KR102120314B1 - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 로터 코어를 포함하고, 상기 복수개의 로터 코어는 축방향으로 적층되어 배치되고, 상기 축방향으로 적층된 로터 코어는 원주 방향을 기준으로 소정의 스큐 각도 어긋나게 배치되고, 상기 복수개의 로터 코어 각각은 판상의 디스크 형상으로 복수 개가 적층되는 복수개의 코어 플레이트를 포함하고, 상기 코어 플레이트는 중앙에 형성된 샤프트 홀, 일면에 형성된 복수 개의 돌출돌기, 타면에 형성되고 상기 복수 개의 돌출돌기와 각각 대응되는 위치에 형성된 복수 개의 홈 및 상기 돌출돌기 사이에 형성된 스큐 홀;을 포함하고, 상기 복수 개의 돌출돌기와 스큐 홀은, 상기 샤프트 홀의 중심과 동일한 중심을 갖는 가상원을 따라 배치된 로터를 개시한다.

Description

로터 및 이를 포함하는 모터{ROTOR AND MOTOR INCLUDING THE SAME}

본 발명은 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 하우징과 커버부재의 결합으로 모터의 외관을 형성하고, 하우징의 내주면에는 스테이터가 배치된다. 스테이터 중앙에는 로터가 배치되어 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전한다.

일반적으로, 로터는 얇은 판상의 로터 플레이트를 적층하여 복수 개의 로터 코어(퍽, puck)를 형성하고, 각각의 로터 코어를 샤프트를 압입하여 제작한다.

이때, 복수 개의 로터 코어들을 일정한 각도로 틀어지게 배치하는 스큐(skew) 타입의 압입 공법을 진행하기 위해 조립용 지그(JIG)를 이용한다.

그러나, 각각의 로터 코어를 제작하기 위하여 추가 작업이 필요하며, 개별적으로 지그를 이용하여 조립 각도를 조절해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명은 로터 플레이트를 적층하는 단계에서 로터 코어 간에 각도 편차를 형성할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 로터는, 복수개의 로터 코어를 포함하고, 상기 복수개의 로터 코어는 축방향으로 적층되어 배치되고, 상기 축방향으로 적층된 로터 코어는 원주 방향을 기준으로 소정의 스큐 각도 어긋나게 배치되고, 상기 복수개의 로터 코어 각각은 판상의 디스크 형상으로 복수 개가 적층되는 복수개의 코어 플레이트를 포함하고, 상기 코어 플레이트는 중앙에 형성된 샤프트 홀, 일면에 형성된 복수 개의 돌출돌기, 타면에 형성되고 상기 복수 개의 돌출돌기와 각각 대응되는 위치에 형성된 복수 개의 홈 및 상기 돌출돌기 사이에 형성된 스큐 홀;을 포함하고, 상기 복수 개의 돌출돌기와 스큐 홀은, 상기 샤프트 홀의 중심과 동일한 중심을 갖는 가상원을 따라 배치된다.

본 발명의 일 특징에 따른 로터에서, 상기 스큐 홀은 상기 복수 개의 돌출돌기 중 임의의 제1돌출돌기와 제2돌출돌기 사이에 배치되고, 상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 제1돌출돌기까지 연장한 제1가상선과 상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 스큐 홀까지 연장한 제2가상선이 이루는 제1배치각도는, 상기 제2가상선과 상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 제2돌출돌기까지 연장한 제3가상선이 이루는 제2배치각도보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 로터에서, 상기 제2배치각도는 상기 제1돌출돌기와 제2돌출돌기 사이의 배치각도를 제외한 복수 개의 돌출돌기 사이의 배치각도와 동일할 수 있다.

삭제

본 발명의 일 특징에 따른 로터에서, 상기 제1배치각도(θ_h)는 하기 관계식 1을 만족한다.

[관계식 1]

여기서, m은 로터에 삽입되는 마그네트의 개수(극수)이고, a는 적층된 로터 코어들을 일정한 각도로 틀어지게 배치하는 스큐(skew) 각도이고, n은 돌출돌기의 개수이다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터는, 상술한 바와 같은 로터를 포함한다.

삭제

삭제

본 발명에 따르면, 별도의 장비 없이 로터 플레이트를 적층하는 단계에서 로터 코어에 각도 편차를 줄 수 있어 공정이 단순해진다. 따라서, 기존에 각각 개별적으로 로터 코어를 제작한 후 이들을 또 다시 회전 삽입하는 과정이 생략되어 작업 속도가 향상된다.

