KR102214081B1

KR102214081B1 - 로터

Info

Publication number: KR102214081B1
Application number: KR1020190081559A
Authority: KR
Inventors: 김용대; 장광용; 한철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-02-09
Also published as: KR20210004718A

Abstract

본 발명은 로터; 상기 로터와 소정간격 이격되어 상기 로터를 둘러싸는 백요크; 및 상기 백요크로부터 상기 로터를 향해 연장되는 몸체부와, 상기 몸체부 외측으로 연장되어 상기 로터와 소정간격 이격되어 구비되는 폴슈를 포함하는 복수개의 티쓰부;를 포함하며, 상기 로터는 제1극을 띠는 제1자성체와 제2극을 띠는 제2자성체, 상기 제1자성체와 제2자성체가 연결되는 면을 포함하며 서로 다른 위치에 구비되는 접합부, 상기 접합부들을 연결하도록 구비되는 연장부를 포함하며, 상기 접합부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭은 상기 연장부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 모터를 제공하여, 모터의 소형화 및 경량화를 도모하면서도 자로 밀집에 의한 저항을 저감시켜 보다 높은 출력을 생성할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

로터{Rotor}

본 발명의 실시예들은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터에 관한 것이며, 구체적으로 로터 코어를 제거한 로터에 있어서, 로터 내의 자로를 형성하기 위한 로터의 구조에 관한 것이다.

모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

스테이터는 복수의 스테이터 코어를 포함하여 이루어질 수 있으며, 스테이터 코어는 복수 개의 티스를 포함하는 강판이 적층되어 구성될 수 있다. 또한 스테이터는 스테이터 코어의 외주면을 구성하는 백요크부와 백요크부에서 스테이터 코어의 내심 방향으로 연장되는 티스를 분할하여 적층하는 분할코어로 구성 될 수 있다. 각각의 티스 사이에는 와이어가 권선되어 코일이 형성되며, 티스에 장착되는 인슐레이터는 코일과 스테이터 코일을 절연시킨다.

모터의 성능을 높이기 위해서 샤프트의 재질, 로터의 구성 및 재질, 스테이터의 형상 등에 대한 연구가 진행되고 있고, 일반적으로 스테이터의 형상으로 모터의 성능을 높이기 위해서는 권선공간에 코일의 권선수를 늘리거나 코일의 직경을 늘리는 방식이 있다.

그러나, 최근 모터의 경량화 추세에 맞추어 코일의 직경을 늘리거나 코일의 권선수를 늘리는 것에 제한이 있다. 특히 권선 공간이 줄어든 경우, 인접하는 티스에 감긴 코일이 상호 접촉하여 오히려 모터의 성능을 낮출 수 있다.

이에 따라, 로터의 구성을 변경하여 모터의 경량화를 도모하는 방식이 제안되고 있다. 모터의 소형화 및 경량화에 따라 로터 역시 그 크기가 작아지는 추세인데, 로터 코어를 없애 로터 전체의 크기를 줄이는 방식이 제안된다.

