KR102170645B1 - 모터의 회전자 및 이를 포함한 모터 - Google Patents

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Abstract

샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트와 결합되고, 서로 반대되는 극성의 자력부가 원주방향을 따라 번갈아 배치된 마그넷; 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 상부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 상면과 접촉되는 하단부에 제1결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제1고정링; 및 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 하부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 하면과 접촉되는 상단부에 제2결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제2고정링;을 포함하는 모터의 회전자 및 이를 포함한 모터가 소개된다.

Description

모터의 회전자 및 이를 포함한 모터{ROTOR OF MOTOR AND MOTOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 모터의 회전자 및 이를 포함한 모터에 관한 것으로, 모터의 회전자에 포함된 마그넷이 샤프트에 결합된 구조 및 이를 포함한 모터에 관한 것이다.
BLDC모터의 회전자(로터)는 영구자석, 고정자(스테이터)는 코일(전자석)이다. 코일은 마주보고 있는 코일들끼리 함께 전류가 통한다. 마주보고 있는 코일끼리는 전류가 같은 방향으로 흐르면서 N,S극을 만들어낸다. 이때 회전자의 N,S극이 고정자에 의해 끌려오게 되고, 옆에서는 고정자가 반대 방향의 자기장을 만들어주어 회전자를 밀어낸다. 코일 간 서로 연결이 되어있기 때문에 한 코일에만 전류를 흘려주면 전류를 더 효율적으로 흐르게 만들 수 있다.
종래 기술에 따른 BLDC 모터의 경우, 회전자에 포함된 마그넷을 조립하기 위하여 여러가지 프로텍터 방식을 적용한다. 예를 들어, 몰딩, 캔 또는 튜브 등의 방식으로 회전자에 포함된 마그넷을 보호하면서 마그넷의 이탈을 방지한다. 특히, 접착제를 이용하여 마그넷의 외주면에 컵 형상의 캔을 결합함으로써 마그넷을 결합하였다.
다만, 마그넷 외주면에 캔이 위치됨에 따라 캔의 두께에 의해 회전자와 고정자 사이의 자기력 공극이 증가되어 모터의 토크가 감소되는 문제가 있었고, 이러한 캔의 부품이 추가됨에 따라 공수가 증대되고 원가가 상승하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2017-0140715 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 캔의 구성을 삭제하면서 마그넷을 샤프트에 고정함과 동시에 마그넷을 보호하는 모터의 회전자 및 이를 포함한 모터를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 회전자는 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트와 결합되고, 서로 반대되는 극성의 자력부가 원주방향을 따라 번갈아 배치된 마그넷; 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 상부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 상면과 접촉되는 하단부에 제1결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제1고정링; 및 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 하부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 하면과 접촉되는 상단부에 제2결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제2고정링;을 포함한다.
제1결합부 또는 제2결합부는 마그넷 측으로 돌출되거나 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입되어 형성되고, 마그넷의 상단부 또는 하단부에는 제1결합부 또는 제2결합부의 형상에 대응되도록 만입되거나 돌출되어 제1결합부 또는 제2결합부에 걸림 결합되는 제1걸림부 또는 제2걸림부가 형성될 수 있다.
제1결합부와 제1걸림부 또는 제2결합부와 제2걸림부는 기울기가 연속적으로 가변되도록 연결된 곡면으로 형성될 수 있다.
제1결합부 및 제2결합부는 마그넷에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 각각의 개수로 형성되고, 서로 원주 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.
서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계는 제1결합부 및 제2결합부 사이에 위치될 수 있다.
제1결합부와 제2결합부는 서로 반대되는 극성의 자력부 중심부에 각각 형성될 수 있다.
