KR102236254B1 - 자석 이탈방지 구조를 갖는 로터 및 이를 포함하는 모터와, 로터의 제조방법 - Google Patents

자석 이탈방지 구조를 갖는 로터 및 이를 포함하는 모터와, 로터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

로터 및 이를 포함하는 모터가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 로터는 복수의 로터 코어 플레이트가 적층되어 형성되는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하고, 상기 로터 코어 플레이트는, 샤프트가 삽입되는 샤프트홀과, 상기 영구자석이 삽입되는 삽입 공간을 갖는 영구자석 삽입부를 포함한다. 상기 복수의 로터 코어 플레이트 중 최상측 로터 코어 플레이트 및 최하측 로터 코어 플레이트에는, 상기 영구자석 삽입부로부터 상기 삽입 공간 내측으로 돌출하여 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌출부가 형성된다.

Description

자석 이탈방지 구조를 갖는 로터 및 이를 포함하는 모터와, 로터의 제조방법{ROTOR PROVIDED WITH STRUCTURE FOR PREVENTING MEGNESTS FROM SEPARATING THEREFROM AND MOTOR INCLUDING THE ROTOR, AND METHOD OF MANUFACTURING THE ROTOR}
본 발명은 자석 이탈방지 구조를 갖는 로터 및 이를 포함하는 모터와, 로터의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 영구자석식 모터(IPM 모터)에서는 로터 코어에 형성된 자석 삽입 구멍에 영구자석을 삽입한 후, 자석의 이탈을 방지하기 위해 접착제를 사용하여 자석을 로터 코어에 고정시키거나, 로터 코의 상면 및 하면에 자석이탈방지 플레이트를 부착하고 있다.
그러나, 접착제를 사용하여 자석의 이탈을 방지하는 방법은, 제조공정 중에 접착제를 도포하고 열경화로 굳히는 공정이 추가되어 제조시간이 증가하여 제조단가가 상승하게 된다. 또한, 접착제의 접착력이 약하면 자석이 이탈할 우려가 있다.
또한, 자석이탈방지용 플레이트를 사용하는 경우는, 플레이트를 로터 코어에 고정시기기 위해 리벳을 사용하고 있어, 부품점수가 증가되어 제조단가의 상승을 초래하는 문제가 있다.
이에, 영구자석식 모터에 있어서, 보다 간단한 구조이면서 제조단가의 상승을 억제할 수 있는 자석이탈방지용 구조를 갖는 로터가 요구되고 있는 실정이다.
국내 공개특허공보 제10-2014-0019748 (2014.02.17. 공개)
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 착안하여 제안되는 것으로서, 보다 간단한 구조이면서 저렴한 비용으로 자석의 이탈을 방지할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 로터 코어 플레이트가 적층되어 형성되는 로터 코어; 및 상기 로터 코어에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하고, 상기 로터 코어 플레이트는, 샤프트가 삽입되는 샤프트홀; 상기 영구자석이 삽입되는 삽입 공간을 갖는 영구자석 삽입부; 및 상기 복수의 로터 코어 플레이트 중 최상측 로터 코어 플레이트 및 최하측 로터 코어 플레이트 중 적어도 하나에 형성되고, 상기 영구자석 삽입부로부터 상기 삽입 공간 내측으로 돌출하여 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌출부를 포함하는 로터가 제공된다.
상기 돌출부는 코킹(caulking)에 의해 형성될 수 있다.
상기 최상측 로터 코어 플레이트에는 상기 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기 최하측 로터 코어 플레이트에 형성되고, 상기 영구자석 삽입부로부터 상기 삽입 공간 내측으로 돌출하여 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌기부를 더 포함할 수 있으며, 상기 돌기부는 상기 최하측 로터 코어 플레이트의 프레스 공정시의 금형의 형상에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모터 하우징; 상기 모터 하우징 내에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내측에 배치되고, 상기 스테이터와의 전자기적 작용에 의해 회전하는, 상기 로터; 및 상기 로터와 연결되어 상기 로터와 함께 회전하는 샤프트를 포함하는 모터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 모터에 사용되는 로터의 제조방법에 있어서, 최하층 로터 코어 플레이트를 준비하는 단계; 상기 최하층 로터 코어 플레이트 위에 복수의 로터 코어 플레이트를 적층하는 단계; 상기 적층된 로터 코어 플레이트의 영구자석 삽입부내에 영구자석을 삽입하는 단계; 및 상기 복수의 로터 코어 플레이트 중 최상층 로터 코어 플레이트 및 상기 최하층 로터 코어 플레이트 중 적어도 하나에 대하여, 상기 영구자석 삽입부로부터 상기 삽입 공간 내측으로 돌출하여 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 로터 제조방법이 제공된다.