로터 코어가 없어지면, 로터 내부에서의 자로 형성이 문제되며, 자로 형성을 위한 샤프트의 재질 또한 문제된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터의 경량화 및 소형화를 도모하기 위해 로터의 소형화를 도모하며, 로터의 소형화가 이루어지더라도 로터 내부의 자로를 확보하는 로터, 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 로터와, 상기 로터와 소정간격 이격되어 상기 로터를 둘러싸는 백요크와, 상기 백요크로부터 상기 로터를 향해 연장되는 몸체부와, 상기 몸체부 외측으로 연장되어 상기 로터와 소정간격 이격되어 구비되는 폴슈를 포함하는 복수개의 티쓰부를 포함하며, 상기 로터는 제1극을 띠는 제1자성체와 제2극을 띠는 제2자성체, 상기 제1자성체와 제2자성체가 연결되는 면을 포함하며 서로 다른 위치에 구비되는 접합부, 상기 접합부들을 연결하도록 구비되는 연장부를 포함하며, 상기 접합부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭은 상기 연장부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 로터의 외면이 원 형상이고 로터는 두 개의 접합부를 포함하며, 두 개의 접합부 내면은 각각 크기가 동일하고 평행하게 마주보는 평면을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 연장부가 두 개의 접합부를 일측에서 연장하는 제1연장부와 타측에서 연결하는 제2연장부를 포함하며, 제1연장부와 제2연장부 내면은 원호 형상의 곡면인 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제1연장부와 제2연장부의 곡면이 동일한 곡률을 가지는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제1연장부와 제2연장부의 원호 형상은 각각 중심이 동일한 하나의 원의 일부이며, 중심과 로터의 외면 수평방향 단면 중심은 수직선상에 위치하는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 제1자성체, 제2자성체가 네오듐 자석인 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 외면이 로터 내면 형상과 대응되며, 로터의 내면에 삽입되어, 발생한 동력을 전달하는 샤프트를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 샤프트는 평면으로 이루어진 수평부와 곡면으로 이루어진 절곡부를 포함하며, 수평부는 접합부의 내면에 대응되며, 절곡부는 연장부의 내면에 대응되는 형상인 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 로터의 내면이 디컷 형상을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 로터의 내면이 두 개의 디컷 형상을 포함하며, 두 개의 디컷 형상은 디컷 형상 중 수평 부분이 서로 맞닿아 결합되는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터 코어가 없는 로터가 제공되어 로터의 소형화를 도모하고, 로터의 소형화에 따라 모터의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터 코어가 없어도 로터 내부의 자로를 확보할 수 있어 샤프트의 재질을 자성체로 하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터를 구성하는 마그네트를 착자함에 있어 보다 수월하게 착자 할 수 있는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터의 동력을 전달받아 외부로 동력을 전달하는 샤프트가 로터와 보다 결속력 있게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터를 구성하는 마그네트 내의 자속 포화를 저감하여 출력토크를 증가시킬 수 있다.

도 1은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터에 따라 자속이 누설되는 현상을 도시한 도면,
도 2는 로터 코어가 구비되는 로터와 스테이터를 도시한 도면,
도 3은 로터 코어를 없애고, 분할 코어에 따른 스테이터를 도시한 도면,
도 4는 로터 코어를 없앤 스테이터 및 로터 내부의 자로를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터와 스테이터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터와 스테이터 내부의 자로를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 효과를 도시한 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 이해를 위한 종래의 도면 및 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게는 제2구성요소는 제1구송요소로도 명명 될 수 있다.

이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

특히, 본 발명에서 설명되는 스테이터는 구체적인 형성 과정에 따라 다를 수 있으나, 스테이터 코어가 적층되어 형성되는 경우에는 스테이터 코어로 이해 될 수 있다.

도 1은 소형화 및 경량화를 도모하는 모터에 따라 자속이 누설되는 현상을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 모터(1)는 스테이터(10)와, 로터(20)와, 인슐레이터(30)와, 코일(40)과, 샤프트(50)와, 베어링(60)과, 케이스(70)를 포함 할 수 있다.

스테이터(10)는 복수의 스테이터 코어를 포함하여 이루어질 수 있다. 복수의 스테이터 코어는 압착되어 스테이터를 형성 할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 복수의 분할 코어를 압착하여 스테이터를 형성 할 수 있다.

로터(20)는 스테이터(10)의 내측 또는 외측에 배치될 수 있다. 로터(20)가 스테이터(10)의 내측에 배치되는 경우 이너 타입(Inner-Type)으로 볼 수 있으며, 로터(20)가 스테이터(10)의 외측에 배치되는 경우 아우터 타입(Outer-Type)으로 볼 수 있다.

또한 로터(20)는 로터 코어와 마그네트가 일체로 구성될 수도 있다. 또한 로터(20)는 마그네트가 로터 코어의 외주면에 결합되는 타입으로 구성될 수 있거나, 마그네트가 로터 코어의 포켓에 삽입되는 타입으로 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 로터(20)는 로터 코어 없이 마그네트로만 구성될 수 있다.

