KR102272603B1 - 영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영구자석이 결합되는 코어 팩을 형성하는 단계, 영구자석을 상기 코어 팩에 형성된 삽입홀에 삽입시키는 단계, 및 영구자석이 상기 삽입홀에 삽입되면, 복수 개의 코어 팩들을 적층시키는 단계를 포함하는 영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법에 관한 것으로,
본 발명에 따르면, 영구자석 및 코어 팩을 손상시키지 않으면서도 영구자석을 코어 팩에 용이하게 삽입시킬 수 있고, 영구자석 로터의 제조 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법{Permanent Magnet Rotor and Method for Manufacturing Permanent Magnet Rotor}
본 발명은 발전기 및 전동기 등에 이용되는 영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법에 관한 것이다.
발전기는 자화된 로터(rotor)를 회전시켜 스테이터(stator)의 코일에 기전력을 만드는 기기이며, 전동기는 고정자에 전원을 인가하여 회전자에 회전력을 유도하는 기기이다. 이러한 발전기 및 전동기 등의 회전기기는 일반적으로 프레임에 고정된 스테이터와 회전축에 고정되어 스테이터의 내부에서 회전하는 로터를 포함하는 구조로 형성된다.
도1은 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 정면도이다.
도1을 참고하면, 종래 기술에 따른 영구자석 로터(1)는 샤프트(2)에 복수 개의 코어 팩(3)들이 적층되게 결합되어 있으며, 상기 코어 팩(3)들에는 영구자석(4)들이 삽입되어 있다. 이러한 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법은 먼저 샤프트(2)에 코어 팩(3)이 용이하게 삽입되도록 상기 코어 팩(3)을 가열하고, 가열된 복수 개의 코어 팩(3)들을 상기 샤프트(2)에 적층되게 결합시킨 다음, 각각의 코어 팩(3)에 영구자석(4)을 끼워 넣는 방식으로 이루어진다.
여기서, 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법은 영구자석(4)을 상기 코어 팩(3)들에 삽입하기 이전에 상기 코어 팩(3)들을 냉각시키는 과정이 포함된다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법은 가열된 코어 팩(3)들이 상온으로 냉각되기까지 상당한 시간이 소요되므로 제조 시간이 연장되는 문제가 있다.
그리고, 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법은 영구자석(4)을 최상층의 코어 팩(3)에서부터 하강시켜 최하층의 코어 팩(3)에 삽입시키며, 그 다음 차하(次下)층의 코어 팩(3)에 삽입시키는 순서로 최상층의 코어 팩(3)까지 완료하여 이루어진다. 그런데, 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법은 영구자석(4)이 대략 세 번째 내지 네 번째의 코어 팩(3)까지는 제자리에 위치되나, 최상층으로 향할수록 영구자석(4)들 간의 반발력으로 인해 제자리로부터 상향으로 이탈되어 코어 팩(3)에 영구자석(4)을 결합시키기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 영구자석을 코어 팩에 용이하게 삽입시켜 영구자석 로터의 제조 시간을 단축시키기 위한 영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법은, 영구자석이 결합되는 코어 팩을 형성하는 단계; 영구자석을 상기 코어 팩에 형성된 삽입홀에 삽입시키는 단계; 상기 영구자석이 상기 삽입홀에 삽입되면, 복수의 코어 팩을 적층시키는 단계; 및 적층된 코어 팩들을 가열하고, 가열된 코어 팩들을 냉각시키는 단계를 포함하고, 상기 코어 팩을 형성하는 단계는, 상기 삽입홀이 복수의 슬롯을 포함하도록 이루어지고, 상기 영구자석을 삽입홀에 삽입시키는 단계는, 영구자석을 상기 삽입홀의 일단에 배치된 제1슬롯에 삽입시키는 단계; 영구자석을 상기 삽입홀의 타단에 배치된 제2슬롯에 삽입시키는 단계; 및 영구자석이 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 삽입되면, 영구자석을 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯 사이에 배치된 제3슬롯에 삽입시키는 단계를 포함하여, 각각의 자극이 서로 동일한 방향을 향하도록, 복수의 영구자석이 슬롯들에 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법에 있어서, 상기 코어 팩을 형성하는 단계는, 복수의 코어 철심을 적층시키는 단계, 및 적층된 코어 철심들을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.
