KR102265178B1 - 회전자 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

회전자 조립체 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102265178B1 KR1020200177773A KR20200177773A KR102265178B1 KR 102265178 B1 KR102265178 B1 KR 102265178B1 KR 1020200177773 A KR1020200177773 A KR 1020200177773A KR 20200177773 A KR20200177773 A KR 20200177773A KR 102265178 B1 KR102265178 B1 KR 102265178B1
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한성민
신정우
유충목
김지웅
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Abstract

본 발명은 회전자 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 영구 자석의 배치가 정해진 위치에 조립될 수 있도록 구성된 중앙부 키홈에 샤프트가 끼워지게 샤프트체결부(111)가 형성된 로터코어(110); 로터코어(110)의 일측 안착홈(113)에 안착되며, 안착부 형상이 영구자석과 동일하게 형성되고 구멍(121)이 형성된 백요크(120); 백요크(120)의 일측에 위치하며, 일정 간격으로 복수개로 이루어진 영구자석(130); 및 중앙에 영구자석 위치 지정용 키홈이 형성되고, 로터코어(110), 백요크(120), 영구자석(130)을 인서트 사출 성형하는 고정자 케리어(140);가 포함된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 회전자 조립체의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

회전자 조립체 및 그 제조방법{Rotor assembly and manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예는 회전자 조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 회전자 조립체의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
주지하다시피 축방향 자속 모터는 고정자와 회전자 조립체가 회전축에 평행한 방향으로 갭을 통해 대향 배치되어 구조를 가지고 있다.
상기 고정자는 모터의 둘레방향으로 배치되는 복수의 고정자 코어와 코일을 가지고 있으며, 코일에 순차적으로 통전함으로써, 회전자 조립체를 회전시킨다.
상기 로터는 연철 등으로 형성되는 원판형 철심과 코어와 로터 철심의 회전축 방향 단면에 로터 회전방향을 따라 N극, S극 교대로 배치된 복수의 영구자석으로 구성되어 있다.
그러나 상기한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 발생 되었다.
즉, 상기 종래 기술은 영구자석과 백요크의 접합시 본딩의 사용으로 본딩을 사용하는 경우 발생하는 영구자석과 백요크 사이의 유격이 발생되어 완전 접합이 불가능하여, 본딩으로 인한 두께 증가로 에어겝이 축소되어 모터 효율이 저하되는 커다란 문제점이 발생 되었다.
또한 종래 기술은 구조상 인서트 사출성형이 원활하게 이루어질 수 없다는 문제점이 발생 되었다.
그리고 종래 기술은 구조상 고정자 케리어가 영구자석과 백요크 및 로터코어와 상호 조립이 용이하지 못하다는 문제점도 발생 되었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.
대한민국 등록특허공보 제0848801호(2008. 07. 22)가 등록된바 있다. 대한민국 공개특허공보 제2014-0061674호(2014. 05. 22)가 공개된바 있다. 대한민국 등록실용신안공보 제0400483호(2005. 10. 31)가 등록된바 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 회전자 조립체에 로터코어, 백요크, 영구자석, 고정자 케리어 및 틈새부가 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 것이고, 제3목적은 회전자 조립체의 회전시의 강도를 유지하면서, 효율적인 모터 구동이 가능하도록 한 것이고, 제4목적은 영구자석과 백요크의 접합시 본딩의 미사용으로 본딩을 사용하는 경우 발생하는 영구자석과 백요크 사이의 유격이 없어져 완전 접합이 가능하여 모터 효율을 향상킬 수 있도록 한 것이고, 제5목적은 인서트 사출성형이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것이고, 제6목적은 고정자 케리어가 영구자석과 백요크 및 로터코어와 상호 조립이 용이하도록 한 회전자 조립체에 관한 것이며, 제7목적은 영구자석의 끝단부 경사면을 추가로 코깅(cogging)토크 저감 및 이탈을 방지할 수 있도록 한 것이고, 제8목적은 최종품 제작 후 소음 및 진동 감쇄 효과를 기대할 수 있고, 제9목적은 투자비 저감과 조립 공정의 단순화로 조립성 향상을 꾀할 수 있도록 한 것이고, 제10목적은 이로 인해 회전자 조립체의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 회전자 조립체 및 그 제조방법을 제공한다.