로터(20)를 구성하는 마그네트는 전자석 또는 영구자석일 수 있으며, 특히 영구자석인 경우 희토류 자석으로 구비될 수 있다. 여기서 희토(rare earth)류 자석이란, 희토류 원소와 철, 코발트 등을 기본 구성원소로 하는 영구자석을 의미하며, 희토류 자석 외의 영구자석 보다 5배 이상의 큰 자기에너지를 가지고 있는 특징이 있어, 보다 높은 효율을 도모 할 수 있다.

인슐레이터(30)는 로터(20)의 외주면에 연결되어 구비 될 수 있으며, 코일(40)과 로터(20)의 절연을 수행한다.

코일(40)은 와이어(wire)를 여러 번 감은 도선을 지칭하는 것으로, 전류가 흐를 시 자속을 발생시켜 전자기 유도나 전자력의 작용을 촉진한다. 코일(40)은 구리나 알루미늄 등의 도체에 절연층과 접착층을 입혀 만들 수 있으며, 경우에 따라 은이나 금 합금을 사용해서 만들기도 한다.

또한, 코일(40)은 인가되는 전류에 따라 얇아지거나 굵어 질 수 있으나, 코일(40)이 굵어지는 경우 권선 시 틈새가 많아져 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서, 코일의 단면을 가는 직사각형 모양으로 만들 수 있다. 결국 코일(40)의 재질이나 형상은 경우에 따라 달라질 수 있다.

또한, 모터(1)의 소형화를 도모하기 위한 방안으로 인슐레이터(30)에 코일(40)을 권선하는 방식 외에 인슐레이터(30) 내부에 코일(40)을 권선하여 일체로 외부성형코일을 제작하고, 제작된 외부성형코일을 스테이터(10)에 결합할 수도 있다.

샤프트(50)는 로터(20)의 동력을 제공받고 모터(1)에서 일축을 제공한다. 최근 모터(1)의 경량화 및 소형화에 따라, 샤프트(50)의 재질을 자성체로 구성하는 경우가 있으나, 샤프트(50)의 재질을 자성체로 구성 할 시에 모터(1)를 구성하는 베어링(60)에서 자속이 누출 될 수 있기 때문에 샤프트(50)의 재질은 비자성체로 구비됨이 바람직하다. 또는, 베어링(60)의 재질을 자속 누로가 생길 수 없는 비자성체로 구비되는 경우에는 샤프트(50)가 자성체일 수 있다.

케이스(70)는 모터(1)의 외관을 형성하는 것으로, 스테이터(10)와 로터(20) 등의 구성을 내부에 구비할 수 있도록 구비 될 수 있다.

도 1에서 나타난 누설자속폐회로(L)는 샤프트(50)가 자성체인 경우에 발생하는 자속누설현상에 대한 것으로, 도 3에 대한 설명 뒤에 후술하기로 한다.

결국 스테이터(10)에 감긴 코일(40)에 전류가 공급되면, 로터(20)와 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(20)의 회전을 유도한다. 로터(20)가 회전하면 로터(20)와 결합된 샤프트(50)가 회전하여 동력을 제공한다.

도 2는 로터 코어(23)가 구비되는 로터(20)와 스테이터(10)를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 로터 코어(23)를 구비하는 모터(1)는 스테이터(10)와, 로터(20)와 인슐레이터(30)와, 코일(40, 미도시)와, 샤프트(50)를 포함 할 수 있다.

스테이터(10)는 백요크(11)와 코킹부(13)와 몸체부(15)와 폴슈(17)를 포함 할 수 있다.

백요크(11)는 스테이터(10)의 외관을 형성하며, 백요크(11)와, 백요크(11)에서 로터(20)를 향해 연정되는 몸체부(15)와, 몸체부(15)에서 로터를 향해 외측으로 연장되는 폴슈(17)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 백요크(11)와 몸체부(15)와 폴슈(17)는 일체로 스테이터 코어를 형성하며, 복수 개의 스테이터 코어는 코킹부(13)의 압입을 통해 적층되어 스테이터(10)를 형성 할 수 있다.

