KR102099836B1

KR102099836B1 - 모터

Info

Publication number: KR102099836B1
Application number: KR1020180147665A
Authority: KR
Inventors: 김재호; 나민수; 남혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-04-10

Abstract

본 발명의 모터는, 스테이터; 및 상기 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 포함하고, 상기 로터는, 복수의 영구 자석 배치 슬롯을 형성하도록 상기 스테이터의 내측 또는 외측에 상기 로터의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열되고, 상기 로터와 결합되는 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 향해 형성되는 홀을 구비하는 복수의 로터 코어 세그먼트; 상기 로터의 원주 방향을 따라 상기 복수의 로터와 하나씩 교번적으로 배열되도록 상기 복수의 영구 자석 배치 슬롯에 하나씩 삽입되는 복수의 영구 자석; 및 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 고정하도록 형성되고, 상기 홀에 삽입되는 복수의 로터 프레임 핀을 구비하는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 프레임은, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 감싸도록 형성되는 베이스; 및 상기 복수의 영구 자석을 노출시키도록 상기 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성되는 복수의 영구 자석 고정 지그 홀을 포함한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터는 스테이터와 로터의 전자기적 상호 작용에 의해 발생하는 회전력을 회전축에 제공하는 장치를 가리킨다. 회전력의 발생을 위해 스테이터에는 코일이 권선되고, 코일에 전류가 인가되면 로터가 회전하게 된다. 모터는 세탁기, 냉장고, 압축기, 및 청소기 등 다양한 분야에서 이용될 수 있다. 예를 들어 모터는 회전축에 의해 세탁기의 드럼에 연결되어 드럼의 회전을 구현할 수 있다.

일반적으로 영구 자석형 모터는 영구 자석의 부착 형태에 따라 표면부착형(Surface Mounted Magnet)과 매입형(Interior Permanent Magnet)으로 분류될 수 있다. 표면부착형이란 로터 코어의 표면에 영구 자석이 부착되어 있는 형태를 가리킨다. 매입형이란 로터 코어 안에 영구 자석이 매입되어 있는 형태를 가리킨다. 매입형 중에서도 로터 코어와 영구 자석이 회전축의 축 방향과 평행한 높이 방향을 따라 세워져 있는 형태는 스포크형(spoke type)으로 하위 분류될 수 있다.

스포크형 모터는 로터 코어를 이용한 자속의 집중 효과를 통해 로터의 효율과 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나, 스포크형 모터에서 발생하는 회전축의 회전속도가 과도하게 빠른 경우 로터의 구조 강도가 저하될 우려가 있다. 예컨대 세탁기에 설치된 모터의 회전축은 탈수 행정 시 다른 행정에서보다 빠른 속도로 회전하게 되고, 1,200rpm을 상회하기도 한다.

모터의 회전축이 과도하게 회전하게 되면 모터의 로터에 강한 원심력이 작용한다. 그리고 이 강한 원심력으로 인해 로터의 영구 자석이나 로터 코어가 로터의 방사 방향으로 분리되는 파손이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하고자 선행 특허문헌인 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0110275호(2012.10.10.)에서는 제1 체결부재(152)로 영구 자석(140)과 로터 코어(131)의 상하에 배치하고, 제2 체결부재(153)로 로터 코어(131)를 관통하게 배치하는 구조가 개시되어 있다.

모터의 회전축이 느린 속도로 회전하는 경우, 상기 선행 특허문헌에 개시된 구조는 두 체결부재(152, 153)와 로터 하우징(150)을 이용하여 영구 자석(140)과 로터 코어(131)의 이탈을 방지할 수 있다. 그러나 제1 체결부재(152), 제2 체결부재(153) 및 로터 하우징(150)이 서로 개별적인 부품으로 구성되어 있으므로, 모터의 회전축이 매우 빠른 속도로 회전하는 경우 각 부품 간의 물리적 결합력 부족으로 인해 파손 발생 가능성이 매우 높다.

또한, 제1 체결부재(152)는 영구 자석(140)과 로터 코어(131)의 상하에 각각 배치되므로 모터의 크기 증가를 유발하는 원인이 된다.

또한, 상기 선행 특허문헌의 구조를 제작하기 위해서는 로터 하우징(150), 로터 코어(131), 영구 자석(140), 제1 체결부재(152) 및 제2 체결부재(153) 등이 정해진 순서에 따라 순차적으로 조립되어야 한다. 이러한 점에서 생산성이 매우 낮고, 특히 체결부재의 수가 늘어날수록 대량 생산에 불리하다.

나아가, 다수의 체결 부재를 결합하기 위해서는 로터 코어에 홀이 형성되어야 한다. 홀의 과도한 증가는 자속의 패스(path)를 제공하는 로터 코어의 성능 저하를 유발하게 된다.

코어와 영구 자석이 방사 방향으로 파손되는 것을 방지할 수 있는 구조의 모터를 제안하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 모터의 성능 저하나 크기 증가를 일으키지 않으면서 모터의 구조 강도를 개선할 수 잇는 구조를 제안하기 위한 것이다.

본 발명은 로터의 구조 강도를 개선하면서 로터의 성능 저하를 일으키지 않는 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 최적 형상, 최적 크기, 각종 최적 비율을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 로터 코어 세그먼트와 영구 자석을 정위치에 안정적으로 설치되게 하고, 견고하게 그 결합 상태를 유지할 수 있게 하는 구성을 제시하기 위한 것이다.

본 발명의 모터는, 로터는 포함하고, 상기 로터는, 복수의 영구 자석 배치 슬롯을 형성하도록 상기 로터의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열되고, 상기 로터와 결합되는 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 향해 형성되는 홀을 구비하는 복수의 로터 코어 세그먼트; 및 상기 로터의 원주 방향을 따라 상기 복수의 로터와 하나씩 교번적으로 배열되도록 상기 복수의 영구 자석 배치 슬롯에 하나씩 삽입되는 복수의 영구 자석; 및 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 고정하도록 형성되고, 상기 홀에 삽입되는 복수의 로터 프레임 핀을 구비하는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 프레임은, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 감싸도록 형성되는 베이스; 및 상기 복수의 영구 자석을 노출시키도록 상기 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성되는 복수의 영구 자석 고정 지그 홀을 포함한다.
상기 홀의 직경(A)과 상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(B)의 비(A/B)는 0.4 내지 0.7이다.

상기 모터는 스테이터와 상기 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 포함한다.

상기 로터는 로터 프레임을 더 포함하고, 상기 로터 프레임은 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 고정하도록 형성되고, 상기 홀에 삽입되는 로터 프레임 핀을 포함한다.

상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은, 상기 홀을 구비하는 바디; 상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 내측단으로부터 양측으로 돌출되는 헤드; 및 상기 바디의 외측단에서 돌출되고, 로터 코어 슬롯을 형성하도록 서로 멀어지는 방향을 향해 두 갈래로 연장되는 돌기를 포함하고, 상기 홀은 상기 로터의 방사 방향에서 상기 바디의 내측단과 상기 로터 코어 슬롯의 사이에 형성된다.

상기 로터의 방사 방향을 기준으로 하는 상기 홀과 상기 로터 코어 슬롯의 직선 거리는 0.45mm 이상이다.

상기 로터 코어 세그먼트는 낱장의 전기 강판의 적층에 의해 형성되고, 상기 바디는 상기 홀의 주위에 형성되는 맥을 구비하며, 상기 맥은 각 전기 강판의 일면에서 돌출되고, 동일한 위치의 타면에서 리세스되어 형성되며, 상기 홀과 상기 맥 사이의 직선 거리는 0.45mm 이상이다.

상기 바디의 양 측면 간의 직선 거리(B)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성되고, 상기 두 돌기의 외측에 형성되는 양 측면 간의 직선 거리(C)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성되며, 상기 두 돌기의 외측에 형성되는 양 측면 간의 직선 거리(C)는 상기 바디의 양 측면 간의 직선 거리(B)보다 더 급격하게 멀어진다.

상기 복수의 영구 자석 각각은, 상기 로터의 원주 방향을 향하는 제1 작용면; 및 상기 제1 작용면과 둔각의 경계를 형성하는 제2 작용면을 구비하고, 상기 바디의 측면은 상기 제1 작용면에 면접촉하고, 상기 돌기의 측면은 상기 제2 작용면에 면접촉하도록 상기 바디의 측면과 둔각의 경계를 형성한다.

상기 둔각은 190° 내지 230°이다.

상기 로터의 방사 방향을 기준으로 하는 상기 제2 작용면의 방사 방향 길이(D)는 상기 영구 자석의 방사 방향 길이(E)와 상기 제1 작용면의 방사 방향 길이(F)의 차(D=E-F)로 정의되고, 상기 제2 작용면의 방사 방향 길이(D)와 상기 영구 자석의 방사 방향 길이(E)의 비(D/E)는 0.15 내지 0.35이다.

상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고, 상기 로터 프레임은, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스; 및 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스를 포함하며, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 로터 프레임 핀의 길이(G)는 상기 제1 단 베이스와 상기 제2 단 베이스 사이의 거리(H)보다 짧다(G<H).

