 부위(452)를 축 방향으로 랩(피복)하게 되어 있다.

저자기 저항 부위(452)는 상기 저자기 저항 부위(452)를 랩한 적층 강판 부위(453)에 비해 보다 자기 저항이 작으며, 제1 로터 코어(421)의 제2 로터 코어(431) 측의 단부에 있어서의 축 방향의 자기 저항을 높게 하도록 형성하고 있다.

한편, 제2 로터 코어(431)에는, 상기 제2 로터 코어(431)의 대향면(431a)에 원통 형상의 감합 오목부(455)를 오목하게 마련하고, 이러한 감합 오목부(455)에 저자기 저항 부위(456)를 감합 고착시키고 있다. 여기서, 제2 로터 코어(431)는 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스(430)(도 50에 있어서는 도시되지 않음)가 복수로 적층되어 형성되어 있는 점에서, 감합 오목부(455)를 오목하게 마련한 후의 형상을 저자기 저항 부위(456)에 대해 적층 강판 부위(457)라고 한다. 그리고 적층 강판 부위(457)의 감합 오목부(455)에 저자기 저항 부위(456)를 감합 고착시키는 것으로서, 제2 로터 코어(431)가 형성되게 한다. 따라서 제2 로터 코어(431)(적층 강판 부위(457))는 저자기 저항 부위(456)를 축 방향으로 랩(피복)하게 되고 있다.

저자기 저항 부위(456)는 상기 저자기 저항 부위(456)를 랩한 적층 강판 부위(457)에 비해 자기 저항이 작으며, 제2 로터 코어(431)의 제1 로터 코어(421) 측의 단부에 있어서의 축 방향의 자기 저항을 높게 하도록 형성하고 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 제14 실시 형태의 이점을 다음에 기재한다.

(48) 상술한 실시 형태에 의하면, 제1 로터 코어(421)에는 적층 강판 부위(453)에 감합 오목부(451)를 오목하게 마련하고, 이러한 감합 오목부(451)에 적층 강판 부위(453)에 비해 자기 저항이 작은 저자기 저항 부위(452)를 감합 고착시켰다. 그리고 적층 강판 부위(453)는 저자기 저항 부위(452)를 축 방향으로 랩(피복)하도록 했다.

한편, 동일하게, 제2 로터 코어(431)에는 적층 강판 부위(457)에 감합 오목부(455)를 오목하게 마련하고, 이러한 감합 오목부(455)에 적층 강판 부위(457)에 비해 자기 저항이 작은 저자기 저항 부위(456)를 감합 고착시켰다. 그리고 적층 강판 부위(457)는 저자기 저항 부위(456)를 축 방향으로 랩(피복)하도록 하였다.

따라서 도 50에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 적층 강판 부위들(453, 457)이 저자기 저항 부위(452, 456)의 축 방향으로 랩하도록 구성되는 것에 따라, 로터(408)의 단부에 있어서의 축 방향의 자기 저항이 높아지며, 계자 자석(416)의 축 방향으로 누설되는 자속을 저감할 수 있다.

나아가, 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 의해 제1 및 제2 돌극들(423, 433)에 의해 인도되는 자석 자속은 제1 및 제2 돌극(423, 433)에 지름 방향으로 인도되는 강제력이 없기 때문에, 로터(408)의 축 방향의 단부에 있어서 축 방향으로 누설되어 버리는 누설 자속이 생기기 쉬워진다. 그러나 본 실시 형태에서는, 적층 강판 부위들(453, 457)에 의해 로터(408)의 단부에 있어서의 축 방향의 자기 저항이 높아지는 것에 의해, 축 방향으로의 누설 자속을 억제할 수 있다.

또한, 상술한 제9 내지 제14 실시 형태는 아래와 같이 변경해도 좋다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 제1 보조 자석(417)을 마련하였으나, 이러한 제1 보조 자석(417)을 생략해도 좋다. 이 경우, 계자 자석(416)이 회전축(410)까지 도달하여, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)에 형성된 고리 형상의 홈들(425, 435)이 생략되게 된다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 제1 보조 자석(417)의 축 방향의 길이를 계자 자석(416)보다 길게 했지만, 같은 길이로 실시해도 좋다. 이 경우, 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)에 형성된 고리 형상의 홈들(425, 435)이 생략되게 된다.