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본 발명은 영구자석을 코어 팩에 용이하게 삽입시킬 수 있고, 영구자석 로터의 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
도1은 종래 기술에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 정면도
도2는 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 순서도
도3은 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 분해 사시도
도4는 본 발명의 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 평면도
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 순서도
도6은 도3의 I-I' 선을 기준으로 자른 단면도
도7은 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위해 샤프트에 삽입된 코어 팩들을 도시한 정면도
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 영구자석 로터 및 영구자석 로터의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도3은 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도4는 본 발명의 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도6은 도3의 I-I' 선을 기준으로 자른 단면도이고, 도7은 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법을 설명하기 위해 샤프트에 삽입된 코어 팩들을 도시한 정면도이다.
도2를 참고하면, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 영구자석(M)을 코어 팩(100)에 삽입하는 과정에서 코어 팩(100) 및 영구자석(M)이 파손되는 것을 방지하고, 제조 시간이 연장되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 영구자석(M)이 결합되는 코어 팩(100)을 형성하는 단계(S100), 영구자석(M)을 상기 코어 팩(100)에 형성된 삽입홀(110)에 삽입시키는 단계(S200), 및 영구자석(M)이 상기 삽입홀(110)에 삽입되면, 복수 개의 코어 팩(100)들을 적층시키는 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 코어 팩(100)들을 적층시키기 이전에 영구자석(M)을 코어 팩(100)에 결합시킴으로써, 영구자석(M)을 코어 팩(100)의 삽입홀(110)에 용이하게 삽입할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 코어 팩(100)에 영구자석(M)이 억지로 결합되는 것을 방지하게 됨으로써 코어 팩(100) 및 영구자석(M)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 종래에는 코어 팩(100)들을 적층한 다음 영구자석(M)을 억지로 삽입하기 위해 진행되는 코어 팩(100) 가열, 영구자석(M) 삽입, 및 코어 팩(100) 냉각 과정으로 인해 제조 시간이 지연되었으나, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 코어 팩(100)들을 적층하기 이전에 영구자석(M)을 코어 팩(100)에 결합시킴으로써, 코어 팩(100)들을 가열 및 냉각시키지 않고도 영구자석(M)을 용이하게 삽입시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 전체적인 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 및 도3을 참고하면, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 먼저, 영구자석(M)이 결합되는 코어 팩(100)을 형성하는 단계(S100)를 포함하여 이루어진다.
코어 팩(100)은 하부 웹코어(120)와 코어 본체(130), 상기 하부 웹코어(120) 및 상기 코어 본체(130)의 중앙에 형성된 샤프트홀(140), 및 상기 영구자석(M)이 삽입되도록 상기 코어 본체(130)에 형성된 삽입홀(110)을 포함할 수 있다.
상기 하부 웹코어(120)는 원판(disk) 형태로 형성된다. 상기 하부 웹코어(120)에는 상기 샤프트홀(140)이 형성된다. 상기 하부 웹코어(120)는 상기 삽입홀(110)의 상측으로부터 삽입된 영구자석(M)이 상기 삽입홀(110)의 하측으로 낙하되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 샤프트홀(140)에는 샤프트(141)가 삽입된다.
상기 코어 본체(130)는 상기 하부 웹코어(120)의 상부에 결합된다. 상기 코어 본체(130)에는 상기 영구자석(M)이 결합된다.
도3 및 도4를 참고하면, 상기 코어 팩(100)을 형성하는 단계(S100)는 복수 개의 코어 철심(131)들을 적층시키는 단계(S110), 및 적층된 코어 철심(131)들을 고정시키는 단계(S120)를 포함하여 이루어진다.
