KR101891666B1 - 자석 고정수단이 구비된 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석 고정수단을 이용하여 회전자에 설치되는 영구자석의 고정력을 극대화 하고, 본딩 또는 강제 압입등의 방법을 사용하지 않고 영구자석을 고정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
자석 고정수단이 구비된 모터는 동력전달부의 부품수가 감소되므로 액추에이터 제작에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

Description

자석 고정수단이 구비된 모터{Magnetic fixing device Having Motor}

본 발명은 자석 고정수단을 이용하여 회전자에 설치되는 영구자석의 고정력을 극대화 하고, 본딩 또는 강제 압입등의 방법을 사용하지 않고 영구자석을 고정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 샤프트와 같이 회전하는 회전자가 구비되어 있다. 회전자에는 영구자석이 삽입 설치되는데 종래에는 접착제를 활용하여 본딩 작업을 통해 고정하거나 회전자에 강제 압입 등의 방법을 사용하여 영구자석을 고정하는 방법을 사용하였다. 그러나 접착제를 사용하는 고정방법은 접착제를 건조하기 위한 별도의 설비가 필요하고 건조시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 강제 압입을 하여 영구자석을 설치하는 방법은 별도의 압입 설비가 필요하여 이로 인해 제조 원가가 상승하고 공정이 지연되는 등의 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로 탄성이 있는 자석 고정 링을 통해 자석을 조립과정에서 쉽게 고정하는 자석고정수단이 구비된 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자석 고정수단이 구비된 모터는 제1회전자코어, 영구자석 및 자석고정링을 포함한다.

제1회전자 코어는 샤프트가 삽입될 수 있도록 제1샤프트홀이 형성된 제1몸체부와 제1몸체부를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제1회전자폴과 제1몸체부와 복수의 제1회전자폴을 연결하는 복수의 제1연결부를 포함하는 제1코어판이 복수개로 적층되어 형성된다.

영구자석은 제1회전자폴의 사이에 복수개가 삽입 설치될 수 있다.

자석고정링은 탄성체로 이루어지고, 샤프트와 삽입될 수 있도록 제2샤프트홀을 포함하며 제1몸체부 위로 설치되는 제2몸체부와 제1연결부들 사이에서 제2몸체부로부터 반경방향으로 연장 형성되어 영구자석을 고정되도록 하는 복수개의 고정부를 포함한다.

자석고정링의 고정부는 영구자석을 반경방향 외측으로 밀어내면서 영구자석과의 사이에 발생하는 마찰력을 통해 영구자석을 고정시킬 수 있다.

자석고정링은 제1회전자코어의 상부에 설치되는 상부자석고정링과 제1회전자코어 하부에 설치되는 하부자석고정링을 포함할 수 있다.

또한, 자석고정수단이 구비된 모터는 제2회전자코어와 제3회전자코어를 추가로 포함 할 수 있다.

제2회전자코어는 제1회전자폴과 동일한 형상의 제2회전자폴이 원주방향으로 복수개 배열되어 적층되며, 제1회전자코어 위로 설치될 수 있다.

제2회전자코어는 자석고정링의 제2몸체부를 원주방향으로 둘러싸며 배치될 수 있다.

제2회전자코어는 제1회전자코어의 상부에 설치되는 제2상부회전자코어와 제1회전자코어의 하부에 설치되는 제2하부회전자코어를 포함할 수 있다.

제3회전자코어는 샤프트가 삽입될 수 있도록 제3샤프트홀이 형성된 제3몸체부와 제3몸체부를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제3회전자폴과 제3몸체부와 복수의 제3회전자폴을 연결하는 복수의 제3연결부를 포함하는 제3코어판이 복수개로 적층되어 형성되며, 제2회전자코어 위로 설치될 수 있다.

제3회전자코어는 제2상부회전자코어의 상부에 설치되는 제3상부회전자코어와 제2하부회전자코어의 하부에 설치되는 제2하부회전자코어를 포함할 수 있다.

그리고, 제1회전자폴과 제2회전자폴과 제3회전자폴 중 적어도 하나에는 영구자석이 반경방향 외측으로 밀려 나가지 않도록 지지하는 지지부가 형성될 수 있다.

고정부의 끝단부 외주면은 반경방향 내측으로 경사진 형태일 수 있다.