상술한 제9, 제10 및 제12 내지 제14 실시 형태에서는, 제2 보조 자석(418)을 마련하였으나, 이 제2 보조 자석(418)을 생략해도 좋다. 이 때, 제1 보조 자석(417)을 생략해서 실시해도 좋은 것은 물론이다.

상술한 제11 실시 형태에서는, 제2 보조 자석(418)을 마련하고 있지 않았지만, 제2 보조 자석(418)을 마련해서 실시해도 좋다. 이 경우, 제1 자석 볼록부(427) 및 제2 자석 볼록부(437)의 내경(회전축(410)의 중심축선(C)으로부터 내주면까지의 길이)을 길게 하거나, 계자 자석(416)의 외경을 짧게 할 필요가 있다.

상술한 제10 실시 형태에서, 각 제1 볼록부(426) 및 제2 볼록부(436)는 축 방향에서 보아, 서로 대향하는 제2 및 제1 영구 자석(434, 424)의 외측 절반과 겹치도록 돌출되게 형성되어 있었지만, 축 방향에서 보아 지름 방향으로 제2 및 제1 영구 자석(434, 424)의 전체와 겹치도록 하여 실시해도 좋다.

상술한 제10 실시 형태에서는, 제1 볼록부(426) 및 제2 볼록부(436)를 각각 대향하는 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 맞닿도록 하였다. 이들을 제1 및 제2 영구 자석(424, 434)에 맞닿게 하지 않아도 좋고, 제1 볼록부(426) 및 제2 볼록부(436)의 돌출 길이를 적어도 계자 자석(416)의 축 방향의 길이의 1/2 이상 돌출시켜서 실시해도 좋다.

상술한 제10 실시 형태에서는, 제1 볼록부(426) 및 제2 볼록부(436)를 마련하였으나, 이들 중에서 어느 한 쪽을 생략해서 실시해도 좋다.

상술한 제11 실시 형태에서는, 제1 자석 볼록부(427) 및 제2 자석 볼록부(437)를 각각 대향하는 제1 및 제2 돌극(423, 433)에 맞닿도록 하였다. 이들을 제1 및 제2 돌극(423, 433)에 맞닿게 하지 않아도 좋고, 제1 자석 볼록부(427) 및 제2 자석 볼록부(437)의 돌출 길이를 적어도 계자 자석(416)의 축 방향의 길이의 1/2 이상 돌출되도록 해서 실시해도 좋다.

상술한 제11 실시 형태에 있어서, 제1 자석 볼록부(427) 또는 제2 자석 볼록부(437)를 마련하였으나, 이들 중에서 어느 한 쪽을 생략해서 실시해도 좋다.

상술한 제10 실시 형태와 제11 실시 형태를 조합한 구성으로 실시해도 좋다. 즉, 제1 및 제2 볼록부(426, 436)와 제1 및 제2 자기극 볼록부(427, 437)를 각각 축 방향에 있어서, 계자 자석(416)의 축 방향의 길이의 1/2로 해서 제1 및 제2 로터 코어(421, 431)의 중간 위치에서 제1 및 제2 볼록부(426, 436)와 제1 및 제2 자기극 볼록부(427, 437)를 맞닿도록 하였다.

상술한 제13 실시 형태에서는, 제9 실시 형태의 로터(408)를 2세트 준비하고, 이들을 층 구조로 제1 층의 로터(441)와 제2 층의 로터(442)로 서로 겹치게 하여 하나의 로터(440)를 구성하였다. 이들 로터(408)를 3세트 준비하여, 3층 구조로 하여 실시해도 좋다.