상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고, 상기 로터 프레임은, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스; 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스; 및 상기 복수의 영구 자석을 노출시키도록 상기 제1 단 베이스와 상기 제2 단 베이스 중 어느 하나의 내측단에 형성되는 복수의 영구 자석 고정 지그 홀을 포함한다.
상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 제1 단 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성되고, 상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 제2 단 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성된다.
상기 로터 프레임은 상기 제1 단 베이스의 내측단과 상기 제2 단 베이스의 내측단을 서로 연결하도록 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향으로 연장되는 복수의 내측 기둥을 구비하고, 상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 제1 단 베이스와 상기 복수의 내측 기둥의 경계마다 형성되거나, 상기 제2 단 베이스와 상기 복수의 내측 기둥의 경계마다 형성된다.

상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 로터 프레임의 원주 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성된다.

상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고, 상기 로터 프레임은, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스; 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스; 및 상기 제1 단 베이스와 상기 제2 단 베이스 중 어느 하나에 형성되고, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 로터 프레임 핀을 마주보는 위치마다 형성되는 복수의 로터 프레임 홀을 포함한다.

상기 복수의 영구 자석 각각은, 상기 스테이터를 향하도록 배치되는 내측면; 및 상기 내측면의 반대쪽을 행하도록 배치되는 외측면을 구비하고, 상기 로터의 원주 방향을 기준으로 상기 외측면의 길이(I)와 상기 내측면의 길이(J)의 비(I/J)는 0.6 내지 0.8이다.

상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(K)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측단으로 갈수록 점차 커지며, 상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면은 상기 로터의 방사 방향을 기준으로 서로 대칭이다.

상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(K)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측단으로 갈수록 점차 커지며, 상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 중 어느 하나는 상기 로터의 방사 방향에 평행하게 형성되고, 상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 중 다른 하나는 상기 로터의 방사 방향에 대해 경사지게 형성된다.

상기 복수의 영구 자석 각각은 서로 반대쪽을 향하는 두 개의 작용면을 구비하고, 상기 두 개의 작용면 중 어느 하나는 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 두 개의 작용면 중 다른 하나는 볼록한 곡면으로 형성되며, 상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은, 상기 로터의 원주 방향에서 상기 로터 코어 세그먼트의 일측에 배치되는 영구 자석의 오목한 작용면과 면접촉하도록 볼록한 곡면으로 형성되는 제1 측면; 및 상기 로터의 원주 방향에서 상기 로터 코어 세그먼트의 타측에 배치되는 영구 자석의 볼록한 작용면과 면접촉하도록 오목한 곡면으로 형성되는 제2 측면을 구비한다.

상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은, 상기 홀을 구비하는 바디; 상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 내측단으로부터 양측으로 돌출되는 헤드; 및 상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 외측단으로부터 양측으로 돌출되는 돌기를 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 로터 코어 세그먼트에 형성되는 홀, 로터 코어 슬롯, 맥 등의 위치, 크기, 형상 등에 관한 최적의 조건을 제공하여 모터의 성능 저하나 크기 증가를 일으키지 않으면서 로터의 구조 강도를 개선할 수 있다. 특히 본 발명에 의하면 복수의 로터 코어 세그먼트끼리 서로 완전 이격된 구조, 복수의 영구 자석끼리 서로 완전 이격된 구조를 형성함에도 불구하고 로터의 구조 강도가 확보될 수 있으므로, 모터의 성능 관점에서 매우 유리하다.

또한 본 발명은, 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 비산을 상호 방지할 수 있는 구조를 제공한다. 이 구조에 의해 로터 프레임에 형성되는 홀의 수를 최소화 할 수 있어 로터의 구조 강도 개선 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명은, 금형에서 인서트 사출되는 형상을 고려하여 로터 코어 세그먼트와 영구 자석을 정위치에 안정적으로 위치하고, 그 위치를 유지할 수 있게 하는 구조를 제안하였으므로 로터의 제작성을 향상시킬 수 있고, 제작이 완료된 로터의 치수 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 모터의 일 실시예를 보인 사시도다.
도 2는 도 1에 도시된 로터를 축 방향을 따라 절단한 모습을 보인 사시도다.
도 3은 로터의 분해 사시도다.
도 4는 도 3에 도시된 IV 부분을 확대하여 보인 부분 사시도다.
도 5는 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 평면도다.
도 6은 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 다른 실시예를 보인 평면도다.
도 7은 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.
도 8은 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.
도 9는 로터 코어 세그먼트와 영구 자석의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.

이하, 본 발명에 관련된 모터에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명과 관련된 모터(100)의 일 실시예를 보인 사시도다.

모터(100)는 스테이터(stator)(110)와 로터(rotor)(120)를 포함한다.

스테이터(110)는 스테이터 코어(stator core)(111), 절연체(insulator)(112) 및 코일(coil)(113)을 포함한다.

스테이터 코어(111)는 모터(100)에 결합되는 회전축의 축 방향을 따라 낱장의 전기강판들이 다수 적층되어 형성된다. 스테이터 코어(111)는 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 회전축을 감싸도록 구성될 수 있다.

절연체(112)는 회전축(미도시)의 축 방향에 평행한 방향(도 1에서 상하 방향)을 따라 일측과 타측에서(상하에서) 스테이터 코어(111)에 결합된다. 절연체(112)는 전기적 절연 소재로 형성된다. 절연체(112)는 스테이터 고정부(112a)와 티스 절연부(112b)를 갖는다.

스테이터 고정부(112a)는 절연체(112)의 원주에서 회전축을 향해 돌출된다. 스테이터 고정부(112a)는 복수로 형성된다. 복수의 스테이터 고정부(112a)는 절연체(112)의 원주를 따라 서로 이격된 위치에 형성된다. 스테이터 고정부(112a)에는 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 향해 개구되는 체결부재 고정홀이 형성된다. 상기 체결부재 고정홀에 체결부재가 결합됨에 따라 스테이터(110)의 위치가 고정된다.

티스 절연부(112b)는 절연체(112)의 원주에서 방사 방향으로 돌출된다. 티스 절연부(112b)는 코일(113)이 감길 티스(teeth)(미도시)를 감싸 요크(yoke)(미도시)에 연결되는 티스로부터 코일(113)을 절연시킨다.

코일(113)은 각각의 티스 절연부(112b)에 권선된다. 도 1에서는 집중권을 보이고 있다. 코일(113)은 전류를 인가 받는다. 코일(113)에 인가되는 전류에 의해 모터(100)가 작동하게 된다.

로터(120)는 스테이터(110)의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치된다. 내측과 외측이란 로터(120)의 방사 방향에서 중심에 배치되는 회전축을 향하는지 그 반대 방향을 향하는지로 결정된다. 회전축을 향하는 방향은 내측이고, 회전축으로부터 멀어지는 방향은 외측이다. 도 1에서는 로터(120)가 스테이터(110)의 외측에 배치되는 아우터 로터(120)(outer rotor)를 보이고 있다.

로터(120)는 로터 프레임(rotor frame)(121)을 포함한다. 로터 프레임(121)은 로터 하우징(rotor housing)으로 명명될 수도 있다. 로터 프레임(121)은 스테이터(110)를 감싸도록 형성된다.

로터 프레임(121)은 부싱 결합부(121a), 스포크(spoke)(121b), 및 외벽(121e)을 포함한다.

부싱 결합부(121a)는 스테이터(110)에 의해 감싸이는 영역을 관통하는 회전축과 결합되도록 형성된다. 부싱 결합부(121a)는 로터(120)의 방사 방향에서 로터 프레임(121)의 중심에 형성된다. 로터 프레임(121)의 중심은 스테이터(110)에 의해 감싸이는 영역을 마주보는 위치에 해당한다.

부싱 결합부(122a)는 부싱(122)과 결합되도록 형성된다. 부싱(bushing)(122)이란 회전축과 연결되는 부품을 가리킨다. 회전축의 일 단은 상기 부싱(122)에 결합되고, 타 단은 세탁기의 드럼 등 모터(100)의 회전력을 공급받는 대상에 직접 연결될 수 있다.

부싱(122)은 속이 빈 원기둥에 준하는 형상을 가질 수 있다. 부싱(122)은 회전축과 결합 가능하도록 중공의 내주면에 나사산(122a)을 구비한다. 회전축은 부싱(122)에 직접 삽입된다. 회전축과 로터 프레임(121)은 부싱(122)을 통해 서로 결합된다.

부싱 결합부(122a)의 주위에는 보강 리브(122a1)가 형성된다. 보강 리브(122a1)는 부싱 결합부(122a)의 둘레에 복수로 형성되며, 복수의 보강 리브(122a1)는 회전축에 경사진 방향을 따라 부싱 결합부(122a)와 스포크(122b)의 경계에서 돌출된다.

