KR102124988B1

KR102124988B1 - 영구자석 회전자, 영구자석 회전자의 제조 방법 및 자화 장치

Info

Publication number: KR102124988B1
Application number: KR1020180112176A
Authority: KR
Inventors: 믈라덴 젝; 아르민 주트너-라이만; 하인즈 군터
Original assignee: 뷜러 모토 게엠베하
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-06-23
Also published as: EP3462582A1; DE102017217282B3; CN209267293U; CN109586438A; CN109586438B; US10848037B2; KR20190037121A; US20190097504A1

Abstract

본 발명은 방사상 방향으로 배열되어 있고, 일반적으로 접선 방향으로 자화된 영구자석 피스(9)를 위한 다수의 자석 리셉터클(3, 4)을 포함하는 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1) 및 이러한 영구자석 회전자의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 적은 수량으로 제공된 조립될 부품의 용이한 조립, 매우 우수한 자화 가능성을 포함하며, 자석 리셉터클과 영구자석 피스의 기계적 결합시 높은 강도 및 작은 치수를 갖는 일반적인 영구자석 회전자를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1항의 특징부, 청구항 9항 또는 10항에 따른 방법 및 청구항 14항에 따른 자화 장치를 통해 해결된다.

Description

영구자석 회전자, 영구자석 회전자의 제조 방법 및 자화 장치{PERMANENT MAGNET ROTOR, METHOD FOR ITS PRODUCTION AND MAGNETIZATION DEVICE}

본 발명은 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1) 및 이러한 영구자석 회전자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 상기 자기 코어(magnetic core)는 방사상 방향으로 배열되어 있고, 일반적으로 접선 방향(tangential)으로 자화된 영구자석 피스(permanent magnet piece)(9)를 위한 다수의 자석 리셉터클(3, 4)을 구비한다.

예를 들어, EP 3 054 466 A1은 일반적인 영구자석 회전자를 공지하고 있으며, 이러한 영구자석 회전자에서 자기 코어의 자석 리셉터클(magnet receptacle)에 삽입되어 있는 영구자석 피스는 접선 방향으로 자화된다.

DE 10 2015 222 271 A1은 영구자석 회전자를 공지하고 있으며, 상기 영구자석 회전자는 자석 포켓(magnet pocket) 형태로 제공된 다수의 자석 리셉터클을 구비한 자기 전도성 자기 코어로 구성된다. 상기 영구자석 피스는 두 개의 분할 코어를 지나 축 방향을 따라 직선으로 연장된다. 이로 인해, 조립될 부품의 전체 수량이 감소될 수 있다. 이때, 조립된 영구자석 피스에 의해 분할 코어가 서로에 대해 회전될 수 없는 단점이 있다. 따라서, 전동기(electric motor)의 회전자와 고정자 사이의 고정 토크를 감소시키기 위해 영구자석 회전자에 제공된 두 개의 분할 코어의 극(polarity) 표면이 서로 다르게 형성되어 있다. 자석을 자화시키기 위해, 자석은 조립 전에 자화되어야 하거나, 또는 전체 회전자가 조립 이후에 자화되어야 한다. 이러한 두 가능성은 많은 단점을 내포하고 있다. 사전 자화(pre-magnetization)의 경우, 자석, 특히 희토류 자석을 사용할 때 자석을 조립하는 것은 매우 난해하다. 사전 조립된 영구자석 회전자는 외부로부터 자화될 수 있지만, 달성 가능한 자기장 강도는 철심(iron core)의 포화 효과(saturation effect)로 인해 제한되기 때문에, 자석의 서브 섹션이 완전히 자화되지 않는다.

본 발명의 목적은 적은 수량으로 제공된 조립될 부품의 용이한 조립, 매우 우수한 자화 가능성을 포함하며, 자석 리셉터클과 영구자석 피스의 기계적 결합시 높은 강도 및 작은 크기를 갖는 일반적인 영구자석 회전자를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 청구항 1항의 특징부, 청구항 9항 또는 10항에 따른 방법 및 청구항 14항에 따른 자화 장치(magnetization device)를 통해 해결된다. 자석이 방사상 방향으로 배열되어 있기 때문에, 일반적으로 강력한 자장이 획득될 수 있다. 또한, 자화 코일(magnetizing coil)은 자화될 각각의 영구자석에 더욱 용이하게 삽입될 수 있고, 극복될 철 성분은 자화 방향으로 제공되며, 자속 유도를 돕는다.

본 발명의 또 다른 대상은 종속항에서 설명되고 있다. 상기 두 개의 분할 코어의 쉽고 간편한 조립은 사전 조립된 영구자석 피스를 통해 보장되며, 영구자석 피스의 손상 위험은 가능하면 억제되어야 하다. 추가로, 상기 영구자석 피스 및/또는 분할 코어에 제공된 삽입 슬로프(insert slope)는 조립을 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 분할 코어(5)의 원주 상에 있는 서로 다른 영구자석 피스(9)는 자석 리셉터클과 기계적 결합 된 상태로 상기 자석 리셉터클(3, 4)에 차례대로 삽입된다. 이로 인해, 중간 단계에서 사전 조립된 모든 영구자석 피스는 비어 있는 자석 리셉터클에 의해 감싸진다.

