KR102170782B1 - 모터 회전자 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 회전자 조립체에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체는, 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석, 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트, 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트, 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드, 및 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브를 포함하며, 슬리브의 양단부 중 하나에는 슬리브의 중공으로부터 경사지게 돌출된 경사 돌기가 구비되고, 슬리브의 양단부 중 나머지 하나에는 슬리브의 중공을 향하여 내입된 경사 홈이 구비되고, 제1, 2 샤프트는, 슬리브의 양단부와 설정간격을 두고 대면 배치되는 테이퍼 형상부와, 테이퍼 형상부와 연결되며 설정간격에 대응하는 길이로 직경이 축소되는 직경축소부를 포함하여, 제1, 2 샤프트와 상기 슬리브 양단부 사이에는 서로 다른 형상으로 용접 면적이 확장된 제1, 2 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

Description

모터 회전자 조립체{MOTOR ROTOR ASSEMBLY}

본 발명은 모터 회전자 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속으로 회전하는 모터 회전자의 회전강성을 증가시킬 수 있는 모터 회전자 조립체에 관한 것이다.

고속으로 회전하는 모터의 경우, 회전자 구조에 있어서 회전관성을 줄이기 위해 회전자 코어를 사용하지 않고 자석만을 사용하여 회전자를 구성한다.

일반적으로 이러한 모터 회전자는 좌, 우 분리된 복수의 샤프트, 복수의 샤프트 사이에 결합되는 영구자석, 그리고 영구자석을 고정하는 슬리브로 구성되었다.

영구자석은 원통형으로 이루어졌으며, 원통형 영구자석의 비산을 방지하기 위해 비자성 슬리브를 이용하여 좌, 우 분리된 복수의 샤프트와 이들 사이에 결합된 영구자석을 고정하였다.

이때, 슬리브는 주로 항복강도가 큰 소재, 예를 들어 인코넬, 티타늄합금 등을 소재로 하여 제작되었다.

그런데, 종래의 슬리브는 주로 열압입을 통해 영구자석과 샤프트 사이를 연결하였다.

이러한 열압입 방식은 공정이 간단한 장점이 있으나, 열압입 후 냉각되는 도중에 슬리브가 수축됨에 따라 슬리브의 내부에 감싸진 영구자석이 손상되거나 파손될 우려가 있었다.

따라서, 종래의 슬리브 열압입 방식에 따른 문제점을 해결하기 위하여 용접을 이용하여 좌, 우 분리된 샤프트와 슬리브 사이를 연결하는 방안에 제안되었다.

종래의 선행기술로서 US4942322(이하, 선행문헌 1)는 영구자석 회전자에 관하여 개시하고 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 선행문헌 1에 개시된 영구자석 회전자는 샤프트(16), 영구자석(12), 슬리브(14)를 포함하였다. 특히, 슬리브(14)와 샤프트(16)의 연결 부위는 용접(18)에 의해 연결되는 구성을 개시하고 있다.

다만, 선행문헌 1의 용접(18) 형태는 단순히 슬리브(14)와 샤프트(16) 간의 연결부위에 용접(18)을 실시하는 내용만을 개시하고 있을 뿐이므로, 용접 부위의 강도가 확보되지 않아서 고속회전 시 용접 부위의 파단을 유발할 수 있다.

특히, 선행문헌 1의 슬리브(14)와 샤프트(16) 간의 용접 면 형상은 수직으로 이루어져 있는데, 이와 같은 단순 용접의 경우 용접 면적의 부족으로 인하여 회전강성 확보에 어려움이 있다.

그 결과, 선행문헌 1에 따르는 회전자 구조의 경우, 고속회전 모터에 적용하기에는 신뢰성 확보에 문제가 있을 수 있다. 나아가, 이러한 회전자를 포함하는 전체 시스템의 경우 심각한 고장 발생의 우려가 있다

종래의 다른 하나의 선행기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0070611호(이하, 선행문헌 2)는 개선된 고속 회전자 샤프트를 개시한다.

선행문헌 2에 개시된 고속 회전자 샤프트는 슬리브 내에 자석코어를 구비한다. 자석코어는 용접을 통해 슬리브에 고정된 샤프트 말단부에 축 방향으로 압축되는 것을 제시하고 있다.

다만, 슬리브와 샤프트 간의 용접 면적을 증가시켜 필요한 회전강성을 확보하는 내용과 관련하여 전혀 제시하는 바가 없다.

US 4942322 A

본 발명의 목적은 슬리브 양단과 분리형 샤프트 사이를 용접으로 연결하여, 열압입 시 발생되는 슬리브의 수축으로 인한 영구자석 파손 문제를 예방하고, 제품 신뢰성을 확보할 수 있는 모터 회전자 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 슬리브 양단과 분리형 샤프트 사이의 용접 형상을 개선하여 용접 면적을 증가시켜 회전강성을 확보할 수 있어 고속 회전 시에도 파손을 방지할 수 있는 모터 회전자 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 슬리브 양단과 분리형 샤프트 사이의 용접 면적을 증가시켜 고속 회전 시 최대회전속도에서 목표 안전율(예: 2.0 이상)을 유지할 수 있는 모터 회전자 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면 슬리브 양단과 분리형 샤프트 사이를 용접으로 연결하며, 용접 면적을 증가시켜 용접강도를 향상시키고 회전강성을 확보하여 고속 회전 시에도 파손을 방지할 수 있는 모터 회전자 조립체를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체는 영구자석과, 제1, 2 샤프트와, 연결로드와, 슬리브를 포함한다.

영구자석은 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비할 수 있다.

제1 샤프트는 영구자석의 일단부에 연결될 수 있다.

제2 샤프트는 영구자석의 타단부에 연결될 수 있다.

연결로드는 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 제1, 2 샤프트의 중심에 고정될 수 있다.

슬리브는 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되어 연결될 수 있다. 이로써, 기존 열압입 방식으로 슬리브를 고정함에 따라 발생하였던 각종 문제점, 예를 들면 슬리브의 냉각 시 수축으로 인해 영구자석이 파손되는 문제 등을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 슬리브의 양단부 중 하나에는 슬리브의 중공으로부터 경사지게 돌출된 경사 돌기가 구비되고, 슬리브의 양단부 중 나머지 하나에는 상기 슬리브의 중공을 향하여 내입된 경사 홈이 구비될 수 있다.

이때, 제1, 2 샤프트는, 슬리브의 양단부와 설정간격을 두고 대면 배치되는 테이퍼 형상부와, 테이퍼 형상부와 연결되며 설정간격에 대응하는 길이로 직경이 축소되는 직경축소부를 포함한다.