또한, 지그를 이용하여 스큐 각도를 조절하는 것에 비해, 로터 플레이트에 형성된 돌기에 의해 스큐 각도가 조절되므로 스큐 각도의 정확성이 향상된다.

또한, 로터 플레이트에 형성된 돌기에 의해 결합되므로 코어의 이탈력이 감소된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터에 샤프트가 결합된 상태를 보여주는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 플레이트의 일면을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 플레이트의 타면을 보여주는 도면이고,
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 코어가 적층되는 상태를 보여주는 개념도이고,
도 7은 도 2의 로터에 마그네트가 부착된 상태를 보여주는 도면이고,
도 8은 도 7의 변형예이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터에 샤프트가 결합된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1을 참고하면, 하우징(10)은 스테이터(40)와 로터(20)를 외부와 차폐시킬 수 있도록 내부 공간이 형성된다. 또한, 내부 열을 용이하게 배출할 수 있도록 냉각 구조(도시되지 않음)가 더 포함될 수 있다. 이러한 냉각 구조는 공냉 구조 또는 수냉 구조가 선택될 수 있으며, 냉각 구조에 따라 하우징(10)의 형태는 적절히 변형될 수 있다.

스테이터(40)는 하우징(10)의 내부 공간에 삽입된다. 스테이터(40)는 코일 및 코일이 권선되는 복수 개의 분할 코어를 구비하는 고정물일 수 있다. 권선된 코일은 외부 커넥터와 전기적으로 연결된다.

로터(20)는 스테이터(40)의 내부에 마련된 공간부에 삽입되어 회전 가능하게 배치된다. 구체적으로 로터(20)는 디스크 형상의 코어 플레이트를 복수 매 적층하여 형성될 수 있다. 로터(20)에는 스테이터(40)와 마주하도록 마그네트가 장착된다.

로터(20)의 중앙부에는 샤프트(30)가 결합된다. 따라서, 로터(20)가 회전하는 경우 샤프트(30)는 축방향을 따라 회전할 수 있다. 샤프트(30)의 양단은 베어링(50)에 의해 축방향 회전이 지지된다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 로터(20)는 복수 개의 로터 코어(21, 22, 23)가 적층 형성된다. 로터 코어(21, 22, 23)는 각각 복수 개의 얇은 디스크 형상의 로터 플레이트(210)가 적층되어 형성된다. 본 실시예에서는 3개의 로터 코어가 적층된 상태를 예시하고 있으나, 설계에 따라 로터 코어의 개수는 적절히 조절될 수 있다.

복수 개의 로터 코어(21, 22, 23)는 샤프트(30)에 압입된 상태에서 소정의 각도로 회전하여 배치된다. 로터 코어(21, 22, 23)가 각도 편차를 갖고 적층된 경우 모터의 코깅 토크(Cogging torque)가 감소하는 효과가 있다.

구체적으로 제2로터 코어(22)는 제3로터 코어(23)에 비해 시계방향으로 소정 각도 회전하여 적층되고, 제1로터 코어(21)는 제2로터 코어(22)에 비해 시계방향으로 소정 각도 회전하여 적층된다.

이하에서는 로터 코어가 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전 적층된 각도를 스큐 각도(skew angle)로 정의한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 플레이트의 일면을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 플레이트의 타면을 보여주는 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 로터 플레이트(210)는 얇은 원판 형상으로 형성된다. 로터 플레이트(210)의 중앙에는 샤프트가 삽입되는 샤프트 홀(211)이 형성되고, 그 샤프트 홀(211)의 반경을 따라 복수 개의 돌출돌기(212a~212e)와 스큐 홀(213)이 형성된다. 또한, 로터 플레이트(210)의 외주면에는 복수 개의 돌편(214)이 형성된다.

복수 개의 돌출돌기(212a~212e)와 스큐 홀(213)은 샤프트 홀(211)의 중심과 동일한 중심을 갖는 가상원(C1)을 따라 배치될 수 있다. 따라서, 샤프트 홀(211)의 중심과 각 돌출돌기(212) 사이의 거리는 모두 동일하게 형성된다.

복수 개의 돌출돌기는 모터의 극수보다 적게 형성될 수도 있다. 예를 들면, 6극 모터의 경우 돌출돌기는 5개 이하로, 8극 모터의 경우 돌출돌기는 7개 이하로 제작될 수도 있다.

또한, 돌출돌기(212)의 개수는 로터에 장착되는 마그네트의 개수보다 적게 형성될 수도 있다. 마그네트는 돌편(214)에 의해 구획된 로터의 외주면에 부착되므로 돌출돌기(212)의 개수는 돌편(214)의 개수보다 적을 수도 있다. 이하에서는 복수 개의 돌출돌기(212)의 개수가 모터의 극수(마그네트의 개수, 돌편의 개수)보다 1개 적은 것으로 설명한다.