이 경우, 예를 들면, 도 46에 있어서, 제2 층의 로터(442)와 겹치는 제3 층의 로터는 제2 층의 로터(442) 측에 제1 구성부(414)(제1 로터 코어(421))가 맞닿게 하면서, 동시에 같은 극의 제1 영구자석(424)끼리가 겹치도록 상대 배치된다. 이 때, 겹치는 같은 극의 제1 영구 자석(424)은 하나의 영구 자석으로 구성된다. 따라서 부품수를 절감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

상술한 제13 실시 형태에서는, 제9 실시 형태의 로터(408)를 사용하여 로터(440)를 구성하였지만, 제9 실시 형태 이외의 상술한 각 실시 형태 및 각 다른 예에서 나타낸 로터를 사용해서 실시해도 좋다.

상술한 제13 실시 형태에서는, 서로 겹치도록 한 로터들(441, 442)의 같은 극의 제2 영구 자석(434)을 일체화하여 하나의 제2 영구 자석(434)으로 겸용했지만, 각각의 제2 영구 자석(434)을 따로따로 사용해서 실시하는 것은 물론 가능하다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 스테이터(405)에 대해서 특별히 한정은 하고 있지 않지만, 상기 각 실시 형태의 로터는 여러 스테이터들에 대응할 수 있고, 예를 들면 도 51에 나타낸 분포 감기의 SC코일의 스테이터(460)나 도 52에 나타낸 집중 감기의 스테이터(461)로 구체화하여, 소형이면서 고출력을 얻을 수 있는 모터에 응용해도 좋다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 로터(408)는 SPM(Surface Permanent Magnet Motor)형의 로터로 구체화했지만, 도 52에 나타낸 바와 같이, IPM(Interior Permanent magnet Motor)의 로터(463)로 구체화하고, 소형이면서 고출력을 얻을 수 있는 모터에 응용해도 좋다.

상술한 제14 실시 형태에서는, 적층 강판 부위들(453, 457)은 저자기 저항 부위들(452, 456)을 축 방향으로 랩(피복)하도록 했다. 이들 적층 강판 부위들(453, 457)을 원통 형상으로 형성하여, 저자기 저항 부위들(452, 456)의 로터(408)의 단부 측이 노출되도록 해서 실시해도 좋다. 이 경우라도 전술한 제9 실시 형태와 같은 이점들을 얻을 수 있다.

상술한 제14 실시 형태에 있어서, 상술한 제10 실시 형태의 제1 볼록부(426) 및 제2 볼록부(436)를 마련하거나, 상술한 제11 실시 형태의 제1 자석 볼록부(427) 및 제2 자석 볼록부(437)를 마련해서 실시해도 좋다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 제1 로터 코어(421) 및 제2 로터 코어(431)를, 강판으로 이루어지는 로터 코어 피스들(420, 430)을 적층해서 형성했다. 이들을 압분 자심 재료로 형성해도 좋다. 예를 들면, 철분 등의 자성 분말과 수지 등의 절연물을 섞어서 금형으로 가열 프레스 성형하여 제1 로터 코어(421) 및 제2 로터 코어(431)를 만들도록 한다.

이 경우, 제1 로터 코어(421) 및 제2 로터 코어(431)의 설계의 자유도가 높고, 제조 프로세스가 아주 간단해지면서, 동시에 제1 로터 코어(421) 및 제2 로터 코어(431)의 자기 저항을 작게 할 수 있다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 자기극이 14 자기극이었지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 자기극의 수를 적당히 변경해서 실시해도 좋다. 물론, 극쌍들이 홀수가 아니라, 짝수라도 좋다.

상술한 제9 내지 제14 실시 형태에서는, 제1 자기극을 S극, 제2 자기극을 N극으로 했지만, 반대의 제1 자기극을 N극, 제2 자기극을 S극으로 해서 실시해도 좋다.