바람직하게는, 전술한 기계적 결합은 압출 코팅(extrusion-coating), 접착, 압착(압입(press fit)) 또는 클램핑(clamping)을 통해 제공되거나, 또는 전술한 방법의 결합을 통해서도 제공될 수 있다. 클램핑의 경우, 돌출된 패널 탭(panel tap)은 일반적으로 상기 패널 탭 사이의 리세스(recess)로 인해 자석 리셉터클 내에서 유연하게 실시되며, 상기 리세스는 패널 탭의 유연성 및 약간의 변형을 용이하게 한다. 열 가소성 및 사출 성형 기술로 처리될 수 있는 플라스틱 재료로 압출 코팅할 경우, 자화된 영구자석에서 열 유도된 부분 소자(demagnetization)가 발생하는 위험이 있다. 그러나 본 발명에서 압출 코팅은 영구자석 피스가 자화되기 전에 실시된다. 이러한 방식으로, 전술한 부분 소자의 발생이 억제될 수 있다.

바람직하게는, 헐거운 끼워 맞춤(clearance fit) 또는 중간 끼워 맞춤(transition fit)이 전술한 기계적 결합에 해당한다. 이때, 전술한 견고한 결합보다 일차적으로 단순한 조립 가능성이 우선시된다. 결합은 진동 및 원치 않는 소음 또는 자석의 움직임이 발생하지 않도록 실시되어야 한다. 또한, 광범위한 레이아웃(layout)으로 인해 발생할 수 있는 자기 저항(magnetic resistance)의 부정적 변화는 억제되어야 한다.

분할 코어(5) 및 조립된 영구자석 피스(9)로 구성된 회전자 어셈블리(6) 간의 결합 강도는 회전자 축(28)과 분할 코어(5)의 견고한 결합을 통해 달성될 수 있다. 이것은 일반적인 압축 결합일 수 있거나, 또는 선행 기술에 공지된 또 다른 결합 방식, 예컨대 용접 또는 접착일 수 있다.

일반적으로, 상기 자석 리셉터클(3, 4)과 영구자석 피스(9)의 결합은 휘어질 수 있는 패널 탭을 통해 실시될 수 있다. 이때, 서로 나란히 연결된 분할 코어(5)의 패널 탭은 조립이 완료된 영구자석 회전자에서 각각 반대 방향으로 편향되도록 제공된다. 동일한 기술이 회전자 축(28)과 분할 코어(5)의 결합에도 적용될 수 있다.

분할 코어 자체는 압축된 금속 분말(metal powder) 또는 적층 플레이트(laminated plate)로 구성되며, 상기 적층 플레이트는 특히 스탬핑 패키징 방법(stamping packaging method)을 통해 제조된다. 이때, 플레이트는 후방 돌출부 쪽으로 압축된 돌출부를 통해 서로 아래위로 결합 된다. 상기 영구자석 피스의 압출 코팅시, 적층 플레이트의 각각의 플레이트가 고정될 수 있으며, 동일한 방법이 접착 또는 다른 결합 방식에도 적용된다.

특히 바람직하게는, 상기 분할 코어(5) 및/또는 각각의 분할 코어(5)와 이러한 분할 코어에 삽입된 다수의 영구자석 피스(9)로 구성된 두 개의 회전자 어셈블리(6)는 동일하게 형성될 수 있거나, 또는 거의 동일하게 형성될 수 있으며, 제2 자석 리셉터클에는 영구자석 피스(9)가 삽입되어 있다. 또한, 바람직하게는 (동일한 기하학적 배열에서) 자화는 동일하거나 또는 거의 동일하다. 상기 회전자 어셈블리(6)가 180° 회전할 경우, 이에 대응하여 상기 영구자석 피스(9)의 자화는 반대 방향으로 회전하고, 삽입된 분할 코어(5)에서 N-N 또는 S-S에 대응하기 때문에, 자기력선(field line)은 원하는 방식으로 방사상 방향으로 벗어나고, 뚜렷한 회전자 극(rotor polarity)을 형성한다.

선택적으로, 상기 영구자석 회전자는 자화된 두 개의 회전자 어셈블리(6)가 동시에 또는 차례대로 회전자 축(28)에 삽입되고, 이러한 회전자 축과 견고하게 결합함으로써 조립될 수 있으며, 상기 영구자석 피스(9)의 자유 서브 섹션(8)은 동시에 또는 이어서 또 다른 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 넓은 자석 리셉터클(4)에 연결된다. 이때, 상기 회전자 어셈블리(6)는 동일한 회전자 단부를 통해 회전자 축(28)에 삽입될 수 있거나, 또는 회전자 어셈블리(6)가 제1 회전자 단부 위로 슬라이딩 되고, 또 다른 회전자 어셈블리(6)는 제2 회전자 단부 위로 슬라이딩 될 수 있다. 후자의 경우, 유연한 패널 탭이 반대 방향으로 벗어나며, 이로 인해 상기 회전자 어셈블리(6)가 양 방향으로 탈착되는 것이 억제된다.