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 회전자 조립체의 제조방법에 관한 것으로, (a) 로터코어(110)의 일측에 백요크를 삽입하는 단계; (b) 백요크의 일측에 자석화가 안된 착자전 상태의 일정 간격으로 이루어진 복수개의 영구자석을 안착 후 고정자 케리어로 인서트 사출하는 단계; 및 (c) 고정자 케리어로 영구자석의 안착시 본드 미 사용으로 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 회전자 조립체의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 회전자 조립체의 제조방법으로 이루어지되, 영구 자석의 배치가 정해진 위치에 조립될 수 있도록 구성된 중앙부 키홈에 샤프트가 끼워지게 샤프트체결부가 형성된 로터코어; 로터코어의 일측 안착홈에 안착되며, 안착부 형상이 영구자석과 동일하게 형성되고 구멍이 형성된 백요크; 백요크의 일측에 위치하며, 일정 간격으로 복수개로 이루어진 영구자석; 및 중앙에 영구자석 위치 지정용 키홈이 형성되고, 로터코어, 백요크, 영구자석을 인서트 사출 성형하는 고정자 케리어;가 포함됨을 특징으로 하는 회전자 조립체를 제공한다.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 회전자 조립체에 로터코어, 백요크, 영구자석, 고정자 케리어 및 틈새부가 구비되도록 한 것이다.
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 것이다.
또한 본 발명은 회전자 조립체의 회전시의 강도를 유지하면서, 효율적인 모터 구동이 가능하도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 영구자석과 백요크의 접합시 본딩의 미사용으로 본딩을 사용하는 경우 발생하는 영구자석과 백요크 사이의 유격이 없어져 완전 접합이 가능하여 에어겝 축소가 없어 모터 효율을 향상킬 수 있도록 한 것이다.
또한 본 발명은 인서트 사출성형이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 고정자 케리어가 영구자석과 백요크 및 로터코어와 상호 조립이 용이하도록 한 회전자 조립체에 관한 것이다.
특히 본 발명은 영구자석의 양 끝단부 경사면을 추가하고 비대칭 형상으로 코깅(cogging)토크 저감 및 이탈을 방지할 수 있도록 한 것이다.
아울러 본 발명은 최종품 제작 후 소음 및 진동 감쇄 효과를 기대할 수 있다.
더하여 본 발명은 투자비 저감과 조립 공정의 단순화로 조립성 향상을 꾀할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 상기한 효과로 이로 인해 회전자 조립체의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 적용된 회전자 조립체의 분해 사시도.
도 2 는 본 발명에 적용된 회전자 조립체의 측면도.
도 3 은 본 발명에 적용된 회전자 조립체의 단면도 및 요부 확대도.
도 4 의 (a)(b)는 본 발명에 적용된 고정자 케리어의 정면 및 배면 사시도.
도 5 는 본 발명에 적용된 영구자석의 사시도.
본 발명에 적용된 회전자 조립체 및 그 제조방법은 도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명은 회전자 조립체(100)의 제조방법으로 이루어지게 된다.
즉, 본 발명은 영구 자석의 배치가 정해진 위치에 조립될 수 있도록 구성된 중앙부 키홈에 샤프트가 끼워지게 샤프트체결부(111)가 형성된 로터코어(110)가 구비된다.
또한 본 발명은 상기 로터코어(110)의 일측 안착홈(113)에 안착되며, 안착부 형상이 영구자석과 동일하게 형성되고 구멍(121)이 형성된 백요크(120)가 구비된다.
그리고 본 발명은 상기 백요크(120)의 일측에 위치하며, 일정 간겨으로 복수개로 이루어진 영구자석(130)이 구비된다.
특히 본 발명은 중앙에 영구자석 위치 지정용 키홈이 형성되고, 상기 로터코어(110), 백요크(120), 영구자석(130)을 인서트 사출 성형하는 고정자 케리어(140)가 구비된 회전자 조립체를 제공한다.
이때 본 발명 상기 로터코어(110)에는 일정 간격으로 복수개의 홀(112)이 형성되고, 일측면에는 안착홈(113)이 형성되고, 외측면에는 단턱부(114)와 일정 간격으로 복수개의 요홈(115)이 형성된다.