제1결합부 및 제2결합부는 각각 제1고정링 또는 제2고정링에서 돌출된 돌기와 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입된 지지대가 서로 번갈아 배치되고, 제1결합부의 돌기는 제2결합부의 지지대와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치되며, 제1결합부의 지지대는 제2결합부의 돌기와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
마그넷의 상단부 및 하단부에는 제1결합부 및 제2결합부에 각각 대응되는 제1걸림부 및 제2걸림부가 형성되고, 원주방향의 위치에 따른 마그넷의 높이는 일정하게 유지될 수 있다.
제1고정링 및 제2고정링의 내경은 샤프트의 외경 이하로 형성되어 샤프트에 압입될 수 있다.
마그넷의 내경은 샤프트의 외경 이상으로 형성되어 샤프트로 관통될 수 있다.
제1고정링 및 제2고정링은 마그넷과 밀도가 동일한 재질로 형성될 수 있다.
제1결합부 또는 제2결합부는 서로 이격된 복수 개의 마그넷 측으로 돌출된 돌기 또는 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입된 지지대가 서로 연결되어 형성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 회전자를 포함한 모터는 마그넷과 이격된 상태로 마그넷의 외측방을 둘러싸는 중간 하우징; 중간 하우징의 상부를 커버링하고, 중간 하우징과 고정되어 결합된 상부 하우징; 중간 하우징의 외측방에서 중간 하우징과의 사이에 내부 공간을 형성하도록 둘러싸고, 중간 하우징 또는 상부 하우징과 고정되어 결합된 하부 하우징; 및 중간 하우징과 하부 하우징 사이의 공간에 위치되고, 회전자의 외측방에서 회전자를 둘러싸는 고정자;를 더 포함한다.
마그넷은 상단부 또는 하단부에 제1고정링 또는 제2고정링 측으로 돌출되거나 마그넷의 내측으로 만입된 제1걸림부 또는 제2걸림부가 형성되고, 고정자는 고정자코어 및 고정자코어에 감겨진 코일이 포함되며, 고정자코어는 마그넷 상단부의 최하단과 마그넷 하단부의 최상단 사이에서 형성될 수 있다.
본 발명의 모터의 회전자 및 이를 포함한 모터에 따르면, 마그넷의 상부 및 하부에서 마그넷을 샤프트와 동시 회전되도록 고정함과 동시에 고속 회전에 따른 원심력에 의해 발생되는 마그넷의 손상을 방지하는 효과를 갖는다.
특히, 마그넷의 서로 반대 부호를 갖는 극성 사이에서 발생하는 응력 집중에 의해 발생하는 마그넷의 파손 가능성이 감소되는 효과를 갖는다.
또한, 마그넷과 제1고정링 및 제2고정링의 원주 방향 위치에 따른 형상 변화에 의하여 발생하는 샤프트의 진동이 최소화되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링 및 제2고정링과 마그넷이 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 마그넷을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링 및 제2고정링과 마그넷이 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링 및 제2고정링과 마그넷이 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 포함한 모터의 내부를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 마그넷(100)이 결합된 상태를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링(210)을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 마그넷(100)을 도시한 것이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자는 샤프트(300)의 외주면을 둘러싸도록 샤프트(300)와 결합되고, 서로 반대되는 극성의 자력부가 원주방향을 따라 번갈아 배치된 마그넷(100); 샤프트(300)의 외주면을 둘러싸도록 샤프트(300)에 고정되고, 마그넷(100)의 상부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷(100)의 상면과 접촉되는 하단부에 제1결합부(211)가 형성되어 마그넷(100)과의 상대회전이 저지되는 제1고정링(210); 및 샤프트(300)의 외주면을 둘러싸도록 샤프트(300)에 고정되고, 마그넷(100)의 하부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷(100)의 하면과 접촉되는 상단부에 제2결합부(221)가 형성되어 마그넷(100)과의 상대회전이 저지되는 제2고정링(220);을 포함한다.
본 발명에서는 영구자석이 회전자 내부에 삽입된 IPM (Interior Permanent Magnet) 타입을 예시로 도시하지만, 영구자석이 회전자 표면에 부착되는 SPM(Surface Permanent Magnet) 타입에도 동일하게 적용될 수 있다.