상기 영구자석 피스(9)는 분할 코어(5) 위를 지나는 매우 큰 돌출부를 구비한다. 이러한 구성은 상기 돌출부가 긴 가이드 길이(guide length)를 갖기 때문에 제조 공정을 위해 매우 바람직한 장점을 제공한다. 즉, 상기 영구자석 피스(9) 및 회전자 어셈블리(6)가 바람직하게 삽입, 고정될 수 있고, 정확하게 배치될 수 있으며, 손상 및 마모가 억제될 수 있다.

본 발명의 목적은 영구자석 회전자 제조 방법을 통해 해결되며, 상기 제조 방법은 아래의 단계, 즉:

- 자화되지 않은 다수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계;

- 종래의 자화 장치에서 영구자석 피스(9)를 자화하는 단계;

- 분할 코어(5) 및 사전 자화된 다수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계;

- 서브 섹션(7)을 포함하는 자화된 다수의 영구자석 피스(9)를 분할 코어(5)의 제2 자석 리셉터클(3)에 삽입함으로써 회전자 어셈블리(6)가 제조되는 단계를 포함한다.

개별 영구자석 피스(9)의 예비 자화는 선행 기술에 공지되어 있다. 이때, 새로운 것은 서브 섹션(7)을 포함하는 영구자석 피스(9)가 분할 코어(5)의 단지 제2 자석 리셉터클(3)과 결합함으로써 회전자 어셈블리(6)가 제조된다는 것이다. 상기 영구자석 피스(9)는 이러한 영구자석 피스 길이의 일부분만 상기 분할 코어에 삽입되기 때문에 조립을 위한 잔여 부분은 더욱 쉽게 고정 및/또는 가이드 될 수 있다. 상기 영구자석 피스의 단지 일부분이 분할 코어와 견고하게 결합할 경우, 이러한 결합은 상기 영구자석 피스(9)를 확실하게 고정하기 위해 충분하다. 자화되지 않은 영구자석 피스(9)도 보다 용이하게 결합 될 수 있다.

본 발명의 목적은 바람직하게는 영구자석 회전자를 제조하기 위한 개선된 방법을 통해 해결되며, 이러한 방법은 아래의 단계, 즉:

- 분할 코어(5) 및 다수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계:

- 서브 섹션(7)을 포함하는 자화되지 않은 다수의 영구자석 피스(9)를 분할 코어(5)의 제2 자석 리셉터클(3)에 삽입함으로써 회전자 어셈블리(6)가 제조되는 단계;

- 회전자 어셈블리(6)를 자화 장치(20)에 삽입하는 단계, 이때 자화 코일(10)은 영구자석 피스(9)를 점유하지 않은 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(4)에 가이드 되고, 상기 분할 코어(5)로부터 돌출된 영구자석 피스(9)의 자유 서브 섹션(8)은 자화 장치(20)에 제공된 자화 요크(19)의 자석 리세스(23)에 삽입되는 것을 포함하며;

- 영구자석 피스(9)의 두 서브 섹션(7, 8)이 동시에 자화되는 단계;

- 자화 장치(20)로부터 회전자 어셈블리(6)를 분리하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법을 통해 상기 영구자석 피스, 특히 희토류 물질, 예를 들어 NdFeB로 구성된 영구자석 피스가 단순한 방식으로 최대로 자화될 수 있다.

상기 영구자석 피스(9)를 상기 제2 자석 리셉터클(3)에 삽입하는 것은 전술한 방식대로 압착, 클램핑, 압출 코팅, 접착 또는 전술한 방법의 결합을 통해 실시된다. 이로 인해, 회전자 어셈블리(6)가 제조된다.

상기 회전자 어셈블리(6)를 자화 장치(20)에 삽입, 즉 상기 자화 코일(10)은 영구자석 피스(9)를 점유하지 않은 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(4)에 가이드 되며, 영구자석 피스(9)의 자유 서브 섹션(8)은 분할 코어(5)로부터 돌출되어 있고, 자화 장치(20)의 자화 요크(19) 자석 리세스(23)에 삽입됨으로써 상기 영구자석 피스(9)의 두 서브 섹션(7, 8)이 동시에 자화될 수 있다. 상기 자화 장치는 모든 영구자석 피스(9)에 대해 동일하게 접선 방향으로 향해 있기 때문에 링 자기장이 발생한다. 이로 인해, 높은 자기 강도(magnetic field strength)가 달성될 수 있다.

자화된 회전자 어셈블리(6)는 상기 자화 장치(20)로부터 용이하게 분리될 수 있다.

또한, 상기 두 개의 회전자 어셈블리(6)는 다수의 영구자석 피스(9)의 다수의 자유 서브 섹션(8)이 각기 또 다른 분할 코어(5)의 다수의 자유 자석 리셉터클(4)에 삽입됨으로써 조립될 수 있다. 이를 위해, 각기 절반 또는 일반적으로 절반만 조립된 영구자석 피스를 구비한 두 개의 분할 코어(5)가 중간 단계에 제공되며, 점유된 각각의 자석 리셉터클(3)은 점유되지 않은 자석 리셉터클(4)과 교차한다. 사전 조립된 분할 코어는 서로 결합 될 수 있는 고리 커플링(claw coupling)과 유사하다.