로터(20)는 코일(40, 미도시)에 인가되는 전류에 의해 회동하여 동력을 발생시키는 장치로, 마그네트(21)를 포함할 수 있다. 마그네트(21)는 표면에 부착되어 로터(20)를 형성할 수 있고(surface mounted permanent magnet motor), 매입되어 로터(20)를 형성할 수 있고(interior type permanent magnet motor), 스포크형 모터(spoke type permanent magnet motor)를 형성 할 수 있다.

도 2에 나타난 로터(20)는 마그네트(21)가 표면에 부착되어 로터(20)를 구성하므로 SPM 타입으로 볼 수 있다.

한편, 로터(20)가 구비되는 위치는 스테이터(10) 내측인 경우와 스테이터(10) 외측인 경우가 다르게 분류되는데, 모터(1)의 소형화를 도모하는 발명임을 감안하여, 후술하는 모터타입은 이너 타입 모터를 예시로 들어 설명한다.

이너 타입(Inner-type) 모터는 로터(20)가 스테이터(10) 내측에 구비되어 백요크(11)에서 연장되는 몸체부(15)는 로터(20)를 향해 내측으로 연장되며, 몸체부(15)에서 연장되는 폴슈(17) 역시 로터(20)를 향해 방사 형태로 연장될 수 있다.

그러나, 최근 모터(1)의 소형화 및 경량화를 도모하기 위해, 자로를 형성해주는 로터 코어(23)의 구성 없이 로터(20)를 형성하는 방안이 제안된다.

도 3은 로터 코어가 없는 로터(120)와 스테이터(110)를 도시한 도면이다.

전술한 내용과 중복되지 않고 변경된 구성을 중점으로 설명하면, 백요크(111)은 몸체부(115)와 일체로 형성되지 않는다. 다르게 표현하면, 폴슈(117)와 몸체부(115)와 결합부(113)는 일체를 이루지만, 백요크(111)와는 일체를 이루지 않는다.

따라서, 폴슈(117)와 몸체부(115)와 결합부(113)가 일체를 이루는 복수개의 낱장이 압입되어 적층되고, 상기 적층된 낱장이 백요크(111)에 결합되어 스테이터(110)를 형성할 수 있다. 즉, 분할 코어가 적층되어 스테이터(110)를 형성 할 수 있다.

로터(120)는 로터 코어를 구비하지 않기 때문에 마그네트(121)로만 구비 될 수 있다. 따라서, 로터(120)가 소형화 및 경량화될 수 있으며, 이에 따라 스테이터(110)가 소형화 및 경량화 가능하며, 종국적으로 모터의 소형화 및 경량화가 가능할 수 있다.

그러나, 로터 코어를 제외하고 로터(20)를 구성하여, 로터(20)의 소형화를 도모하면 로터 코어에 의해 형성된 자로가 보다 밀집되어 형성될 수 있다. 달리 말하면, 밀집된 자로로 인해 모터의 효율이 떨어질 수 있다.

따라서, 자로를 확보하여 보다 높은 효율을 가지는 모터를 설계할 필요가 있다.

도 1을 참조하면, 자로를 확보하여 보다 높은 효율을 가지는 모터를 위해 샤프트(50)의 재질은 자성체 재질 일 수 있다. 그러나, 샤프트(50)의 재질이 자성체인 경우, 자속이 샤프트(50), 베어링(60), 케이스(70)로 누설되는 문제가 발생할 수 있다. 달리 말하면, 모터의 출력에 기여해야 하는 자속이 누설자속폐회로L)를 형성하여 출력밀도를 저감시키는 문제가 발생할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 스테이터 내부에 자로 형성을 도시하고, 로터(20)의 부분을 보다 확대하여 도시한 도면이다.

상술한 바와 같이, 로터 코어를 구비하지 않고 로터(20)가 형성되는 경우, 자로(L)가 보다 밀집되어 형성될 수 있다.