스포크(121b)는 부싱 결합부(121a)에서 방사 방향으로 연장되거나, 상기 방사 방향에 대하여 예각으로 경사진 방향을 향해 연장된다. 스포크(121b)는 복수로 구비되며, 서로 다른 방향을 향하도록 부싱 결합부(121a)의 둘레에 배열될 수 있다. 스포크(121b)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 스테이터(110)의 일 측 또는 타 측을 덮는 위치에 형성된다. 도 1을 기준으로 한다면 스테이터(110)의 하측이 상기 일 측에 해당하고, 스테이터(110)의 상측이 상기 타측에 해당한다고 볼 수 있다. 이 경우 스포크(121b)는 스테이터(110)의 하측을 아래에서 덮는 위치에 형성된다.

부싱 결합부(122a)의 둘레에 복수의 스포크(122b)가 방사 방향으로 형성되면, 복수의 스포크(122b)의 사이로 방열홀(122b1)이 형성된다. 모터의 작동으로 인해 모터에서 발생된 열은 상기 방열홀(122b1)을 통해 배출될 수 있다.

외벽(121e)은 로터(120)의 방사 방향에서 스테이터(110)를 감싸도록 형성된다. 외벽(121e)의 내측에는 후술하게 될 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)이 설치된다.

참고로, 도 1에서는 아우터 로터(120)(outer rotor)를 갖는 스포크(121b)형 모터(100)에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 아우터 로터(120)를 갖는 스포크(121b)형 모터(100)에만 한정되는 것은 아니다. 이를테면 본 발명은 이너 로터(120)는 갖는 매입형 모터에 적용될 수 있다.

도 1에서 미설명된 도면 부호의 구성요소에 대하여는 스테이터(110)를 제외시키고 로터(120)만을 도시한 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 로터(120)를 축 방향을 따라 절단한 모습을 보인 사시도다.

도 3은 로터(120)의 분해 사시도다.

도 4는 도 3에 도시된 IV 부분을 확대하여 보인 부분 사시도다.

로터(120)는 복수의 로터 코어(혹은 로터 코어 블럭, 혹은 로터 코어 세그먼트)(123), 복수의 영구 자석(124), 및 로터 프레임(121)을 포함한다.

복수의 로터 코어(123)는 영구 자석 배치 슬롯(MS)을 형성하도록 스테이터(110)의 외측에 로터(120)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열된다. 복수의 로터 코어(123)가 로터(120)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열됨에 따라 두 로터 코어(123)의 사이마다 영구 자석 배치 슬롯(MS)이 형성된다. 영구 자석 배치 슬롯(MS)은 상기 영구 자석 배치 슬롯(MS)에 인접하게 배치되는 두 로터 코어(123)의 측면, 두 로터 코어(123)의 헤드(123b), 그리고 두 로터 코어(123)의 돌기(123c)에 의해 감싸이는 영역이다.

복수의 로터 코어(123)는 낱장의 전기강판들을 회전축의 축 방향과 평행한 방향을 따라 다수 적층하여 형성된다. 낱장의 전기강판들은 서로 같은 형상을 가질 수 있다. 다만, 전기강판의 적층 방향을 기준으로 하단에 배치되는 적어도 하나의 전기강판과 상단에 배치되는 적어도 하나의 전기강판은 영구 자석(124)의 지지를 위해 다른 전기강판들에 비해 클 수 있다.

만일 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 0.5mm의 두께를 갖는 낱장의 전기강판으로 39mm의 높이를 갖는 로터 코어(123)를 구성하고자 하는 경우 78장의 전기강판을 적층하면 된다.

로터 코어(123)는 영구 자석(124)의 힘을 집중시키는 역할을 한다. 로터 코어(123)에 영구 자석(124)의 힘이 집중되면 모터(100)의 성능이 비약적으로 상승하게 된다. 하지만 복수의 로터 코어(123)끼리 서로 연결되어 있다면, 모터(100)의 효율이 감소하게 된다. 따라서 모터(100)의 효율 향상을 위해서는 복수의 로터 코어(123)는 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 각 로터 코어(123)는 바디(123a), 헤드(123b), 돌기(123c), 홀(hole)(123d), 로터 코어 슬롯(혹은 로터 코어 블럭 슬롯, 혹은 로터 코어 세그먼트 슬롯)(123e), 및 맥(mac)(123f)을 구비한다.

바디(123a)는 로터 코어(123)의 가장 큰 체적을 차지하는 부분에 해당한다. 바디(123a)는 로터(120)의 원주 방향에서 영구 자석(124)을 마주보도록 배치된다. 바디(123a)의 양 측면은 영구 자석(124)의 제1 작용면(124a)을 마주보도록 배치되며, 상기 제1 작용면(124a)과 면접촉한다.

복수의 로터 코어(123)는 속이 빈 원기둥의 옆면을 따라 배열되는 것을 이해될 수 있다. 상기 원기둥의 내경과 대응되는 원주에 위치하는 부분이 바디(123a)의 내측단에 해당한다. 그리고 바디(123a)의 외측단은 후술하게 될 돌기(123c)와 로터 코어 슬롯(123e)이 형성되는 부분을 가리킨다. 바디(123a)의 내측단은 스테이터(110)로부터 이격된 위치에서 상기 스테이터(110)를 마주보도록 배치된다.

로터(120)의 원주 방향을 기준으로 하는 바디(123a)의 폭은 바디(123a)의 내측단에서 외측단으로 갈수록 점차 넓어지도록 형성될 수 있다. 이를테면 로터(120)의 원주 방향에서 바디(123a)의 양 측면 간의 직선 거리가 바디(123a)의 내측단에서 외측단으로 갈수록 점차 멀어진다.

로터 코어(123)의 내측단에 대응되는 가상의 제1 원주와 로터 코어(123)의 외측단에 대응되는 가상의 제2 원주를 비교하면, 제2 원주가 제1 원주에 비해 크다. 영구 자석(124)의 제1 작용면(124a)이 로터(120)의 방사 방향에 평행한 방향을 따라 연장된다면, 제1 원주와 제2 원주의 차이에 따른 면적은 로터 코어(123)에 의해 채워져야 한다. 상기 면적을 채우기 위해 로터(120)의 원주 방향을 기준으로 하는 바디(123a)의 폭은 내측단에서 외측단으로 갈수록 점차 넓어지도록 형성된다. 이에 따라 로터(120)의 원주 방향에서 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)은 빈 공간 없이 배열될 수 있다.

헤드(123b)는 로터(120)의 원주 방향을 향해 바디(123a)의 내측단으로부터 양측으로 돌출된다. 하나의 로터 코어(123)에는 두 개의 헤드(123b)가 형성된다.

하나의 영구 자석(124)을 기준으로 상기 영구 자석(124)의 내측면을 마주보는 위치에는 두 개의 헤드(123b)가 형성된다. 이 두 헤드(123b)는 회전축을 향하는 영구 자석(124)의 이동을 제한한다. 두 개의 헤드(123b) 중 어느 하나는 상기 영구 자석(124)의 일측에 배치되는 로터 코어(123)의 헤드(123b)에 해당하고, 다른 하나는 상기 영구 자석(124)의 타측에 배치되는 로터 코어(123)의 헤드(123b)에 해당한다.

이 두 헤드(123b)는 로터(120)의 원주 방향에서 서로 이격되게 배치된다. 두 헤드(123b)가 서로 연결되어 있으면 모터(100)의 성능 저하를 일으키게 된다. 모터(100)의 성능을 극대화하기 위해서는 모든 로터 코어(123)끼리 서로 이격되어 있고, 모든 영구 자석(124)끼리 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 이 두 헤드(123b)도 서로 이격되어 있는 것이 모터(100)의 성능 관점에서 바람직하다.

돌기(123c)는 바디(123a)의 외측단에서 돌출된다. 돌기(123c)는 로터 코어 슬롯(123e)을 형성하도록 서로 멀어지는 방향을 향해 두 갈래로 연장된다. 하나의 로터 코어(123)에는 두 개의 돌기(123c)가 형성된다. 두 돌기(123c)는 로터(120)의 방사 방향에 경사진 방향을 향해 돌출된다. 돌기(123c)의 양 측면은 영구 자석(124)의 제2 작용면(124b)을 마주보도록 배치되며, 상기 제2 작용면(124b)과 면접촉된다.

하나의 영구 자석(124)을 기준으로 상기 영구 자석(124)의 외측면을 마주보는 위치에는 두 개의 돌기(123c)가 형성된다. 이 두 돌기(123c)는 모터(100)의 작동 시 원심력에 의해 회전축으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동하려고 하는 영구 자석(124)을 구속한다. 두 개의 돌기(123c) 중 어느 하나는 상기 영구 자석(124)의 일측에 배치되는 로터 코어(123)의 돌기(123c)에 해당하고, 다른 하나는 상기 영구 자석(124)의 타측에 배치되는 로터 코어(123)의 돌기(123c)에 해당한다.

이 두 돌기(123c)는 로터(120)의 원주 방향에서 서로 이격되게 배치된다. 두 돌기(123c)가 서로 연결되어 있으면 모터(100)의 성능 저하를 일으키게 된다. 모터(100)의 성능을 극대화하기 위해서는 모든 로터 코어(123)끼리 서로 이격되어 있고, 모든 영구 자석(124)끼리 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 이 두 돌기(123c)도 서로 이격되어 있는 것이 모터(100)의 성능 관점에서 바람직하다.

