KR102016548B1 - 모터의 회전자 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 회전자 어셈블리를 개시한다. 본 발명은, 회전축과, 상기 회전축의 외주면을 따라 상기 회전축의 회전중심에서 방사형으로 배치되는 마그넷부와, 상기 마그넷부를 상기 회전축에 고정하는 고정부 및 상기 고정부와 상기 마그넷부 사이에 설치되며, 상기 마그넷부를 적어도 일부 감싸도록 형성되는 인슐레이션을 포함한다.

Description

모터의 회전자 어셈블리{Rotor assembly of motor}

본 발명은 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 회전자 어셈블리에 관한 것이다.

모터(전동기)는 회전력을 발생하는 장치로써 철도, 항공기 등의 이동수단 에서 가전제품, 로봇에 이르기까지 다방면으로 사용되고 있다. 최근에는 일반화된 인버터 기술로 인해서 전동기 기술의 큰 변혁기로 진입하고 있다.

일반적으로 모터는 외측에 설치되는 고정자와 고정자의 내측에 배치되는 회전자를 구비한다. 고정자는 외부 전기의 인가에 의해서 자성을 지닐 수 있으며, 회전자는 자성체를 구비하여 자기장을 형성한다. 고정자와 회전자의 전자기력에 의해 회전자는 회전력을 생성할 수 있다.

일반적으로 회전자는 회전축에서 방사형으로 배치된 영구자석을 구비한다. 이때 영구자석은 고정되기 위해서 회전축에 접촉하면서 지지된다. 그러나 이러한 영구자석과 회전축의 접촉은 영구자석이 형성한 자속의 누설이 발생한다. 즉, 일반적으로 회전축은 자성에 영향을 받는 자성체로 형성되므로 영구자석과 접촉한 면으로 자속이 누설될 수 있다. 이러한 자속의 누설은 회전자의 회전력이 줄어들어 모터의 효율이 감소될 수 있다.

일본 공개특허공보 제 2008-067541호 에는 분할형 철심구조를 개시하고 있다. 다만 선행문헌에 따른 철심구조는 철심사이의 결합력을 향상시키기 위해서 일정 이상의 크기를 유지해야 하고 이에 따른 누설자속 발생이 증가 될 수 있다.

일본 공개특허공보 제 2008-067541호

본 발명의 실시예들은 자속의 누설을 최소화하여 효율이 향상된 모터의 회전자 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 회전축과, 상기 회전축의 외주면을 따라 상기 회전축의 회전중심에서 방사형으로 배치되는 마그넷부와, 상기 마그넷부를 상기 회전축에 고정하는 고정부 및 상기 고정부와 상기 마그넷부 사이에 설치되며, 상기 마그넷부를 적어도 일부 감싸도록 형성되는 인슐레이션을 포함하는, 모터의 회전자 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 다른 측면은, 회전축과, 상기 회전축의 외주면을 따라 상기 회전축의 회전중심에서 방사형으로 배치되는 마그넷부와, 상기 마그넷부를 상기 회전축에 고정하는 고정부 및 상기 고정부의 외주면을 감싸도록 설치되는 인슐레이션을 구비하는 모터의 회전자 어셈블리를 제공한다.

또한, 상기 인슐레이션은, 상기 회전축의 길이방향으로, 회전축의 회전중심으로부터 방사형으로 배치되는 베이스부 및 상기 베이스부의 양단에서 돌출되도록 형성된 지지부를 구비하고, 상기 지지부는 이웃하는 다른 인슐레이션의 지지부와 결합하여 상기 회전축의 외주면을 따라 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 자속의 누설을 최소화하여 효율이 향상된 모터의 회전자 어셈블리 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자 어셈블리를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도1의 고정부와 인슐레이션을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도1의 고정부와 인슐레이션을 나타내는 평면도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자 어셈블리(1)를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도1의 고정부(30)와 인슐레이션(40)을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도1 의 고정부(30)와 인슐레이션(40)을 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 모터의 회전자 어셈블리(1)는 회전축(10), 마그넷부(50), 고정부(30) 및 인슐레이션(40)을 구비할 수 있다.

회전축(10)은 회전중심에 설치되는 샤프트(11)와 샤프트(11)에 삽입되어 마그넷부(50)과 고정부(30)를 지지하는 회전자 바디부(12)를 구비할 수 있다. 샤프트(11) 또는 회전자 바디부(12)는 원통형 또는 다각형을 구비할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 샤프트(11) 또는 회전자 바디부(12)는 원통형으로 형성된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

회전축(10)은 회전자 어셈블리(1)의 외부에 설치되는 하우징(미도시)과 회전 가능하게 결합하기 위해 베어링(20)을 구비할 수 있다. 즉, 베어링(20)은 샤프트의 양단에 설치되어 회전축(10)이 상기 하우징에서 상대적으로 회전할 수 있도록 할 수 있다. 베어링(20)의 구성은 일반적인 모터의 회전자에 사용되는 주지/관용의 베어링이 사용될 수 있으므로, 그 상세한 구조는 여기서 생략한다.