회전자의 샤프트(300)는 길이 방향으로 연장되고 특히 모터의 외부로 연장될 수 있다. IPM 타입의 회전자인 경우, 샤프트(300)는 자성체의 재질로 형성될 수 있다. 다른 실시예로 SPM 타입의 경우, 샤프트(300)는 비자성체의 재질로 형성되고, 샤프트(300)의 주위에는 자로를 형성하는 로터 코어가 더 포함될 수 있다.
마그넷(100)은 복수의 자력부가 연결되어 배치되고, 서로 반대되는 극성인 N극 및 S극의 자성을 갖는 자력부가 번갈아가면서 배치될 수 있다.
마그넷(100)은 중앙부에 관통홀이 형성된 고리 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 마그넷(100)은 도시한 것과 같이 복수의 자력부가 일체로 형성될 수 있다.
제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 샤프트(300)의 외주면을 둘러싸도록 샤프트(300)에 고정될 수 있다. 제1고정링(210) 및 제2고정링(220) 또한 마그넷(100)과 같이 샤프트(300)로 관통되도록 관통홀이 형성된 고리 형상일 수 있다.
제1고정링(210)은 하면이 마그넷(100)의 상면에 접촉될 수 있고, 제1고정링(210)의 하단부에는 제1결합부(211)가 형성되어 마그넷(100)과 상대회전이 저지되도록 결합될 수 있다.
제2고정링(220)은 상면이 마그넷(100)의 하면에 접촉될 수 있고, 제1고정링(210)의 상단부에는 제2결합부(221)가 형성되어 마그넷(100)과 상대회전이 저지되도록 결합될 수 있다.
이에 따라, 마그넷(100)은 상부 및 하부에서 각각 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 상대회전이 저지되도록 결합되어 샤프트(300)와 일체로 회전될 수 있고, 따라서 마그넷(100) 외부에 별도의 캔을 결합하지 않고도 샤프트(300)가 고속 회전됨에 따른 원심력에 의한 파손을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
제1결합부(211) 또는 제2결합부(221)는 마그넷(100) 측으로 돌출되거나 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220)의 내측으로 만입되어 형성되고, 마그넷(100)의 상단부 또는 하단부에는 제1결합부(211) 또는 제2결합부(221)의 형상에 대응되도록 만입되거나 돌출되어 제1결합부(211) 또는 제2결합부(221)에 걸림 결합되는 제1걸림부(111) 또는 제2걸림부(121)가 형성될 수 있다.
도시한 것과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)의 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 마그넷(100) 측으로 돌출되고, 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)는 마그넷(100)의 내측으로 만입될 수 있다. 반대로, 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)가 제1고정링(210) 및 제2고정링(220) 측으로 돌출되고, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)가 내측으로 만입되는 구성도 가능하다.
여기서, 돌출된 구성을 돌기(P)로 지칭하고, 만입된 구성을 지지대(S)로 지칭한다. 돌기(P) 및 지지대(S)는 폭의 최대 길이가 마그넷(100), 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220)의 직경의 1/2 이하일 수 있다. 또한, 돌기(P) 및 지지대(S)는 높이의 최대 길이가 마그넷(100), 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220) 높이의 1/4 이하일 수 있다.
제1결합부(211), 제2결합부(221), 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)는 샤프트(300)를 중심으로 반경 방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
제1걸림부(111)는 제1결합부(211)와 걸림결합되고, 제2걸림부(121)는 제2결합부(221)와 걸림결합될 수 있다. 이에 따라, 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 마그넷(100)의 상부 및 하부에서 마그넷(100)과 상대회전되지 않도록 저지하면서 마그넷(100)과 동시에 회전될 수 있다.
특히, 제1결합부(211)와 제1걸림부(111)는 서로 면접촉되도록 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 제2결합부(221)와 제2걸림부(121) 또한 서로 면접촉되도록 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
제1결합부(211)와 제1걸림부(111) 또는 제2결합부(221)와 제2걸림부(121)는 기울기가 연속적으로 가변되도록 연결된 곡면으로 형성될 수 있다.