실시예에 따라 고정부는 끝단부로 갈수록 반경방향 외측으로 벌어지다가 벤딩되어 상기 끝단부가 반경방향 내측으로 점점 좁혀지도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 자석 고정수단이 구비된 모터에 따르면, 동력전달부의 부품수가 감소되므로 액추에이터 제작에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 모터 회전자 내부의 영구자석 고정을 용이하게 하고 자속 누설을 저감 시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 회전자를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석고정링이 제1회전자코어에 조립된 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 회전자를 분해한 분해도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1코어판을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제3코어판을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2회전자코어를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자석고정링을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자석고정링이 영구자석을 고정하는 모습이 도시된 단면도이다.
도 9는 본 본 발명의 실시예에 따른 자석고정링의 고정부가 반경방향 외측으로 휘어진 형상을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 회전자코어에 영구자석이 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자석고정수단이 구비된 모터에 대하여 살펴본다. 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 자석 고정수단이 구비된 모터는 제1회전자코어(100), 영구자석(150) 및 자석고정링(160, 170)을 포함한다.

제1회전자코어(100)는 도 1, 2 및 도 4를 참조하면 샤프트가 삽입될 수 있도록 제1샤프트홀(105)이 형성된 제1몸체부(110)와 제1몸체부(110)를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제1회전자폴(120)과 제1몸체부(110)와 복수의 제1회전자폴(120)을 연결하는 복수의 제1연결부(130)를 포함하는 제1코어판(140)이 복수개로 적층되어 형성된다. 판형상의 제1코어판(140)이 적층되어 스텍이 됨에 따라 제1코어판(140)의 회전자폴 사이에 영구자석(150)이 삽입될 수 있는 공간(a)이 형성될 수 있다. 따라서, 영구자석(150)은 제1회전자폴(120)의 사이에 각각 복수개가 삽입 설치될 수 있다.

도 7을 참조하면 자석고정링(160, 170)은 탄성체로 이루어지고, 샤프트와 삽입될 수 있도록 제2샤프트홀(180)을 포함하며 제1회전자폴(120)에 형성된 제1몸체부(110) 위로 설치되는 제2몸체부(190)와 제1연결부(130)들 사이에서 제2몸체부(190)로부터 반경방향으로 연장 형성되어 영구자석(150)을 고정되도록 하는 복수개의 고정부(200)를 포함한다.

자석고정링(160, 170)의 고정부(200)는 영구자석(150)을 반경방향 외측으로 밀어내면서 영구자석(150)과의 사이에 발생하는 마찰력을 통해 영구자석(150)을 고정시킬 수 있다. 영구자석(150)을 고정하는 원리는 후술한다.

자석고정링(160, 170)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1회전자코어(100)의 상부에 설치되는 상부자석고정링(160)과 제1회전자코어(100) 하부에 설치되는 하부자석고정링(170)을 포함할 수 있다.

또한, 자석고정수단이 구비된 모터는 제2회전자코어(210, 220)와 제3회전자코어(240, 250)가 추가로 포함 될 수 있다.

제2회전자코어(210, 220)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1회전자폴(120)과 동일한 형상의 제2회전자폴(230)이 원주방향으로 복수개 배열되어 적층되며, 제1회전자코어(100) 위로 설치될 수 있다. 제2회전자코어(210, 220)는 자석고정링(160, 170)의 제2몸체부(190)를 원주방향으로 둘러싸며 배치될 수 있다.

즉 제2회전자폴(230)이 제1회전자폴(120)의 일면에 동일하게 겹쳐져서 설치될 수 있다. 제2회전자코어(210, 220)는 제1회전자코어(100)에 설치된 자석고정링(160, 170) 위에 후술할 제3회전자코어(240, 250)가 적층될 때 제1회전자코어(100)와 제3회전자코어(240, 250) 사이에 빈공간이 생기지 않도록 하는 역할을 한다.

도 3을 참조하면 제2회전자코어(210, 220)는 자석고정링(160, 170)과 동일하게 제1회전자코어(100)의 상부에 설치되는 제2상부회전자코어(210)와 제1회전자코어(100)의 하부에 설치되는 제2하부회전자코어(220)를 포함할 수 있다.

제3회전자코어(240, 250)는 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트가 삽입될 수 있도록 제3샤프트홀(260)이 형성된 제3몸체부(270)와 제3몸체부(270)를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제3회전자폴(280)과 제3몸체부(270)와 복수의 제3회전자폴(280)을 연결하는 복수의 제3연결부(290)를 포함하는 제3코어판(300)이 복수개로 적층되어 형성되며, 제2회전자코어(210, 220) 위로 설치될 수 있다. 본 실시예에서 제3코어판(300)은 상기에 언급한 제1코어판(140)과 동일한 형상일 수 있다.