또한 본 발명 상기 고정자 케리어(140)는 중앙에 구멍(141)이 형성되고, 일측에는 홀(112)에 삽입되게 일정 간격으로 복수개의 핀(142)이 이탈을 지지하는 형상으로 돌출됨이 바람직하다.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명 회전자 조립체 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명은 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명에 적용된 도 1 은 회전자 조립체(100)의 분해 사시도를 나타낸 것으로, 로터코어(110), 백요크(120), 영구자석(130) 및 고정자 케리어(140)가 분리된 상태를 도시한 것이다.
또한 도 2 는 본 발명에 적용된 회전자 조립체(100)의 측면도를 나타낸 것으로, 로터코어(110)에 일정 간격으로 영구자석(130)이 배치된 상태를 도시한 것이다.
그리고 도 3 은 본 발명에 적용된 회전자 조립체(100)의 단면도 및 요부 확대도로, 후술하는 바와 같은 작용 효과를 기대할 수 있다.
또한 도 4 의 (a)(b)는 본 발명에 적용된 고정자 케리어(140)의 정면 및 배면 사시도이고, 도 5 는 본 발명에 적용된 영구자석(130)의 사시도로, 이하에서 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기한 본 발명 회전자 조립체(100)의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면,
(a) 로터코어(110)의 일측에 백요크(120)를 삽입하는 단계를 거친다.
(b) 백요크(120)의 일측에 자석화가 안된 착자전 상태의 일정 간격으로 이루어진 복수개의 영구자석(130)을 안착 후 고정자 케리어(140)로 인서트 사출하는 단계를 거친다.
(c) 고정자 케리어(140)로 영구자석(130)의 안착시 본드 미 사용으로 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하는 단계를 거쳐 회전자 조립체를 제조하게 된다.
특히 본 발명은 최종적으로 로터코어(110), 백요크(120), 영구자석(130)의 복합 부품을 폴리머 계열의 소재인 고정자 케리어(140)로 인서트 성형하게 된다.
그리고 최종품 제작 후 영구자석(130)에 대한 착자를 N.S 교차되도록 함이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기 (a)단계에서 로터코어(110)와 백요크(120)는 영구자석(130)의 형상 모양으로 성형되어 영구자석 장착이 가능하도록 함이 바람직하다.
또 한편, 본 발명은 상기 (b)단계에서 폴리머 소재로 로터코어(110)와 백요크(120) 및 영구자석(130)을 영구자석(130)의 양쪽 경사면 까지만 동시에 성형함이 바람직하다.
이때 본 발명에 적용된 상기 폴리머 소재는 고강도 엔지니어링 플라스틱, 열경화성수지 및 열가소성 수지 중에서 선택된 어느 하나로 이루어짐이 바람직하다.
또한 본 발명의 상기 성형은 로터코어(110)에 일정 간격으로 다수개 형성된 홀(112)과 로터코어(110)의 외즉에 형성된 단턱부(114)를 통해 영구자석(130)과 백요크(120) 및 로터코어(110)를 상호 연결함이 바람직하다.
이때 상기 각각의 홀(112)에는 고정자 케리어(140)의 일측에 일정 간격으로 돌출 형성된 복수개의 핀(142)이 이탈을 지지하는 형상으로 성형됨이 바람직하다.
그리고 본 발명은 영구자석(130)과 백요크(120)가 로터코어(110)의 안착부(114)에 장착시 영구자석(130)과 백요크(120)의 외주면과 로터코어(110)의 내주면 사이 틈새부(150)에도 폴리머 소재가 투입되어 성형됨이 바람직하다.
또한 로터코어(110)의 외주면에 일정 간격으로 형성된 요홈(115)에 폴리머 소재가 삽입 성형되어 회전에 의한 영구자석의 이탈을 방지함이 바람직하다.
그리고 본 발명은 상기 (c)단계에서 영구자석(130)의 끝단부 경사면(131) 추가로 코깅(cogging)토크 저감 및 이탈을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.
이때 상기 영구자석(130)은 경사면(131)이 형성되어 경사면(131)에 고강도 엔지니어링플라스틱이 성헝됨이 바람직하다.