제1결합부(211), 제2결합부(221), 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)는 각각 상방 또는 하방으로 기울어진 곡면이 형성될 수 있고, 곡면은 기울기가 연속적으로 가변되도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 곡면의 기울기는 연속된 탄젠트 함수로 표현될 수 있다.
이에 따라, 마그넷(100), 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)의 국부적인 위치에 집중되는 응력을 최소화함으로써 마그넷(100), 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)의 파손이 방지되는 효과를 갖는다.
특히, 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)의 내경은 샤프트(300)의 외경 이하로 형성되어 샤프트(300)에 압입될 수 있다. 즉, 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 샤프트(300)에 억지끼움 방식으로 결합됨으로써 샤프트(300)에 고정될 수 있고, 이에 따라 샤프트(300)와 동시회전될 수 있다.
이에 대비하여, 마그넷(100)의 내경은 샤프트(300)의 외경 이상으로 형성되어 샤프트(300)로 관통될 수 있다. 마그넷(100) 또한 샤프트(300)에 고정되어 동시회전되어야 하지만, 마그넷(100)은 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)에 대비하여 상대적으로 강성이 작은 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 마그넷(100)의 내경은 샤프트(300)의 외경과 같거나 크게 형성되어 일부가 접촉되는 방식으로 결합될 수 있다.
따라서, 마그넷(100)을 억지끼움 등에 의해 샤프트(300)에 고정하지 않고도 마그넷(100)은 상부 및 하부의 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 일체로 회전되어 샤프트(300)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(300)를 마그넷(100)에 압입함에 따른 파손 가능성을 감소시킬 수 있다.
제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 마그넷(100)에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 각각의 개수로 형성되고, 서로 원주 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.
예를 들어, 마그넷(100)이 N극의 자력부와 S극의 자력부가 2개씩 형성된 경우, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 각각 2개씩 형성될 수 있다. 특히, 마그넷(100)은 원주 방향으로 N극과 S극이 번갈아가면서 배치되고, 제1결합부(211)와 제2결합부(221)는 서로 원주 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.
특히, 복수의 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)가 2개씩인 경우, 샤프트(300)를 중심으로 180[deg] 간격으로 배치되고, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)가 3개씩이라면 120[deg] 간격으로 배치될 수 있다.
다른 실시예로, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 마그넷(100)에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 각각의 개수의 N배 (N은 자연수)로 형성되거나, 마그넷(100)에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 각각의 개수는 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)의 N배 (N은 자연수)일 수 있다.
더 구체적으로, 서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계는 제1결합부(211) 및 제2결합부(221) 사이에 위치될 수 있다.
N극과 S극이 번갈아가면서 배치된 마그넷(100)은 N극과 S극 사이의 경계가 포함된 천이구간에서 응력이 집중되어 파손되는 경우가 자주 발생하였다.
따라서, 서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계는 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)와 이에 대응되는 형상인 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)를 회피하도록 제1결합부(211) 및 제2결합부(221) 사이에 위치되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계가 포함된 천이구간은 서로 어긋나게 배치된 제1결합부(211) 및 제2결합부(221) 사이에서 충분한 높이를 확보할 수 있어 파손 가능성이 감소되는 효과를 갖는다.
특히, 제1결합부(211)와 제2결합부(221)는 서로 반대되는 극성의 자력부 중심부에 각각 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1결합부(211)는 N극 자력부 중심부에 형성되고, 제2결합부(221)는 S극 자력부 중심부에 형성될 수 있다. 또한, N극 자력부 중심부와 S극 자력부 중심부에 위치된 N극 자력부와 S극 자력부 사이의 경계는 제1결합부(211) 및 제2결합부(221) 사이에 형성될 수 있다.
