KR102019127B1 - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 서로 이격되어 방사형으로 배치되는 복수 개의 분할코어, 서로 이격되어 방사형으로 배치되며, 상기 복수 개의 분할코어 사이에 구비되는 복수 개의 마그네트, 상기 복수 개의 분할코어 및 마그네트의 내측에 구비되는 이너링 및 상기 복수 개의 분할코어 및 마그네트의 외측에 구비되는 아우터링을 포함하며, 상기 마그네트의 내측면은 상기 이너링의 외측면과 접하며, 상기 이너링의 외측면의 형상에 대응되는 것을 특징으로 하는 모터의 로터를 제공한다.
Description
본 발명은 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 성능 및 효율이 향상된 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 로터 및 모터는 세탁기와 같은 가전제품에 적용될 수 있으나, 반드시 적용 예가 이에 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명은 상기 로터 및 이를 포함하는 모터의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 로터의 회전력을 회전축으로 전달하여, 상기 회전축이 부하를 구동하게 된다. 예를 들어, 상기 회전축이 세탁기의 드럼에 연결되어 드럼을 구동시킬 수 있으며, 냉장고의 팬과 연결되어 필요한 공간으로 냉기가 공급되도록 팬을 구동시킬 수 있다.
한편, 이러한 모터에 있어서, 로터는 스테이터와의 전자기적인 상호 작용에 의해서 회전하게 된다. 이를 위해서 상기 스테이터에는 코일이 권선 되며, 상기 코일에 전류가 인가됨에 따라 로터가 스테이터에 대해서 회전하게 된다.
상기 스테이터는 스테이터 코어를 포함하여 이루어지는데, 상기 스테이터 코어는 도체로 이루어진다. 아울러, 스테이터는 일반적으로 대상물에 고정되는 구성이다. 따라서, 이러한 스테이터를 모터 하우징, 모터 브라켓 그리고 세탁기의 터브와 같은 대상물에 고정시키기 위해서는 고정 수단이 필요하게 된다.
또한, 상기 스테이터에는 코일이 권선되는데, 코일과 스테이터 코어 사이에는 절연 수단이 필요하게 된다. 아울러, 코일에 전원을 인가하기 위한 탭 터미널 구조가 필요하게 된다. 따라서, 상기 스테이터 코어는 전술한 고정수단, 코일 그리고 탭 터미널과의 절연 구조가 필요하게 된다. 이러한 절연 구조를 위해, 절연체가 구비될 수 있다.
도 1은 종래기술을 따른 모터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 모터는 스테이터(10)와 상기 스테이터(10)와 전자기적으로 작용하는 로터(20)을 포함한다. 도 1은 스테이터 내부에 로터(20)가 구비되는 이너로터(inner rotor)타입의 모터를 도시한다.
상기 스테이터(10)는 티스(11)를 구비하며, 상기 티스(11)에 코일이 권선된다. 상기 스테이터(10)의 내부, 보다 구체적으로는 상기 티스(11)와 인접하여 로터(20)가 구비된다.
상기 로터(20)는 관통홀(25)에 결합되는 회전축(미도시), 회전자코어(23) 및 마그네트(21)을 포함한다. 상기 회전축은 상기 마그네트(21)와 상기 스테이터(10)의 티스(11)에 권선된 코일과 작용하는 전자기력에 의해 회전하며, 상기 회전축의 회전에 의해 로터(20)가 회전할 수 있다.
상기 로터(20)의 회전축의 외측에는 환형의 회전자 코어(23)이 구비된다. 상기 회전자 코어(23)는 전기 전도성을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
상기 회전자 코어(23)의 내측에는 마그네트(21)가 구비된다. 상기 마그네트(210)는 스테이터의 티스(11)에 권선되는 코일과 전자기적으로 작용하게 된다.
한편, 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 모터는 마그네트(21)를 회전자코어(23)의 내측에 매립하는 방식을 이용하였다. 이때, 사용되는 마그네트(21)은 영구자석으로서 막대 자석이 주로 사용된다. 이와 같이 마그네트(21)을 막대 자석으로 이용하는 경우 막대 자석(21)과 회전축이 결합되는 관통홀(25) 사이에 간격(G)가 형성되게 된다. 즉, 회전자코어(23)은 관통홀(25)과 막대 자석(21) 사이에 간격(G)를 가지게 된다. 영구자석 매립형 모터의 경우, 마그네트(21)의 형상 및 매립구조의 제약으로 인해 상기 간격(G)이 항상 존재할 수 밖에 없었다.