제3회전자코어(240, 250)는 자석고정링(160, 170)과 동일하게 제2상부회전자코어(210)의 상부에 설치되는 제3상부회전자코어(240)와 제2하부회전자코어(220)의 하부에 설치되는 제3하부회전자코어(250)를 포함할 수 있다.

그리고, 도 4 도 5 및 도 6을 참조하면 제1회전자폴(120)과 제2회전자폴(230)과 제3회전자폴(280) 중 적어도 하나에는 영구자석(150)이 반경방향 외측으로 밀려 나가지 않도록 지지하는 지지부(310)가 형성될 수 있다. 지지부(310)는 제1회전자폴(120)과 제2회전자폴(230)과 제3회전자폴(280) 중 적어도 하나에 원주방향으로 양쪽에 돌출 형성되어 있으며 영구자석(150)이 자석고정링(160, 170)의 고정부(200)의 탄성력으로 반경방향외측으로 밀러날 때 막아주는 역학을 수행한다.

그리고, 도 8 내지 도 10을 참조하면 자석고정링(160, 170)은 제1회전자코어(100)와 제3회전자 코어 사이에 설치되며, 자석고정링(160, 170)의 고정부(200)의 중앙부(200a)는 A방향으로 탄성이 작용하여 영구자석(150)을 반경방향 외측으로 밀어내면서 영구자석(150)을 고정한다. 이 때문에 영구자석(150)은 별도의 본딩 작업이나 압입 작업 없이도 영구자석(150)을 제1회전자코어(100)의 공간에 고정시킬 수 있다.

도 9와 도 10을 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 자석고정링(160,170)의 고정부(200)는 중앙부(200a)가 반경방향 외측으로 θ각 만큼 돌출된 상태이므로 영구자석(150)은 상기에 언급한 바와 같이 방경방향 외측으로 밀어내면서 영구자석(150)을 고정하게 된다. 또한, 영구자석(150)을 B방향으로 삽입할 때 고정부(200)의 끝단(200b)에 걸리지 않도록 고정부(200)의 끝단(200b)을 반경방향 내측으로 벤딩하여 끝단(200b)의 접촉면(D)이 반경방향 내측으로 경사지도록 할 수 있다.

이를 통해 고정부(200)는 상기의 효과뿐만 아니라 중앙부(200a)와 끝단(200b)이 연결되는 지점(C)이 영구자석(150)을 반경방향 외측으로 더욱 강하게 밀어내어 영구자석(150)의 고정력을 강화시키는 효과가 발생된다. 아울러 영구자석(150)이 삽입되면 도 10에 도시된 바와 같이 고정부(200)가 완전히 일자로 펼쳐진 상태가 되는 데 이를 통해 제1회전자 코어의 제1몸체부(110)의 외주면과 영구자석(150) 사이의 틈이 작게 형성되어 먼지등 이물질이 발생되는 것을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.

실시예에 따라 고정부(200)의 끝단(200b)은 반경방향 내측으로 굽어지지 않고, 끝단(200b)이 반경방향 내측으로 경사지도록 형성되어 영구자석(150)이 끝단(200b)에 걸리지 않고 용이하게 삽입되게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 도 10에 도시된 바와 같이 자석고정링(160,170)의 제2몸체부(190)와 제2회전자폴(230)은 높이가 같을 수 있다. 따라서 제2회전자코어(210, 220)와 제2몸체부(190)를 제3회전자코어(240, 250)가 덮으면 틈이 생기지 않게 되는 것이다.

다음으로 3을 참조하여 모터의 회전자가 조립되는 과정에 대해 설명하고자 한다.

제1코어판(140)을 적층하여 스택상태인 제1회전자코어(100)를 구성한다.

그리고, 제1회전자코어(100)의 연결부들 사이에 자석고정링(160, 170)의 고정부(200)가 삽입되고 제2몸체부(190)가 제1회전자코어(100)의 제1몸체부(110)와 일치하여 적층 되도록 제1회전자코어(100)에 자석고정링(160, 170)을 상기에 언급한 바와 같이 제1회전자코어(100)의 양측에 적층할 수 있다.