이에 따라, 서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계가 포함된 천이구간은 서로 어긋나게 배치된 제1결합부(211) 및 제2결합부(221) 사이에서 충분한 높이를 확보할 수 있어 파손 가능성이 감소되는 효과를 갖는다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 마그넷(100)이 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 각각 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220)에서 돌출된 돌기(P)와 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220)의 내측으로 만입된 지지대(S)가 서로 번갈아 배치되고, 제1결합부(211)의 돌기(P)는 제2결합부(221)의 지지대(S)와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치되며, 제1결합부(211)의 지지대(S)는 제2결합부(221)의 돌기(P)와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 돌기(P) 또는 지지대(S)로 형성될 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 돌기(P)와 지지대(S)가 서로 번갈아 배치될 수 있다.
마그넷(100)의 상단부 및 하단부에는 각각 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)의 형상에 대응되도록 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)가 형성될 수 있다. 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121) 또한 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)의 형상에 대응되도록 지지대(S)와 돌기(P)가 서로 번갈아 배치될 수 있다.
특히, 제1결합부(211)의 돌기(P)가 형성된 원주 방향 위치에는 제2결합부(221)의 지지대(S)가 형성될 수 있고, 반대로 제1결합부(211)의 돌기(P)가 형성된 원주 방향 위치에는 지지대(S)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 마그넷(100)의 상단부에 돌기(P)가 형성된 위치에는 하단부에 지지대(S)가 형성되고, 상단부에 지지대(S)가 형성된 위치에는 하단부에 돌기(P)가 형성되어 돌기(P) 및 지지대(S)의 형성에 의해 반경 방향 위치에 따른 원심력 차이가 최소화되어 샤프트(300)의 진동이 저감되는 효과를 갖는다.
특히, 마그넷(100)의 상단부 및 하단부에는 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)에 각각 대응되는 제1걸림부(111) 및 제2걸림부(121)가 형성되고, 원주방향의 위치에 따른 마그넷(100)의 높이는 일정하게 유지될 수 있다.
이에 따라, 원주방향의 위치에 따른 마그넷(100)의 질량 분포가 동일하여 샤프트(300)의 진동이 제거되는 효과를 갖는다.
또한, 다른 실시예로 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 마그넷(100)과 밀도가 동일한 재질로 형성될 수 있다.
마그넷(100)은 네오디뮴 계열의 재질일 수 있고, 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 구리 계열 또는 알루미늄 계열의 비자성체 재질일 수 있다.
제1고정링(210) 및 제2고정링(220)의 밀도가 마그넷(100)의 밀도와 동일하면 제1결합부(211), 제2결합부(221) 등의 형성에도 불구하고 반경 방향의 질량 분포가 동일하게 형성되어 샤프트(300)의 진동이 최소화될 수 있는 효과를 갖는다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 회전자의 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 마그넷(100)이 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 제1결합부(211) 또는 제2결합부(221)는 서로 이격된 복수 개의 마그넷(100) 측으로 돌출된 돌기(P) 또는 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220)의 내측으로 만입된 지지대(S)가 서로 연결되어 형성될 수 있다.
도시한 것과 같이, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)는 마그넷(100) 측으로 돌출된 복수의 돌기(P)가 서로 이격되면서 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)과 마그넷(100) 사이의 조립성이 강화되는 효과를 갖는다.
특히, 제1결합부(211) 및 제2결합부(221)에 형성된 복수 개의 돌기(P) 또는 지지대(S)는 기울기가 연속적으로 가변되도록 서로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수의 돌기(P) 또는 지지대(S) 사이에는 반경 방향으로 경사진 기울기가 0인 지점이 형성된다. 이에 따라, 응력 집중이 최소화되는 효과를 갖는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 포함한 모터의 내부를 도시한 것이다.