상기 돌출부를 형성하는 단계에서, 상기 돌출부는 코킹(caulking)에 의해 형성될 수 있다.
상기 돌출부를 형성하는 단계에서, 상기 돌출부는 상기 최상측 로터 코어 플레이트에 형성되고,
상기 최하층 로터 코어 플레이트를 준비하는 단계에서, 금형을 이용한 프레스 공정에 의해 상기 최하층 로터 코어 플레이트가 마련되고, 상기 금형의 형상에 의해 상기 최하층 로터 코어 플레이트에 상기 영구자석 삽입부로부터 상기 삽입 공간 내측으로 돌출하여 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌기부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 영구자석의 이탈을 방지할 수 있는 로터를 제공하여, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 축방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 4a는 적층되어 로터 코어를 구성하는 로터 코어 플레이트의 평면도이다.
도 4b는 로터 코어의 최상측 로터 코어 플레이트의 평면도이다.
도 4c는 로터 코어의 최하측 로터 코어 플레이트의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 제조공정의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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 것으로서 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(10)는 모터 하우징(100), 스테이터(200), 로터(300) 및 샤프트(400)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구성은 당업계에 통용되는 다양한 모터에 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(10)가 복수의 로터 코어 플레이트를 적층하여 형성한 로터 코어(310)에 샤프트(400)를 압입하고, 복수의 영구자석(320)이 샤프트(400)를 중심으로 배치된 영구자석 모터인 경우를 일 예로 들어 설명하겠다.
모터 하우징(100)은 모터(10)의 외관을 형성하는 부재로서, 스테이터(200) 및 로터(300)를 외부와 차폐시킬 수 있는 내부 공간을 구비할 수 있다.
스테이터(200)는 모터 하우징(100)내의 내부 공간에 배치될 수 있으며, 스테이터 코어(210), 복수의 티스(teeth)(미도시) 및 코일(230)을 포함할 수 있다.
스테이터 코어(210)는 하나의 티스가 전원에 의해 자화되면 하나의 티스에 인접한 다른 티스가 전원에 의해 자화된 극성과 상이한 극성으로 유도 자화될 수 있도록 자계가 형성되는 통로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스테이터 코어(210)는 실린더 형상으로 이루어질 수 있으며, 프레스 가공된 철판이 복수 개 적층되어 형성될 수 있다.
복수의 티스는 스테이터 코어(210)의 원주방향을 따라 배치될 수 있다. 이때, 복수의 티스는 모두 동일한 간격으로 배치될 수 있으며, 서로 인접하는 두 개의 티스 사이에는 슬롯이라는 공간이 형성될 수 있다. 상세한 설명에 앞서 방향에 대한 용어를 정의하면, 원주방향(Q)은 샤프트(400)를 중심으로 하는 원의 둘레방향을 의미하고, 반경방향(R)은 샤프트(400)를 중심으로 하는 원의 반지름방향을 의미하며, 축방향(Z)은 샤프트(400)의 하단부로부터 상단부를 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미한다.
코일(230)은 티스에 권취될 수 있으며, 티스에 권취된 코일(230)은 티스에 의해 분할된 슬롯에 수용될 수 있다. 이러한 코일(230)은 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 전류를 인가 받을 수 있으며, 전류가 인가될 때, 로터(300)의 영구자석(320)과 상호 작용하는 전자기장을 발생시킬 수 있다.
로터(300)는 스테이터(200)의 내측에 배치되어 스테이터(200)와의 전자기적 작용에 의해 회전하는 부재로서, 로터 코어(310) 및 복수의 영구자석(320)을 포함할 수 있다.