로터(20)는 제1자성체(121a)와 제2자성체(121b)를 포함할 수 있다. 제1자성체(121a)는 제1극으로 착자될 수 있으며, 제2자성체(121b)는 제2극으로 착자 될 수 있다.

보다 구체적으로 자로(L)를 설명하기 위해 로터(20)를 부분별로 나누어 설명하면, 로터(20)는 접합부(121c)와 연장부(121d)를 포함할 수 있다. 접합부(121c)는 제1극을 띠는 제1자성체(121a)와 제2극을 띠는 제2자성체(121b)가 만나 형성되는 부분을 포함한다. 달리 표현하면 접합부(121c)는 제1자성체(121a)와 제2자성체(121b)를 모두 포함할 수 있다.

연장부(121d)는 두 개의 접합부(121c)를 잇는 부분을 지칭할 수 있다. 두 개의 접합부(121c)는 서로 마주보고 구비되며, 연장부(121d)는 두 개의 접합부(121c)를 잇는 제1자성체(121a)와 제2자성체(121b)가 될 수 있다. 달리 말하면, 연장부(121d)는 제1자성체(121a)로만 이루어지거나 제2자성체(121b)로만 이루어 질 수 있으며, 따라서 제1자성체(121a)의 일부로만 이루어진 연장부와 제2자성체(121b)의 일부로만 이루어진 연장부와 접합부(121c)를 합치면 로터(20)가 될 수 있다.

접합부(121c)는 서로 다른 극으로 착자된 자성체가 만나 생기는 부분을 표시하기 위해 정의한 하나의 부분이며, 별도의 구성이 아닐 수도 있음을 밝혀둔다.

도 4에 나타난 자로(L)는 코일(140, 미도시)에 전류가 인가되는 경우의 일정 시점을 포착하여 형성된 것이다.

확대한 접합부(121c) 내의 자로를 살펴보면, 연장부(121d) 내의 자로보다 더 밀도 높게 형성되어 있음을 확인 할 수 있다. 결국 상술한 바와 같이, 로터 코어를 제거하게 되면 밀도를 낮추어 자로를 형성 할 수 있어야 하며, 샤프트의 재질을 자성체로 변경한다고 하더라도 자로 누설현상이 발생하여 문제가 될 수 있다.

이에 본 발명은 샤프트의 재질을 비자성체로 유지하면서도, 로터 코어 없이도 밀도 낮은 자로를 형성하여 효율적인 로터를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예로 로터(200)와 스테이터를 도시한 도면이다.

앞서 설명한 구성과 동일한 구성은 생략하고, 달라진 구성을 중점으로 설명한다.

로터(200)는 제1자성체(210)과 제2자성체(220)를 포함할 수 있다. 또한 제1자성체(210)는 제1극으로 착자될 수 있으며, 제2자성체(220)는 제2극으로 착자될 수 있다.

제1자성체(210)와 제2자성체(220)는 전자석으로 구비될 수 있으며, 영구자석으로 구비될 수 있다. 제1자성체(210)와 제2자성체(220)이 영구자석인 경우 네오듐 자석일 수 있다.

또한 본 발명의 특징을 설명하기 위해 로터(200)의 구성을 부분별로 나누면, 로터(200)는 제1연장부(230)과, 제2연장부(240)과 접합부(250)로 표현될 수 있다. 접합부(250)는 제1자성체(210)와 제2자성체(220)가 만나는 부분을 포함할 수 있다. 제1연장부(230)는 제1자성체(210)의 부분으로 형성될 수 있으며, 제2연장부(240)은 제2자성체(220)의 부분으로 형성 될 수 있다. 결국, 제1연장부(230)와 두 개의 접합부(250)와 제2연장부(240)가 차지하는 부분을 모두 더하면, 로터(200)와 같아질 수 있으며, 로터(200)는 제1자성체(210)와 제2자성체(220)로 구성될 수 있다.

본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위해, 로터(20)의 수평방향 단면 중심(C)을 정의한다. 로터 중심(C)는 반경방향 중심으로 표현될 수 있으나, 반경 방향으로 표현하여, 로터(200)의 수평방향 단면이 반드시 원으로 한정되는 것은 아니며, 로터(200)가 회전체이며, 회전의 중심을 표현하는 것임을 밝혀둔다.