상기 코어 철심(131)들을 적층시키는 단계(S110)는 복수 개의 코어 철심(131)들을 적층시켜 상기 코어 본체(130)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 코어 철심(131)은 원판 형태로 형성되어 있다. 상기 코어 철심(131)들 각각에는 상기 샤프트(141)가 결합되는 결합홀, 및 상기 영구자석(M)이 삽입되는 통과홀이 형성되어 있다. 상기 코어 철심(131)은 원판(disk) 형태로 형성된다. 이러한 코어 철심(131)들이 적층됨으로써 상기 코어 본체(130)가 형성되고, 상기 결합홀들이 중첩됨으로써 상기 샤프트홀(140)이 형성되며, 상기 통과홀들이 중첩됨으로써 상기 삽입홀(110)이 형성된다.
이러한 단계(S110)는 코어 철심(131)을 적층하기 위한 적층대 위에서 이루어질 수 있다. 상기 적층대에는 제1지지블록(10)이 놓여질 수 있다. 상기 제1지지블록(10)은 영구자석(M)이 삽입된 코어 팩(100)을 다른 위치로 이동시키는 과정에서 이용될 수 있다. 이러한 제1지지블록(10)은 상기 코어 팩(100)을 안정적으로 지지하기 위해 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어 두 개의 제1지지블록(10)은 상기 코어 팩(100)의 하측에서 대칭 되도록 서로 이격되게 위치될 수 있다.
상기 삽입홀(110)은 상기 샤프트(141)의 회전축 방향으로 연장되게 상기 코어 본체(130)에 형성된다. 상기 삽입홀(110)은 상기 코어 본체(130)의 상면이 개방되고, 상기 코어 본체(130)의 하면이 상기 하부 웹코어(120)에 의해 폐쇄된 형태로 형성된다. 이러한 삽입홀(110)은 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 삽입홀(110)들은 상기 샤프트홀(140)을 중심으로 서로 동일한 반경에 위치될 수 있다. 상기 삽입홀(110)은 동기기의 극수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다.
이러한 코어 팩(100)은 상기 샤프트(141)가 회전함에 따라 회전된다. 상기 코어 팩(100)은 복수 개로 형성되고, 각각이 적층되도록 상기 샤프트(141)에 결합될 수 있다.
상기 코어 철심(131)들을 고정시키는 단계(S120)는 별도의 고정부재(151)를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 고정부재(151)는 상기 하부 웹코어(120)의 하측에서부터 상기 하부 웹코어(120) 및 상기 코어 본체(130) 각각에 형성된 고정홀(150)들에 삽입될 수 있다. 그리고, 상기 고정부재(151)는 상기 고정홀(150)들을 통과하여 상기 코어 본체(130)의 상측으로 돌출되면, 돌출된 부분의 형태가 변형됨으로써 상기 코어 철심(131)들을 고정시킬 수 있다. 이 경우, 상기 고정부재(151)는 기계나 해머 등으로 충격됨으로써 형태가 변형될 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 단계(S120)는 상기 고정부재(151)가 상기 코어 팩(100)으로부터 분리되지 않도록 하면서, 상기 코어 철심(131)들이 해체되지 않도록 할 수 있다. 상기 고정부재(151)를 이용한 코어 팩(100)의 고정 방식은 리벳팅(riveting) 방식으로 이루어질 수 있고, 볼트와 너트로 이루어질 수도 있다. 이에 따라, 상기 단계(S120)는 영구자석(M)이 상기 삽입홀(110)에 삽입되면서 코어 철심(131)들 각각을 밀어 냄으로 인해, 코어 철심(131)들이 서로 이격되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
이러한 단계(S120)는 코어 본체(130)의 상측에 제2지지블록(11)이 놓여지고, 상기 제2지지블록(11)의 상측에 가압 플레이트가 놓여짐으로써 이루어질 수 있다. 상기 제2지지블록(11)은 상기 제1지지블록(10)과 결합되어, 영구자석(M)이 삽입된 코어 팩(100)을 다른 위치로 이동시키는 과정에서 이용될 수 있다. 이러한 제2지지블록(11)은 상기 코어 팩(100)을 안정적으로 지지하기 위해 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어 두 개의 제2지지블록(11)은 상기 코어 팩(100)의 상측에서 대칭 되도록 서로 이격되게 위치될 수 있다. 또한, 제 2 지지블록은 상기 제1지지블록(10)과 중첩되는 위치에 위치될 수 있다. 상기 가압 플레이트는 판(plate) 형태로 형성된다. 상기 가압 플레이트는 상측에 위치되는 가압기구에 의해 가압됨으로써 상기 코어 팩(100)을 가압할 수 있다. 여기서 이용될 수 있는 가압기구는 유압실린더 일 수 있다. 이러한 단계(S120)에 따라, 상기 코어 팩(100)은 상기 가압 플레이트에 의해 가압된 후, 상기 고정부재(151)에 의해 고정되고, 상기 제1지지블록(10) 및 제2지지블록(11)이 체결된다. 여기서, 상기 가압 플레이트에는 상기 제2지지블록(11)을 제1지지블록(10)에 결합시킬 수 있도록 홀이 형성될 수 있다. 그런 다음, 상기 가압기구 및 가압 프레이트는 제거된다.