홀(123d)은 바디(123a)에 형성된다. 홀(123d)은 회전축의 축 방향에 평행한 방향(도 2와 도 3에서 상하 방향)을 향해 개구된다. 홀(123d)은 로터(120)의 방사 방향에서 바디(123a)의 내측단과 외측단의 사이에 형성된다. 바디(123a)의 외측단에는 로터 코어 슬롯(123e)이 형성되므로, 홀은 로터(120)의 방사 방향에서 바디(123a)의 내측단과 로터 코어 슬롯(123e)의 사이에 형성된다.

로터 코어 슬롯(123e)은 로터(120)의 원주 방향에서 두 돌기(123c) 사이에 형성된다. 로터 코어 슬롯(123e)은 로터(120)의 방사 방향을 기준으로 두 돌기(123c)의 사이에서 바디(123a)를 향해 리세스된 형상으로 이해될 수 있다. 로터 코어 슬롯(123e)의 둘레는 반원 또는 반원에 준하는 형상의 단면을 갖는 곡면으로 형성된다.

홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e)은 후술하게 될 인서트 사출 과정에서 금형핀을 수용하거나, 용융된 사출 원료를 수용하는 영역이다. 인서트 사출을 위해서는 복수의 로터 코어(123)가 금형 내에 안착되어야 하며, 복수의 로터 코어(123)는 금형 내에서 정위치에 고정되어 있어야 한다. 각 로터 코어(123)를 정위치에 고정시키기 위해 금형에는 다수의 금형핀이 형성된다. 각 금형핀이 상기 홀(123d) 또는 로터 코어 슬롯(123e)에 삽입되도록 로터 코어(123)를 금형 내에 배치시키면, 각 로터 코어(123)의 고정이 완료된다.

금형핀을 이용하여 복수의 로터 코어(123)를 금형 내의 정위치에 안착시킨 후, 상기 금형 내에 용융 상태의 사출 원료를 투입하게 되면 홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e)에는 사출 원료가 채워지게 된다. 인서트 사출이 완료되고 금형으로부터 사출물(성형품)을 분리시키면, 금형핀이 존재하던 영역에는 홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e)이 잔류하게 된다. 그리고 사출 원료로 채워졌던 영역에는 후술하게 될 로터 프레임 핀(121g)과 핀 보강 리브(121h)가 형성된다.

맥(123f)은 각 로터 코어(123)를 구성하는 낱장의 전기강판마다 형성된다. 맥(123f)은 각 전기강판의 일 면에서 돌출되며, 이 돌출 위치와 동일한 위치의 타면에서 리세스(recess)되는 돌기 형상으로 형성된다. 맥(123f)은 홀(123d)의 주위에 복수로 형성될 수 있으며, 도면에서는 세 개의 맥(123f)이 각 전기강판에 형성되는 구성을 보이고 있다.

맥(123f)은 낱장의 전기강판들을 서로 대응하는 위치에 정렬시켜 적층하기 위한 구성이다. 서로 마주보도록 배치되는 두 전기강판 중 어느 하나의 돌출된 맥(123f)이 다른 하나의 리세스 된 맥(123f)에 삽입되는 방식으로 다수의 전기강판들이 적층되면, 로터 코어(123)를 구성하는 전기강판들이 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 따라 서로 정렬될 수 있다.

복수의 로터 코어(123)는 로터(120)의 방사 방향에서 로터(120)의 내측에 노출된다. 여기서 로터(120)의 내측이란 부싱(122)이 설치되는 위치를 가리킨다.

한편, 복수의 영구 자석(124)은 로터(120)의 원주 방향을 따라 복수의 로터 코어(123)와 하나씩 교번적으로 배열되도록 상기 복수의 로터 코어(123)에 의해 형성되는 복수의 영구 자석 배치 슬롯(MS)에 하나씩 삽입된다. 복수의 영구 자석(124)과 복수의 로터 코어(123)는 하나씩 교번적으로 배열되므로, 로터(120)에는 같은 수의 영구 자석(124)과 로터 코어(123)가 구비된다.

각각의 영구 자석(124)은 제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)을 갖는다. 영구 자석(124)의 자기력선은 제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)에서 발생한다.

제1 작용면(124a)은 영구 자석(124)의 가장 넓은 면에 해당한다. 제1 작용면(124a)은 로터(120)의 원주 방향을 향한다. 제1 작용면(124a)은 로터(120)의 방사 방향과 평행할 수 있다. 제1 작용면(124a)은 로터(120)의 원주 방향에서 바디(123a)의 측면을 마주본다. 제1 작용면(124a)은 바디(123a)의 측면과 면접촉된다.

제2 작용면(124b)은 제1 작용면(124a)과 둔각의 경계를 형성한다. 제2 작용면(124b)이 제1 작용면(124a)과 둔각의 경계를 형성하게 되면, 제2 작용면(124b)은 로터(120)의 방사 방향에 경사지게 형성된다. 회전축을 향하는 방향으로 로터(120)의 내측 방향이라고 하고, 회전축으로부터 멀어지는 방향을 로터(120)의 외측 방향이라고 할 때 제2 작용면(124b)은 제1 작용면(124a)에 비해 로터(120)의 외측 방향에 형성된다.

제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)이 둔각의 경계를 형성하게 되면 제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)의 경계에는 모서리가 형성된다. 상기 모서리는 회전축의 축 방향과 평행하다.

제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)이 둔각의 경계를 형성하게 되면, 로터(120)의 원주 방향을 기준으로 하는 영구 자석(124)의 폭이 상기 제1 작용면(124a)과 상기 제2 작용면(124b)의 경계로부터 영구 자석(124)의 외측단으로 갈수록 점진적으로 좁아진다. 제2 작용면(124b)에 의해 점진적으로 좁아지는 영구 자석(124)의 외측단은, 로터 코어(123)의 점진적으로 넓어지는 돌기(123c)에 대응된다.

로터(120)의 방사 방향을 기준으로 로터(120)의 내측에서 복수의 영구 자석(124)을 바라보면, 복수의 영구 자석(124)은 복수의 로터 코어(123) 그리고 로터 프레임(121)의 내측 기둥(121f)에 의해 가려진다. 그리고 로터(120)의 외측에서 복수의 영구 자석(124)을 바라보면, 복수의 영구 자석(124)은 로터 프레임(121)의 외벽(121e)에 의해 가려진다. 여기서 로터(120)의 내측이란 부싱(122)이 설치되는 위치를 가리킨다. 그리고 로터(120)의 외측이란 복수의 로터 코어(123)나 복수의 영구 자석(124)을 기준으로 방사 방향에서 부싱(122)의 반대쪽에 해당하는 위치를 가리킨다.

복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124) 각각은 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 제1 단과 제2 단을 구비한다. 여기서 제1 단이란 도 2에 도시된 방향을 기준으로 복수의 로터 코어(123)의 하단, 복수의 영구 자석(124)의 하단을 가리킨다. 그리고 제2 단이란 복수의 로터 코어(123)의 상단, 복수의 영구 자석(124)의 상단을 가리킨다.

다만, 제1 과 제2 라는 서수는 서로를 구분하기 위해 부기된다는 점에서 서수에 특별한 의미가 내포되는 것은 아니다. 따라서 복수의 로터 코어(123)의 상단, 복수의 영구 자석(124)의 상단을 제1 단이라고 하더라도 무방하다. 또한. 로터 코어(123)의 하단, 복수의 영구 자석(124)의 하단을 제2 단이라고 하더라도 무방하다.

로터 프레임(121)의 세부 구조는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

로터 프레임(121)은 스테이터(110)의 중심을 마주보는 위치에서 부싱 결합부(121a)에 설치되는 부싱(122)을 통해 회전축과 연결된다. 로터 프레임(121)은 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)을 고정하도록 형성된다. 복수의 로터 코어와 복수의 영구 자석(124)을 금형에 투입하고 로터 프레임(121)을 형성하게 되면, 로터 프레임(121)은 상기 복수의 로터 코어(123) 및 상기 복수의 영구 자석(124)과 일체화된다.

여기서 일체화 된다는 의미는 후술하게 될 인서트 사출에 의해 하나의 바디를 형성한다는 것을 의미한다. 조립체는 부품들을 순차적으로 서로 결합시켜 형성되고, 결합의 반대 순서로 해체될 수 있다. 이와 반대로 일체화 된 바디에는 조립이나 분해라는 개념이 없으므로 임의로 파손을 일으키지 않는 한 해체되지 않는다는 점에서 조립체와 차이가 있다.

로터 프레임(121)은 전체적으로 속이 비어 있고 어느 하나의 밑면을 갖는 원기둥 형상으로 형성된다. 로터 프레임(121)은 부싱 결합부(121a), 스포크(spoke)(121b), 제1 단 베이스(121c), 제2 단 베이스(121d), 외벽(121e), 복수의 내측 기둥(121f), 로터 프레임 핀(121g), 핀 보강 리브(121h), 로터 프레임 홀(121i), 복수의 로터 코어 고정 지그 홀(121j), 및 복수의 영구 자석 고정 지그 홀(121k)을 포함한다.