여기서, 제1, 2 샤프트와 상기 슬리브 양단부 사이에는 서로 다른 형상으로 용접 면적이 확장된 제1, 2 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1 샤프트는, 상기 슬리브의 외경에 대응하는 직경을 갖는 제1 샤프트 몸체부와, 상기 제1 샤프트 몸체부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 구비되며, 상기 슬리브의 일단부와의 연결 시 상기 경사 돌기와 제1 설정간격을 두고 대면 배치되어 제1 경사각을 갖는 제1 테이퍼 형상부와, 상기 제1 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 상기 제1 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성된 제1 직경축소부, 및 상기 제1 직경축소부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되며, 상기 영구자석의 일단부를 지지하는 제1 삽입부를 포함한다.

또한, 상기 경사 돌기는, 상기 슬리브의 일단부와 상기 제1 샤프트 간의 연결 시 상기 제1 경사각과 동일한 크기의 제2 경사각을 가지며 상기 제1 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며, 상기 경사 돌기와 상기 제1 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 제1 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 확장형 용접비드부는 삼각형의 단면 형상을 가지되, 상기 제1 확장형 용접비드부는, 상기 제1 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 일단부 사이의 간격을 연결하는 직선면, 상기 직선면의 일단부에 연결되며 상기 제1 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제1 경사면, 및 상기 직선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 돌기를 따라 경사지게 형성되는 제2 경사면을 포함한다.

또한, 상기 제1 확장형 용접비드부는, 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제1 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출되는 제1 단면 확장 돌출면을 더 포함한다.

또한, 상기 제2 샤프트는, 제2 샤프트 몸체부, 상기 제2 샤프트 몸체부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 구비되며, 상기 슬리브의 타단부와의 연결 시 상기 경사 홈과, 제2 설정간격을 두고 대면 배치되어 제3 경사각을 갖는 제2 테이퍼 형상부, 상기 제2 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 상기 제2 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성된 제2 직경축소부, 상기 제2 직경축소부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되며, 상기 영구자석의 타단부를 지지하는 제2 삽입부, 및 상기 제2 직경축소부와 상기 제2 삽입부 사이에서 상기 제2 테이퍼 형상부와 경사방향이 반대로 향하도록 경사지게 형성되며 제4 경사각을 갖는 제3 테이퍼 형상부를 포함한다.

또한, 상기 제2 샤프트 몸체부는, 상기 슬리브의 외경보다 축소된 직경을 가지며, 상기 제2 삽입부와 동일하거나 큰 직경을 가질 수 있다.

또한, 상기 경사 홈은, 상기 슬리브의 타단부와 상기 제2 샤프트 간의 연결 시 상기 제3 경사각과 동일하거나 큰 경사각을 가지며 상기 슬리브의 중공을 향해 내입하여 상기 제2 테이퍼 형상부와 대면하여 배치된다. 이때, 경사 홈, 상기 제2 테이퍼 형상부, 상기 제3 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 제2 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 확장형 용접비드부는, 상기 제2 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 타단부 사이를 라운드지게 연결하는 곡선면, 상기 곡선면의 일단부에 연결되며 상기 제2 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성된 제1 경사면, 상기 곡선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 홈을 따라 경사지게 형성된 제2 경사면, 및 상기 제2 경사면에 연결되며 상기 제3 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제3 경사면을 포함한다.

또한, 상기 제2 확장형 용접비드부는, 상기 제1 경사면과 상기 제3 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제2 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출 형성되는 제2 단면 확장 돌출면을 더 포함한다.

또한, 상기 제2 확장형 용접비드부는, 상기 곡선면의 타단부와 상기 제2 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 반경 방향을 향해 수직으로 꺾여 연결 형성되어 용접 단면을 확장시키는 제1 꺾임 면을 더 포함한다.

그리고 상기 제2 확장형 용접비드부는, 상기 제2 경사면과 상기 제3 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 길이 방향을 향해 수평으로 꺾여 연결 형성되는 용접 단면을 확장시키는 제2 꺾임 면을 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석, 상기 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트, 상기 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트, 상기 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 상기 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드, 및 상기 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 상기 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브를 포함하는 모터 회전자 조립체를 제공할 수 있다. 특히, 슬리브의 적어도 일단부에는 상기 슬리브의 중공으로부터 경사지게 돌출된 경사 돌기가 구비될 수 있다.

그리고 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는 상기 경사 돌기와 대면 배치되는 테이퍼 형상부와, 상기 테이퍼 형상부와 연결되며 상기 설정간격에 대응하는 길이로 직경이 축소되는 직경축소부를 포함한다.

그리고 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 상기 경사 돌기 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는, 상기 경사 돌기와 제1 설정간격을 두고 대면 배치되어 제1 경사각을 갖는 제1 테이퍼 형상부, 상기 제1 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브를 향하여 상기 제1 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성된 제1 직경축소부, 및 상기 제1 직경축소부에서 상기 슬리브를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제1 삽입부를 포함한다.

그리고 상기 경사 돌기는, 상기 제1 경사각과 동일한 크기의 제2 경사각을 가지며 상기 제1 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며, 상기 경사 돌기와 상기 제1 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다. 상기 확장형 용접비드부는, 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나의 몸체부와 상기 슬리브 사이의 간격을 연결하는 직선면, 상기 직선면의 일단부에 연결되며 상기 제1 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제1 경사면, 상기 직선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 돌기를 따라 경사지게 형성되는 제2 경사면, 및 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제1 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출되는 제1 단면 확장 돌출면을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석, 상기 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트, 상기 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트, 상기 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 상기 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드, 및 상기 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 상기 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브를 포함하는 모터 회전자 조립체를 제공할 수 있다. 특히, 슬리브의 적어도 일단부에는 상기 슬리브의 중공으로부터 내입된 경사 홈이 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는 상기 경사 홈과 대면 배치되는 테이퍼 형상부와, 상기 테이퍼 형상부와 연결되며 상기 설정간격에 대응하는 길이로 직경이 축소되는 직경축소부를 포함한다.

그리고 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 상기 경사 홈 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는, 상기 경사 홈과 제2 설정간격을 두고 대면 배치되어 제3 경사각을 갖는 제2 테이퍼 형상부, 상기 제2 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브를 향하여 상기 제2 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성된 제2 직경축소부, 상기 제2 직경축소부에서 상기 슬리브를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제2 삽입부, 및 상기 제2 직경축소부와 상기 제2 삽입부 사이에서 상기 제2 테이퍼 형상부와 경사방향이 반대로 향하도록 경사지게 형성되며 제4 경사각을 갖는 제3 테이퍼 형상부를 포함한다.