도 7을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 포함한 모터는 마그넷(100)과 이격된 상태로 마그넷(100)의 외측방을 둘러싸는 중간 하우징(800); 중간 하우징(800)의 상부를 커버링하고, 중간 하우징(800)과 고정되어 결합된 상부 하우징(700); 중간 하우징(800)의 외측방에서 중간 하우징(800)과의 사이에 내부 공간을 형성하도록 둘러싸고, 중간 하우징(800) 또는 상부 하우징(700)과 고정되어 결합된 하부 하우징(900); 및 중간 하우징(800)과 하부 하우징(900) 사이의 공간에 위치되고, 회전자의 외측방에서 회전자를 둘러싸는 고정자(600);를 더 포함할 수 있다.
모터에는 회전자 및 고정자(600)를 상부에서 커버링하는 상부 하우징(700)과 회전자 및 고정자(600)를 하부에서 커버링하는 하부 하우징(900)이 포함되고, 샤프트(300)는 상부 하우징(700) 또는 하부 하우징(900)의 외부로 노출되도록 연장될 수 있다.
상부 하우징(700)과 하부 하우징(900) 사이에는 중간 하우징(800)이 더 포함될 수 있다. 중간 하우징(800)과 상부 하우징(700) 사이에는 회전자가 위치될 수 있다.
특히, 상부 하우징(700)과 중간 하우징(800) 사이에는 임펠라 상부(520, Impeller Upper) 및 임펠라 하부(510, Impeller Lower)가 위치되고, 샤프트(300)는 이들을 관통할 수 있다. 샤프트(300)의 연장 방향을 따라 중간 하우징(800)에 의해 외측방이 둘러싸인 내부 공간에는 마그넷(100), 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)이 샤프트(300)에 관통된 상태로 위치될 수 있다.
마그넷(100), 제1고정링(210) 및 제2고정링(220)은 샤프트(300)에 고정되고, 중간 하우징(800)과는 일부 이격된 상태로 유지될 수 있다. 샤프트(300)과 중간 하우징(800) 사이에는 베어링(400)이 더 포함되어 샤프트(300)와 중간 하우징(800) 사이의 상대 회전을 지지할 수 있다.
고정자(600)는 중간 하우징(800)과 하부 하우징(900) 사이의 공간에 위치될 수 있다. 특히, 중간 하우징(800)에 둘러싸인 회전자의 외측방을 둘러쌀 수 있다.
특히, 고정자(600)는 고정자코어(610) 및 고정자코어(610)에 감겨진 코일(620)이 포함될 수 있다. 본 발명은 BLDC 모터에 적용될 수 있는 구성으로, 고정자(600)는 고정자코어(610)를 중심으로 코일(620)이 감겨짐에 따라 전자석이 형성되는 구성일 수 있다. 고정자코어(610)는 복수의 시트가 적층되도록 구성될 수 있다.
마그넷(100)은 상단부 또는 하단부에 제1고정링(210) 또는 제2고정링(220) 측으로 돌출되거나 마그넷(100)의 내측으로 만입된 제1걸림부(111) 또는 제2걸림부(121)가 형성되고, 고정자코어(610)는 마그넷(100) 상단부의 최하단과 마그넷(100) 하단부의 최상단 사이에서 형성될 수 있다.