스큐 홀(213)은 두 개의 돌출돌기(212a, 212b) 사이에 배치된다. 스큐 홀(213)은 다수 개여도 무방하나 하나의 스큐 홀(213)만으로도 로터 코어 간에 스큐 각도를 형성할 수 있다.

이때, 스큐 홀(213)에 인접 배치된 돌출돌기를 제1돌출돌기(212a)와 제2돌출돌기(212b)라고 하면, 샤프트 홀(211)의 중심에서 제1돌출돌기(212a)까지 연장한 제1가상선(L1)과 상기 샤프트 홀(211)의 중심에서 스큐 홀(213)까지 연장한 제2가상선(L2)이 이루는 제1배치각도(θ_h)는, 제2가상선(L2)과 샤프트 홀(211)의 중심에서 제2돌출돌기(212b)까지 연장한 제3가상선(L3)이 이루는 제2배치각도(θ₁)보다 작게 형성된다. (θ₁>θ_h)

구체적으로, 제1배치각도(θ_h)는 하기 관계식 1을 만족한다.

[관계식 1]

여기서 m은 로터에 장착되는 마그네트의 극수(개수)이고, a는 스큐 각도이고, n은 로터 플레이트에 형성된 돌출돌기의 개수이다.

상기 제1배치각도θ_h를 제외한 나머지 돌출돌기(212a 내지 212e) 간의 배치각도는 동일하게 배치된다. 여기서 배치각도는 돌출돌기(212a 내지 212e)가 샤프트 홀(211)을 중심으로 회전한 각도이다.

도 3에서 L2와 L3의 배치각도(θ₁), L3과 L4의 배치각도(θ₂), L4와 L5의 배치각도(θ₃), L5와 L6의 배치각도(θ₄), L6과 L1의 배치각도(θ₅)는 모두 동일하게 배치된다.

따라서, 스큐 각도를 6°로 설정한 경우, 5개의 돌출돌기(212a 내지 212e)간의 배치각도(θ₁ 내지 θ₅₎는 모두 66°가 되며, 제1배치각도(θ_h)는 30°가 된다.

그러나, 이는 예시적인 것으로 모터의 극수와 돌출돌기의 개수, 스큐 각도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

도 4를 참조하면, 로터 플레이트(210)의 타면에는 복수 개의 홈(215)이 형성된다. 홈(215)의 개수 및 배치는 일면에 형성된 복수 개의 돌출돌기(212a 내지 212e)와 동일하게 배치된다. 구체적으로 로터 플레이트(210)의 돌출돌기(212a 내지 212e)와 홈(215)은 펀칭에 의해 동시에 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면 복수의 로터 플레이트(210)의 적층시 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 적층하여 스큐 각도를 형성할 수 있다.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 코어가 적층되는 상태를 보여주는 개념도이다.

도 5를 참조하면, 제2로터 코어(22)와 제3로터 코어(23)는 복수의 로터 플레이트가 적층되어 형성된다. 제3로터 코어(23)를 이루는 로터 플레이트(230)는 스큐 홀(233)이 모두 같은 위치가 되도록 배치된다. 즉, 로터 플레이트(230)에 형성된 돌출돌기(232a 내지 232e)는 그 상측에 적층되는 로터 플레이트의 각각의 홈에 삽입된다. 제2로터 코어(22)를 이루는 로터 플레이트 역시 스큐 홀(223)이 모두 같은 위치가 되도록 배치된다.

제2로터 코어(22)는 제3로터 코어(23)에 적층될 때 일방향으로 회전하여 적층된다. 제2로터 코어(22)가 회전된 스큐 각도는 전술한 예에서 6°일 수 있다. 따라서, 제3로터 코어(23)에서 최상단에 배치된 로터 플레이트(230)의 스큐 홀(233)과 제2로터 코어(22)에서 최하단에 배치된 로터 플레이트(220)의 스큐 홀(223)은 서로 대응되는 위치에 배치되지 않는다.

구체적으로 제3로터 코어(23)에서 최상단에 배치된 로터 플레이트(230)에 형성된 제2돌출돌기(232b)는 제2로터 코어(22)에서 최하단에 배치된 로터 플레이트(220)의 스큐 홀(223)에 삽입된다.