Claims

제1 코어 베이스와 상기 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 상기 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제1 로터 코어;
제2 코어 베이스와 상기 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 상기 외주부에서 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제2 로터 코어로서, 상기 각 제2 훅 형상의 자기극부는 원주 방향으로 이웃하는 상기 제1 훅 형상의 자기극부들 끼리의 사이에 배치되는 상기 제2 로터 코어;
축 방향을 따라 자화되면서 동시에 상기 제1 로터 코어와 상기 제2 로터 코어 사이에 배치되는 계자 자석으로서, 상기 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시키는 상기 계자 자석; 및
상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이에 배치되는 보극 자석으로서, 상기 보극 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 각각 대향하는 부위에 있어서, 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부들의 극성과 같은 극성을 갖도록 자화된 상기 보극 자석을 구비하며,
상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 배치되는 보조 자석을 더 구비하고, 상기 보조 자석에 있어서 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 대향하는 부위가 각각 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 같은 극성을 갖도록 상기 보조 자석의 자기극이 지름 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 계자 자석은 고리 형상이며, 상기 계자 자석의 지름 방향의 내측 및 지름 방향의 외측 중에서 적어도 한쪽에 배치되는 고리 형상의 보조 자석을 더 구비하며, 상기 보조 자석은 상기 계자 자석에 있어서의 자기극의 배치와 같은 자기극의 배치를 갖는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 계자 자석의 지름 방향의 외측에 배치되는 고리 형상의 보조 자석을 더 구비하며, 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 대향하는 부위가 각각 대향하는 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 같은 극성을 갖도록, 상기 보조 자석의 자기극이 지름 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 보조 자석의 기자력은 상기 보극 자석의 기자력보다 큰 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 보극 자석의 기자력은 상기 계자 자석의 기자력보다 작은 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부는 판재를 굴곡시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 로터 코어는 압분 자심으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 로터 코어의 서로 역방향의 면에 각각 배치되는 보조 자석을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부는 지름 방향에서 보아 축 방향으로 긴 직사각의 형상인 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 기재된 로터를 2세트 또는 3세트 구비하는 것을 특징으로 하는 로터 어셈블리.
제 10 항에 있어서,
상기 각 로터의 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부는 지름 방향에서 보아 축 방향으로 긴 직사각의 형상을 가지며, 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부 간에 배치되는 보극 자석은 모든 로터의 보극 자석으로서 겸용되는 것을 특징으로 하는 로터 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 보극 자석은 지름 방향에 있어서 같은 보극 자석과 상기 제1 및 제2 로터 코어와의 사이에 갭이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 12 항에 있어서,
상기 갭의 지름 방향의 길이(L)는 상기 제1 및 제2 로터 코어와 상기 제1 및 제2 로터 코어에 지름 방향에 있어서 대향하는 스테이터와의 사이의 에어 갭의 크기를 "G"로 했을 때에 0<L/G≤4.5가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 12 항에 있어서,
상기 갭의 지름 방향의 길이(L)는 상기 제1 및 제2 로터 코어와 상기 제1 및 제2 로터 코어에 지름방향에 있어서 대향하는 스테이터와의 사이의 에어 갭의 크기를 "G"로 했을 때에 1.5≤L/G가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 13 항에 있어서,
상기 갭의 지름 방향의 길이는 1.5≤L/G≤3.5가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 12 항에 있어서,
상기 갭에 배치되는 비자성체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항에 있어서,
상기 보조 자석은 원주 방향으로 이웃하는 상기 보극 자석의 사이에 감합되는 것을 특징으로 하는 로터.
원반 형상의 제1 코어 베이스와 상기 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제1 로터 코어;
원반 형상인 제2 코어 베이스와 상기 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 같은 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제2 로터 코어로서, 상기 제1 코어 베이스와 상기 제2 코어 베이스가 축 방향으로 대향된 상태에서 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부가 원주 방향으로 번갈아가며 배치되는 상기 제2 로터 코어;
축 방향을 따라 자화되면서 동시에 같은 축 방향에 있어서 상기 제1 코어 베이스와 제2 코어 베이스 사이에 배치되는 계자 자석으로서, 상기 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시키는 상기 계자 자석; 및
원주 방향으로 있어서의 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이의 위치, 그리고 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 지름 방향의 내측의 위치 중에서 적어도 한쪽에 마련되는 보조 자석을 구비하며,