상기 회전자 어셈블리(6)는 다양한 방법을 통해 서로 견고하게 결합할 수 있다. 매우 단순한 가능성은 두 개의 회전자 어셈블리(6)가 함께 회전자 축(28)으로 압착되거나, 또는 공지된 방법으로 회전자 축(28)과 결합, 예컨대 용접을 통해 결합하는 것이다.

자화된 두 개의 회전자 어셈블리(6)가 상기 회전자 축(28)과 결합하는 것은 두 개의 회전자 어셈블리의 사전 결합 없이도 실시될 수 있다. 상기 회전자 어셈블리(6)를 동시에 또는 차례대로 회전자 축(28)에 삽입하여 상기 회전자 축과 견고하게 결합시키는 것도 고려해 볼 수 있으며, 상기 영구자석 피스(9)의 자유 서브 섹션(8)은 동시에 또는 전술한 제1단계에 이어서 각기 다른 회전자 어셈블리(6)에 제공된 상기 분할 코어(5)의 자유 자석 리셉터클(4)에 삽입된다.

마지막으로, 본 발명의 목적은 청구항 14항의 특징부를 통해 해결된다. 상기 자화 장치(20)에는 자화 요크(19), 2n 자석 리세스(23), 각각 제2 자석 리세스(23)에 삽입되어 있으며, 자화 코일(10)의 대부분은 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출해 있는 그러한 n 자화 코일(10) 및 적어도 두 개의 자화 코일(10) 사이에 배열되어 있는 고정 장치(21)가 제공되어 있다. 본 발명에 따른 자화 장치는 특히 강력한 회전자 자기장을 생성하기 위해 적합하며, 그 이유는 자화 코일이 자화될 영구자석 피스에 최적으로 배열될 수 있기 때문이다. 또한, 이로 인해 부분 조립 후에도 자석이 자화될 수 있으며, 이로 인해 현저하게 단순화된 제조 공정이 제공된다.

상기 자화 요크(19)에 삽입되어 있는 상기 자화 코일(10)에서, 상기 자화 코일의 일부분은 적어도 동일하게 상기 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출하도록 제공된다. 이로 인해, 제2 분할 코어의 결합을 통한 영구자석 회전자가 조립될 수 있다.

바람직하게는, 자화 요크(19)에 삽입되어 있는 상기 자화 코일(10)에서, 상기 자화 코일의 대부분은 상기 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출하도록 제공된다. 이러한 방식으로, 하나의 자화 장치 또는 자화 장치 유형에 따라 서로 다른 길이를 갖는 다수의 영구자석 회전자, 회전자 어셈블리(6) 및 분할 코어(5)가 자화될 수 있다. 더 길게 제공된 자화 코일(10)에 대응하여 상기 고정 장치의 치수가 조절되어야 한다.

안정적인 자화 장치를 제공하기 위해, 코일 받침판(34)에 자화 코어(14)가 견고하게 결합 되어 있다. 이러한 결합은 코일의 기하학적 형태에 따라 나사 연결을 통해 실시될 수 있거나, 또는 코일 와이어의 조립 전 또는 조립 후에 실시될 수 있다. 또한, 다른 결합 방식, 예컨대 납땜 또는 압축도 가능하다.

바람직하게는, 상기 자화 코일(10)은 자기 전도성 금속 재료로 구성된 자화 코어(24)에 감긴 상태로 제공되는 것이며, 상기 코일 와이어는 자화 코어(24)의 원주 상에 있는 홈으로 형성된 그루브에 형상 끼워 맞춤으로 고정된다. 금속 재료는 자속(magnetic flux)을 특히 잘 전달하며, 상기 코일 와이어의 고정은 자화 과정에서 발생하는 힘이 주변을 감싸고 있는 금속 재료에 의해 코일 와이어에 흡수될 수 있도록 한다.

추가로, 코일 와이어를 홈 형태의 그루브에 접착 또는 UV-경화된 포팅 화합물(potting compound) 또는 이러한 방법의 결합을 통해 고정하는 것이 유용할 수 있다.

상기 자화 코일(10)은 자화 장치(20)의 베이스(18)에 제공된 커넥터(26)를 구비한다. 이로 인해, 상기 커넥터 및 코일 사이의 결합 와이어가 편향되지 않으며, 피로 파괴로부터 보호된다. 상기 베이스(18)는 고정 플랜지로서 사용될 수도 있다.