또한, 상기 경사 홈은, 상기 제3 경사각과 동일하거나 큰 경사각을 가지며 상기 제2 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며, 상기 경사 홈, 상기 제2 테이퍼 형상부, 상기 제3 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 확장형 용접비드부가 형성될 수 있다. 상기 확장형 용접비드부는, 상기 제2 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 타단부 사이를 라운드지게 연결하는 곡선면, 상기 곡선면의 일단부에 연결되며 상기 제2 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성된 제1 경사면, 상기 곡선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 홈을 따라 경사지게 형성된 제2 경사면, 상기 제2 경사면에 연결되며 상기 제3 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제3 경사면, 및 상기 제1 경사면과 상기 제3 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제2 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출 형성되는 제2 단면 확장 돌출면을 포함한다.

또한, 상기 확장형 용접비드부는, 상기 곡선면의 타단부와 상기 제2 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 반경 방향을 향해 수직으로 꺾여 연결 형성되어 용접 단면을 확장시키는 제1 꺾임 면을 더 포함한다.

또한, 상기 확장형 용접비드부는, 상기 제2 경사면과 상기 제3 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 길이 방향을 향해 수평으로 꺾여 연결 형성되는 용접 단면을 확장시키는 제2 꺾임 면을 더 포함한다.

본 발명에 의하면 용접 방식으로 슬리브 양단과 복수의 분리형 샤프트 각각의 사이를 용접으로 연결하여 열압입 시 발생되는 슬리브 수축으로 인한 영구자석 파손 문제를 방지할 수 있다. 이로써, 고속회전 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 슬리브 양단과 복수의 분리형 샤프트 각각의 용접 형상을 개선할 수 있다.

예를 들어, 슬리브의 일단과 제1 샤프트 간의 연결 구조를 개선하고, 이에 용접되는 제1 용접비드부 형상을 용접면적이 증가되는 형태로 개선할 수 있다.

이와 함께, 슬리브의 타단과 제2 샤프트 간의 연결 구조를 개선하고, 이에 용접되는 제2 용접비드부 형상을 용접면적이 증가되는 형태로 개선할 수 있다.

특히, 제1, 2 용접비드부는 용접면적이 확대되는 형상을 가짐에 따라, 모터의 고속회전 시 요구되는 회전강성을 확보할 수 있으며, 충분한 용접강도를 확보할 수 있다.

나아가, 고속회전 시 최대회전속도에서 2.0 이상의 목표 안전율(예: 안전율 2.4 등)을 확보할 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래 기술에 따른 회전자를 간략히 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체를 간략히 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체에 용접을 실시하기 이전의 조립 구조를 간략히 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체 중에서 제1 샤프트의 구조를 간략히 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체 중에서 제2 샤프트의 구조를 간략히 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체 중에서 슬리브의 구조를 간략히 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체 중에서 제1 샤프트와 슬리브의 일단부 사이에서 제1 확장형 용접비드부가 형성되는 공간을 확대 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 확장형 용접비드부를 간략히 도시한 사시도 및 단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체 중에서 제2 샤프트와 슬리브의 타단부 사이에서 제2 확장형 용접비드부가 형성되는 공간을 확대 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 확장형 용접비드부를 간략히 도시한 사시도 및 단면도.
도 11 및 도 12는 삼각형 단면 형상을 갖는 용접비드부에 비해 단면 확장 돌출면이 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 확장형 용접비드부의 용접강도를 비교하여 도시한 도면들.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체를 간략히 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체에 용접을 실시하기 이전의 조립 구조를 간략히 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 제1 샤프트를 간략히 도시한 도면이며, 도 5는 제2 샤프트의 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 6은 슬리브의 구조를 간략히 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체(100)는 슬리브(130)의 양단과 분리형 샤프트, 즉 제1, 2 샤프트(150, 170) 사이를 용접으로 연결한다.

이때, 슬리브(130)의 양단과 제1, 2 샤프트(150, 170) 사이의 용접 면적을 증가시켜 용접강도를 향상시키고 회전강성을 확보하여 고속 회전 시에도 연결 부위의 파손을 방지할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전자 조립체(100)는 영구자석(110)과, 제1 샤프트(150), 제2 샤프트(170)와, 연결로드(160)와, 슬리브(130)를 포함한다.

영구자석(110)은 원형 단면을 가지며 단면 중심을 관통하는 중심 홀(111)을 구비한다.

예를 들어, 영구자석(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 디스크 형상의 자석이 축 방향으로 세그먼트 되는 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 영구자석(110)은 축 방향 세그먼트 구조에 한정되지 않으며 일체형으로 이루어진 원통 형상의 자석 형태로 제공될 수도 있다.

중심 홀(111)은 영구자석(110)의 축 방향, 즉 중심을 따라 일정한 직경을 갖도록 형성된다. 중심 홀(111)은 후술할 연결로드(160)가 관통하여 영구자석(110)의 축 방향으로 정렬되고 안정적으로 위치 고정될 수 있게 해준다.

바람직하게는 중심 홀(111)의 직경은 연결로드(160)의 원활한 삽입을 위하여 연결로드(160)의 외경에 대응하여 이와 동일하거나 이보다 조금 크게 형성될 수 있다.

제1 샤프트(150)와 제2 샤프트(170)는 분리형 구조로서, 영구자석(110)의 길이 방향 양단을 통해 연결되어 전체적인 샤프트 구조를 형성한다.

제1 샤프트(150)는 영구자석(110)의 일단부(즉, 도 2의 영구자석(110)의 좌측)에 연결된다. 그리고 제2 샤프트(170)는 영구자석(110)의 타단부(즉, 도 2의 영구자석(110)의 우측)에 연결된다. 다시 말해, 제2 샤프트(170)는 제1 샤프트(150)가 연결되는 영구자석(110)의 반대 편에 연결된다.

연결로드(160)는 영구자석(110)의 중심 홀을 관통하여 제1 샤프트(150)와 제2 샤프트(160) 사이를 축 방향으로 연결되는 봉 형상의 부재를 말한다.

구체적으로는 연결로드(160)는 제1 샤프트(130)의 중심으로부터 축 방향으로 소정 길이로 돌출하는 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 연결로드(160)의 돌출된 선단부위는 제2 샤프트(170)의 중심에 연결 고정될 수 있다. 이를 위해 연결로드(160)의 돌출된 선단부위에는 수나사가 형성되고, 제2 샤프트(170)의 중심에는 수나사가 나사 결합되기 위한 암나사가 형성될 수 있다.