마그넷부(50)는 회전축(10)의 외주면을 따라 회전축(10)의 회전중심에서 방사형으로 배치될 수 있다. 마그넷부(50)는 일반적인 스틱형태의 영구자석이나, 코일이 권선되어 형성된 유도자석으로 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 마그넷부(50)가 일반적인 스틱형태의 영구자석을 구비하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

마그넷부(50)는 복수개로 구비되며 회전자 바디부(12)의 외주면을 따라 배치될 수 있다. 상세하게 샤프트(11)의 길이방향으로 마그넷부(50)는 방사형으로 형성될 수 있다. 상세히, 마그넷부(50)는 샤프트(11)를 중심으로 대칭되도록 형성될 수 있으며, 소정의 간격을 가지면서 이격되도록 형성될 수 있다.

고정부(30)는 복수개로 구비될 수 있으며, 복수의 마그넷부(50) 사이에 배치될 수 있다. 상세하게, 고정부(30)는 회전자 바디부(12)와 연결되어, 고정부(30) 사이에 배치된 마그넷부(50)가 회전축(10)에 고정될 수 있다. 또한, 고정부(30)는 마그넷부(50)가 자기장을 형성할 수 있도록 하며 규소 또는 구리 강판이 적층되어 (laminated core) 형성된 철심일 수 있다.

고정부(30)는 홀(31)을 구비하여 복수의 고정부(30)를 결합할 수 있다. 즉 각 고정부(30)의 홀(31)을 통과하도록 지지 샤프트(11)를 삽입하여 복수의 고정부(30)가 지지 샤프트(11)에 의해 고정되어 적층될 수 있다.

상세하게, 본 발명의 인슐레이션(40)은 고정부(30)와 마그넷부(50) 사이에 측벽형태로 형성되어 마그넷부(50)의 적어도 일부를 감싸도록 배치될 수 있다. 이때 인슐레이션(40)은 개별적으로 제작되어, 고정부(30)와 마그넷부(50)를 조립시에 고정부(30)와 마그넷부(50) 사이에 설치될 수 있다. 또한, 고정부(30) 또는 마그넷부(50)를 제작시에 인서트 사출로 성형하여 피복 형태로 동시에 형성될 수 있다.

또한, 도면에서는 도시되지 않았으나 인슐레이션(40)은 고정부(30)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 즉, 인슐레이션(40)이 마그넷부(50)와 마주보는 고정부(30)의 옆면과 홀(31)이 형성된 고정부(30)의 상부면을 감싸도록 형성할 수 있다. 이때, 인슐레이션(40)은 상기 서술한 바와 같이 개별적으로 제작되어 고정부(30)를 삽이하여 형성하거나, 고정부(30)를 제작시에 인서트 사출로 성형하여 피복 형태로 동시에 형성될 수 있다.

인슐레이션(40)은 회전축(10)의 길이방향으로, 회전축(10)의 회전중심으로부터 방사형으로 배치되는 베이스부(41)와 베이스부(41)의 양단에서 돌출되도록 형성된 지지부(42, 44)를 구비할 수 있다. 즉, 지지부(42, 44)는 베이스부(41)에서 마그넷부(50)을 향하여 돌출되도록 형성되어 지지부(42, 44)가 마그넷부(50)의 외면의 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.

베이스부(41)는 고정부(30)와 마그넷부(50) 사이에 측벽을 형성한다. 지지부(42, 44)는 회전축(10)의 중심에서 멀리 배치되어 외부에서 나타날 수 있는 제1 지지부(42)와 회전축(10)의 중심에 가까이 배치되는 제2 지지부(44)를 구비할 수 있다.

지지부(42, 44)는 이웃하는 다른 인슐레이션(40)의 지지부(42, 44)와 결합하여 회전축(10)의 외주면을 따라 배치될 수 있다. 상세하게, 지지부(42, 44)는 오목부(43)와 오목부가 삽입되어 고정될 수 있는 볼록부(45)를 형성할 수 있다. 어느 하나의 인슐레이션(40)의 지지부(42, 44)에 오목부(43)를 배치하고 이웃하는 다른 하나의 인슐레이션의 지지부에 볼록부를 배치할 수 있다. 지지부(42, 44)가 결합여 인슐레이션(40)사이에 내부공간을 형성할 수 있으며 인슐레이션(40) 내부 공간에 마그넷부(50)를 배치할 수 있다.