부싱 결합부(121a)와 스포크(121b)에 대하여는 앞서 도 1을 참조하여 이미 설명하였다.

제1 단 베이스(121c)는 복수의 로터 코어(123)의 제1 단과 복수의 영구 자석(124)의 제1 단을 덮도록 환형으로 형성된다. 제1 단 베이스(121c)는 스포크(122b)의 외곽 둘레에 형성된다. 제1 단 베이스(121c)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향(하측)에서 복수의 로터 코어(123)의 제1 단과 복수의 영구 자석(124)의 제1 단을 덮는다. 제1 단 베이스(121c)는 복수의 로터 코어(123)의 제1 단과 복수의 영구 자석(124)의 제1 단을 지지한다.

제2 단 베이스(121d)는 복수의 로터 코어(123)의 제2 단과 복수의 영구 자석(124)의 제2 단을 덮도록 환형으로 형성된다. 제2 단 베이스(121d)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향(상측)에서 복수의 로터 코어(123)의 제2 단과 복수의 영구 자석(124)의 제2 단을 덮는다. 제2 단 베이스(121d)는 복수의 로터 코어(123)의 제2 단과 복수의 영구 자석(124)의 제2 단을 지지한다.

제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 이격된 위치에 형성된다. 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 마주보도록 배치된다. 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 향하는 복수의 로터 코어(123)의 이동과 복수의 영구 자석(124)의 이동은 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d)에 의해 방지된다.

외벽(121e)은 로터(120)의 방사 방향에서 복수의 로터 코어(123)의 돌기(123c)와 복수의 영구 자석(124)의 외측단을 감싸도록 형성된다. 후술하게 될 바와 같이 로터 코어 슬롯(123e)에는 로터 프레임 핀(121g)이 삽입되며, 외벽(121e)은 로터(120)의 방사 방향에서 로터 코어(123)와 로터 프레임 핀(121g)의 외측을 감싸도록 형성된다. 이를테면 외벽(121e)은 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d)를 서로 연결하도록 회전축의 축 방향에 평행한 방향으로 연장되고, 제1 단 베이스(121c)의 외측단과 제2 단 베이스(121d)의 외측단을 따라 연장된다.

외벽(121e)은 로터 프레임(121)의 최외곽에 형성된다. 따라서 로터(120)의 외측에서 복수의 로터 코어(123), 복수의 영구 자석(124)은 모두 외벽(121e)에 의해 가려진다.

복수의 내측 기둥(121f)은 제1 단 베이스(121c)의 내측단과 제2 단 베이스(121d)의 내측단을 서로 연결하도록 회전축의 축 방향에 평행한 방향으로 연장된다. 여기서 내측단이란 로터 프레임(121)의 내경에 대응되는 원주 부분을 가리킨다.

복수의 내측 기둥(121f)은 로터 프레임(121)의 원주 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성된다. 여기서 로터 프레임(121)의 원주 방향이란 상기 제1 단 베이스(121c)의 내측단의 원주 방향 및/또는 제2 단 베이스(121d)의 내측단의 원주 방향을 가리킨다.

복수의 내측 기둥(121f)은 서로 이격되어 있으므로 제1 단 베이스(121c)의 내측단, 제2 단 베이스(121d)의 내측단, 그리고 내측 기둥(121f)에 의해 정의되는 영역마다 개구(O)가 형성된다.

복수의 로터 코어(123)의 내측단은 개구(O)를 통해 로터(120)의 방사 방향에 노출된다. 로터 코어(123)의 내측단이란 바디(123a)의 내측단을 가리킨다. 로터(120)의 방사 방향으로 노출된 로터 코어(123)의 내측단은 스테이터(110)를 마주보게 된다.

도 2를 참조하면, 복수의 로터 코어(123)와 복수의 내측 기둥(121f)은 제1 프레임(121)의 원주 방향을 따라 하나씩 교번적으로 형성된다. 그리고 복수의 영구 자석(124)은 제1 프레임(121)의 방사 방향에서 복수의 로터 코어(123)와 상기 복수의 내측 기둥(121f)에 의해 가려진다.

각 로터 코어(123)의 헤드(123b)와 각 내측 기둥(121f)은 로터 프레임(121)의 방사 방향에 대해 경사진 방향에서 면 접촉한다. 따라서 복수의 내측 기둥(121f)은 복수의 로터 코어(123)를 방사 방향에서 지지하게 된다. 그리고 로터 프레임(121)의 내측을 향하는(회전축을 향하는) 복수의 로터 코어(123)의 이동은 복수의 내측 기둥(121f)에 의해 방지된다.

복수의 로터 프레임 핀(121g)은 제1 단 베이스(121c)에서 제2 단 베이스(121d)를 향해 돌출된다. 복수의 로터 프레임 핀(121g)은 회전축의 축방향에 평행한 방향을 따라 연장된다. 경우에 따라 복수의 로터 프레임 핀(121g)이 제2 단 베이스(121d)에서 제1 단 베이스(121c)를 향해 돌출되는 것도 가능하다.

복수의 로터 프레임 핀(121g)은 로터 프레임(121)의 방사 방향에서 제1 단 베이스(121c)의 내측단과 외벽(121e)의 사이에 형성된다. 그리고 복수의 로터 프레임 핀(121g)은 로터 프레임(121)의 원주 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성될 수 있다. 동일한 방사 방향에 두 개 이상의 로터 프레임 핀(121g)이 형성되는 것도 가능하다.

동일한 방사 방향에서 두 개 이상의 로터 프레임 핀(121g)이 형성되는 경우, 어느 하나는 상대적으로 외벽(121e)으로부터 먼 위치에 형성되고, 다른 하나는 상대적으로 외벽(121e)에 가까운 위치에 형성된다. 상대적으로 외벽(121e)으로부터 먼 위치에 형성되는 로터 프레임 핀(121g)은 로터 코어(123)의 홀(123d)에 삽입된다.

동일한 방사 방향에서 상대적으로 외벽(121e)에 가깝게 형성되는 로터 프레임 핀(121g)의 주위에는 외벽(121e)과의 연결 강도 보강을 위한 핀 보강 리브(121h)가 형성될 수 있다. 핀 보강 리브(121h)는 각 로터 프레임 핀(121g)의 양 측에 각각 형성될 수 있다. 핀 보강 리브(121h)는 로터 프레임 핀(121g)과 외벽(121e)을 연결하도록 형성된다. 핀 보강 리브(121h)는 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 로터 프레임 핀(121g)과 같은 높이를 가질 수 있다. 상대적으로 외벽(121e)에 가깝게 형성되는 로터 프레임 핀(121g)과 그 주위의 핀 보강 리브는 로터 코어의 로터 코어 슬롯(123e)에 삽입된다.

로터 프레임(121)이 인서트 사출에 의해 형성되는 경우 용융된 사출 원료로 채워졌던 영역에는 로터 프레임 핀(121g)과 핀 보강 리브(121h)가 형성된다. 따라서 상대적으로 외벽(121e)으로부터 먼 위치에 형성되는 로터 프레임 핀(121g)은 로터 코어(123)의 홀(123d)에 대응되는 형상을 갖는다. 또한 상대적으로 외벽(121e)에 가깝게 형성되는 로터 프레임 핀(121g)과 그 주위의 핀 보강 리브(121h)는 로터 코어 슬롯(123e)에 대응되는 형상을 갖는다.

로터 프레임 홀(121i)은 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 따라 상기 로터 프레임(121)과 대향하는 위치에 형성된다. 로터 프레임 핀(121g)이 제1 단 베이스(121c)에 형성되면, 로터 프레임 홀(121i)은 제2 단 베이스(121d)에 형성된다. 반대로 로터 프레임 핀(121g)이 제2 단 베이스(121d)에 형성되면, 로터 프레임 홀(121i)은 제1 단 베이스(121c)에 형성된다.

로터 프레임 홀(121i)은 본래 로터(120)의 제작을 위한 인서트 사출 시 금형핀이 배치되던 자리다. 인서트 사출을 위한 용융된 원료가 금형 내에 채워지더라도, 용융된 사출 원료는 금형핀의 위 또는 아래에만 채워질 뿐, 금형핀이 존재하는 위치에는 용융된 사출 원료가 존재할 수 없다. 그러므로 인서트 사출 결과 용융된 사출 원료가 존재하던 영역에는 로터 프레임 핀(121g)과 핀 보강 리브가 잔류하게 되고, 금형핀이 존재하던 영역에는 로터 프레임 홀(121i)이 남게 된다.

인서트 사출이 완료된 로터(120)가 금형으로부터 분리될 때 로터(120)는 금형핀으로부터 이탈된다. 로터 프레임 핀(121g)과 로터 프레임 홀(121i) 사이의 간격은 금형핀의 길이에 해당하는 것으로 이해될 수 있다. 그리고 금형핀의 길이와 로터 프레임 핀(121g)의 길이의 합이 곧 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d) 사이의 거리라고 이해될 수 있다. 따라서 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 로터 프레임 핀(121g)의 길이는 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d) 사이의 거리(H)보다 짧다.