회전자폴이 없는 자석고정링(160, 170)에 의해 제1회전자코어(100)와 제3회전자코어(240, 250) 사이의 빈틈이 생기지 않도록 제2회전자폴(230)만으로 구성된 제2회전자코어(210, 220)를 제1회전자코어(100)의 제1회전자폴(120)에 적층한다. 마지막으로 제1회전자폴(120)과 동일한 형상을 가진 제3회전자폴(280)을 자석고정링(160, 170)과 제2회전자폴(230)의 상부에 적층한다. 최종적으로 영구자석(150)을 회전자폴 사이의 공간에 설치하여 조립을 마무리하게 된다. 본 실시예에서는 영구자석(150)을 최종적으로 조립하는 것을 설명하였지만 제1회전자코어(100)에 영구자석(150)을 먼저 삽입한 후에 자석고정링(160, 170)과 제2회전자코어(210, 220)와 제3회전자코어(240, 250)를 조립하여도 무방하다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 제1회전자코어
105: 제1샤프트홀
110: 제1몸체부
120: 제1회전자폴
130: 제1연결부
140: 제1코어판
150: 영구자석
160: 상부자석고정링
170: 하부자석고정링
180: 제2샤프트홀
190: 제2몸체부
200: 고정부
210: 제2상부회전자코어
220: 제2하부회전자코어
230: 제2회전자폴
240: 제3상부회전자코어
250: 제3하부회전자코어
260: 제3샤프트홀
270: 제3몸체부
280: 제3회전자폴
290: 제3연결부
300: 제3코어판
310: 지지부

Claims (10)

1. 샤프트가 삽입될 수 있도록 제1샤프트홀이 형성된 제1몸체부와 상기 제1몸체부를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제1회전자폴과 상기 제1몸체부와 상기 복수의 제1회전자폴을 연결하는 복수의 제1연결부를 포함하는 제1코어판이 복수개로 적층되어 형성된 제1회전자코어;
   상기 제1회전자폴의 사이에 삽입 설치되는 복수의 영구자석;
   탄성체로 이루어지고, 상기 샤프트가 삽입될 수 있도록 제2샤프트홀을 포함하며 상기 제1몸체부를 덮으면서 위로 설치되는 제2몸체부와 상기 제2몸체부로부터 반경방향으로 각각 연장 형성된 후 상기 샤프트의 길이방향으로 절곡되어 상기 제1연결부들 사이에서 상기 길이방향으로 연장 형성되어 상기 영구자석이 고정되도록 하는 복수개의 고정부를 포함하는 자석고정링;
   상기 제1회전자폴과 동일한 형상의 제2회전자폴이 원주방향으로 복수개 배열되어 상기 제1회전자폴의 위로 상기 제2몸체부 높이만큼 설치되는 제2회전자코어; 및
   상기 샤프트가 삽입될 수 있도록 제3샤프트홀이 형성된 제3몸체부와 상기 제3몸체부를 원주방향으로 둘러싸면서 복수개가 형성된 제3회전자폴과 상기 제3몸체부와 상기 복수의 제3회전자폴을 연결하는 복수의 제3연결부를 포함하는 제3코어판이 복수개로 적층되어 형성되며, 상기 제2회전자코어 및 상기 자석고정링의 상기 제2몸체부를 덮으면서 설치되는 제3회전자코어
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2회전자코어는 상기 자석고정링의 상기 제2몸체부를 원주방향으로 둘러싸며 배치되는 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 자석고정링의 상기 고정부는 상기 영구자석을 반경방향 외측으로 밀어내면서 상기 영구자석과의 사이에 발생하는 마찰력을 통해 상기 영구자석을 고정시키되, 상기 제2몸체부로부터 끝단부로 갈수록 반경방향으로 벌어지다가 벤딩되어 상기 끝단부가 반경방향 내측으로 점점 좁혀지도록 형성되며, 상기 영구자석이 삽입되어 설치된 상태에서는 상기 영구자석에 의해 변형되어 곧게 펴진 상태가 되는 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1회전자폴과 상기 제2회전자폴과 상기 제3회전자폴 중 적어도 하나에는 상기 영구자석이 반경방향 외측으로 밀려 나가지 않도록 지지하는 지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 자석고정링은 상기 제1회전자코어의 상부에 설치되는 상부자석고정링과 상기 제1회전자코어 하부에 설치되는 하부자석고정링을 포함하며,
   상기 제2회전자코어는 상기 제1회전자코어의 상부에 설치되는 제2상부회전자코어와 상기 제1회전자코어의 하부에 설치되는 제2하부회전자코어를 포함하고,
   상기 제3회전자코어는 상기 제2상부회전자코어의 상부에 설치되는 제3상부회전자코어와 상기 제2하부회전자코어의 하부에 설치되는 제2하부회전자코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 고정부의 끝단부 외주면은 상기 영구자석이 반대방향에서 삽입되어 올 때 상기 영구자석 끝단이 걸리지 않도록 반경방향 내측으로 경사진 것을 특징으로 하는 자석 고정수단이 구비된 모터.
10. 삭제

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