한편, 상기 코어 팩(100)은 상기 제2지지블록(11)에 체결된 아이볼트(20)에 크레인의 와이어 로프를 결합시켜 영구자석(M)이 삽입되는 작업대로 이송될 수 있다.
도2 및 도3을 참고하면, 다음으로, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 영구자석(M)을 상기 코어 팩(100)에 형성된 삽입홀(110)에 삽입시키는 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.
상기 단계(S200)는 영구자석(M)을 상기 코어 본체(130)의 상측에서부터 상기 삽입홀(110)로 삽입함으로써 이루어진다. 이에 따라, 상기 단계(S200)는 적층된 코어 팩(100)들에 먼저 결합된 영구자석(M)들로부터 발생되는 반발력에 반하여 또 다른 영구자석(M)을 억지로 결합시키게 되는 것이 방지되므로 코어 팩(100)과 영구자석(M)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
여기서, 상기 삽입홀(110)은 상기 코어 본체(130)에 복수 개로 형성된다. 구체적으로 예를 들면, 상기 삽입홀(110)은 제1 내지 제6삽입홀(110a 내지 110f)을 포함하며, 상기 제1 내지 제6삽입홀(110a 내지 110f) 각각에 영구자석(M)이 삽입된다. 이 경우, 상기 영구자석(M)들은 서로 상이한 자극이 교대로 배열되도록 상기 제1 내지 제6삽입홀(110a 내지 110f)에 삽입된다. 예를 들면, 상기 제1삽입홀(110a)에는 영구자석(M)의 N극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며, S극이 상기 샤프트홀(140)을 향하도록 영구자석(M)이 삽입된다. 또한, 상기 제2삽입홀(110b)에는 영구자석(M)의 S극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며, N극이 상기 샤프트홀(140)을 향하도록 상기 제1삽입홀(110a)에 이격된 제2삽입홀(110b)에 영구자석(M)이 삽입된다. 이러한 방식으로 마지막 제6삽입홀(110f)에는 양측의 제1 및 제5삽입홀(110a, 110e)에 삽입된 영구자석들과 자극의 방향이 상이하게 위치되도록 영구자석(M)이 삽입된다.
도4를 참고하면, 상기 코어 팩(100)을 형성하는 단계(S100)는 상기 삽입홀(110)이 복수 개의 슬롯들을 포함하도록 이루어지고, 영구자석(M)을 상기 삽입홀(110)에 삽입시키는 단계(S200)는 각각의 자극이 서로 동일한 방향을 향하도록, 복수 개의 영구자석(M)들을 상기 슬롯들에 삽입시켜 이루어진다.