로터 코어(310)는 영구자석(320)에 의해 형성되는 자계의 통로 및 자속을 집중시키고, 비산을 방지할 수 있다. 이러한 로터 코어(310)는 얇은 판상의 로터 코어 플레이트(310a)가 축방향으로 복수 개 적층되어 형성될 수 있으며, 샤프트홀(311) 및 영구자석 삽입부(313)를 포함할 수 있다.
샤프트홀(311)은 샤프트(400)가 삽입되는 부분으로, 로터 코어(310)의 중심에 위치할 수 있다.
영구자석 삽입부(313)는 영구자석(320)이 삽입되는 부분으로 샤프트홀(311)의 외측에 샤프트홀(311)을 중심으로 소정 간격으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터(300)에 있어서는, 로터 코어(310)의 로터 코어 플레이트(310a) 중 최상층 로터 코어 플레이트(310at)와 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)에 자석의 이탈을 방지하기 위한 구조를 마련한다.
상세하게는, 적층된 로터 코어(310)에 있어서, 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)의 영구자석 삽입부(313)의 내측면에는 로터 코어(310)의 영구자석 삽입부(313)내에 삽입된 영구자석(320)이 이탈하는 것을 방지하는 돌기부(310ab')가 마련된다(도 4c 참조). 이 경우, 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)는 예컨대 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 돌기부(310ab')를 갖도록 성형되는데, 다른 로터 코어 플레이트(310a)를 성형하는 금형과 별개의 금형을 이용하여 성형될 수 있다. 로터 코어(310)의 적층시, 최하층 로터 코어 플레이트(310ab) 상에 복수의 로터 코어 플레이트(310a)가 적층될 수 있다.
또한, 적층된 복수의 로터 코어 플레이트(310a) 중, 최상층 로터 코어 플레이트(310at)에는 코킹(caulking) 등의 가공에 의해 영구자석 삽입부(313) 공간 내측으로 돌출하는 돌출부(310at')를 형성하여(도 4b 참조), 로터 코어(310)의 영구자석 삽입부(313)내에 삽입된 영구자석(320)의 이탈이 방지된다. 이 경우, 코킹은 최상층 로터 코어 플레이트(310at)에 있어서 영구자석 삽입부(313)보다 내측부(샤프트홀(311)과 영구자석 삽입부(313) 사이의 부분) 중 영구자석 삽입부(313)와의 경계부의 적어도 1개소에 실시하여 돌출부(310at')를 형성할 수 있다.
최상층 로터 코어 플레이트(310at)의 돌출부(310at')와 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)의 돌기부(310ab')는 영구자석 삽입부(313) 공간 내에 삽입된 영구자석(320)과 간섭하는 것에 의해, 영구자석(320)이 로터 코어(310)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터(300)의 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터(300)의 제조방법은, 먼저 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)를 준비한다(S10). 이 때, 최하층 로터 코어 플레이트(310ab)는 예컨대 금형을 이용한 프레스 가공에 의해 돌기부(310ab')를 갖도록 성형될 수 있으며, 다른 로터 코어 플레이트(310a)를 성형하는 금형과 별개의 금형을 이용하여 성형될 수 있다. 다음으로, 준비된 최하층 로터 코어 플레이트(310ab) 위에 복수의 로터 코어 플레이트(310a)(도 4a 참조)를 적층한다(S20). 이렇게 적층된 로터 코어(310)의 영구자석 삽입부(313)내에 영구자석(320)을 삽입한다(S30).
다음으로, 최상층 로터 코어 플레이트(310ab)의 영구자석 삽입부(313)보다 내측부의 상면 중 영구자석 삽입부(313)와의 경계부를 코킹하여 영구자석 삽입부(313) 공간 내측으로 돌출하는 돌출부(310at')를 형성한다. 돌출부(310at')는 영구자석 삽입부(313) 공간 내에 삽입된 영구자석(320)과 간섭하여 영구자석(320)의 이탈을 방지하는 역할을 한다.