본 발명은 적은 수량으로 제공된 조립될 부품의 용이한 조립이 가능하고, 매우 우수한 자화 성능을 가지며, 자석 리셉터클과 영구자석 피스의 기계적 결합시 높은 강도 및 작은 크기를 갖는 영구자석 회전자를 제공하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 자화 장치는 자화 코일이 자화될 영구자석 피스에 최적으로 배열될 수 있기 때문에 특히 강력한 회전자 자기장을 생성하기 위해 적합하며, 이로 인해 부분 조립 후에도 자석이 자화될 수 있으며, 이로 인해 현저하게 단순화된 제조 공정이 제공되는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예는 아래의 도면을 통해 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 영구자석 회전자를 나타낸 도면이다.
도 2는 사전 조립된 영구자석 피스를 포함하는 제1 분할 코어를 나타낸 도면이다,
도 3은 사전 조립된 영구자석 피스를 포함하는 제2 분할 코어를 나타낸 도면이다,
도 4는 조립이 완료된 영구자석 회전자를 나타낸 도면이다,
도 5는 자화 코일을 구비한 분할 코어를 나타낸 도면이다,
도 6은 비어 있는 자화 장치를 나타낸 도면이다,
도 7은 조립된 상태의 자화 장치를 나타낸 도면이다,
도 8은 폐쇄된 자화 장치를 나타낸 도면이다.

도 1은 영구자석 회전자(1)(회전자 축 미장착)를 도시하고 있으며, 상기 영구자석 회전자는 회전자 회전 축(12), 자기 코어(2) 및 자석 리셉터클(3, 4)에 조립된 영구자석 피스(9)를 포함한다. 상기 자기 코어(2)는 축 방향으로 동일한 두 개의 분할 코어(5)(전체를 총칭하는 경우 대표부호 5를 사용하여 표기하며, 부분을 지칭할 필요가 있는 경우 부호 5에 영문 첨자 a,b를 붙여 표기하기로 한다)로 구성된다(도 1의 분리선(29) 참조). 각각의 영구자석 피스(9), 즉 제1 서브 섹션(7)을 포함하는 영구자석 피스는 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(3)에 삽입되어 있고, 제2 서브 섹션(8)을 포함하는 영구자석 피스는 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(4)에 삽입되어 있다. 두 개의 분할 코어(5:5a,5b)의 제2 자석 리셉터클(3)에는 제1 서브 섹션(7)이 억지 끼워 맞춤으로 조립되어 있고, 이러한 제1 서브 섹션은 그 밖의 자석 리셉터클(4)에서 헐거운 끼워 맞춤(clearance fit) 또는 중간 끼워 맞춤(transition fit)으로 조립되어 있다. 각각의 분할 코어(5:5a,5b)는 다수의 영구자석 피스(9)와 함께 회전자 어셈블리(6)를 형성한다. 도 1에는 12개의 영구자석 피스(9)가 도시되어 있으며, 각각 6개의 영구자석 피스는 분할 코어(5)와 함께 회전자 어셈블리(6)를 형성한다. 제조 및 조립의 정확성과 관련하여, 동일한 두 개의 회전자 어셈블리(6)는 영구자석 회전자(여기서 회전자 축은 미장착됨)를 형성하기 위해 서로 교차결합 된다. 결합의 강도는 조립이 진행될 때 구성 요소를 취급할 수 있는 정도로 충분하며, 이러한 강도는 작동을 위해 회전자 축과 결합 됨으로써 이후에도 충분히 증가한다.

도 2는 분할 코어(5a)로 구성된 조립 전의 회전자 어셈블리(6)를 도시하고 있으며, 상기 회전자 어셈블리는 회전자 회전 축(12)을 중심으로 배열된 다수의 자석 리셉터클(3)를 구비하며, 단지 제2 자석 리셉터클(3)에만 영구자석 피스(9)가 삽입 및 고정되어 있다. 상기 영구자석 피스(9)와 분할 코어(5a)는 서로 매우 견고하게 결합 되어 있다(억지 끼워 맞춤). 사전 조립된 회전자 어셈블리는 고리 커플링과 유사하며, 상기 영구자석 피스(9)는 이러한 영구자석 피스의 절반 정도가 상기 자석 리셉터클(3)에 삽입되어 있고(서브 섹션(7)), 상기 영구자석 피스(9)의 나머지 절반(서브 섹션(8))은 상기 분할 코어(5a)로부터 축 방향으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 영구자석 피스(9)는 접선 방향으로 자화된다. 또한, 분할 자극(11)이 도시되어 있으며, 상기 분할 자극은 각각 두 개의 자석 리셉터클(3 및 4) 사이에 배열되어 있다. 상기 분할 자극(11)은 상기 분할 코어(5a)의 일체형 구성 요소이며, 상기 분할 코어는 스탬핑 패키지된 적층 플레이트로 구성된다. 자유 자석 리셉터클(4)은 상기 영구자석 피스(9)를 점유하고 있는 자석 리셉터클(3)에 비해 미세하게 넓다. 상기 자유 자석 리셉터클(4)의 너비는 영구자석 피스(9)를 포함하는 이러한 자석 리셉터클이 헐거운 끼워 맞춤 또는 중간 끼워 맞춤 될 수 있는 정도로 제공될 수 있다.