구체적으로 예를 들면, 상기 제1삽입홀(110a)은 일단에 배치된 제1슬롯(111), 타단에 배치된 제2슬롯(112), 및 상기 제1슬롯(111)과 상기 제2슬롯(112) 사이에 배치된 제3슬롯(113)을 포함한다. 이때, 상기 제1삽입홀(110a)에 삽입되는 영구자석(M)은 각각의 슬롯에 삽입되도록 분리되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1영구자석(M1)은 N극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며 S극이 상기 샤프트홀(140)을 향하도록, 제1삽입홀(110a)의 제1슬롯(111)에 삽입된다. 마찬가지로, 제2영구자석(M2)은 N극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며 S극이 상기 샤프트홀(140)을 향하도록, 제1삽입홀(110a)의 제2슬롯(112)에 삽입된다. 제1영구자석(M1) 및 제2영구자석(M2)과 마찬가지로, 제3영구자석(M3)은 N극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며 S극이 상기 샤프트홀(140)을 향하도록, 제1삽입홀(110a)의 제3슬롯(113)에 삽입된다. 즉, 상기 제1영구자석(M1), 제2영구자석(M2) 및 제3영구자석(M3) 각각은 N극이 상기 코어 본체(130)의 외부를 향하며 S극이 상기 샤프트홀(140)을 향하는 동일한 방향으로 제1삽입홀(110a)에 삽입된다. 이와 같이, 나머지 제2 내지 제6삽입홀(110b 내지 110f) 각각의 슬롯에는 분리된 영구자석(M)의 자극들이 동일한 방향을 향하도록 삽입된다.
영구자석(M)은 크기가 감소될수록 자력이 감소됨에 따라, 크기가 감소된 영구자석(M)은 상기 코어 팩(100)에 보다 용이하게 삽입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 동일한 자극들이 동일한 방향을 향하도록 위치되므로 자력의 총합은 유지 또는 더욱 향상시키면서, 영구자석(M)을 코어 팩(100)에 삽입시키는 작업은 보다 수월하게 개선할 수 있다.
또한, 종래에는 크기가 큰 영구자석(M)을 코어 팩(100)에 결합시키는 과정에서 강한 흡인력에 의해 영구자석(M) 간의 충돌이 빈번하게 발생되었지만, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 작은 크기의 영구자석(M)을 이용할 수 있으므로 작업의 효율성을 개선할 수 있다.
도4 및 도5를 참고하면, 또한, 영구자석(M)을 상기 삽입홀(110)에 삽입시키는 단계(S200)는 영구자석(M)을 상기 삽입홀(110)의 일단에 배치된 제1슬롯(111)에 삽입시키는 단계(S210), 영구자석(M)을 상기 삽입홀(110)의 타단에 배치된 제2슬롯(112)에 삽입시키는 단계(S220), 및 영구자석(M)이 상기 제1슬롯(111)과 상기 제2슬롯(112)에 삽입되면, 영구자석(M)을 상기 제1슬롯(111)과 상기 제2슬롯(112) 사이에 배치된 제3슬롯(113)에 삽입시키는 단계(S230)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 단계(S200)는 제1영구자석(M1)이 제1슬롯(111)에 삽입된 이후 제2영구자석(M2)이 제2슬롯(112)에 삽입되어 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제2영구자석(M2)은 상기 제1영구자석(M1)이 삽입된 제1슬롯(111)으로부터 가장 멀리 이격된 제2슬롯(112)에 삽입됨으로써, 보다 감소된 척력(斥力)의 영향이 미치게 되고, 이에 따라 보다 용이하게 삽입될 수 있다.
또한, 상기 단계(S200)는 제1영구자석(M1) 및 제2영구자석(M2)이 제1슬롯(111) 및 제2슬롯(112) 각각에 삽입된 이후 제3영구자석(M3)이 제3슬롯(113)에 삽입되어 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제3영구자석(M3)은 상기 제1영구자석(M1) 및 제2영구자석(M2) 간에 척력이 상쇄됨으로써 더욱 용이하게 삽입될 수 있다.
