KR102016250B1

KR102016250B1 - 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터

Info

Publication number: KR102016250B1
Application number: KR1020180015884A
Authority: KR
Inventors: 유동석; 김기만; 엄상준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-29
Also published as: DE112019000732T5; US20210036591A1; WO2019156419A1; KR20190096217A

Abstract

본 발명은 스테이터 구조가 개선된 듀얼 로터 타입 모터에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 소정의 각도만큼 미스얼라인을 주는 방식으로, 별도로 스테이터 구조를 복잡한 형상으로 설계 변경하지 않으면서도 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 모터의 효율을 저하시키지 않으면서 진동 및 소음 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터{DUAL ROTOR TYPE MOTOR IMPROVED STATOR STRUCTURE}

본 발명은 모터의 효율 감소를 방지하면서 코팅토크 및 토크리플을 감소시키기 위해 스테이터 구조를 개선한 듀얼 로터 타입 모터에 관한 것이다.

모터의 진동 및 소음은 코깅토크, 토크리플, 전자기 가진원에 의해 발생된다. 그 중 코깅토크와 토크리플은 로터가 회전시 스테이터의 자속 변화에 의해 발생하며 코어 설계를 통하여 개선할 수 있다.

종래의 IPM(Interior Permanent Magnet) 모터의 경우, 진동 및 소음을 개선하기 위하여 스테이터의 스큐(Skew) 및 로터 영구자석의 다단 적층 등의 방식을 적용하여 토크리플을 저감시켰다. 그러나 이 같은 종래의 방식은 모터의 제작 및 가공 측면에서 여러 가지 불리한 단점이 있다.

도 1은 종래의 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)는 아우터 로터(11), 이너 로터(13), 그리고 스테이터(15)를 포함한다.

다수 개의 영구자석(11a, 11b)이 내측 원주 방향으로 배열된 아우터 로터(11)와, 다수 개의 영구자석(13a, 13b)이 외측 원주 방향으로 배열된 이너 로터(13)는 스테이터(15)의 외측 및 내측 각각에서 회전한다.

이로써, 아우터 로터(11) 및 이너 로터(13) 사이에 위치하는 스테이터(15)에 감겨진 코일(17)을 통해 전류가 흐르게 되며 토크가 발생된다. 그리고 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우, 아우터 로터(11)와 이너 로터(13)에서 발생되는 토크의 합으로 전체 토크 값이 산정된다.

그런데 이러한 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우에도 진동 및 소음 발생 문제가 존재하는데, 진동 및 소음을 감소시키기 위하여 코깅토크 또는 토크리플을 저감시키기 위한 노력이 이루어지고 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0092887호(2013.08.21. 공개일)(이하, '선행문헌 1'이라 함)에는 영구자석 모터가 개시된다. 이에 개시된 선행문헌 1의 영구자석 모터의 경우 회전자 티스의 티스확장자 높이, 인접한 티스확장자 간의 거리, 회전자티스의 전기각 및 티스확장부의 직선부 각도를 조절하여 토크리플을 최소화할 수 있다. 다만, 선행기술 1의 티스는 복잡한 구조로 개선되어야 하기에, 가공에 어려움이 있다.

또한, 본 발명과 관련된 다른 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0085057호(2010.07.28. 공개일)(이하, '선행문헌 2'라 함)에는 듀얼 로터 모터에 관하여 개시된다. 이에 개시된 선행문헌 2의 듀얼 로터 모터는 내측 슬롯 각도를 내측 슬롯 각도보다 크게 하는 등 스테이터 코어의 티스 구조를 개선하여 코팅 토크를 억제하여 저소음 효과를 구현해 낸다. 다만, 선행문헌 2에 따른 티스의 형상으로 가공을 하기에는 현실적으로 어려움이 따르며, 가공에 따른 비용이 증가하는 문제가 있다.