상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 지름 방향 내측의 개소에 마련되는 보조 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 배치되어 있고, 상기 보조 자석에 있어서 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 대향하는 부위가 각각 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 같은 극성을 갖도록 상기 보조 자석의 자기극이 지름 방향을 따라 배치되며,
상기 보조 자석은 상기 계자 자석과 다른 특성의 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 18 항에 있어서,
상기 보조 자석은 원주 방향에 있어서의 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이의 위치에 마련되는 보극 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 보극 자석은 상기 계자 자석보다 항자력이 큰 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 보극 자석은 상기 계자 자석보다 잔류 자속 밀도가 큰 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 계자 자석은 페라이트 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 보극 자석은 희토류 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 23 항에 있어서,
상기 보극 자석은 네오디뮴 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 보극 자석은 SmFeN자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서,
상기 보극 자석은 시트 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 로터.
제 20 항에 있어서, 상기 보조 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 각각의 지름 방향의 내측에 마련된 배면 자석을 포함하고, 상기 배면 자석은 상기 보극 자석보다 항자력이 작은 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 21 항에 있어서, 상기 보조 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 각각의 지름 방향의 내측에 마련된 배면 자석을 포함하고, 상기 배면 자석은 상기 계자 자석보다 잔류 자속 밀도가 큰 자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 19 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 지름 방향 내측의 개소에 마련되는 보조 자석은 원주 방향으로 이웃하는 상기 보극 자석의 사이에 감합되는 것을 특징으로 하는 로터.
원반 형상의 제1 코어 베이스와 상기 제1 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 상기 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장되는 복수의 제1 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제1 로터 코어;
원반 형상인 제2 코어 베이스와 상기 제2 코어 베이스의 외주부에 동일한 간격으로 마련되어 상기 외주부에서 지름 방향의 외측으로 돌출되면서 동시에 축 방향으로 연장되는 복수의 제2 훅 형상의 자기극부들을 갖는 제2 로터 코어로서, 상기 각 제2 훅 형상의 자기극부는 원주 방향으로 이웃하는 상기 제1 훅 형상의 자기극부들 끼리의 사이에 배치되는 상기 제2 로터 코어;
축 방향으로 따라 자기를 띠게 되는 동시에 상기 제1 코어 베이스와 상기 제2 코어 베이스 사이에 배치되는 계자 자석으로서, 상기 계자 자석은 상기 제1 훅 형상의 자기극부를 제1 자기극으로서 기능시키고, 상기 제2 훅 형상의 자기극부를 제2 자기극으로서 기능시키는 상기 계자 자석; 및
상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 배치되는 보조 자석으로서, 상기 보조 자석은 상기 보조 자석의 지름 방향의 외측 부분의 극성이 대응하는 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 극성과 같아지도록 자화된 상기 보조 자석을 구비한 로터이며,
축 방향 단면에 있어서 상기 보조 자석 중에서 적어도 일부의 자화 방향은 지름 방향에 대하여 경사지며, 이에 의해 상기 각 훅 형상의 자기극 내를 흐르는 자속의 일부가 상기 보조 자석 내를 비스듬히 우회하는 것이 가능해지는 것을 특징으로 하는 로터.
제 30 항에 있어서,
원주 방향으로 있어서 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부 사이에 배치되는 보극 자석으로서, 상기 보극 자석은 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 각각 대향하는 부위에 있어서, 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 극성들과 같은 극성을 갖도록 자화된 상기 보극 자석을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 로터.
제 30 항에 있어서,
축 방향의 단면에 있어서, 상기 보조 자석 전부의 자화 방향이 지름 방향에 대하여 한결같이 경사지는 것을 특징으로 하는 로터.
제 30 항에 있어서,
상기 축 방향에서 바라본 상기 보조 자석의 자화 방향이 지름 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 30 항에 있어서,
상기 보조 자석에서 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부의 배면에 대향하는 부위가 각각 상기 제1 및 제2 훅 형상의 자기극부와 같은 극성을 갖도록 상기 보조 자석의 자기극이 지름 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 로터.
제 30 항에 있어서,
원주 방향에서 상기 제1 훅 형상의 자기극부와 상기 제2 훅 형상의 자기극부와의 사이에 배치되는 보극 자석을 더 구비하고,
상기 보조 자석은 원주 방향으로 이웃하는 상기 보극 자석의 사이에 감합되어 있는 것을 특징으로 하는 로터.
제 1 항 내지 제 9 항 및 제 12 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 기재된 로터를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
제 10 항 또는 제 11 항에 기재된 로터 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.