한편, 상기 단계(S200)는 상기 삽입홀(110)이 상기 샤프트홀(140)을 중심으로 동일한 반경에 위치되도록 복수 개로 형성되면, 영구자석(M)이 각각의 삽입홀(110)들 마다 한 슬롯씩 삽입되는 순서로 이루어질 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 복수 개의 영구자석(M)들은 상기 삽입홀(110)의 제1슬롯(111)마다 시계방향 순서로 삽입될 수 있다. 그런 다음, 모든 삽입홀(110)들의 제1슬롯(111)에 영구자석(M)들이 삽입되면, 다른 복수 개의 영구자석(M)들은 상기 삽입홀(110)의 제2슬롯(112) 마다 시계방향 순서로 삽입될 수 있다. 마지막으로, 모든 삽입홀(110)들의 제1슬롯(111) 및 제2슬롯(112)에 영구자석(M)들이 삽입되면, 복수 개의 영구자석(M)들은 상기 삽입홀(110)의 제3슬롯(113)마다 시계방향 순서로 삽입될 수 있다.
제1삽입홀(110a)의 제1슬롯(111), 제2슬롯(112) 및 제3슬롯(113)이 모두 채워진 이후에 제2삽입홀(110b)의 제1슬롯(111)에 영구자석(M)이 삽입되면, 상기 제1삽입홀(110)에 채워진 영구자석(M)들의 합해진 자력으로 인해 영구자석(M)을 삽입시키기 어렵다. 이에 따라, 상기 단계(S200)는 영구자석(M)들 간의 간격이 멀도록 각 삽입홀(110)들마다 한 슬롯씩 영구자석(M)을 삽입시킴으로써, 영구자석(M)들 간의 자력이 서로 영향을 주고 받는 것을 최대한 감소시켜 영구자석(M)의 삽입을 용이하게 하는 효과가 있다.
한편, 영구자석(M)을 상기 삽입홀(110)에 삽입시키는 단계(S200)는 별도의 삽입용 지그를 이용하여 이루어질 수 있다.
도6을 참고하면, 또한, 상기 단계(S200)는 모든 삽입홀(110)들에 영구자석(M)이 삽입되면, 상기 삽입홀(110)과 영구자석(M) 간의 틈새에 폴리펠트(polyfelt, 40)가 삽입되어 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 폴리펠트(40)는 자력의 영향이 미치지 않는 스테인리스 또는 비자성체로 형성된 별도의 작업도구에 의해 삽입될 수 있다.
도2 및 도7을 참고하면, 마지막으로, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 영구자석(M)이 상기 삽입홀(110)에 삽입되면, 복수 개의 코어 팩(100)들을 적층시키는 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
상기 단계(S300)는 먼저 베이스 프레임 위에 제1가압기구(50) 및 제1엔드플레이트(60)가 차례로 적층시켜 이루어진다. 그런 다음, 첫 번째 코어 팩(100)이 상기 제1엔드플레이트(60) 위에 적층된다. 여기서, 첫 번째 코어 팩(100)은 영구자석(M)이 결합되지 않은 상태이고, 상기 제1엔드플레이트(60) 위에 지지된 다음에 영구자석(M)이 결합된다. 첫 번째 코어 팩(100)에 영구자석(M)이 결합되면, 상측에 상부 웹코어(30)가 지지된다. 여기서, 상기 상부 웹코어(30)에는 덕트피스(duct piece)가 용접될 수 있다. 두 번째 코어 팩(100)은 영구자석(M)이 결합된 상태로 첫 번째 코어 팩(100)에 적층된다. 그러면, 첫 번째와 두 번째 코어 팩(100)들 사이에 작용하는 영구자석(M)들 간의 척력으로 인해, 두 번째 코어 팩(100)이 첫 번째 코어 팩(100)으로부터 이격되게 위치된다. 이때, 상기 단계(S300)는 두 번째 코어 팩(100)에 체결된 제1지지블록(10) 및 제2지지블록(11)을 분리시키고, 두 번째 코어 팩(100) 위에 상부 웹코어(30)를 적층시켜 이루어진다. 상기 단계(S300)는 상기 두 번째 코어 팩(100)을 적층시키는 방법으로 나머지 코어 팩(100)들을 적층시킨다. 이러한 과정 중간에서, 상기 단계(S300)는 이미 적층된 코어 팩(100)들을 별도의 가압지그를 이용하여 가압함으로써 코어 팩(100)들 간의 간격을 좁히는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계(S300)는 모든 코어 팩(100)들의 적층이 완료되면, 최상층에 제2엔드플레이트(61) 및 제2가압기구(51)를 차례로 적층시켜 이루어진다. 마지막으로, 상기 단계(S300)는 상기 제1가압기구(50) 및 상기 제2가압기구(51)를 스터드 볼트를 이용하여 서서히 조임으로써, 적층된 코어 팩(100)들의 간격을 좁힐 수 있다.