나아가, 연결로드(160)의 돌출된 선단부위에 형성된 수나사와 제2 샤프트(150)의 중심에 형성된 암나사는 왼나사 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1, 2 샤프트(150, 170)의 회전 시 연결로드(160)의 나사 결합이 해제되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 연결로드(160)는 제1 샤프트(150)와 제2 샤프트(170) 각각의 중심을 통해 상호 간을 축 방향으로 연결하며, 제1 샤프트(150)와 제2 샤프트(170) 사이에 영구자석(110)을 고정시켜주는 역할을 한다.

슬리브(130)는 영구자석(110)이 중공(135)을 통해 삽입되며, 제1 샤프트(150)와 일단부가 용접되고, 제2 샤프트(170)와 타단부가 용접된다.

구체적으로, 슬리브(170)는 영구자석(110)과 영구자석(110)의 양단에 연결되는 제1, 2 샤프트(150, 170)를 동시에 감싸 고정할 수 있는 원형 튜브 형상으로 이루어질 수 있다.

슬리브(170)의 구조에 관하여 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 슬리브(170)의 양단부는 서로 다른 형상을 가질 수 있다(도 6 참조).

도 6을 참조하면, 슬리브의 일단부(131)는 슬리브(130)의 중공으로부터 슬리브(130)의 외측 방향으로 경사지게 돌출된 경사 돌기(132)를 구비한다.

또한, 슬리브의 타단부(133)는 슬리브(130)의 중공을 향하여 내입된 경사 홈(134)을 구비한다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따르는 제1, 2 샤프트(150, 170)는 슬리브(130)의 양단부 형상에 대응하여 서로 다른 형상을 가질 수 있다(도 4 및 도 5 참조).

예를 들어, 제1, 2샤프트(150, 170)는 슬리브(130)의 양단부와 설정간격을 두고 대면 배치되는 테이퍼 형상부(151, 171, 도 4 및 도 5 참조)를 구비할 수 있다.

이와 함께, 제1, 2샤프트(150, 170)는 각각의 테이퍼 형상부(151, 171, 도 4 및 도 5 참조)와 연결되며 상기의 설정간격에 대응하는 길이로 직경이 축소되는 직경축소부(152, 172, 도 4 및 도 5 참조)를 더 구비할 수 있다.

이러한 구성에 따라 제1, 2 샤프트(150, 170)와 슬리브 양단부, 즉 일단부(131)와 타단부(133) 사이에는 단면 형상은 다르나 용접 면적이 대폭 확장된 제1, 2 확장형 용접비드부(180, 190, 도 2 참조)가 형성될 수 있다.

다시 말해, 제1 샤프트(150)와 슬리브의 일단부(131) 사이에는 소정의 용접공간이 확보되는데, 제1 샤프트(150)와 슬리브의 일단부(131)가 마주하는 부위의 형상을 개선하여 제1 확장형 용접비드부(180, 도 2 참조)를 형성한다.

마찬가지로, 제2 샤프트(170)와 슬리브의 타단부(133) 사이에도 용접공간이 확보된다. 따라서, 제2 샤프트(170)와 슬리브의 타단부(133)가 마주하는 부위의 형상을 개선하여 제2 확장형 용접비드부(190, 도 2 참조)를 형성한다.

이하, 제1 샤프트(150)의 구체적인 형상 및 연결 구조에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 제1 샤프트(150)는 제1 샤프트 몸체부(153), 제1 테이퍼 형상부(151), 제1 직경축소부(152), 제1 삽입부(155)를 포함한다.

제1 샤프트 몸체부(153)는 슬리브(130)의 외경에 대응하는 직경을 갖는 원통형 몸체로 이루어진다.

이에 따라, 제1 샤프트(150)와 슬리브(130)의 일단부(131)가 용접되기 위해 서로 마주하여 연결되는 경우 제1 샤프트 몸체부(153)와 슬리브(130)의 일단부(131)는 나란하게 수평 배치될 수 있다(도 7 참조). 따라서, 제1 샤프트 몸체부(153)와 슬리브(130)의 일단부(131) 사이 공간으로 용접이 실시되면, 제1 확장형 용접비드부(180)의 외부는 슬리브(130)의 외경을 따라 매끄러운 면을 가질 수 있다.

제1 테이퍼 형상부(151)는 제1 샤프트 몸체부(153)에서 슬리브의 일단부(131)를 향하여 경사지게 돌출되는 형상을 갖는다.

제1 테이퍼 형상부(151)는 슬리브(130)의 일단부(131)와의 연결 시 경사 돌기(132)와 제1 설정간격을 두고 대면 배치되며 제1 경사각(a)을 가질 수 있다(도 7 참조).

구체적으로는, 제1 테이퍼 형상부(151)의 제1 경사각(a)은 경사 돌기(132)의 제2 경사각(b)과 동일한 크기를 가질 수 있다.

이로써, 제1 확장형 용접비드부(180)는 전체적으로 윗변이 수평을 이루며 두 변이 동일한 각도 및 길이를 가져 제1, 2 경사면(181, 182)을 구비하는 등변 역삼각형 형상을 가질 수 있다(도 8 참조).

제1 직경축소부(152)는 제1 테이퍼 형상부(151)에서 슬리브의 일단부(131)를 향하여 제1 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성(즉, 도 7의 "L"만큼 반경이 축소)된 형상을 말한다.

제1 직경축소부(152)는 제1 확장형 용접비드부(180)의 제1, 2 경사면(181, 182)이 만나는 하단을 통해 제1 단면 확장 돌출면(183)이 더 형성되도록 한다.

도 8을 참조하면, 제1 단면 확장 돌출면(183)은 제1 확장형 용접비드부(180)의 제1, 2 경사면(181, 182)이 만나는 지점에서 하부 방향으로 소정 길이(L)만큼 함몰된 사각형 단면 부위를 말한다.

제1 확장형 용접비드부(180)는 제1 단면 확장 돌출면(183)인 사각형 단면 면적만큼 샤프트의 반경 방향 및 길이 방향으로 용접 면적이 모두 증가하여, 용접 강도를 향상시키고, 회전 강성을 확보할 수 있다.

제1 삽입부(155)는 제1 직경축소부(152)에서 슬리브(130)의 일단부(131)를 향하여 연장되는 원통형 연장 몸체를 말한다.