또한 상기 영구자석(130)과 영구자석(130)의 사이 공간부(160)에도 폴리머 소재가 성형됨이 바람직하다.
상기한 결과 본 발명은 회전자 조립체의 회전시의 원심력 및 영구자석과 로터코어간 자계를 통한 결합력에서 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하여 효율적으로 구동을 할 수 있도록 한 효과를 제공하게 된다.
본 발명 회전자 조립체 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 회전자 조립체
110: 로터코어
120: 백요크
130: 영구자석
140: 고정자 케리어
150: 틈새부

Claims (4)

  1. 회전자 조립체(100)의 제조방법에 관한 것으로,
    (a) 로터코어(110)의 일측에 백요크(120)를 삽입하는 단계;
    (b) 백요크(120)의 일측에 자석화가 안된 착자전 상태의 일정 간격으로 이루어진 복수개의 영구자석(130)을 안착 후 고정자 케리어(140)로 인서트 사출하는 단계;가 포함되되,
    상기 영구자석(130)에 대한 착자를 N.S 교차되도록 하고, 폴리머 소재로 상기 로터코어(110)와 백요크(120) 및 영구자석(130)을 영구자석(130)의 양쪽 경사면 까지만 동시에 성형하고, 상기 성형은 로터코어(110)에 일정 간격으로 다수개 형성된 홀(112)과 로터코어(110)의 외즉에 형성된 단턱부(114)를 통해 영구자석(130)과 백요크(120) 및 로터코어(110)를 상호 연결하고, 상기 각각의 홀(112)에는 고정자 케리어(140)의 일측에 일정 간격으로 돌출 형성된 복수개의 핀(142)이 이탈을 지지하는 형상으로 성형되고,상기 영구자석(130)과 백요크(120)가 로터코어(110)의 안착부(114)에 장착시 영구자석(130)과 백요크(120)의 외주면과 로터코어(110)의 내주면 사이 틈새부(150)에도 폴리머 소재가 투입되어 성형되고, 상기 로터코어(110)의 외주면에 일정 간격으로 형성된 요홈(115)에 폴리머 소재가 삽입 성형되어 회전에 의한 영구자석의 이탈을 방지하고,
    (c) 고정자 케리어(140)로 영구자석(130)의 안착시 본드 미 사용으로 영구자석 및 백요크의 이탈을 방지하는 단계;가 포함되되, 상기 (c)단계에서 영구자석(130)의 끝단부 경사면(131) 추가로 코깅(cogging)토크 저감 및 고정자 케리어(140)의 인서트 사출 후 영구자석(130)의 이탈을 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 회전자 조립체의 제조방법.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 (a)단계에서,
    로터코어(110)와 백요크(120)는 영구자석(130)의 형상 모양으로 성형되어 영구자석 장착이 가능하도록 함을 특징으로 하는 회전자 조립체의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 의 회전자 조립체(100)의 제조방법으로 이루어지되,
    영구 자석의 배치가 정해진 위치에 조립될 수 있도록 구성된 중앙부 키홈에 샤프트가 끼워지게 샤프트체결부(111)가 형성된 로터코어(110);
    로터코어(110)의 일측 안착홈(113)에 안착되며, 안착부 형상이 영구자석과 동일하게 형성되고 구멍(121)이 형성된 백요크(120);
    백요크(120)의 일측에 위치하며, 일정 간격으로 복수개로 이루어진 영구자석(130); 및
    중앙에 영구자석 위치 지정용 키홈이 형성되고, 로터코어(110), 백요크(120), 영구자석(130)을 인서트 사출 성형하는 고정자 케리어(140);가 포함되되,
    상기 로터코어(110)에는 일정 간격으로 복수개의 홀(112)이 형성되고, 일측면에는 안착홈(113)이 형성되고, 외측면에는 단턱부(114)와 일정 간격으로 복수개의 요홈(115)이 형성되고, 상기 고정자 케리어(140)는 중앙에 구멍(141)이 형성되고, 일측에는 홀(112)에 삽입되게 일정 간격으로 복수개의 핀(142)이 이탈을 지지하는 형상으로 돌출됨을 특징으로 하는 회전자 조립체.
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