복수의 로터 코어 고정 지그 홀(121j)은 제1 단 베이스(121c)와 제2 단 베이스(121d) 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 복수의 로터 코어 고정 지그 홀(121j)은 외벽(121e)과 내측 기둥(121f) 사이의 원주를 따라 형성될 수 있다. 복수의 로터 코어 고정 지그 홀(121j)은 서로 이격된 위치에 형성된다.

로터(120)의 제작을 위한 금형에는 복수의 로터 코어(123)를 고정하기 위한 로터 코어 고정 지그가 형성될 수 있다. 로터 코어 고정 지그는 금형핀에 안착된 각각의 로터 코어(123)들을 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 따라 금형핀에 밀착시킨다. 따라서 이 방향을 따라 각각의 로터 코어(123)가 고정될 수 있다.

인서트 사출을 위한 용융된 원료가 금형 내에 채워지더라도 로터 코어 고정 지그가 존재하는 위치에는 용융된 원료가 존재할 수 없다. 그러므로 인서트 사출 결과 로터 코어 고정 지그 홀(121j)이 남게 된다.

영구 자석 고정 지그 홀(121k)은 제1 단 베이스(121c)와 내측 기둥(121f)의 경계에 형성되거나, 제2 단 베이스(121d)와 내측 기둥(121f)의 경계에 형성된다. 영구 자석 고정 지그 홀(121k)은 로터 프레임(121)의 방사 방향에서 각각의 영구 자석(124)과 대응되는 위치마다 형성된다.

로터(120)의 제작을 위한 금형에는 복수의 영구 자석(124)을 고정하기 위한 영구 자석 고정 지그가 형성될 수 있다. 영구 자석 고정 지그는 금형핀에 안착된 각각의 영구 자석(124)들을 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 따라 금형핀에 밀착시킨다. 따라서 이 방향을 따라 각각의 영구 자석(124)이 고정될 수 있다.

인서트 사출을 위한 용융된 원료가 금형 내에 채워지더라도 영구 자석 고정 지그가 존재하는 위치에는 용융된 원료가 존재할 수 없다. 그러므로 인서트 사출 결과 영구 자석 고정 지그 홀(121k)이 남게 된다. 영구 자석 고정 지그 홀(121k)을 통해 영구 자석(124)이 시각적으로 노출되므로, 영구 자석 고정 지그 홀(121k)을 통해 로터 프레임(121)의 외측에서 영구 자석(124)의 위치가 시각적으로 확인될 수 있다.

로터 코어(123)에 헤드(123b)가 형성되면 금형 내에서 회전축 방향을 향하는 영구 자석(124)의 기울어짐이 방지될 수 있다. 따라서 제1 단 베이스(121c)와 외벽(121e)의 경계나, 제2 단 베이스(121d)와 외벽(121e)의 경계에는 상기 영구 자석 고정 지그 홀(121k)이 형성되지 않는다.

이하에서는 로터 코어(123)와 영구 자석(124)의 크기, 형상 등에 대하여 설명한다.

도 5는 로터 코어(123)와 영구 자석(124)의 평면도다.

앞서 설명한 바와 같이 로터 코어(123)는 영구 자석(124)에서 발생하는 힘을 집중시키는 역할을 한다. 로터 코어(123)는 자속의 패스(path)를 제공하므로, 자속은 로터 코어(123)에 의해 집중된다. 로터 코어(123)끼리 서로 완전히 이격되고, 영구 자석(124)끼리 서로 완전히 이격된 구조(이른바 완전 분할 구조)가 모터(100)의 성능 관점에서 가장 바람직하다.

그러나, 완전 분할 구조는 강한 원심력에 의한 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)의 비산을 유발한다. 따라서 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)의 비산을 방지하기 위해서는 로터 코어(123)와 영구 자석(124)의 체적을 다소 희생하더라도 복수의 로터 코어(123)와 복수의 영구 자석(124)을 구속하는 구조가 필수적으로 요구된다.

로터 코어(123)에 형성되는 홀(123d)이나 로터 코어 슬롯(123e)은 로터 프레임 핀(121g)을 삽입하여 로터 코어(123)를 고정하기 위한 구성이다. 그러나 로터 코어(123)에 홀(123d)이나 로터 코어 슬롯(123e)이 형성되면, 로터 코어(123)의 체적 감소로 인해 모터(100)의 성능 저하가 발생하게 된다. 따라서 홀(123d)이나 로터 코어 슬롯(123e)의 형상, 크기 위치 등은 로터(120)의 구조 강도와 모터(100)의 성능 등에 영향을 미친다. 이를테면 로터(120)의 구조 강도와 모터(100)의 성능은 일종의 트레이드 오프(trade off) 관계에 있다고 볼 수 있다.

본 발명에서는 로터(120)의 구조 강도를 증가시키면서 모터(100)의 성능 저하는 억제할 수 있는 로터 코어(123)와 영구 자석(124)의 크기 및 형상 등을 제안한다.

먼저 로터 코어(123)에 형성되는 홀(123d)의 위치에 대하여 설명한다. 하나의 로터 코어(123)를 기준으로 그 양측에 배치되는 두 영구 자석(124)의 크기와 형상은 동일하다. 따라서 상기 로터 코어(123)의 일측에 배치되는 영구 자석(124)에서 발생되는 자기력선과 상기 로터 코어(123)의 타측에 배치되는 영구 자석(124)에서 발생되는 자기력선은 서로 대칭을 이루게 된다.

로터 코어(123)에 형성되는 홀(123d)로 인해 양측의 영구 자석(124)에서 발생되는 자기력선에 미치는 영향을 최소화하기 위해서는 로터의 원주 방향에서 홀(123d)이 바디(123a)의 중심에 형성되어야 한다. 만일 홀(123d)이 바디(123a)의 중심으로부터 벗어나게 되면, 양측의 영구 자석(124) 중 어느 하나에서 발생하는 자기력선을 포화시키게 되어 모터(100)의 성능 저하가 유발된다.

또한 홀(123d)은 바디(123a)의 내측단과 외측단 중 외측단에 가깝게 형성된다. 제1 작용면(124a)의 크기가 제2 작용면(124b)에 비해 크므로, 자기력선은 제1 작용면(124a)에서 더 많이 발생하게 된다. 로터(120)의 방사 방향에서 제1 작용면(124a)은 제2 작용면(124b)에 비해 내측에 형성되므로, 홀(123d)이 외측단에 가깝게 배치되어야 바디(123a)의 내측단과 홀(123d) 사이의 영역(자기력선의 패스(path)를 제공하는 영역)의 면적이 넓어지게 된다.

다음으로는 홀(123d)의 크기에 대하여 설명한다. 홀(123d)의 직경을 A라고 하고, 로터 코어(123)의 양 측면 간의 직선 거리를 B라고 할 때 두 거리의 비(A/B)는 0.4 내지 0.7인 것이 바람직하다. 로터 코어(123)의 양 측면 간의 거리는 곧 바디(123a)의 양 측면 간의 거리에 해당한다. 다만, 로터(120)의 원주 방향에서 바디(123a)의 폭은 내측단에서 외측단으로 갈수록 점차 커지므로 일정한 값은 아닐 수 있다. 따라서 바디(123a)의 양 측면 간의 직선 거리(B)로는 양 측면의 중간 부분을 서로 잇는 직선 거리가 선택될 수 있다. 이 직선 거리는 일정하지 않은 다양한 B 값의 평균값에 해당한다.

만일 상기 비(A/B)가 0.4보다 작아진다면 홀(123d)의 크기와 상기 홀(123d)에 삽입되는 로터 프레임 핀(121g), 그리고 금형핀의 크기도 작아지게 된다. 이는 로터(120)의 구조 강도 향상에 불충분할 수 있다. 반대로 상기 비(A/B)가 0.7보다 커진다면 홀(123d)이 과도하게 커지므로 모터(100)의 성능 저하를 유발하게 된다. 바디(123a)의 양 측면 간의 직선 거리(B)가 8.8mm고, 홀(123d)의 직경(A)이 5mm라고 한다면 상기 비(A/B)는 0.57이며, 이 비는 상기 범위 내에 존재하는 적절한 수치다.

홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e) 간의 직선 거리, 홀(123d)과 맥(123f) 간의 직선 거리도 로터 코어(123)의 구조 강도를 결정하는 요소다. 이 거리들이 충분히 큰 값으로 설정되어 있으면 로터 코어(123)의 구조 강도에 영향이 없다. 그러나 홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e) 간의 직선 거리가 0.45mm 미만이라면, 홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e)의 사이에서 로터 코어(123)의 파손이 발생할 수 있다. 또한 홀(123d)과 맥(123f) 사이의 직선 거리가 0.45mm 미만이라면 홀(123d)과 맥(123f) 사이에서 로터 코어(123)의 파손이 발생할 수 있다. 따라서 홀(123d)과 로터 코어 슬롯(123e) 간의 직선 거리와, 홀(123d)과 맥(123f) 사이의 직선 거리는 모두 0.45mm 이상인 것이 바람직하다.