다시 말해, 제1 삽입부(155)는 제1 샤프트(150)가 슬리브(130)의 일단부(131)와 용접되기 위해 연결될 때, 슬리브(130)의 중공(135)을 통해 일부 삽입되는 몸체 부위를 말한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 샤프트와 슬리브의 일단부 사이의 용접 공간을 확대 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 확장형 용접비드부를 간략히 도시한 사시도 및 단면도이다.

도 7을 참조하면, 경사 돌기(132)는 슬리브(130)의 일단부(131)로부터 제2 경사각(b)을 갖도록 제1 샤프트(150)가 연결되는 방향으로 돌출된다.

제1 샤프트(150)와 슬리브(130)의 일단부(131)가 용접되기 위해 연결되면, 경사 돌기(132)는 제1 경사각(a)을 갖는 제1 테이퍼 형상부(151)와 대면하여 배치된다.

이때, 제1 경사각(a)과 제2 경사각(b)을 동일한 크기를 가질 수 있으며, 제1 샤프트 몸체부(153)와 슬리브(130)의 일단부(131)도 동일한 외경 크기를 가질 수 있다.

이에 따라, 제1 테이퍼 형상부(151)와 경사 돌기(132) 사이 공간으로 용접이 실시되어 형성되는 제1 확장형 용접비드부(180)는 전체적으로 역삼각형 단면 형상을 가지게 된다.

구체적으로, 제1 확장형 용접비드부(180)는 도 8에 도시된 바와 같이 외주 면은 평탄하고 제1 샤프트의 반경 방향으로 삼각형의 단면 형상을 갖도록 돌출된 링 형태로 이루어질 수 있다.

제1 확장형 용접비드부(180)의 단면 형상을 살펴보면, 제1 샤프트 몸체부(153, 도 7 참조)와 슬리브의 일단부(131, 도 7 참조) 사이의 간격을 연결하여 한 변을 이루는 직선면(즉, 링의 외주 면)을 가진다. 그리고 삼각형의 세 변 중 나머지 두 변을 이루는 제1, 2 경사면(181, 182)이 구비된다. 제1 경사면(181)은 제1 테이퍼 형상부(151, 도 7 참조)를 따라 경사지게 형성되는 면이다. 그리고 제2 경사면(182)은 경사 돌기(132, 도 7 참조)를 따라 경사지게 형성되는 면이다. 이와 같이, 제1 확장형 용접비드부(180)는 평탄한 직선면, 그리고 제1, 2 경사면을 갖는 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있다.

이에 더하여, 상기 제1 확장형 용접비드부(180)는 제1 경사면(181)과 제2 경사면(182)이 연결되는 부위에서 제1 직경축소부(152, 도 7 참조)에 의해 용접 단면을 확장시키는 제1 단면 확장 돌출면(153)을 더 포함한다.

제1 단면 확장 돌출면(183)은 샤프트의 반경 방향 및 길이 방향으로 각각 용접 면적을 증가시키도록 사각형 단면 형태로 이루어지며, 슬리브와 샤프트 사이의 용접 강도가 대폭 향상되어 목표하는 회전 강성을 확보할 수 있다.

이하, 제2 샤프트(170)의 구체적인 형상 및 연결 구조에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 제2 샤프트(170)는 제2 샤프트 몸체부(173), 제2 테이퍼 형상부(171), 제2 직경축소부(172), 제2 삽입부(175), 제3 테이퍼 형상부(174)를 포함한다.

이때, 제2 샤프트 몸체부(173)는 슬리브(130)의 외경보다 축소된 직경을 가질 수 있다. 그 결과, 제2 샤프트 몸체부(173)와 슬리브(130)의 타단부(133) 사이에는 소정의 크기만큼 직경 차이가 생기며(도 9 참조), 이 형상에 따라 제2 확장형 용접비드부(190)의 외주 면은 곡선면(197)을 가지게 된다(도 10 참조). 또한, 제2 샤프트 몸체부(173)는 제2 삽입부(175)와 동일하거나 조금 큰 직경을 가질 수 있다.

제2 테이퍼 형상부(171)는 제2 샤프트 몸체부(173)에서 슬리브의 타단부(133)를 향하여 구비된다.

제2 테이퍼 형상부(171)는 제2 샤프트(170)가 슬리브의 타단부(133)와의 연결 시 경사 홈(134)과 제2 설정간격을 두고 대면 배치되는데, 제3 경사각(c)을 가질 수 있다.

이로써, 제2 확장형 용접비드부(190)는 제2 테이퍼 형상부(171)에 의해 용접 면적이 증가되는 제1 경사면(191)을 가지게 된다(도 10 참조).

제2 직경축소부(172)는 제2 테이퍼 형상부(171)에서 슬리브의 타단부(133)를 향하여 제2 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성된다.

제2 확장형 용접비드부(190)는 제2 직경축소부(172)에 의해 용접 면적이 증가되는 제2 단면 확장 돌출면(193)을 가지게 된다(도 10 참조).

제2 삽입부(175)는 제2 직경축소부(172)에서 슬리브의 타단부(133)를 향하여 연장되며 슬리브(130)의 중공(135)을 통해 삽입되며, 영구자석(110)의 타단부를 지지한다.

다시 말해, 제2 삽입부(175)는 제2 샤프트(170)가 슬리브(130)의 타부(133)와 용접되기 위해 연결될 때, 슬리브(130)의 중공(135)을 통해 일부 삽입되는 몸체 부위를 말한다. 제2 삽입부(175)는 제2 샤프트 몸체부(173)와 동일한 직경을 가질 수 있다.

제3 테이퍼 형상부(174)는 제2 직경축소부(172)와 제2 삽입부(175) 사이에서 제2 테이퍼 형상부(171)와 경사방향이 반대로 향하도록 경사지게 형성되며 제4 경사각(d)을 가질 수 있다.

제2 확장형 용접비드부(190)는 제2 테이퍼 형상부(191)에 의해 용접 면적이 더욱 증가하는 제3 경사면(192)을 가지게 된다(도 10 참조).

이와 같이, 제2 확장형 용접비드부(190)는 제1, 3 경사면(191, 192)과 제2 단면 확장 돌출면(193)을 통해 샤프트의 반경 방향으로 돌출되어 용접 면적이 대폭 확장된 형상을 가지게 된다. 또한, 제2 확장형 용접비드부(190)는 샤프트의 축 방향으로도 용접이 실시되는 전체적인 길이를 증가시킴으로써 용접 면적을 더 확장시킬 수 있다. 따라서, 샤프트의 반경 방향 및 축 방향으로의 용접 강도가 증가하는 효과를 가질 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 샤프트와 슬리브의 타단부 사이의 용접 공간을 확대 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 확장형 용접비드부를 간략히 도시한 사시도 및 단면도이다.