즉, 고정자코어(610)는 상방 또는 하방으로 돌출되거나 만입된 마그넷(100)의 높이보다 작게 형성되고, 특히 마그넷(100) 상단부의 최하단 지점과 마그넷(100) 하단부의 최상단 지점 사이에서 마그넷(100)의 외측방을 감싸도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 마그넷(100)이 상방 또는 하방으로 돌출되거나 만입됨에 따라 자기장에 의해 형성되는 토크가 반경방향 위치에 따라 차이가 발생하는 현상을 최소화하는 효과를 갖는다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 마그넷 210 : 제1고정링
211 : 제1결합부 220 : 제2고정링
221 : 제2결합부 300 : 샤프트
400 : 베어링 600 : 고정자
610 : 고정자코어 620 : 코일
700 : 상부 하우징 800 : 중간 하우징
900 : 하부 하우징

Claims (14)

  1. 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트와 결합되고, 서로 반대되는 극성의 자력부가 원주방향을 따라 번갈아 배치된 마그넷;
    샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 상부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 상면과 접촉되는 하단부에 제1결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제1고정링; 및
    샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 하부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 하면과 접촉되는 상단부에 제2결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제2고정링;을 포함하고,
    제1결합부 및 제2결합부는 서로 원주 방향으로 어긋나게 배치되며,
    마그넷에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 사이의 경계는 제1결합부 및 제2결합부 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1결합부 또는 제2결합부는 마그넷 측으로 돌출되거나 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입되어 형성되고,
    마그넷의 상단부 또는 하단부에는 제1결합부 또는 제2결합부의 형상에 대응되도록 만입되거나 돌출되어 제1결합부 또는 제2결합부에 걸림 결합되는 제1걸림부 또는 제2걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1결합부와 제1걸림부 또는 제2결합부와 제2걸림부는 기울기가 연속적으로 가변되도록 연결된 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1결합부 및 제2결합부는 마그넷에 배치된 서로 반대되는 극성의 자력부 각각의 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    제1결합부와 제2결합부는 서로 반대되는 극성의 자력부 중심부에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  7. 샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트와 결합되고, 서로 반대되는 극성의 자력부가 원주방향을 따라 번갈아 배치된 마그넷;
    샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 상부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 상면과 접촉되는 하단부에 제1결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제1고정링; 및
    샤프트의 외주면을 둘러싸도록 샤프트에 고정되고, 마그넷의 하부에 접촉되도록 배치되며, 마그넷의 하면과 접촉되는 상단부에 제2결합부가 형성되어 마그넷과의 상대회전이 저지되는 제2고정링;을 포함하고,
    제1결합부 및 제2결합부는 각각 제1고정링 또는 제2고정링에서 돌출된 돌기와 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입된 지지대가 서로 번갈아 배치되고,
    제1결합부의 돌기는 제2결합부의 지지대와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치되며, 제1결합부의 지지대는 제2결합부의 돌기와 원주 방향으로 대응되는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    마그넷의 상단부 및 하단부에는 제1결합부 및 제2결합부에 각각 대응되는 제1걸림부 및 제2걸림부가 형성되고, 원주방향의 위치에 따른 마그넷의 높이는 일정하게 유지된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제1고정링 및 제2고정링의 내경은 샤프트의 외경 이하로 형성되어 샤프트에 압입된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    마그넷의 내경은 샤프트의 외경 이상으로 형성되어 샤프트로 관통된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    제1고정링 및 제2고정링은 마그넷과 밀도가 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    제1결합부 또는 제2결합부는 서로 이격된 복수 개의 마그넷 측으로 돌출된 돌기 또는 제1고정링 또는 제2고정링의 내측으로 만입된 지지대가 서로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
  13. 청구항 1의 모터의 회전자를 포함한 모터로서,
    마그넷과 이격된 상태로 마그넷의 외측방을 둘러싸는 중간 하우징;
    중간 하우징의 상부를 커버링하고, 중간 하우징과 고정되어 결합된 상부 하우징;
    중간 하우징의 외측방에서 중간 하우징과의 사이에 내부 공간을 형성하도록 둘러싸고, 중간 하우징 또는 상부 하우징과 고정되어 결합된 하부 하우징; 및
    중간 하우징과 하부 하우징 사이의 공간에 위치되고, 회전자의 외측방에서 회전자를 둘러싸는 고정자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자를 포함한 모터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    마그넷은 상단부 또는 하단부에 제1고정링 또는 제2고정링 측으로 돌출되거나 마그넷의 내측으로 만입된 제1걸림부 또는 제2걸림부가 형성되고,
    고정자는 고정자코어 및 고정자코어에 감겨진 코일이 포함되며, 고정자코어는 마그넷 상단부의 최하단과 마그넷 하단부의 최상단 사이에서 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자를 포함한 모터.
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