상술한 본 발명의 실시예에 의하면, 접착제나 별도의 자석이탈방지용 플레이트를 사용하지 않고, 영구자석의 이탈을 방지할 수 있어, 로터의 제조공정시간이 단축되어 제조비용의 증가를 억제할 수 있고, 간단한 구조로서 로터를 구현할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 소재, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로서 한정적인 것으로서 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10: 모터 100: 모터 하우징
110: 베어링 200: 스테이터
230: 코일 300: 로터
310: 로터 코어 310a: 로터 코어 플레이트
310at: 최상측 로터 코어 플레이트 310at': 돌출부
310ab: 최하측 로터 코어 플레이트 310ab': 돌기부
311: 샤프트홀 313: 영구자석 삽입부
320: 영구자석 400: 샤프트

Claims (7)

  1. 복수의 로터 코어 플레이트가 적층되어 형성되는 로터 코어; 및
    상기 로터 코어에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하고,
    복수의 상기 로터 코어 플레이트는, 최상층 로터 코어 플레이트, 복수의 중간층 로터 코어 플레이트 및 최하층 로터 코어 플레이트를 포함하고,
    상기 최상층 로터 코어 플레이트, 복수의 중간층 로터 코어 플레이트 및 최하층 로터 코어 플레이트에는,
    샤프트가 삽입되는 샤프트홀; 및
    상기 영구자석이 삽입되는 삽입 공간을 갖는 영구자석 삽입부;가 형성되고,
    상기 최상층 로터 코어 플레이트에는, 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌출부가 형성되고,
    상기 최하층 로터 코어 플레이트에는, 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌기부가 형성되며,
    상기 돌출부는,
    상기 최상층 로터 코어 플레이트의 상면에 인입 형성된 그루브로부터 상기 삽입 공간의 내측으로 돌출 형성되며, 상기 최상층 로터 코어 플레이트의 하면과 소정 거리 이격 형성되고,
    상기 돌기부는,
    상기 최하층 로터 코어 플레이트의 상면과 연속되되, 상기 영구자석 삽입부의 둘레면으로부터 상기 삽입 공간의 내측으로 돌출 형성되며, 상기 최하층 로터 코어 플레이트의 하면과 소정 거리 이격 형성되며,
    상기 돌출부는 코킹(caulking)에 의해 형성되며,
    상기 영구자석은,
    상기 영구자석의 상면이 상기 최상층 로터 코어 플레이트의 하면보다 상측에 놓이고, 상기 영구자석의 하면이 상기 최하층 로터 코어 플레이트의 상면보다 하측에 놓이도록 배치되는,
    로터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 모터 하우징;
    상기 모터 하우징 내에 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터의 내측에 배치되고, 상기 스테이터와의 전자기적 작용에 의해 회전하는, 제 1 항에 따른 로터; 및
    상기 로터와 연결되어 상기 로터와 함께 회전하는 샤프트를 포함하는,
    모터.
  5. 모터에 사용되는 로터의 제조방법에 있어서,
    최하층 로터 코어 플레이트를 준비하는 단계;
    상기 최하층 로터 코어 플레이트 위에 복수의 중간층 로터 코어 플레이트 및 최상층 로터 코어 플레이트를 적층하는 단계;
    상기 적층된 최하층 로터 코어 플레이트, 복수의 중간층 로터 코어 플레이트 및 최상층 로터 코어 플레이트의 영구자석 삽입부내의 삽입 공간에 영구자석을 삽입하는 단계;
    상기 최상층 로터 코어 플레이트에 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌출부를 형성하는 단계; 및
    상기 최하층 로터 코어 플레이트에, 상기 영구자석과의 간섭에 의해 상기 영구자석의 이탈을 방지하는 돌기부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 최상층 로터 코어 플레이트의 상면에 인입 형성된 그루브로부터 상기 삽입 공간의 내측으로 돌출 형성되며, 상기 최상층 로터 코어 플레이트의 하면과 소정 거리 이격 형성되고,
    상기 돌기부는,
    상기 최하층 로터 코어 플레이트의 상면과 연속되되, 상기 영구자석 삽입부의 둘레면으로부터 상기 삽입 공간의 내측으로 돌출 형성되며, 상기 최하층 로터 코어 플레이트의 하면과 소정 거리 이격 형성되며,
    상기 돌출부를 형성하는 단계에서, 상기 돌출부는 코킹(caulking)에 의해 형성되며,
    상기 영구자석은,
    상기 영구자석의 상면이 상기 최상층 로터 코어 플레이트의 하면보다 상측에 놓이고, 상기 영구자석의 하면이 상기 최하층 로터 코어 플레이트의 상면보다 하측에 놓이도록 배치되는,
    로터 제조방법.
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