통상 회전자 코어(23)는 자성체인 철판으로 제작되는데, 회전자코어의 상기 간격(G)에 의해 자속 누설이 발생되는 문제점이 있었다. 상기 자속 누설에 의해 모터의 역기전력이 감소할 수 있으며, 이는 모터의 성능을 저하시키는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 모터에서 발생되는 누설 자속을 억제하여 성능이 향상된 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 서로 이격되어 방사형으로 배치되는 복수 개의 분할코어, 서로 이격되어 방사형으로 배치되며, 상기 복수 개의 분할코어 사이에 구비되는 복수 개의 마그네트, 상기 복수 개의 분할코어 및 마그네트의 내측에 구비되는 이너링 및 상기 복수 개의 분할코어 및 마그네트의 외측에 구비되는 아우터링을 포함하며, 상기 마그네트의 내측면은 상기 이너링의 외측면과 접하며, 상기 이너링의 외측면의 형상에 대응되는 것을 특징으로 하는 모터의 로터를 제공한다.
상기 이너링 및 아우터링은 비자성체 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 분할코어 및 마그네트의 외측면은 상기 아우터링의 내측면과 접하며, 상기 아우터링의 내측면의 형상에 대응되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이너링 및 아우터링은 중공의 실린더 형상인 것이 바람직하다.
한편, 상기 마그네트는 본드 자석인 것이 바람직하다.
본 발명은, 모터에서 발생되는 누설 자속을 억제하여 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 모터의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 로터를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 링을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 분할코어를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 마그네트를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 결합구조를 나타낸 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 로터를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 링을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 분할코어를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 마그네트를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 결합구조를 나타낸 분리 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 로터와 스테이터를 포함한다.
상기 스테이터(10)는 코일이 권선되는 티스(11)를 가진다.(도 1 참조) 더불어, 상기 로터는 상기 티스(11)에 권선된 코일과 전자기적 작용에 의해 회전한다. 상기 스테이터(10)는 공지된 스테이터 구조이므로 자세한 설명은 생략한다.
이하 설명되는 로터 및 이를 포함하는 모터는 로터가 스테이터의 내부에 구비되는 이너로터 타입(inner rotor type)을 기준으로 설명한다.
이하에서, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 로터에 대해 상술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터(200)는 서로 이격되어 방사형으로 배치되는 복수 개의 분할코어(230)를 포함한다. 또한, 상기 복수 개의 분할코어(230) 사이에 구비되는 복수 개의 마그네트(210)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 배치를 고정시키는 이너링(201)(inner ring) 및 아우터링(203)(outer ring)을 포함할 수 있다. 상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 중공의 실린더 형상일 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 상단과 하단에는 엔드 플레이트(300)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 엔드 플레이트(300)는 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 상단에 결합되는 상부 엔드 플레이트(300)와 하단에 결합되는 하부 엔드 플레이트(300)를 포함할 수 있다.
복수 개의 분할코어(230)는 방사형으로 배치된다. 상기 복수 개의 분할코어(230)는 서로 일정간격 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
상기 복수 개의 분할코어(230)에서 인접하는 2개의 분할코어(230) 사이에는 마그네트(210)가 구비된다. 따라서, 상기 마그네트(210)도 복수 개가 구비되며, 상기 마그네트(210)는 서로 인접하는 2개의 분할코어(230) 사이에 구비된다고 할 수 있다.
또한, 상기 분할코어(230)는 서로 인접하는 2개의 마그네트(210) 사이에 구비된다고 할 수 있다. 즉, 상기 마그네트(210)와 분할코어(230)는 원주방향을 따라 서로 교번하여 배치된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 중공의 실린더 형상을 가진다. 상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 환형의 실린더 형상이다.
상기 이너링(201)의 외측에는 아우터링(203)이 구비된다. 상기 이너링(201)과 아우터링(203)은 동심으로 배치되는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 이너링(201)과 아우터링(203) 사이에는 복수 개의 분할코어(230)와 마그네트(210)가 구비된다.
상기 이너링(201)과 아우터링(203)은 복수 개의 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 결합을 유지시키는 기능을 한다. 즉, 상기 이너링(201)은 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 내측면을 둘러싸도록 구비되며, 상기 아우터링(203)은 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 외측면을 둘러싸도록 구비된다.
상기 이너링(201)에 의해 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 반경방향의 내측방향으로의 이동이 제한되며, 상기 아우터링(203)에 의해 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 반경방향의 외측방향으로의 이동이 제한된다.