도 3은 사전 조립된 영구자석 피스(9)를 구비한 제2 회전자 어셈블리(6)를 도시하고 있다. 상기 영구자석 피스는 제1 서브 섹션(7)을 구비하며, 상기 제1 서브 섹션은 자석 리셉터클(3)에 견고하게 삽입되어 있고, 제2 서브 섹션(8)은 분할 코어(5b)로부터 축 방향으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 영구자석 피스(9)는 접선 방향으로 자화된다. 상기 제2 회전자 어셈블리(6)는 제조 및 조립 정확성과 관련하여 설명된 도 2에 도시된 제1 회전자 어셈블리(6)와 동일하다. 도 2에 도시된 회전자 어셈블리(6)의 회전자 회전 축(12)이 180°로 회전하고, 상기 회전자 어셈블리(6)가 회전자 회전 축(12)을 중심으로 극 간격으로 선회함으로써, 도 3에 따른 제2 회전자 어셈블리(6)의 기하학적 배열이 제공되며, 이러한 제2 회전자 어셈블리는 제1 회전자 어셈블리(6)와 결합할 수 있다. 자화와 관련하여, 상기 두 개의 회전자 어셈블리는 동일하다. 전술한 회전으로 인해, 도 3에 따른 영구자석 피스(9)의 자화 방향은 도 2에 따른 영구자석 피스(9)의 자화 방향과 반대이므로, 자기력선은 조립된 상태에서 서로 충돌하고, 방사상 방향으로 편향된다. 상기 분할 자극(11)은 분할 코어(5b)와 일체형을 이루며, 두 자석 리셉터클(3 및 4) 사이에 제공된다. 자유 자석 리셉터클(4)은 영구자석 피스(9)를 포함하는 자석 리셉터클(3)에 비해 미세하게 넓다. 상기 자유 자석 리셉터클(4)의 너비는 영구자석 피스(9)를 포함하는 이러한 자석 리셉터클이 헐거운 끼워 맞춤 또는 중간 끼워 맞춤 될 수 있도록 제공된다.

도 4는 조립이 완료된 영구자석 회전자(1)를 도시하고 있으며, 상기 영구자석 회전자는 조립된 자기 코어(2), 영구자석 피스(9) 및 자기 코어(2)가 압착된 회전자 축(28)을 포함한다. 상기 자기 코어(2)는 영구자석 피스(9) 내에서 방사상 방향의 리세스(13)를 구비하며, 상기 리세스는 자기 단락(magnetic short circuit)을 억제하기 위해 사용된다. 접선 방향의 자화(단지 부분적으로 암시됨) 및 자화로부터 생겨난 극(polarity)을 명확하게 인식할 수 있다. 상기 리세스(13) 사이에는 중앙 링(15)과 극(11) 사이의 연결부으로서 웨브(14)가 제공되어 있다. 돌출부(16)와 스토퍼(17)는 상기 영구자석 피스의 위치를 방사상 방향으로 유지하도록 제공된다.

도 5는 분할 코어(5), 자화 코어(24)에 감겨 있는 자화 코일(10)을 구비한 회전자 어셈블리(6)를 도시하고 있으며, 상기 자화 코일은 자유 자석 리셉터클(4)(= 제2 자석 리셉터클)에 배열되어 있다. 또 다른 자석 리셉터클(3)에는 영구자석 피스(9)가 억지 끼워 맞춤을 통해 고정되어 있다. 상기 제2 영구자석 피스(9)만 압착되기 때문에 N-S-N-S-순서가 제공된다. 이로 인해, 링 코일에 대응하는 자화 방향이 제공될 수 있다.

도 6은 베이스(18), 코일 받침판(34), 링 커버(32), 고정 장치(21), 이젝터(22) 및 자화 요크(19)을 구비한 자화 장치(20)를 도시하고 있으며, 상기 자화 요크에는 자화 코일(10)을 구비한 자화 코어(24)가 삽입되어 있다. 상기 자화 요크(19)의 자화 코어(24) 사이에는 자석 리세스(23)가 제공되어 있으며, 이러한 자석 리세스는 상기 영구자석 피스(9)의 서브 섹션(8)을 수용하기 위해 사용된다(도 2 및 도 3 참조). 상기 자화 코일(10)은 커넥터(26)를 통해 전원과 연결될 수 있다. 상기 고정 장치(21)는 고정 장치 핑거(25)를 구비하고, 상기 회전자 어셈블리(도시되어 있지 않음 - 도 2 및 도 3 참조)의 고정 수단으로서 사용된다. 상기 고정 장치(21)는 이젝터(22)를 지나 슬라이딩 되며, 이러한 이젝터를 통해 자화된 회전자 어셈블리가 자화 장치(20)로부터 분리될 수 있다. 이를 위해, 상기 이젝터(22)의 단부에는 확장된 지름을 갖는 단면을 구비한다(외부에서 보여지지 않음). 상기 링 커버(32)는 커버 나사(33)를 통해 베이스(18)와 연결되어 있다. 삽입 공간(27)은 회전자 어셈블리를 수용하기 위해 사용된다. 자화 시 발생하는 힘은 상기 고정 장치(21)에 의해 축 방향으로 흡수된다. 하우징 나사(30)는 하우징(31)(도 8 참조)을 코일 받침판(34)에 고정하기 위해 사용된다. 상기 자화 요크(19)은 상기 코일 받침판(34) 위에 (이 경우, 접착을 통해) 고정되어 있다. 상기 자화 코어(24)는 상기 코일 받침판(34)과 (이 경우, 나사 조임을 통해) 단단하게 연결되어 있다. 상기 자화 코일은 상기 자화 코어(24)에 제공된 홈 형태의 그루브에 정확하게 삽입되어 있는 소량의 권선(magnet wire)으로 구성되기 때문에, 상기 권선은 방사상 방향으로 고정되어 있다. 추가 안전장치로서 상기 권선은 플라스틱 재료로 압출 코팅되어 있다. 상기 베이스(18)와 코일 받침판(34) 사이의 중공은 주형으로 형성된 것으로서, 이것은 특히 개별 자화 코일과 커넥터 사이의 연결부에 권선을 고정하기 위한 것이다. 상기 고정 장치 핑거(25), 자화 코일(10) 및 자화 코어(24)는 필요한 길이보다 길게 제공되므로, 서로 다른 회전자 어셈블리가 동일한 자화 장치로 자화될 수 있다.