또한, 본 발명과 관련된 또 다른 선행문헌으로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0044754에는 영구자석 모터가 개시된다. 선행문헌 3은 영구자석 모터의 티스와 회전자 간의 조립성을 향상시키고, 회전자의 변형 및 불량률을 낮추고, 누설 자속을 최소화하여 코깅토크를 감소시키는 영구자석 모터에 관하여 개시하고 있다. 다만, 선행문헌 3은 티스의 외주 측단에서 원주방향으로 티스확장부를 형성하고, 티스의 외주에서 로터 축 중심 방향으로 절개홈을 형성하고, 티스의 내주에서 방사방향으로 사출물이 관입되는 관입홈을 형성한다. 이와 같은 티스의 복잡한 구조를 제공하기 위해서는 가공 작업에 많은 시간이 소요되고, 작업 비용이 증가되는 문제가 있다.

따라서, 스테이터 구조를 간단히 개선하여 코깅토크 및 토크리플을 저감시킬 수 있는 기술적 해결 방안이 요청된다.

본 발명은 스테이터 내, 외측 티스 사이에 미스얼라인을 주는 방식으로 복잡한 형상 및 구조로 티스를 가공하지 않으면서도 코깅토크 및 토크리플을 저감시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 스테이터 슬롯 형상을 개선하여 모터의 출력을 유지하면서도 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 소정의 각도만큼 미스얼라인을 주어 토크리플을 감소시킨 듀얼 로터 타입 모터를 제공할 수 있다.

이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는 코일이 감긴 스테이터, 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함한다. 이때, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서, 내측 티스는 외측 티스를 기준으로 -2 이상 0 미만 또는 0 초과 4이하의 각도로 미스얼라인 배열될 수 있다. 이 경우, 아우터 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제1 자속과, 이너 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제2 자속은, 스테이터를 공유하여 흐르면서 상호 간섭되어 내측 티스와 외측 티스 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플을 감소시킬 수 있다.

상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 일정 비율로 조절하는 방식으로 모터의 효율을 감소시키지 않으면서 토크리플을 감소시킬 수 있는 듀얼 로터 타입 모터를 제공할 수 있다.

이를 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터는, 코일이 감긴 스테이터, 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터, 및 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터를 포함하며, 스테이터는 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함한다. 이때, 서로 인접한 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 슬롯오픈부의 제2 간격의 크기는 제1 슬롯오픈부의 제1 간격의 크기에 비해 설정 비율로 크게 형성될 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에서, 제2 슬롯오픈부의 제2 간격은 제1 슬롯오픈부의 제1 간격에 비해 1.2 ~ 1.4배의 크기를 가질 수 있다.

본 발명에 의하면, 스테이터의 내, 외측 티스 사이에 소정의 각도만큼 미스얼라인을 주는 방식으로, 스테이터 구조를 복잡한 형상으로 설계 변경하지 않으면서도 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다.

특히, 외측 티스를 기준으로 내측 티스를 소정의 각도 범위(예: -2 ~ +4도 등)로 변경하였을 경우, 모터의 효율을 동등수준으로 유지한 채 토크리플을 대폭 개선할 수 있다. 이에 따르면, 모터에 스큐(skew)를 주어 토크리플을 감소시켰던 종래의 구조(예: 스테이터 코어의 회전 적층 구조, 영구자석의 다단 적층 구조 등)에 비해 가공상에 이점이 있으며, 모터의 효율 감소를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 일정 비율로 조절하는 방식으로 모터의 효율을 감소시키지 않으면서 토크리플을 감소시킬 수 있다.

특히, 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x1)와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x2)를 일정 비율, 예를 들면 x2/x1 = 1.2 ~ 1.4의 비율로 조절할 수 있다. 이에 따르면, 스큐 효과처럼 토크리플을 감소시킬 수 있으면서, 종래의 경우 토크의 감소로 인해 모터의 효율까지 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 듀얼 로터 타입 모터의 평면 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조에서 내, 외측 티스 간의 미스얼라인 각도에 따른 모터 효율 및 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 평면도이다.
도 7은 제2 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제1 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.
도 8은 제1 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제2 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 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. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

제1 실시예

도 2는 듀얼 로터 타입 모터의 평면 형상을 보여주는 도면이다. 도시된 듀얼 로터 타입 모터(100)는 아우터 로터(110), 이너 로터(130), 그리고 스테이터(150)를 포함한다.