도 2 및 도3에는 오목부(43) 또는 볼록부(45)가 동일한 방향성을 가지도록 도시되었으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 인슐레이션(40)이 모두 오목부(43)로 배치되고 이웃하는 다른 인슐레이션이 모두 볼록부로 배치되어 인슐레이션이 고정될 수 있다. 또한, 오목부(43)와 볼록부(45)의 형상은 특정형상에 한정되지 않으며 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 구비할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 오목부(43) 및 볼록부(45)가 원형형상을 구비한 것을 중심으로 설명하기로 한다.

모터의 회전자 어셈블리(1)가 설치된 모터 어셈블리(미도시)는 외부의 전원(미도시)으로부터 전기를 공급받음으로써 작동할 수 있다. 구체적으로 외부의 상기 전원으로부터 전기가 인가되면, 고정자(미도시)에 설치된 자성체(미도시)의 극성이 변하게 되고, 전자기력에 의하여 회전자(140)가 회전할 수 있다.

종래에는 마그넷부를 회전축에 직접 고정하여 모터의 회전자를 제작하였다. 이때, 마그넷부가 회전축에 직접 접촉하므로 마그넷부가 생성하는 자속의 일부가 회전축 방향으로 누설될 수 있다. 즉, 이웃하는 마그넷부 사이에 발생하는 자속의 일부가 회전축의 중심방향으로 누설되어 모터의 효율 저하가 발생할 수 있다.

또한, 모터의 출력을 향상시키기 위해서 마그넷부의 크기를 크게 해야 한다. 크기가 증가한 마그넷부를 회전축이 지지하기 위해서는 회전축의 반경을 증가하여 결합력을 향상시켜야 한다. 이때, 회전축의 반경반향으로 회전축의 크기 증가하면 회전축이 마그넷부가 형성한 자기장에 영향을 받는 영역이 증가하여 누설 자속의 양이 증가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예 따른 모터의 회전자 어셈블리(1)는 인슐레이션(40)이 마그넷부(50)의 일부를 감싸 마그넷부(50)을 회전축(10)에서 이격되도록 배치할수 있다. 이때 회전축(10)은 마그넷부(50)가 형성한 자기장의 영향을 적게 받아 누설자속의 양을 최소화 할 수 있다,

또한, 인슐레이션(40)이 마그넷부(50)를 감싸도록 배치하여 마그넷부(50)가 회전축(10)에 견고하게 지지될 수 있다. 즉, 회전자 어셈블리(1)의 회전에 따른 마그넷부(50)의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 누설자속을 최소화하면 회전자 어셈블리(1)의 크기를 줄일 수 있다. 이는 모터의 제조 원가 절감 할 수 있으며 공간활용성을 향상 시킬수 있다.

또한, 인슐레이션(40)이 마그넷부(50)와 고정부(30) 사이에 소정의 간격을 유지하므로 회전자 어셈블리(1) 조립이 용이해지며 조립시간이 줄어들어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1: 모터의 회전자 어셈블리
10: 회전축
11: 샤프트
12: 회전자 바디부
20: 베어링
30: 고정부
40: 인슐레이션
41: 베이스부
43: 오목부
5: 볼록부
50: 마그넷부

Claims (3)

1. 회전축;
   상기 회전축의 외주면을 따라 상기 회전축의 회전중심에서 방사형으로 배치되는 마그넷부;
   복수개가 서로 이격되게 상기 마그넷부 사이에 배치되며 상기 마그넷부를 상기 회전축에 고정하는 고정부; 및
   상기 고정부와 상기 마그넷부 사이에 설치되며, 상기 마그넷부를 감싸도록 형성되는 인슐레이션;을 포함하며,
   상기 인슐레이션은
   상기 회전축의 길이 방향으로, 상기 회전축의 회전 중심으로부터 방사형으로 연장되어 상기 고정부와 마그넷부 사이에 배치되는 베이스부; 및
   상기 베이스부의 양단에서 상기 마그넷부를 향하여 돌출되어, 상기 회전축의 원주 방향으로 연장되며, 상기 마그넷부가 상기 회전축에 접촉하지 않도록 상기 마그넷부와 상기 회전축 사이에 배치되는 지지부;를 구비하며,
   이웃하는 상기 인슐레이션의 상기 지지부가 연결되어, 상기 베이스부와 상기 지지부로 연결된 내부공간에 상기 마그넷부가 배치되고, 상기 지지부가 상기 고정부를 반경 방향으로 연결하는, 모터의 회전자 어셈블리.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 지지부는
   상기 베이스부의 일측에서 연장되어 상기 마그넷부의 외주면을 커버하는 제1 지지부; 및
   상기 베이스부의 타측에서 연장되어 상기 마그넷과 상기 회전축 사이에 배치되는 제2 지지부;를 구비하는, 모터의 회전자 어셈블리.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 지지부는
   단부에 배치되는 오목부 또는 볼록부를 가지는, 모터의 회전자 어셈블리.

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