따라서, 제2로터 코어(22)는 제3로터 코어(23)에 비해 시계 방향으로 66°회전함으로써, 제3로터 코어(23)와 6°의 스큐 각도를 갖게 된다. 만약 60°회전한다면 마그네트 간의 각도와 동일하기 때문에 스큐 각도는 형성되지 않는다.

도 6을 참조하면, 제1로터 코어(21)는 역시 제2로터 코어(22)에 비해 66°회전함으로써, 제2로터 코어(22)와 6°의 스큐 각도를 갖게 된다.

따라서, 제2로터 코어(22)에서 최상단에 배치된 로터 플레이트의 스큐 홀(223)과 제1로터 코어(21)에서 최하단에 배치된 로터 플레이트(210)의 스큐 홀(213)은 서로 대응되는 위치에 배치되지 않는다.

이러한 구조에 의하면, 동일한 로터 플레이트를 적층하면서 스큐 각도를 조절할 수 있으므로 작업 효율이 증가하고, 돌기가 홈 또는 홀에 삽입되어 적층되므로 로터 플레이트 간의 결합력이 증가한다.

도 7은 도 2의 로터에 마그네트가 부착된 상태를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 변형예이다.

도 7을 참조하면, 로터 코어(21 내지 23)의 외주면에는 복수 개의 마그네트(24)가 부착된다. 마그네트(24)는 돌편(214)에 의해 구획된 로터의 외주면에 부착된다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8과 같이 로터의 외주면 근처에 형성된 마그네트 삽입홈에 마그네트(24)가 삽입 고정할 수도 있다.

10: 하우징
20: 로터
21, 22, 23: 로터 코어
211: 샤프트 홀
212a~212e: 돌출돌기
213: 스큐 홀
214: 돌편
215: 홈

Claims (9)

1. 복수개의 로터 코어를 포함하고,
   상기 복수개의 로터 코어는 축방향으로 적층되어 배치되고,
   상기 축방향으로 적층된 로터 코어는 원주 방향을 기준으로 소정의 스큐 각도 어긋나게 배치되고,
   상기 복수개의 로터 코어 각각은 판상의 디스크 형상으로 복수 개가 적층되는 복수개의 코어 플레이트를 포함하고,
   상기 코어 플레이트는,
   중앙에 형성된 샤프트 홀,
   일면에 형성된 복수 개의 돌출돌기,
   타면에 형성되고 상기 복수 개의 돌출돌기와 각각 대응되는 위치에 형성된 복수 개의 홈 및
   상기 돌출돌기 사이에 형성되어 상기 돌출돌기의 형상에 대응하는 스큐 홀;을 포함하고,
   상기 복수개의 로터 코어 중 어느 하나의 스큐 홀은 상기 복수개의 로터 코어 중 다른 하나의 스큐 홀과 원주 방향을 기준으로 소정 각도 어긋나게 배치된 로터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스큐 홀은 상기 복수 개의 돌출돌기 중 임의의 제1돌출돌기와 제2돌출돌기 사이에 배치되고,
   상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 제1돌출돌기까지 연장한 제1가상선과 상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 스큐 홀까지 연장한 제2가상선이 이루는 제1배치각도는,
   상기 제2가상선과 상기 샤프트 홀의 중심에서 상기 제2돌출돌기까지 연장한 제3가상선이 이루는 제2배치각도보다 작은 로터
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 로터 코어는 제1 로터 코어, 상기 제1 로터 코어 하측에 배치되는 제2 로터 코어 및 상기 제2 로터 코어 하측에 배치되는 제3 로터 코어를 포함하고,
   상기 제1 로터 코어의 최 하층의 코어 플레이트의 스큐홀은 상기 제2 로터 코어의 최 상층의 코어 플레이트의 스큐홀과 원주 방향을 기준으로 소정 각도 어긋나게 배치되고,
   상기 제2 로터 코어의 최 하층의 코어 플레이트의 스큐홀은 상기 제3 로터 코어의 최 상층의 코어 플레이트의 스큐홀과 원주 방향을 기준으로 소정 각도 어긋나게 배치되는 로터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 로터 코어의 최 하층의 코어 플레이트의 스큐홀은 상기 제2 로터 코어의 최 상층의 코어 플레이트의 돌출돌기와 결합하고,
   상기 제2 로터 코어의 최 하층의 코어 플레이트의 스큐홀은 상기 제3 로터 코어의 최 상층의 코어 플레이트의 돌출돌기와 결합하는 로터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 돌출돌기와 스큐 홀은, 상기 샤프트 홀의 중심과 동일한 중심을 갖는 가상원을 따라 배치되는 로터.
   
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 로터를 포함하는 모터.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

Images