로터 중심(C)이 위치한 곳을 내측으로 정의하면, 접합부(250)는 접합부내면(250i)과 접합부외면(250o)를 포함할 수 있다. 또한, 제1연장부(230)은 제1연장부내면(230i)와 제1연장부외면(230o)를 포함할 수 있다. 또한, 제2연장부(240)은 제2연장부내면(240i)와 제2연장부외면(240o)를 포함할 수 있다.

로터(200)의 내면에 결합하여 동력을 전달하는 샤프트는 제1연장부내면(230i)과 접합부내면(250i)와 제2연장부내면(240i)와 접하며 결합 될 수 있다. 달리 말하면, 샤프트의 외면은 제1연장부내면(230i)과 접합부내면(250i)과 제2연장부내면(240i)의 형상을 더한 형상일 수 있다.

자로(L)가 보다 적은 밀도로 형성되기 위해서 접합부(250) 내의 자로를 보다 여유 있게 형성하는 것이 중요하다고 볼 수 있다. 즉, 접합부내면(250i)와 접합부외면(250o)사이의 반경방향 폭은 연장부내면(230i, 240i)과 연장부외면(230o, 240o) 사이의 반경방향 폭보다 클 수 있다.

여기에서 폭은 로터 중심(C)을 기준으로 동일 선상에서 내면과 외면에서 만나는 점들 사이의 이격거리를 의미할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 기준으로 폭을 정의하여 비교할 때, 접합부의 내면와 외면 사이의 폭이 연장부의 내면과 외면 사이의 폭보다 큰 경우는 모두 본 발명에 포함된다고 볼 것이다.

보다 바람직하게는, 로터(200)의 외면은 원 형상일 수 있으며 로터(200)의 내면은 원 형상에서 평행하고 길이가 동일한 두개의 선분으로 자른 형상일 수 있다. 달리 표현하면, 로터(200)의 내면은 두 개의 평행면와 두 개의 평행면를 일측과 타측에서 각각 잇는 절곡면으로 구성될 수 있다. 달리 표현하면, 로터(200)의 내면은 두개의 D 형상에서 직선부분을 맞대어 합친 형상일 수 있다. 달리 표현하면, 로터(200)의 내면은 D컷을 두 번 내어 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 두 개의 접합부내면(250i)은 각각 크기가 동일하고 평행하게 마주보는 평면을 포함할 수 있다.

두 개의 접합부(250)를 일측에서 연결하는 제1연장부(230)과 타측에서 연결하는 제2연장부(240)의 내면(230i, 240i)는 원호 형상의 곡면일 수 있다.

또한 로터(200)가 회전하는 구성임을 고려하면, 로터(200)에 포함되는 제1자성체(210)와 제2자성체(220)의 형상은 동일한 형상인 것이 바람직하다. 따라서, 두 개의 접합부(250)를 제외한 로터(200)의 부분을 구성하는 제1연장부(230)과 제2연장부(240)는 동일한 형상인 것이 바람직하다. 즉, 제1연장부내면(230i)와 제2연장부내면(240i)의 곡면은 동일한 곡률을 가질 수 있다.

또한, 제1연장부내면(230i)과 제2연장부내면(240i)의 원호 형상은 각각 중심이 동일한 하나의 원일 수 있다. 또한, 로터 중심(C)과 로터의 외면인 원 형상의 중심은 동일한 수직선 상에 위치할 수 있다.

따라서, 제1연장부내면(230i), 제2연장부내면(240i) 그리고 접합부내면(250i)를 연결하면, 디컷(D-cut) 형상을 포함할 수 있다. 즉, 두 개의 디컷 형상이 로터(200)의 내면을 구성하며, 보다 구체적으로 두 개의 디컷 형상 중 수평부분이 서로 맞닿아 결합되어 두 개의 디컷 형상 중 수평부분을 제외한 굴곡부분은 수평부분을 기준으로 각각 대칭되어 형성 될 수 있다.