본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)은 상술한 방법으로 가적층된 코어 팩(100)들을 가열로에 넣고 가열하는 단계, 상기 코어 팩(100)들을 메인 샤프트(141)에 재삽입시키는 단계, 및 가열된 코어 팩(100)들을 냉각시키는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 가열 및 냉각 단계는 영구자석(M)의 삽입 및 코어 팩(100)들의 적층 단계가 완료된 이후에 수행됨에 따라 영구자석 로터(R)의 제조시간을 지연시키지 않는다.
본 발명에 따른 영구자석 로터(R)는 상술한 영구자석 로터의 제조방법(S)에 따라 제조된다.
본 발명에 따른 영구자석 로터(R)는 스테이터에 회전 가능하게 결합된 샤프트(141), 상기 샤프트에 삽입되는 코어 팩(100), 및 상기 코어 팩(100)에 결합되는 복수 개의 영구자석(M)들을 포함한다. 상기 코어 팩(100)은 복수 개의 슬롯들을 포함하는 삽입홀(110)을 포함한다. 상기 영구자석(M)들은 각각의 자극이 서로 동일한 방향을 향하도록 상기 슬롯들에 삽입된다.
상기 샤프트(141), 상기 코어 팩(100), 및 상기 영구자석(M)에 관한 설명은 상술한 본 발명에 따른 영구자석 로터의 제조방법(S)에 기재되어 있으므로 중복을 피하기 위해 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 제1지지블록 11 : 제2지지블록
20 : 아이볼트 30 : 상부 웹코어
40 : 폴리펠트 50 : 제1가압기구
51 : 제2가압기구 60 : 제1엔드플레이트
61 : 제2엔드플레이트 100 : 코어 팩
110 : 삽입홀 111 : 제1슬롯
112 : 제2슬롯 113 : 제3슬롯
120 : 하부 웹코어 130 : 코어 본체
131 : 코어 철심 140 : 샤프트홀
141 : 샤프트 150 : 고정홀
151 : 고정부재

Claims (5)

  1. 영구자석이 결합되는 코어 팩을 형성하는 단계;
    영구자석을 상기 코어 팩에 형성된 삽입홀에 삽입시키는 단계;
    상기 영구자석이 상기 삽입홀에 삽입되면, 복수의 코어 팩을 적층시키는 단계; 및
    적층된 코어 팩들을 가열하고, 가열된 코어 팩들을 냉각시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 코어 팩을 형성하는 단계는, 상기 삽입홀이 복수의 슬롯을 포함하도록 이루어지고,
    상기 영구자석을 삽입홀에 삽입시키는 단계는,
    영구자석을 상기 삽입홀의 일단에 배치된 제1슬롯에 삽입시키는 단계;
    영구자석을 상기 삽입홀의 타단에 배치된 제2슬롯에 삽입시키는 단계; 및
    영구자석이 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯에 삽입되면, 영구자석을 상기 제1슬롯과 상기 제2슬롯 사이에 배치된 제3슬롯에 삽입시키는 단계
    를 포함하여, 각각의 자극이 서로 동일한 방향을 향하도록, 복수의 영구자석이 슬롯들에 삽입되는 영구자석 로터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어 팩을 형성하는 단계는,
    복수의 코어 철심을 적층시키는 단계; 및
    적층된 코어 철심들을 고정시키는 단계
    를 포함하는 영구자석 로터의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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