도시된 바와 같이, 경사 홈(134)은 슬리브(130)의 타단부(133)와 제2 샤프트(170) 간의 연결 시 제3 경사각(c)과 동일하거나 큰 경사각을 가지며 슬리브(130)의 중공을 향해 내입하는 홈을 말한다.

경사 홈(134)은 제2 테이퍼 형상부(171)와 대면하여 배치되는데, 제2 테이퍼 형상부(171)와 같은 경사방향으로 형성되어 용접 면적을 한층 더 증가시키는 효과를 가질 수 있다.

제2 확장형 용접비드부(190)는 경사 홈(134), 제2 테이퍼 형상부(171), 제3 테이퍼 형상부(174)를 통해 마련된 슬리브의 타단부(133)와 제2 샤프트(170) 사이의 공간을 통해 용접되어 목표하는 용접 면적이 증가된 단면 형상을 갖는다(도 10 참조).

구체적으로, 제2 확장형 용접비드부(190)는 도 10에 도시된 바와 같이 외주 면은 라운드지게 형성되며, 제2 샤프트(170)의 길이 방향 및 반경 방향으로 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 돌출되며, 전체적으로는 링 형태의 입체 형상을 갖는다.

제2 확장형 용접비드부(190)의 단면 형상을 살펴보면, 제2 샤프트 몸체부(173)와 슬리브의 타단부(133) 사이를 라운드지게 연결하는 곡선면(197)을 갖는다. 곡선면(197)은 이는 제2 샤프트 몸체부(173)가 슬리브(130)의 외경보다 축소된 직경을 가지게 됨에 따라 직경 차이로 인해 형성되는 것이다. 곡선면(197)은 단순한 직선면 형상에 비해 용접 량을 증가시킬 수 있으며, 용접 강도 향상에 유리한 점이 있다.

그리고 2 확장형 용접비드부(190)는 제2 테이퍼 형상부(171)를 따라 형성된 제1 경사면(191), 경사 홈(134)을 따라 형성된 제2 경사면(195), 제3 테이퍼 형상부(174)를 따라 형성되는 제3 경사면(192)을 포함한다.

제2 확장형 용접비드부(190)는 제1, 2, 3 경사면(191, 195, 192)에 의해 제2 샤프트(170)의 반경 방향 및 축 방향 각각에 경사지게 용접 면적이 증가된 사다리꼴 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이로써, 용접 강도 향상 및 회전 강성을 확보할 수 있다.

나아가, 제2 확장형 용접비드부(190)는 제1 경사면(191)과 제3 경사면(192)이 연결되는 부위에서 제2 직경축소부(172)에 의해 용접 면적을 더 증가시킨 제2 단면 확장 돌출면(193)을 더 구비한다. 이로써, 용접 강도 향상 및 회전 강성을 확보할 수 있다.

이에 더하여, 제2 확장형 용접비드부(190)는 곡선면(196)과 제2 경사면(195) 사이에 형성된 제1 꺾임 면(196)과, 제2 경사면(195)과 제3 경사면(192) 사이에 형성된 제2 꺾임 면(194)을 더 포함한다.

제1 꺾임 면(196)은 곡선면(196)과 제2 경사면(195) 사이에 형성되어 슬리브(130)의 반경 방향을 향해 수직으로 꺾여 연결되어, 제2 샤프트(170)의 반경 방향으로 용접 면적을 더 증가시켜 용접 강도를 향상시킨다.

제2 꺾임 면(194)은 제2 경사면(195)과 제3 경사면(192) 사이에 형성되어 슬리브(130)의 길이 방향을 향해 수평으로 꺾여 연결된다. 제2 꺾임 면(194)은 제1 꺾임 면(196)과 직교하는 방향으로 형성되는데, 제2 샤프트(170)의 축 방향으로 용접 면적을 더 증가시켜 용접 강도를 향상시킨다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 모터 회전자 조립체는 전술한 영구자석, 제1, 2 샤프트, 연결로드, 슬리브를 포함하는데, 슬리브의 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에는 전술한 경사 돌기가 구비될 수 있다.

이때, 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는 경사 돌기와 대면 배치되는 테이퍼 형상부(즉, 전술한 제1 테이퍼 형상부(도 4의 151) 참조), 및 직경축소부(즉, 전술한 제1 직경축소부(도 4의 152) 참조)를 포함한다. 그리고 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 경사 돌기 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부(즉, 전술한 제1 확장형 용접비드부(도 10의 180) 참조)가 형성될 수 있다.

다시 말해, 이와 같은 본 발명의 다른 실시예의 경우 슬리브의 양단부 중 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에 전술한 제1 확장형 용접비드부(도 8의 180) 참조)가 형성되어 용접 면적이 증가된 형태로 제공될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 모터 회전자 조립체는 전술한 영구자석, 제1, 2 샤프트, 연결로드, 슬리브를 포함하는데, 슬리브의 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에는 전술한 경사 홈이 구비될 수 있다.

이때, 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는 경사 홈과 대면 배치되는 테이퍼 형상부(즉, 전술한 제2 테이퍼 형상부(도 5의 171) 참조), 및 직경축소부(즉, 전술한 제2 직경축소부(도 5의 172) 참조)를 포함한다. 그리고 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 경사 홈 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부(즉, 전술한 제2 확장형 용접비드부(도 10의 190) 참조)가 형성될 수 있다.

도 11 및 도 12는 삼각형 단면 형상을 갖는 용접비드부(180′)와, 제1 단면 확장 돌출면(183)이 구비된 본 발명의 제1 확장형 용접비드부(180)의 용접강도를 비교하여 도시한 도면이다.

도 11의 비교예는 제1, 2 경사면(181, 182)과 직선면을 갖는 용접비드부(180′)의 단순한 삼각형 용접 단면을 보여준다.

도 12의 본 발명의 실시예는 제1, 2 경사면(181, 182)과 직선면을 갖는 삼각형 단면에 제1 단면 확장 돌출면(183)이 더 구비되어 제1 샤프트(150)의 반경 방향 및 축 방향으로의 용접 면적이 증가된 형태를 보여준다.