한편, 디컷(D-cut)은 알파벳d의 대문자 형상에 대응되는 형상 일 수 있으며, 직선을 포함하는 직선부와 곡선을 포함하는 곡선부를 포함하는 형상을 의미할 수 있다. 직선부에 포함되는 직선의 양끝점을 일정 곡률을 가지는 곡선부에 포함되는 곡선으로 잇는 형상을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않으며 곡선부에 포함되는 곡선은 타원의 일부와 같이 복수개의 곡률로 형성될 수 있다. 또한, 디컷 형상은 직선부와 곡선부에 연장부를 더 포함하여 형성될 수 있으며, 직선부에 포함되는 직선의 양끝을 잇기 위해 양끝에 각각 연장부가 구비될 수 있으며, 각각의 연장부는 일측은 직선부에 포함되는 직선에서 연장되며 타측은 곡선부에 포함되는 곡선과 연결되어 형성 될 수 있다. 또한 각각의 연장부는 직선으로 구비 될 수 있어, 직선부에 포함되는 직선과 직교하여 연장되는 직선이 연장부에 포함 될 수 있다.

자로가 표시된 도 6을 통해 보다 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터와 스테이터 내부의 자로를 도시한 도면이다.

중복되는 설명을 제외하고 표시된 자로(L)를 중심으로 설명하면, 접합부(250) 내의 자로는 도 4에 표시된 접합부(121c) 내의 자로보다 밀도가 낮게 형성될 수 있다. 다르게 표현하면, 도 6에 도시된 접합부(250) 내의 자로는 보다 밀집되지 않게 형성 될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 로터 중심(C)으로부터 접합부외면(250o)까지의 거리(J2)와 로터 중심(C)으로부터 접합부내면(250i)까지의 거리(J1)간의 차이는 접합부의 내면(250i)과 외면(250o) 사이의 반경방향 폭으로 표시될 수 있다.

로터 중심(C)으로부터 연장부외면(230o, 240o)까지의 거리(E2)와 로터 중심(C)으로부터 연장부내면(230i, 240i)까지의 거리(E1)간의 차이는 연장부의 내면(230i, 240i)과 외면(230o, 240o) 사이의 반경방향 폭으로 표시될 수 있다.

접합부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭(J2-J1)이 연장부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭(E2-E1)보다 크게 형성됨으로써, 제1자성체(210)과 제2자성체(220)가 만나 형성되는 접합부(250)에 자로가 보다 덜 밀집되어 형성될 수 있다.

달리 말하면, 제1극을 띠는 제1자성체(210)와 제2극을 띠는 제2자성체(220)가 만나는 부분에는 필연적으로 자로가 밀집되어 형성될 수 있는데, 밀집되어 형성되는 부분을 보다 넓게 형성하여 자로가 밀집되어 형성되는 현상을 줄일 수 있다.

달리 말하면, 자로가 밀도 높게 형성됨을 방지하여, 자로에 의한 저항을 감소시켜 모터의 소형화 및 경량화를 도모하면서도 보다 높은 출력을 도모할 수 있다.

도 7은 도 5 및 도6에 나타난 로터(200)를 포함하는 모터(300)를 도시한 도면이다.

모터(300)는 스테이터(310)와, 로터(200)와, 코일(340)과, 샤프트(350)를 포함할 수 있다.

샤프트(350)는 수평부(351)와 절곡부(353)을 포함할 수 있다. 수평부(351)는 접합부내면(250i)과 대응되는 형상으로 구비될 수 있으며, 절곡부(353)는 제1연장부내면(230i) 및 제2연장부내면(240i)내면에 대응되는 형상으로 구비될 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수평부(351)로 인해 로터(200)로부터 동력을 전달받은 샤프트(350)는 원주방향으로 미끄러지는 현상을 방지 할 수 있다.

또한, 로터(200)를 구성하는 제1자성체(210)와 제2자성체(220)를 착자시 착자방향을 결정하기 수월하다.