스테이터(150)에는 코일(170)이 감겨진다.

이때, 스테이터(150)는 외측 티스(151)와 내측 티스(153)를 포함한다.

여기서, 외측 티스(151)는 아우터 로터(110)와 마주하도록 돌출하여 형성된 부분을 말한다.

그리고 내측 티스(153)는 이너 로터(130)와 마주하도록 돌출하여 형성된 부분을 말한다.

다만, 도 2에 도시된 외측 티스(151) 및 내측 티스(153)의 구체적인 형상은 본 발명을 제한하지 않으며, 이와 다른 변형된 형상을 가질 수도 있다.

아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외륜과 대향하여 설치된다.

구체적으로는, 아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외륜과 마주하는 내주 면(또는 내측 면)을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, N, S극의 영구자석이 아우터 로터(110)의 내주 면을 통해 교대로 원주 방향으로 배열될 수 있다.

이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 설치된다.

구체적으로는, 이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내륜과 대향하여 마주하는 외주 면(또는 외측 면)을 통해 다수 개의 영구자석이 원주방향으로 배열되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, N, S극의 영구자석이 이너 로터(130)의 외주 면을 통해 교대로 원주 방향으로 배열될 수 있다.

아우터 로터(110)는 스테이터(150)의 외측에서 회전하도록 구성되며, 이너 로터(130)는 스테이터(150)의 내측에서 회전하도록 구성된다.

이와 같이 아우터 로터(110)와 이너 로터(130)가 스테이터(150)의 외, 내측에서 회전하도록 구성됨에 따라, 스테이터(150)에 감겨진 코일을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.

아우터 로터(110)에 배열된 영구자석을 통해 제1 자속(F1)(즉, 외측 자속 흐름)이 발생된다. 이와 마찬가지로, 이너 로터(130)에 배열된 영구자석을 통해 제2 자속(F2)(즉, 내측 자속 흐름)이 발생된다.

이렇게 발생된 자속(F1, F2)의 흐름은 아우터 로터(110)와 이너 로터(130) 사이에 위치하는 하나의 스테이터(150)를 공유하여 흐르게 되며, 자속(F1, F2) 간에 상호 간섭이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 이러한 자속 간의 상호 간섭을 이용하여 설계 시 코깅토크 및 토크리플을 줄일 수 있다.

도 3은 종래의 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예(이하, '제1 실시예'라 함)에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조를 간략히 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)를 보여준다. 도 3에 도시된 종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)는 영구자석(11a)이 내측 면에 구비된 아우터 로터(11)와, 영구자석(13a)이 외측 면에 구비된 이너 로터(13)와, 이들 사이에 위치하며 코일(17)이 감겨진 스테이터(15)를 포함한다.

종래의 듀얼 로터 타입 모터(10)의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 외측 티스(15a)의 얼라인 기준 선(C1)과 내측 티스(15b)의 얼라인 기준 선(C2)이 일치하는 구조로 이루어져 있었다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 영구자석(111)이 내측 면에 구비된 아우터 로터(110)와, 영구자석(131)이 외측 면에 구비된 이너 로터(130)와, 코일(170)이 감겨진 스테이터(15)를 포함한다.

구체적으로는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(100)는 외측 티스(151)와 내측 티스(153) 간에 미스얼라인 배열이 이루어져 있다.

다시 말해, 이너 로터(130)와 마주하는 내측 티스(153)는 아우터 로터(110)와 마주하는 외측 티스(151)를 기준으로 설정된 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인 배열되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 내측 티스(153)의 얼라인 기준 선(C2)과 외측 티스(151)의 얼라인 기준 선(C1) 사이에는 일정 각도(θ)만큼 미스얼라인 되어 있다.

예컨대, 내측 티스(153)는 외측 티스(151)를 기준으로 -2 이상 0 미만의 각도 범위 또는 0 초과 4이하의 각도 범위로 미스얼라인 배열될 수 있다.