한편, 바디(123a)의 양 측면 간의 직선 거리(B)는 로터 코어(123)의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성된다. 또한 두 돌기(123c)의 외측에 형성되는 양 측면(123c1, 123c2) 간의 직선 거리(C)도 로터 코어(123)의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성된다. 제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)이 둔각의 경계를 형성하는 것에 대응하여, 상기 C는 상기 B에 비해 더욱 급격하게 멀어진다. 이를테면 동일한 방사 방향의 길이를 기준으로 로터 코어(123)의 외측으로 갈수록 C 값의 증가량이 B 값의 증가량보다 크다.

이러한 형상은 두 돌기(123c)가 로터 코어(123)의 외측에서 영구 자석(124)의 제2 작용면(124b)과 밀착되어 영구 자석(124)을 구속하게 한다. 이에 따라 영구 자석(124)은 일측에 배치되는 로터 코어(123)의 어느 한 돌기(123c)와, 타측에 배치되는 로터 코어(123)의 어느 한 돌기(123c)에 의해 구속되고, 방사 방향의 이동을 제한받는다.

한편, 제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)의 경계가 형성하는 둔각의 크기, 영구 자석(124)의 크기는 앞서와 마찬가지로 모터(100)의 성능과 로터(120)의 구조 강도의 관점에서 적정한 값으로 설정되어야 한다.

제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)의 경계가 형성하는 둔각(θ1)의 크기는 190° 내지 230° 인 것이 바람직하다. 이 둔각(θ1)의 크기가 190°보다 작으면 비산 방지 효과가 부족하다. 반대로 이 둔각(θ1)의 크기가 230°보다 크면 영구 자석(124)의 체적이 작아져 모터(100)의 성능 저하를 일으킨다.

제1 작용면(124a)과 제2 작용면(124b)의 경계에 대응하여 로터 코어(123)도 둔각(θ2)의 경계를 갖는다. 이를테면 바디(123a)의 측면과 돌기(123c)의 측면도 둔각(θ2)의 경계를 형성한다. 바디(123a)의 측면과 돌기(123c)의 측면이 형성하는 둔각(θ2)의 크기도 190° 내지 230°다. 이에 따라 바디(123a)의 측면은 제1 작용면(124a)과 밀착되고, 돌기(123c)의 측면은 제2 작용면(124b)과 밀착된다.

한편, 로터 코어 슬롯(123e)에는 로터 프레임 핀(121g)과 핀 보강 리브(121h)가 삽입되기 때문에, 로터 코어 슬롯(123e)의 둘레에도 둔각(θ3)의 경계가 형성된다.

영구 자석(124)의 방사 방향 길이를 E라고 하고, 제1 작용면(124a)의 방사 방향 길이를 F라고 할 때, 로터(120)의 방사 방향을 기준으로 하는 제2 작용면(124b)의 방사 방향 길이(D)란 D=E-F로 정의될 수 있다. 본래 영구 자석(124)의 제2 작용면(124b)은 방사 방향에 대하여 경사지도록 배치되어 있으므로, 제2 작용면(124b)의 길이란 상기 경사진 방향을 기준으로 측정되어야 할 것이다. 그러나 제2 작용면(124b)의 방사 방향 길이란 개념을 도입하고자 한다면, 상기와 같이 D=E-F로 정의될 수 있다.

제2 작용면(124b)의 방사 방향 길이(D)와 영구 자석(124)의 방사 방향 길이(E)의 비(D/E)는 0.15 내지 0.35인 것이 바람직하다. 상기 비(D/E)가 0.15보다 작으면 영구 자석(124)의 크기가 작아져 모터(100)의 성능 저하를 일으킨다. 반대로 상기 비(D/E)가 0.35보다 크다면 비산 방지 효과가 부족하다.

한편, 영구 자석(124)은 로터(120)의 방사 방향에서 스테이터(110)를 향하도록 배치되는 내측면과 상기 내측면의 반대쪽을 향하도록 배치되는 외측면을 구비한다. 로터(120)의 원주 방향을 기준으로 하는 외측면의 길이를 I라고 하고, 내측면의 길이를 J라고 한다면 상기 I와 J의 비(I/J)는 0.6 내지 0.8인 것이 바람직하다. 상기 비(I/J)가 0.6보다 작으면 영구 자석(124)의 크기가 작아져 모터(100)의 성능 저하를 일으킨다. 반대로 상기 비(I/J)가 0.8보다 크다면 비상 방지 효과가 부족하다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 6은 로터 코어(223)와 영구 자석(224)의 다른 실시예를 보인 평면도다.

영구 자석(224)은 양 측에 각각 하나씩의 작용면(224a)을 구비한다. 상기 두 작용면(224a) 사이의 거리(L)는 영구 자석(224)의 내측안에서 외측단으로 갈수록 점차 가까워진다. 또한 영구 자석(224)은 로터(120)의 방사 방향을 따라 연장되는 가상의 직선을 기준으로 좌우가 서로 대칭인 단면을 갖는다.

로터 코어(223)는 바디(223a), 헤드(223b), 홀(223d1, 223d2, 223d3) 및 맥(223f)을 포함한다.

바디(223a)와 헤드(223b)에 대한 설명은 앞서 설명된 실시예를 참조한다.

홀(223d1, 223d2, 223d3)은 복수로 형성된다. 복수의 홀(223d1, 223d2, 223d3)은 로터(120)의 방사 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성된다. 각각의 홀(223d)은 로터 코어(223)의 내측단으로부터 제1 홀(223d1), 제2 홀(223d2) 및 제3 홀(223d3)로 명명될 수 잇다. 제1 홀(223d1)은 원의 단면으로 형성된다. 제2 홀(223d2)과 제3 홀(223d3)은 환형 섹터(annular sector)의 형상을 가지며, 제3 홀(223d3)은 제2 홀(223d2)에 비해 더 클 수 있다.

맥(223f)은 제1 홀(223d1)의 주위에 복수로 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이 맥(223f)과 제1 홀(223d1) 사이의 거리는 0.45mm 이상인 것이 바람직하다. 맥(223f)은 제1 홀(223d1)과 제2 홀(223d2) 사이에 형성되므로, 맥(223f)과 제2 홀(223d2) 사이의 거리도 0.45mm 이상인 것이 바람직하다.

로터 코어(223)의 양 측면(223a1)은 로터 코어(223)의 방사 방향을 기준으로 서로 대칭이다. 바디(223a)의 양 측면 간의 거리(K)는 로터 코어(223)의 내측단에서 외측단으로 갈수록 점차 멀어진다.

이러한 로터 코어(223)와 영구 자석(224)의 형상은 영구 자석(224)의 방사 방향 비산을 방지한다.

도 7은 로터 코어(323)와 영구 자석(324)의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.

영구 자석(324)은 로터(120)의 방사 방향을 따라 연장되는 가상의 직선을 기준으로 좌우가 서로 비대칭인 단면을 갖는다. 영구 자석(324)의 두 작용면(324a1, 324a2) 중 어느 하나(324a2)는 로터(120)의 방사 방향에 대해 경사져 있으며, 다른 하나(324a1)는 로터(120)의 방사 방향에 대해 평행하다. 이에 따라 영구 자석(324)의 두 작용면(324a) 사이의 거리는 영구 자석(324)의 외측단으로 갈수록 점차 가까워진다.

로터 코어(323)도 영구 자석(324)에 대응되는 형상을 갖는다. 바디(323a)의 양 측면(323a1, 323a2) 중 어느 하나는 로터(120)의 방사 방향에 평행(323a2)하게 형성되고, 다른 하나(323a1)는 로터(120)의 방사 방향에 대해 경사지게 형성된다. 이에 따라 로터 코어(323)의 양 측면(323a1, 323a2) 간의 직선 거리(K)는 로터 코어(323)의 외측단으로 갈수록 점차 멀어진다.

로터(120)의 방사 방향에 평행한 상기 측면(323a2)과 로터(120)의 방사 방향에 평행한 상기 작용면(324a1)은 서로 마주보며 서로 밀착된다. 로터(120)의 방사 방향에 경사진 상기 측면(323a1)과 로터(120)의 방사 방향에 경사진 상기 작용면(324a2)도 서로 마주보며 서로 밀착된다.

이러한 로터 코어(323)와 영구 자석(324)의 형상은 영구 자석(324)의 방사 방향 비산을 방지한다.

도 8은 로터 코어(423)와 영구 자석(424)의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.

영구 자석(424)은 환형 섹터의 형상으로 형성된다. 영구 자석(424)의 두 작용면(424a1, 424a2) 중 어느 하나(424a1)는 볼록한 곡면으로 형성되고, 다른 하나(424b2)는 오목한 곡면으로 형성된다.

로터 코어(423)의 바디(423a)는 제1 측면(423a1)과 제2 측면(423a2)을 구비한다.

제1 측면(423a1)은 로터(120)의 원주 방향에서 로터 코어(423)의 일측에 배치되는 영구 자석(424)의 오목한 작용면(424a2)에 대응되도록 볼록한 곡면으로 형성된다. 영구 자석(424)의 오목한 작용면(424a2)과 제1 측면(423a1)은 서로 면접촉한다.