또한, 샤프트(350)의 재질이 비자성체로 구비되어도, 로터(200) 내의 자속포화를 저감시켜 모터(300)의 출력을 향상시킬 수 있다.

도 8은 D-cut의 양에 따른 출력토크를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 가로축은 D-cut의 횟수를 의미하고, 세로축은 D-cut이 0인 경우 출력을 100%로 놓고 표시한 출력토크를 의미한다. D-cut의 횟수가 증가할수록 로터 내의 자속포화 현상이 저감되고, 자속포화 현상의 저감으로 인해 출력토크가 증가 할 수 있다.

이상 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

로터 : 200 제1자성체 : 210
제2자성체 : 220 제1연장부 : 230
제1연장부내면 : 230i 제1연장부외면 : 230o
제2연장부 : 240 제2연장부내면 : 240i
제2연장부외면 : 240o 접합부 : 250
접합부내면 : 250i 접합부외면 : 250o
모터 : 300 스테이터 : 310
백요크 : 311 몸체부 : 315
폴슈 : 317 코일 : 340
샤프트 : 350 샤프트수평부 : 351
샤프트절곡부 : 353 로터중심 : C
접합부내면거리 : J1 접합부외면거리 : J2
연장부내면거리 : E1 연장부외면거리 : E2

Claims

로터;
상기 로터와 소정간격 이격되어 상기 로터를 둘러싸는 백요크; 및
상기 백요크로부터 상기 로터를 향해 연장되는 몸체부와, 상기 몸체부 외측으로 연장되어 상기 로터와 소정간격 이격되어 구비되는 폴슈를 포함하는 복수개의 티쓰부;를 포함하며,
상기 로터는 제1극을 띠는 제1자성체와 제2극을 띠는 제2자성체, 상기 제1자성체와 제2자성체가 연결되는 면을 포함하며 서로 다른 위치에 구비되는 접합부를 포함하며,
상기 제1자성체와 상기 제2자성체는, 상기 접합부들을 연결하도록 구비되며 상기 제1자성체와 상기 제2자성체의 일부로 형성되는 연장부를 포함하며,
상기 접합부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭은 상기 연장부의 내면과 외면 사이의 반경방향 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터의 외면은 원 형상이고,
상기 로터는 두 개의 접합부를 포함하며,
상기 두 개의 접합부 내면은 각각 크기가 동일하고 평행하게 마주보는 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 연장부는 상기 두 개의 접합부를 일측에서 연결하며 상기 제1자성체의 일부로 형성되는 제1연장부와 상기 두 개의 접합부를 타측에서 연결하며 상기 제2자성체의 일부로 형성되는 제2연장부를 포함하며,
상기 제1연장부, 제2연장부의 내면은 원호 형상의 곡면인 것을 특징으로 하는 모터.
제3항에 있어서,
상기 제1연장부, 제2연장부의 곡면은 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
제4항에 있어서,
상기 제1연장부, 제2연장부의 원호 형상은 각각 중심이 동일한 하나의 원의 일부이며, 상기 중심과 상기 로터의 외면 수평방향 단면 중심은 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 모터.
제5항에 있어서,
상기 제1자성체, 제2자성체는 네오듐 자석인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,
외면이 상기 로터의 내면 형상과 대응되며, 로터의 내면에 삽입되어 발생한 동력을 전달하는 샤프트를 포함하며,
상기 샤프트는 비자성체인 것을 특징으로 하는 모터.
제7항에 있어서,
상기 샤프트는 평면으로 이루어진 수평부와 곡면으로 이루어진 절곡부를 포함하며,
상기 수평부는 상기 접합부의 내면에 대응되며, 상기 절곡부는 상기 연장부의 내면에 대응되는 형상인 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,
상기 로터의 내면은 디컷 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
제9항에 있어서,
상기 로터의 내면은 두 개의 디컷 형상을 포함하며, 상기 두 개의 디컷 형상은 디컷 형상 중 수평 부분이 서로 맞닿아 결합되는 것을 특징으로 하는 모터.