도 7은 베이스(18), 링 커버(32), 이젝터(22), 자화 요크(19), 자화 코일(10) 및 고정 장치(21)를 구비한 자화 장치(20)를 도시하고 있다. 상기 자화 장치(20) 내에는 분할 코어(5) 및 영구자석 피스(9)를 구비한 회전자 어셈블리(6)가 삽입되어 있다. 한편, 상기 회전자 어셈블리(6)는 상기 분할 코어(5)에서 압착되고, 다른 한편 자석 리세스(23) 쪽으로 돌출해 있다. 상기 영구자석 피스(9)는 상기 분할 코어(5)에 있는 상기 영구자석 피스의 단면에서뿐 아니라, 자석 리세스(23)에 있는 상기 영구자석 피스의 제2 단면과 함께 상기 회전자 회전 축(12)을 중심으로 링 형태로 회전하는(도 1 내지 도 4 참조) 자기장을 통해 동시에 자화될 수 있다(도 5 참조).

도 8은 슬리브 형태의 하우징(31), 코일 받침판(34), 베이스(18), 고정 장치(21) 및 이젝터(22)를 구비한 폐쇄된 자화 장치(20)를 도시하고 있으며, 이때 자화된 회전자 어셈블리는 하우징(31)으로부터 상기 이젝터를 지나 축 방향으로 탈착될 수 있다. 상기 하우징은 냉각 재킷(cooling jacket)의 형태로 형성되어 있으며, 상기 냉각 재킷은 자화 코일을 냉각시키기 위해 냉각 회로와 연결될 수 있다(냉각제를 위한 커넥터는 도시되어 있지 않음).

1 영구자석 회전자 24 자화 코어
2 자기 코어 25 고정 장치 핑거
3 좁은 자석 리셉터클 26 커넥터
4 넓은 자석 리셉터클 27 삽입 공간
5(5a,5b) 분할 코어 28 회전자 축
6 회전자 어셈블리 29 분리선
7 압착된 서브 섹션 30 하우징 나사
8 자유 서브 섹션 31 하우징
9 영구자석 피스 32 링 커버
10 자화 코일 33 커버 나사
11 분할 자극 34 코일 받침판
12 회전자 회전 축
13 리세스
14 웨브
15 링
16 돌출부
17 스토퍼
18 베이스
19 자화 요크
20 자화 장치
21 고정 장치
22 이젝터
23 자석 리세스