아우터 로터(110)에 배열된 영구자석(111)과 이너 로터(130)의 외주 면에 배열된 영구자석(131)은 서로 동일한 개수로 대향하여 배치될 수 있다.

아우터 로터(110)와 이너 로터(130)가 스테이터(150)의 외, 내측에서 회전하면 스테이터(150)에 감겨진 코일을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.

그 결과, 아우터 로터(110)에 배열된 영구자석(111)을 통해 제1 자속(F1, 도 2 참조) 흐름이 발생되고, 이너 로터(130)에 배열된 영구자석(131)을 통해 제2 자속(F2, 도 2 참조) 흐름이 발생된다.

이러한 제1, 2 자속(F1, F2, 도 3 참조)은 단일의 스테이터(150)를 공유하며 흐르게 되는데, 자속 간의 상호 간섭이 나타나며, 내측 티스(153)와 외측 티스(151) 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플이 감소된다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터의 스테이터 구조에서 내, 외측 티스 간의 미스얼라인 각도에 따른 모터 효율 및 토크리플을 보여주는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 외측 티스(151, 도 4 참조)와 내측 티스(153, 도 4 참조) 간의 미스얼라인 각도가 -2 내지 4도 범위에서 모터의 효율은 동등수준으로 유지한 채로 토크리플이 저감되는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터에 의하면 스테이터의 내, 외측 티스를 일정 각도로 미스얼라인 배열하여 간단한 구조 변경을 통해 만족할 만한 수준으로 토크리플을 저감시킬 수 있다.

그 결과, 스큐(skew)를 주어 토크리플을 감소시켰던 종래의 방식(예: 스테이터 코어의 회전 적층 구조, 영구자석의 다단 적층 구조 등)에 비해 가공상에 이점이 있으며, 모터의 효율을 감소시키지 않으며, 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.

제2 실시예

도 6은 본 발명의 다른 실시예(이하, '제2 실시예'라 함)에 따른 듀얼 로터 타입 모터를 간략히 도시한 평면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(200)는 아우터 로터(210), 이너 로터(230), 그리고 스테이터(250)를 포함한다.

스테이터(250)에는 코일(270)이 감겨지고, 스테이터(250)는 외측 티스(251)와 내측 티스(253)를 포함한다.

아우터 로터(210)는 스테이터(250)의 외륜과 대향하여 설치되며, 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석(211)이 원주 방향으로 배열된다. 다시 말해, N, S극의 영구자석이 아우터 로터(210)의 내주 면을 통해 교대로 배열될 수 있다.

이너 로터(230)는 스테이터(250)의 내륜과 대향하여 설치되며, 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석(231)이 원주방향으로 배열된다. 즉, N, S극의 영구자석이 이너 로터(230)의 외주 면을 통해 교대로 배열될 수 있다.

아우터 로터(210)는 스테이터(250)의 외측에서 회전하며, 이너 로터(230)는 스테이터(250)의 내측에서 회전한다. 이때, 스테이터(250)에 감겨진 코일(270)을 통해 전류가 흐르며 토크가 발생된다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터(200)에서는, 서로 인접한 내측 티스(253, 253′) 사이에는 제1 간격(X1)을 갖는 제1 슬롯오픈부(271)가 형성된다. 그리고 서로 인접한 외측 티스(251, 251′) 사이에는 제2 간격(X2)을 갖는 제2 슬롯오픈부(261)가 형성된다.

이때, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)은 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 설정 비율로 크게 형성될 수 있다.

구체적으로는, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)은 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1. 2 ~ 1.4배의 크기를 가질 수 있다.

구체적으로는, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)은 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1. 2 ~ 1.4배의 크기를 가질 수 있다. 만일, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)이 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1. 2배 미만일 경우 목표하는 토크리플 저감 효과를 얻을 수 없다. 반대로, 제2 슬롯오픈부(261)의 제2 간격(X2)이 제1 슬롯오픈부(271)의 제1 간격(X1)에 비해 1.4배를 초과할 경우 지나치게 제2 간격(X2)이 커져 조립 강성에 문제가 있을 수 있다.