상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 비자성체 재질인 것이 바람직하다. 일 예로, 상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 플라스틱 재질일 수 있다. 상기 이너링(201)의 내측에는 회전축이 결합되는 관통홀(250)에 형성된다. 상기 회전축은 상기 관통홀(250)에 압입되어 결합될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 분할코어(230)는 전체적으로 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 분할코어(230)의 외측면은 상기 아우터링(203)에 접하며, 상기 분할코어(230)의 내측면은 상기 이너링(201)에 접하도록 배치된다.
보다 구체적으로 상기 분할코어(230)의 외측면은 상기 아우터링(203)의 내주연에 접하며, 상기 분할코어(230)의 내측면은 상기 이너링(201)의 외주연에 접하게 된다. 따라서, 상기 분할코어(230)의 내측면은 상기 이너링(201)의 외주연에 대응되는 형상을 가지며, 상기 분할코어(230)의 외측면은 상기 아우터링(203)의 내주연에 대응되는 형상을 가진다.
상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 중공의 실린더 형상이므로, 상기 분할코어(230)의 외측면은 외측으로 볼록한 원호형상을 가지며, 상기 분할코어(230)의 내측면은 내측으로 오목한 원호형상을 가지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 복수 개의 분할코어(230) 중 각 분할코어(230)는 복수 개의 단위코어가 적층되어 형성될 수 있다. 상기 단위코어는 철판을 타발하여 구비될 수 있다. 철판을 타발하여 복수 개의 단위코어를 마련하고, 상기 복수 개의 단위코어를 정렬시켜 적층하여 하나의 분할코어(230)를 형성할 수 있다.
상기 분할코어(230)의 내측에는 적층된 단위코어를 결합시키는 결합부재(350)(도 6 참조)가 삽입되는 결합홀(231)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 결합부재(350)는 적층된 단위코어가 하나의 분할코어(230)를 유지하도록 복수 개의 단위코어를 결합시키는 역할을 한다. 상기 결합부재(350)는 리벳일 수 있다.
상기 마그네트(210)는 스테이터의 티스에 권선된 코일과 전자기적인 작용을 한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 마그네트(210)의 외측면은 상기 아우터링(203)에 접하며, 상기 마그네트(210)의 내측면은 상기 이너링(201)에 접하도록 배치된다.
보다 구체적으로 상기 마그네트(210)의 외측면은 상기 아우터링(203)의 내주연에 접하며, 상기 마그네트(210)의 내측면은 상기 이너링(201)의 외주연에 접하게 된다. 따라서, 상기 마그네트(210)의 내측면은 상기 이너링(201)의 외주연에 대응되는 형상을 가지며, 상기 마그네트(210)의 외측면은 상기 아우터링(203)의 내주연에 대응되는 형상을 가진다.
상기 이너링(201) 및 아우터링(203)은 중공의 실린더 형상이므로, 상기 마그네트(210)의 외측면은 외측으로 볼록한 원호형상을 가지며, 상기 마그네트(210)의 내측면은 내측으로 오목한 원호형상을 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 마그네트(210)와 이너링(201) 사이에는 종래기술에서 존재하는 간격이 제거될 수 있다. 이에 따라 누설자속의 발생을 방지할 수 있으므로 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 마그네트(210)는 영구자석을 이용할 수 있다. 또는 상기 마그네트(210)는 사출에 의해 제작되는 본드자석(bonded magnet)일 수 있다. 상기 마그네트(210)를 소결에 의한 영구자석으로 이용하는 경우 형상 가공의 자유도가 제한되므로 본드자석을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 마그네트(210)가 본드자석인 경우, 상기 마그네트(210)는 자석분말과 합성수지 혼합물을 용융시키고, 이를 금형에 투입하여 사출하는 방식에 의해 제작될 수 있다.
상기 합성수지는 플라스틱일 수 있으며, 열경화성 수지일수 있다.
더불어, 상기 자석분말은 페라이트 자석분말 또는 희토류 자석분말일 수 있다. 바람직하게는 희토류 자석분말일 수 있으며, 상기 희토류 자석분말은 네오디윰(Nd) 자석분말일 수 있다. 즉, 상기 본드자석은 희토류 자석분말을 이용하여 제작되는 네오디뮴 본드자석을 사용할 수 있다. 이러한 네오디뮴 본드 자석의 일례로, Aichi Steel 회사의 MAGFINE 자석이 알려져 있다.
사출에 의해 본드자석을 제작하는 경우 다양한 형상의 자유도를 가질 수 있으며, 일반적인 영구자석을 가공하는 것에 비해 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 로터(200)를 제작하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 분할코어(230)를 구성하기 위해 철판을 마련하고, 마련된 철판을 타발하여 단위코어를 형성한다.