도 11 및 도 12를 비교하면, 비교예에 따른 용접비드부(180′)에 비해 본 발명의 실시예에 따른 제1 확장형 용접비드부(180)의 경우 용접 강도가 대폭 향상된 것을 확인할 수 있었다. 그리고 비교예의 경우 1.5 안전율 확보가 가능한 반면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 확장형 용접비드부(180)는 목표 안전율 2.0 이상을 확보할 수 있다. 예를 들어, 실험을 통해 제1 확장형 용접비드부(180)는 최대 회전속도에서 안전율 2.4를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 용접 방식으로 슬리브 양단과 복수의 분리형 샤프트 각각의 사이를 용접으로 연결하여 열압입 시 발생되는 슬리브 수축으로 인한 영구자석 파손 문제를 방지할 수 있다. 이로써, 고속회전 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면 슬리브 양단과 복수의 분리형 샤프트 각각의 용접 형상을 개선할 수 있다.

예를 들어, 슬리브의 일단과 제1 샤프트 간의 연결구조를 개선하고, 이에 용접되는 제1 용접비드부 형상을 용접면적이 증가되는 형태로 개선한다. 또한, 슬리브의 타단과 제2 샤프트 간의 연결구조를 개선하고, 이에 용접되는 제2 용접비드부 형상을 용접면적이 증가되는 형태로 개선한다. 이때, 제1, 2 용접비드부 형상은 모터의 고속회전 시 요구되는 회전강성을 확보할 수 있으며, 충분한 용접강도를 확보할 수 있는 형태로 이루어진다.

게다가, 이와 같은 구성에 따라 고속회전 시 최대회전속도에서 2.0 이상의 목표 안전율(예: 안전율 2.4 등)을 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 모터 회전자 조립체
110: 영구자석
111: 중심 홀
130: 슬리브
131: 슬리브의 일단부
132: 경사 돌기
133: 슬리브의 타단부
134: 경사 홈
135: 중공
150: 제1 샤프트
151: 제1 테이퍼 형상부
152: 제1 직경축소부
153: 제1 샤프트 몸체부
155: 제1 삽입부
160: 연결로드
170: 제2 샤프트
171: 제2 테이퍼 형상부
172: 제2 직경축소부
173: 제2 샤프트 몸체부
174: 제3 테이퍼 형상부
175: 제2 삽입부
180: 제1 확장형 용접비드부
181: 제1 경사면
182: 제2 경사면
183: 제1 단면 확장 돌출면
190: 제2 확장형 용접비드부
191: 제1 경사면
192: 제3 경사면
193: 제2 단면 확장 돌출면
194: 제2 꺾임 면
195: 제2 경사면
196: 제1 꺾임 면
197: 곡선면

Claims (20)

1. 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석;
   상기 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트;
   상기 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트;
   상기 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 상기 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드; 및
   상기 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 상기 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브;를 포함하며,
   상기 슬리브의 양단부 중 하나에는 상기 슬리브의 중공으로부터 경사지게 돌출된 경사 돌기가 구비되고, 상기 슬리브의 양단부 중 나머지 하나에는 상기 슬리브의 중공을 향하여 내입된 경사 홈이 구비되고,
   상기 제1, 2 샤프트와 상기 슬리브 양단부 사이에는 서로 다른 형상으로 용접 면적이 확장된 제1, 2 확장형 용접비드부가 형성되며,
   상기 제1 샤프트는, 제1 샤프트 몸체부;
   상기 경사 돌기와 대면 배치되어 제1 경사각을 갖는 제1 테이퍼 형상부;
   상기 슬리브의 일단부를 향하여 직경이 축소된 제1 직경축소부; 및
   상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제1 삽입부;를 포함하고,
   상기 제2 샤프트는, 제2 샤프트 몸체부;
   상기 경사 홈과 대면 배치되어 제3 경사각을 갖는 제2 테이퍼 형상부;
   상기 슬리브의 타단부를 향하여 직경이 축소된 제2 직경축소부;
   상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제2 삽입부; 및
   상기 제2 직경축소부와 상기 제2 삽입부 사이에서 상기 제2 테이퍼 형상부와 경사방향이 반대로 향하도록 경사지게 형성되며 제4 경사각을 갖는 제3 테이퍼 형상부;를 포함하는 모터 회전자 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 샤프트 몸체부는, 상기 슬리브의 외경에 대응하는 직경을 가지고,
   상기 제1 테이퍼 형상부는, 상기 제1 샤프트 몸체부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 구비되며, 상기 슬리브의 일단부와의 연결 시 상기 경사 돌기와 제1 설정간격을 두고 대면 배치되며,
   상기 제1 직경축소부는, 상기 제1 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 상기 제1 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성되며,
   상기 제1 삽입부는, 상기 제1 직경축소부에서 상기 슬리브의 일단부를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되어 상기 영구자석의 일단부를 지지하는 것을 특징으로 하는
   모터 회전자 조립체.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 경사 돌기는,
   상기 슬리브의 일단부와 상기 제1 샤프트 간의 연결 시 상기 제1 경사각과 동일한 크기의 제2 경사각을 가지며 상기 제1 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며,
   상기 경사 돌기와 상기 제1 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 제1 확장형 용접비드부가 형성되는 것을 특징으로 하는
   모터 회전자 조립체.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 확장형 용접비드부는 삼각형의 단면 형상을 가지되,
   상기 제1 확장형 용접비드부는,
   상기 제1 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 일단부 사이의 간격을 연결하는 직선면;
   상기 직선면의 일단부에 연결되며 상기 제1 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제1 경사면; 및
   상기 직선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 돌기를 따라 경사지게 형성되는 제2 경사면;
   을 포함하는 모터 회전자 조립체.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 확장형 용접비드부는,
   상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제1 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출되는 제1 단면 확장 돌출면;
   을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 제2 테이퍼 형상부는, 상기 제2 샤프트 몸체부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 구비되며, 상기 슬리브의 타단부와의 연결 시 상기 경사 홈과 제2 설정간격을 두고 대면 배치되고,
   상기 제2 직경축소부는, 상기 제2 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 상기 제2 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성되며,
   상기 제2 삽입부는, 상기 제2 직경축소부에서 상기 슬리브의 타단부를 향하여 연장되며 상기 슬리브의 중공으로 삽입되어 상기 영구자석의 타단부를 지지하는 것을 특징으로 하는
   모터 회전자 조립체.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 샤프트 몸체부는,
   상기 슬리브의 외경보다 축소된 직경을 가지며, 상기 제2 삽입부와 동일하거나 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는
   모터 회전자 조립체.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 경사 홈은,
   상기 슬리브의 타단부와 상기 제2 샤프트 간의 연결 시 상기 제3 경사각과 동일하거나 큰 경사각을 가지며 상기 슬리브의 중공을 향해 내입하여 상기 제2 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며,
   상기 경사 홈, 상기 제2 테이퍼 형상부, 상기 제3 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 제2 확장형 용접비드부가 형성되는 것을 특징으로 하는
   모터 회전자 조립체.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 확장형 용접비드부는,
   상기 제2 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 타단부 사이를 라운드지게 연결하는 곡선면;
   상기 곡선면의 일단부에 연결되며 상기 제2 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성된 제1 경사면;
   상기 곡선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 홈을 따라 경사지게 형성된 제2 경사면; 및
   상기 제2 경사면에 연결되며 상기 제3 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제3 경사면;
   을 포함하는 모터 회전자 조립체.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 확장형 용접비드부는,
    상기 제1 경사면과 상기 제3 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제2 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출 형성되는 제2 단면 확장 돌출면;
    을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 확장형 용접비드부는,
    상기 곡선면의 타단부와 상기 제2 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 반경 방향을 향해 수직으로 꺾여 연결 형성되어 용접 단면을 확장시키는 제1 꺾임 면;
    을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 확장형 용접비드부는,
    상기 제2 경사면과 상기 제3 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 길이 방향을 향해 수평으로 꺾여 연결 형성되는 용접 단면을 확장시키는 제2 꺾임 면;
    을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
13. 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석;
    상기 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트;
    상기 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트;
    상기 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 상기 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드; 및
    상기 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 상기 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브;를 포함하며,
    상기 슬리브의 적어도 일단부에는 상기 슬리브의 중공으로부터 경사지게 돌출된 경사 돌기가 구비되고,
    상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 상기 경사 돌기 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부가 형성되며,
    상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는, 상기 경사 돌기와 대면 배치되어 제1 경사각을 갖는 제1 테이퍼 형상부;
    상기 슬리브를 향하여 직경이 축소된 제1 직경축소부; 및
    상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제1 삽입부;를 포함하고,
    상기 확장형 용접비드부는, 상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나의 몸체부와 상기 슬리브 사이의 간격을 연결하는 직선면;
    상기 직선면의 일단부에 연결되며 상기 제1 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제1 경사면;
    상기 직선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 돌기를 따라 경사지게 형성되는 제2 경사면; 및
    상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제1 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출되는 제1 단면 확장 돌출면;을 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 테이퍼 형상부는, 상기 경사 돌기와 제1 설정간격을 두고 대면 배치되고,
    상기 제1 직경축소부는, 상기 제1 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브를 향하여 상기 제1 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성되며,
    상기 제1 삽입부는, 상기 제1 직경축소부에서 상기 슬리브를 향하여 연장되는 것을 특징으로 하는
    모터 회전자 조립체.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 경사 돌기는, 상기 제1 경사각과 동일한 크기의 제2 경사각을 가지며 상기 제1 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며, 상기 경사 돌기와 상기 제1 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 확장형 용접비드부가 형성되는 것을 특징으로 하는
    모터 회전자 조립체.
    