제2 측면(423a2)은 로터(120)의 원주 방향에서 로터 코어(423)의 일측에 배치되는 영구 자석(424)의 볼록한 작용면(424a1)에 대응되도록 오목한 곡면으로 형성된다. 영구 자석(424)의 볼록한 작용면(424a1)과 제2 측면(423a2)은 서로 면접촉한다.

이러한 로터 코어(423)와 영구 자석(424)의 형상은 영구 자석(424)의 방사 방향 비산을 방지한다.

도 9는 로터 코어(523)와 영구 자석(524)의 또 다른 실시예를 보인 평면도다.

영구 자석(524)의 두 작용면(524a) 사이의 거리가 영구 자석(524)의 외측단으로 갈수록 점차 가까워지는 구조에 대하여는 앞서 설명된 실시예를 참조한다. 마찬가지로 로터 코어(523)의 바디(523a)의 양 측면 간의 직선 거리(B)가 로터 코어(523)의 외측단으로 갈수록 점차 멀어지는 구조에 대하여도 앞서 설명된 실시예를 참조한다.

로터 코어(523)의 돌기(523c)는 로터(120)의 원주 방향을 향해 바디(523a)의 외측단으로부터 양측으로 돌출된다. 돌기(523c)가 로터(120)의 원주 방향을 향해 돌출됨에 따라 돌기(523c)는 영구 자석(524)의 비산을 방지할 수 있다. 돌기(523c)가 영구 자석(524)의 비산을 방지함에 따라 영구 자석(524)의 두 작용면(524a) 사이의 거리가 영구 자석(524)의 외측단으로 갈수록 점차 가까워지는 정도는 급격하지 않아도 무방하다. 이 구조에 의하면 영구 자석(524)의 체적이 더욱 커져 모터(500)의 성능이 더욱 향상될 수 있다.

도 9에서 미설명된 도면부호 523b는 헤드, 523d1은 제1 홀, 523d2는 제2 홀, 523d3은 제3 홀을 가리킨다.

앞서 설명된 모든 실시예에서 홀(223d1, 323d2, 423d, 523d1)의 직경(A)과 바디(223a, 323a, 423a, 523a)의 양 측면 간의 직선 거리(B)의 비(A/B)는 0.4 내지 0.7이다.

이상에서 설명된 모터는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims

스테이터; 및
상기 스테이터의 내측 또는 외측에 회전 가능하게 배치되는 로터를 포함하고,
상기 로터는,
복수의 영구 자석 배치 슬롯을 형성하도록 상기 스테이터의 내측 또는 외측에 상기 로터의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열되고, 상기 로터와 결합되는 회전축의 축 방향에 평행한 방향을 향해 형성되는 홀을 구비하는 복수의 로터 코어 세그먼트;
상기 로터의 원주 방향을 따라 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 하나씩 교번적으로 배열되도록 상기 복수의 영구 자석 배치 슬롯에 하나씩 삽입되는 복수의 영구 자석; 및
상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 고정하도록 형성되고, 상기 홀에 삽입되는 복수의 로터 프레임 핀을 구비하는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 프레임은,
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석을 감싸도록 형성되는 베이스; 및
상기 복수의 영구 자석을 노출시키도록 상기 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성되는 복수의 영구 자석 고정 지그 홀을 포함하며,
상기 로터 코어 세그먼트의 외측단 양 측에는, 서로 멀어지는 방향으로 연장되는 돌기가 형성되어 상기 영구 자석의 일 측을 지지하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은,
상기 홀을 구비하는 바디; 및
상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 내측단으로부터 양측으로 돌출되는 헤드를 포함하며,
상기 돌기는 상기 바디의 외측단에서 돌출되고, 로터 코어 슬롯을 형성하도록 서로 멀어지는 방향을 향해 두 갈래로 연장되며,
상기 홀은 상기 로터의 방사 방향에서 상기 바디의 내측단과 상기 로터 코어 슬롯의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 로터의 방사 방향을 기준으로 하는 상기 홀과 상기 로터 코어 슬롯의 직선 거리는 0.45mm 이상인 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 로터 코어 세그먼트는 낱장의 전기 강판의 적층에 의해 형성되고,
상기 바디는 상기 홀의 주위에 형성되는 맥을 구비하며,
상기 맥은 각 전기 강판의 일면에서 돌출되고, 동일한 위치의 타면에서 리세스되어 형성되며,
상기 홀과 상기 맥 사이의 직선 거리는 0.45mm 이상인 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 바디의 양 측면 간의 직선 거리(B)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성되고,
상기 두 돌기의 외측에 형성되는 양 측면 간의 직선 거리(C)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측으로 갈수록 점차 멀어지도록 형성되며,
상기 두 돌기의 외측에 형성되는 양 측면 간의 직선 거리(C)는 상기 바디의 양 측면 간의 직선 거리(B)보다 더 급격하게 멀어지는 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 복수의 영구 자석 각각은,
상기 로터의 원주 방향을 향하는 제1 작용면; 및
상기 제1 작용면과 둔각의 경계를 형성하는 제2 작용면을 구비하고,
상기 바디의 측면은 상기 제1 작용면에 면접촉하고,
상기 돌기의 측면은 상기 제2 작용면에 면접촉하도록 상기 바디의 측면과 둔각의 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서,
상기 둔각은 190° 내지 230°인 것을 특징으로 하는 모터.
제6항에 있어서,
상기 로터의 방사 방향을 기준으로 하는 상기 제2 작용면의 방사 방향 길이(D)는 상기 영구 자석의 방사 방향 길이(E)와 상기 제1 작용면의 방사 방향 길이(F)의 차(D=E-F)로 정의되고,
상기 제2 작용면의 방사 방향 길이(D)와 상기 영구 자석의 방사 방향 길이(E)의 비(D/E)는 0.15 내지 0.35인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고,
상기 로터 프레임은,
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스; 및
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스를 포함하며,
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 로터 프레임 핀의 길이(G)는 상기 제1 단 베이스와 상기 제2 단 베이스 사이의 거리(H)보다 짧은 것(G<H)을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고,
상기 베이스는,
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스; 및
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스를 포함하고,
상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 제1 단 베이스 또는 상기 제2 단 베이스의 내측단과 외측단 중 내측단에만 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제10항에 있어서,
상기 로터 프레임은 상기 제1 단 베이스의 내측단과 상기 제2 단 베이스의 내측단을 서로 연결하도록 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향으로 연장되는 복수의 내측 기둥을 구비하고,
상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 제1 단 베이스와 상기 복수의 내측 기둥의 경계마다 형성되거나, 상기 제2 단 베이스와 상기 복수의 내측 기둥의 경계마다 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제10항에 있어서,
상기 복수의 영구 자석 고정 지그 홀은 상기 로터 프레임의 원주 방향을 따라 서로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트와 상기 복수의 영구 자석은 각각 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 서로 반대쪽에 위치하는 제1 단과 제2 단을 구비하고,
상기 로터 프레임은,
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제1 단을 감싸도록 형성되는 제1 단 베이스;
상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 제2 단을 감싸도록 형성되는 제2 단 베이스; 및
상기 제1 단 베이스와 상기 제2 단 베이스 중 어느 하나에 형성되고, 상기 회전축의 축 방향에 평행한 방향에서 상기 로터 프레임 핀을 마주보는 위치마다 형성되는 복수의 로터 프레임 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 영구 자석 각각은,
상기 스테이터를 향하도록 배치되는 내측면; 및
상기 내측면의 반대쪽을 행하도록 배치되는 외측면을 구비하고,
상기 로터의 원주 방향을 기준으로 상기 외측면의 길이(I)와 상기 내측면의 길이(J)의 비(I/J)는 0.6 내지 0.8 인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(K)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측단으로 갈수록 점차 커지며,
상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면은 상기 로터의 방사 방향을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(K)는 상기 로터 코어 세그먼트의 외측단으로 갈수록 점차 커지며,
상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 중 어느 하나는 상기 로터의 방사 방향에 평행하게 형성되고,
상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 중 다른 하나는 상기 로터의 방사 방향에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 영구 자석 각각은 서로 반대쪽을 향하는 두 개의 작용면을 구비하고,
상기 두 개의 작용면 중 어느 하나는 오목한 곡면으로 형성되고,
상기 두 개의 작용면 중 다른 하나는 볼록한 곡면으로 형성되며,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은,
상기 로터의 원주 방향에서 상기 로터 코어 세그먼트의 일측에 배치되는 영구 자석의 오목한 작용면과 면접촉하도록 볼록한 곡면으로 형성되는 제1 측면; 및
상기 로터의 원주 방향에서 상기 로터 코어 세그먼트의 타측에 배치되는 영구 자석의 볼록한 작용면과 면접촉하도록 오목한 곡면으로 형성되는 제2 측면을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 로터 코어 세그먼트 각각은,
상기 홀을 구비하는 바디;
상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 내측단으로부터 양측으로 돌출되는 헤드; 및
상기 로터의 원주 방향을 향해 상기 바디의 외측단으로부터 양측으로 돌출되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 홀의 직경(A)과 상기 로터 코어 세그먼트의 양 측면 간의 직선 거리(B)의 비(A/B)는 0.4 내지 0.7인 것을 특징으로 하는 모터.