도 7은 제2 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제1 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 제2 간격(X2, 도 6 참조)을 2.6mm로 일정하게 유지시키고, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 제1 간격(X1, 도 6 참조)의 크기를 2.6mm에서 1.0mm까지 단계별로 변경시켰다. 그 결과, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 크기가 작아질수록 같은 전류에서 토크는 동일하며 토크리플이 저감되는 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다.

도 8은 제1 슬롯오픈부의 크기를 일정하게 유지시키고 제2 슬롯오픈부의 크기를 변화시킨 경우 토크리플을 보여주는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 제1 슬롯오픈부(271, 도 6 참조)의 제1 간격(X1, 도 6 참조)을 2.6mm로 일정하게 유지시키고, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 제2 간격(X2, 도 6 참조)의 크기를 2.6mm에서 1.0mm까지 단계별로 변경시켰다. 그 결과, 제2 슬롯오픈부(261, 도 6 참조)의 크기 변화에 따라 토크리플이 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 스테이터의 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기를 적절한 비율로 조절하여 모터의 효율 감소 없이 토크리플을 저감시킬 수 있다. 예컨대, 내측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x1)와 외측 티스 사이의 슬롯오픈부의 크기(x2)를 일정 비율, 예를 들면 x2/x1 = 1.2 ~ 1.4의 비율로 조절할 수 있다. 그 결과, 스큐 효과처럼 토크리플이 감소하는 효과를 확보하면서도 모터의 효율 저하를 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 제1 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터
110: 아우터 로터
111: 영구자석
130: 이너 로터
131: 영구자석
150: 스테이터
151: 외측 티스
153: 내측 티스
170: 코일
200: 제2 실시예에 따른 듀얼 로터 타입 모터
210: 아우터 로터
211: 영구자석
230: 이너 로터
231: 영구자석
250: 스테이터
251, 251′: 외측 티스
261: 제2 슬롯오픈부
253, 253′: 내측 티스
271: 제1 슬롯오픈부
270: 코일

Claims

코일이 감긴 스테이터;
상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터; 및
상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터;를 포함하며,
상기 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고,
상기 내측 티스는 상기 외측 티스를 기준으로 -2 이상 0 미만 또는 0 초과 4이하의 각도만큼 회전방향으로 미스얼라인(misalign) 배열되는 것을 특징으로 하는 듀얼 로터 타입 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 아우터 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제1 자속과, 상기 이너 로터에 배열된 영구자석을 통해 발생된 제2 자속은,
상기 스테이터를 공유하여 흐르면서 상호 간섭됨에 따라 상기 내측 티스와 상기 외측 티스 간의 미스얼라인 배열에 의해 토크리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는
듀얼 로터 타입 모터.
제1항에 있어서,
상기 아우터 로터에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
듀얼 로터 타입 모터.
코일이 감긴 스테이터;
상기 스테이터의 외륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 외륜과 마주하는 내주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 아우터 로터; 및
상기 스테이터의 내륜과 대향하여 설치되며, 상기 스테이터의 내륜과 마주하는 외주 면을 통해 다수 개의 영구자석이 원주 방향으로 배열되는 이너 로터;를 포함하며,
상기 스테이터는 상기 이너 로터와 마주하는 내측 티스와, 상기 아우터 로터와 마주하는 외측 티스를 포함하고,
서로 인접한 상기 내측 티스 사이에는 제1 간격을 갖는 제1 슬롯오픈부가 형성되고, 서로 인접한 상기 외측 티스 사이에는 제2 간격을 갖는 제2 슬롯오픈부가 형성되며,
상기 제2 간격은 상기 제1 간격에 비해 1.2 ~ 1.4배의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 로터 타입 모터.
삭제
제5항에 있어서,
상기 아우터 로터의 내주 면에 배열된 영구자석과 상기 이너 로터의 외주 면에 배열된 영구자석은, 서로 동일한 개수로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는
듀얼 로터 타입 모터.