타발에 의해 복수 개의 단위코어를 마련한 후, 상기 복수 개의 단위코어를 적층하여 분할코어(230)를 마련한다. 이때, 상기 분할코어(230)는 복수 개가 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 분할코어(230)가 마련되며, 상기 복수 개의 분할코어(230)와 복수 개의 마그네트(210)를 교번하여 배치한다.
이때, 상기 마그네트(210)는 서로 인접하는 2개의 분할코어(230) 사이에 배치되며, 마찬가지로 상기 분할코어(230)는 서로 인접하는 2개의 마그네트(210) 사이에 배치된다.
상기 복수 개의 분할코어(230) 및 마그네트(210)는 방사형으로 배치된다.
상기 복수 개의 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 배치가 완료되면, 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 내측면과 외측면에 이너링(201)과 아우터링(203)을 각각 삽입한다.
분할코어(230) 및 마그네트(210)의 내측면에는 이너링(201)을 삽입하며, 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 외측면에는 아우터링(203)을 삽입한다.
상기 이너링(201)과 아우터링(203)을 삽입함으로써 복수 개의 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 방사형 구조를 유지할 수 있다.
다음으로, 상기 분할코어(230) 및 마그네트(210)의 상단과 하단에 각각 엔드 플레이트(300)를 결합한다.
엔드 플레이트(300)에는 결합부재(350)가 삽입되는 결합홀(231)이 형성되어 있으며, 상기 결합홀(231)은 상기 분할코어(230)에 형성된 결합홀(231)과 정렬되도록 결합된다.
더불어, 상기 엔드 플레이트(300)에는 회전축이 삽입되는 관통홀(250)이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(250)은 상기 이너링(201)에 형성된 관통홀(250)과 정렬되도록 결합된다.
상기 엔드 플레이트(300) 및 분할코어(230)에 형성된 결합홀(231)에 결합부재(350)를 삽입하여 로터(200)의 제작이 완료된다. 상기 결합부재(350)는 리벳일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
200 로터 201 이너링
203 아우터링 210 마그네트
230 분할코어 231 결합홀
250 관통홀 300 엔드 플레이트
350 결합부재
203 아우터링 210 마그네트
230 분할코어 231 결합홀
250 관통홀 300 엔드 플레이트
350 결합부재
Claims (6)
- 회전축을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 분할코어;
회전축을 중심으로 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되며, 상기 복수개의 분할코어 사이에 구비되는 복수개의 마그네트;
상기 복수개의 분할코어 및 상기 복수개의 마그네트의 내측에 구비되는 이너링;
상기 복수개의 분할코어 및 상기 복수개의 마그네트의 외측에 구비되는 아우터링;
상기 복수개의 분할코어와 상기 복수개의 마그네트의 일측에 배치되고, 상기 아우터링의 내주면에 대응하는 외주면을 갖는 상부 엔드 플레이트; 및
상기 복수개의 분할코어와 상기 복수개의 마그네트의 타측에 배치되고, 상기 아우터링의 내주면에 대응하는 외주면을 갖는 하부 엔드 플레이트;를 포함하고,
상기 분할코어 및 마그네트의 내측면은 상기 이너링의 외측면과 접하며, 상기 이너링의 외측면의 형상에 대응되고,
상기 분할코어 및 마그네트의 외측면은 상기 아우터링의 내측면과 접하며, 상기 아우터링의 내측면의 형상에 대응되고,
상기 상부 엔드 플레이트와 상기 복수개의 분할코어 및 상기 하부 엔드 플레이트는 상기 상부 엔드 플레이트에서 상기 하부 엔드 플레이트를 향하는 방향으로 천공되는 복수개의 결합홀을 구비하며,
상기 복수개의 결합홀 각각에는 결합부재가 삽입되어 상기 상부 엔드 플레이트와 상기 복수개의 분할코어 및 상기 하부 엔드 플레이트를 정렬하며,
상기 분할코어의 외측면이 상기 아우터링의 내측면과 접하는 면적은 상기 마그네트의 외측면이 상기 아우터링의 내측면과 접하는 면적보다 크며,
상기 분할코어의 내측면이 상기 이너링의 외측면과 접하는 면적은 상기 마그네트의 내측면이 상기 이너링의 외측면과 접하는 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 모터의 로터. - 제1항에 있어서,
상기 이너링 및 아우터링은 비자성체 재질인 것을 특징으로 하는 모터의 로터. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이너링 및 아우터링은 중공의 실린더 형상인 것을 특징으로 하는 모터의 로터. - 제1항 및 제2항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 마그네트는 본드 자석인 것을 특징으로 하는 모터의 로터. - 제5항에 있어서,
상기 마그네트는 네오디윰 본드 자석인 것을 특징으로 하는 모터의 로터.
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