16. 원형 단면을 가지며, 단면 중심을 관통하는 중심 홀을 구비하는 영구자석;
    상기 영구자석의 일단부에 연결되는 제1 샤프트;
    상기 영구자석의 타단부에 연결되는 제2 샤프트;
    상기 영구자석의 중심 홀을 관통하여 연결되며, 상기 제1, 2 샤프트의 중심에 고정되는 연결로드; 및
    상기 영구자석이 중공을 통해 삽입되며, 상기 제1, 2 샤프트와 양단부가 용접되는 슬리브;를 포함하며,
    상기 슬리브의 적어도 일단부에는 상기 슬리브의 중공으로부터 내입된 경사 홈이 구비되고,
    상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나와 상기 경사 홈 사이에는 용접 면적이 확장된 확장형 용접비드부가 형성되며,
    상기 제1, 2 샤프트 중 적어도 하나는, 상기 경사 홈과 대면 배치되어 제3 경사각을 갖는 제2 테이퍼 형상부;
    상기 슬리브를 향하여 직경이 축소된 제2 직경축소부;
    상기 슬리브의 중공으로 삽입되는 제2 삽입부; 및
    상기 제2 직경축소부와 상기 제2 삽입부 사이에서 상기 제2 테이퍼 형상부와 경사방향이 반대로 향하도록 경사지게 형성되며 제4 경사각을 갖는 제3 테이퍼 형상부;를 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 테이퍼 형상부는, 상기 경사 홈과 제2 설정간격을 두고 대면 배치되고,
    상기 제2 직경축소부는, 상기 제2 테이퍼 형상부에서 상기 슬리브를 향하여 상기 제2 설정간격만큼 축소된 직경을 갖도록 형성되며,
    상기 제2 삽입부는, 상기 제2 직경축소부에서 상기 슬리브를 향하여 연장되는 것을 특징으로 하는
    모터 회전자 조립체.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 경사 홈은, 상기 제3 경사각과 동일하거나 큰 경사각을 가지며 상기 제2 테이퍼 형상부와 대면하여 배치되며, 상기 경사 홈, 상기 제2 테이퍼 형상부, 상기 제3 테이퍼 형상부 사이 공간으로 용접이 실시되어 상기 확장형 용접비드부가 형성되고,
    상기 확장형 용접비드부는,
    상기 제2 샤프트 몸체부와 상기 슬리브의 타단부 사이를 라운드지게 연결하는 곡선면;
    상기 곡선면의 일단부에 연결되며 상기 제2 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성된 제1 경사면;
    상기 곡선면의 타단부에 연결되며 상기 경사 홈을 따라 경사지게 형성된 제2 경사면;
    상기 제2 경사면에 연결되며 상기 제3 테이퍼 형상부를 따라 경사지게 형성되는 제3 경사면; 및
    상기 제1 경사면과 상기 제3 경사면이 연결되는 부위에서 상기 제2 직경축소부에 의해 용접 단면이 확장되도록 돌출 형성되는 제2 단면 확장 돌출면;
    을 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 확장형 용접비드부는,
    상기 곡선면의 타단부와 상기 제2 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 반경 방향을 향해 수직으로 꺾여 연결 형성되어 용접 단면을 확장시키는 제1 꺾임 면;
    을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.
    
20. 제18항에 있어서,
    상기 확장형 용접비드부는,
    상기 제2 경사면과 상기 제3 경사면 사이에 형성되어 상기 슬리브의 길이 방향을 향해 수평으로 꺾여 연결 형성되는 용접 단면을 확장시키는 제2 꺾임 면;
    을 더 포함하는 모터 회전자 조립체.

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