Claims

방사상 방향으로 배열되어 있고, 접선 방향으로 자화된 영구자석 피스(9)를 위한 복수의 자석 리셉터클(3, 4)을 포함하는 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1)로,
상기 자기 코어(2)는 축 방향으로 분할된 2개의 분할 코어(5)로 구성되며, 상기 영구자석 피스(9)는 각 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(3, 4)의 일부에 기계적으로 고정되어 있고,
2개의 분할 코어(5)가 다른 분할 코어(5)의 자석 리셉터클(3, 4)에 결합할 때 상기 영구자석 피스(9)는 헐거운 끼워 맞춤 또는 중간 끼워 맞춤으로 결합되는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
삭제
제1항에 있어서,
복수의 영구자석 피스(9)는 상기 분할 코어(5)의 원주 상의 서로 다른 자석 리셉터클(3, 4)에 각각 더 견고한 기계적 결합 및 덜 견고한 기계적 결합으로 차례대로 삽입되는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
제1항 또는 제3항에 있어서,
견고한 기계적 결합은 압출 코팅, 접착, 압착(압입) 또는 클램핑을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 분할 코어(5)는 회전자 축(28)에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 분할 코어(5)는 적층 플레이트 또는 압축된 금속 분말로 구성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 분할 코어(5) 및/또는 각각의 분할 코어(5a,5b) 및 상기 분할 코어에 삽입된 복수의 영구자석 피스(9)로 구성된 두 개의 회전자 어셈블리(6)는 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자.
방사상 방향으로 배열되어 있고, 접선 방향으로 자화된 영구자석 피스(9)를 위한 복수의 자석 리셉터클(3, 4)을 포함하는 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1)의 제조 방법에 있어서,
상기 제조 방법은 아래의 단계, 즉:
- 자화되지 않은 복수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계;
- 자화 장치에서 영구자석 피스(9)를 자화하는 단계;
- 분할 코어(5)와, 제 1 서브 섹션(7) 및 제 2 서브 섹션(8)을 갖는 사전 자화된 복수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계;
- 제 1 서브 섹션(7) 또는 제 2 서브 섹션(8)을 갖는 자화된 복수의 영구자석 피스(9)를 상기 분할 코어(5)의 상기 복수의 자석 리셉터클(3, 4) 중 어느 한쪽의 자석 리셉터클에 삽입함으로써 회전자 어셈블리(6)가 제조되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자 제조 방법.
방사상 방향으로 배열되어 있고, 접선 방향으로 자화된 영구자석 피스(9)를 위한 복수의 자석 리셉터클(3, 4)을 포함하는 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1)의 제조 방법에 있어서,
상기 제조 방법은 아래의 단계, 즉:
- 분할 코어(5)와, 제 1 서브 섹션(7) 및 제 2 서브 섹션(8)을 갖는 복수의 영구자석 피스(9)를 제공하는 단계:
- 제 1 서브 섹션(7)을 포함하는 자화되지 않은 복수의 영구자석 피스(9)를 분할 코어(5)의 상기 복수의 자석 리셉터클(3, 4) 중 어느 한쪽의 자석 리셉터클(3)에 삽입함으로써 회전자 어셈블리(6)가 제조되는 단계;
- 회전자 어셈블리(6)를 자화 장치(20)에 삽입하는 단계, 이때 자화 코일(10)은 영구자석 피스(9)를 점유하지 않은 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 상기 복수의 자석 리셉터클(3, 4) 중 다른 쪽의 리셉터클(4)에 가이드 되고, 상기 분할 코어(5)로부터 돌출된 영구자석 피스(9)의 상기 제 2 서브 섹션(8)은 자화 장치(20)에 제공된 자화 요크(19)의 자석 리세스(23)에 삽입되며;
- 영구자석 피스(9)의 상기 제 1 서브 섹션(7) 및 제 2 서브 섹션(8)이 동시에 자화되는 단계;
- 자화장치(20)로부터 회전자 어셈블리(6)를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제조 방법은 아래의 단계, 즉;
두 개의 회전자 어셈블리(6)에 제공된 복수의 영구자석 피스(9)의 상기 제 2 서브 섹션(8)을 또 다른 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 상기 다른 쪽의 자석 리셉터클(4)에 삽입함으로써 두 개의 회전자 어셈블리(6)가 조립되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제조 방법은 아래의 단계, 즉:
상기 회전자 어셈블리(6)를 회전자 축(28)에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
자화된 두 개의 회전자 어셈블리(6)가 동시에 또는 차례대로 상기 회전자 축(28)에 삽입 및 결합 되며, 상기 영구자석 피스(9)의 자유 서브 섹션(8)은 동시에 또는 이어서 또 다른 회전자 어셈블리(6)에 제공된 분할 코어(5)의 상기 복수의 자석 리셉터클(3, 4) 중 더 넓은 자석 리셉터클(4)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 영구자석 회전자 제조 방법.
영구자석 회전자의 회전자 회전 축(12)을 중심으로 방사상 방향으로 배열되어 있고, 접선 방향으로 자화될 영구자석 피스(9)를 위한 복수의 자석 리셉터클(3, 4)를 포함하는 자기 전도성 자기 코어(2)를 구비한 영구자석 회전자(1)를 자화시키는 자화장치에 있어서,
2n 개의 자석 리세스(23)를 갖는 자화 요크(9),
상기 2n 개의 자석 리세스(23) 중 1개 건너 하나의 자석 리세스(23)에 지지되고, 상기 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출하며, 적어도 두 개의 자화 코일(10) 사이에 배열되어 있는 고정 장치(21)를 포함하는 n 개의 자화 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항에 있어서,
상기 자화 요크(19)에 삽입되어 있는 자화 코일(10)에서, 상기 자화 코일의 일부분은 적어도 동일하게 상기 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 자화 요크(19)에 삽입되어 있는 자화 코일(10)에서, 상기 자화 코일의 대부분은 상기 자화 요크(19)로부터 축 방향으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 자화 코일(10)은 자화 코어(24)에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 자화 코일(10)은 자기 전도성 금속 재료로 구성된 자화 코어(24)에 감겨 있으며, 코일 와이어는 자화 코어(24)의 원주 상에 있는 홈으로 형성된 그루브에 형상 끼워 맞춤으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 코일 와이어는 접착 또는 UV-경화된 포팅 화합물을 통해 홈 형태의 그루브에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제18항에 있어서,
상기 코일 와이어는 압출 코팅을 통해 홈 형태의 그루브에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 자화 코일(10)의 커넥터(26)는 자화 장치(20)의 베이스(18)에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 자화장치.