KR102483226B1

KR102483226B1 - 모터 및 모터의 회전자

Info

Publication number: KR102483226B1
Application number: KR1020150009158A
Authority: KR
Inventors: 김성일; 김원호; 임성택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2023-01-03
Also published as: ES2652261T3; KR20160001597A

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로, 모터에서 영구 자석의 두께를 증가시키지 않고 또 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키지 않으면서도 영구 자석형 모터에서의 감자를 최소화하여 내감자력을 향상시키는데 그 목적이 있다. 상술한 목적의 본 발명에 따른 모터의 회전자는, 단일 방향으로 회전하는 모터의 회전자에 있어서, 자석을 매립하기 위한 캐비티와; 캐비티의 일단과 연통하고, 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와; 회전자의 외주면과 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고, 리브는, 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 넓은 형상이다.

Description

모터 및 모터의 회전자{MOTOR, ROTOR OF MOTOR}

본 발명은 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 모터(전동기)에 관한 것으로, 특히 회전자에 영구 자석이 결합되는 영구 자석형 모터에 관한 것이다.

모터는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하기 위한 장치로서, 구조와 기능에 따라 매우 다양한 종류의 모터가 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있다. 이와 같은 다양한 종류의 모터 가운데, 회전자에 영구 자석을 사용하고 이 영구 자석이 스포크(Spoke) 형태로 배치되는 스포크 타입의 모터가 있다. 스포크 타입 모터에서는 영구 자석의 단부에서 국부적인 감자(demagnetization)가 일어날 수 있는데, 이 국부적 감자가 스포크 타입 모터의 성능을 저해하는 원인이 된다.

따라서 스포크 타입 모터에서의 국부적 감자를 최소화하여(즉 모터의 내감자력을 향상시켜서) 스포크 타입 모터의 성능을 개선하기 위한 방안이 요구된다.

KR

10-2003-0034208

A

일 측면에 따르면, 모터에서 영구 자석의 두께를 증가시키지 않고 또 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키지 않으면서도 영구 자석형 모터에서의 감자를 최소화하여 내감자력을 향상시키는데 그 목적이 있다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 모터의 회전자는, 단일 방향으로 회전하는 모터의 회전자에 있어서, 자석을 매립하기 위한 캐비티와; 캐비티의 일단과 연통하고, 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와; 회전자의 외주면과 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고, 리브는, 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 넓은 형상이다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 리브가 회전자의 원주 방향을 따라 길게 형성된다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 리브의 일단의 폭이 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고; 리브의 타단의 폭이 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태이다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 리브의 양단의 폭이 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고; 리브의 중간 부분의 폭이 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태이다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 플럭스 배리어는, 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 좁다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 플럭스 배리어는, 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 양단의 폭이 리브의 중간 부분의 폭보다 더 좁다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 캐비티와 플럭스 배리어, 리브가 회전자의 회전 축에서 외주면 방향으로 연속하여 형성된다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 캐비티는, 제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 제2 영구 자석이 1극을 구성하고; 제 1 캐비티와 제 2 캐비티가 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 외주면 방향으로 방사상으로 형성된다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 제 1 캐비티와 제 2 캐비티가 회전자의 회전 축의 중점으로부터 외주면 방향으로 펼쳐지는 “V” 형상을 이룬다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 캐비티는, 단일의 영구 자석을 매립하기 위한 단일의 캐비티에 매립된 단일의 영구 자석이 1극을 구성하고; 단일의 캐비티가 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 외주면 방향으로 길게 형성된다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 단일의 캐비티가 회전자의 회전 축의 중점으로부터 외주면 방향으로 길게 “I” 형상을 이룬다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 모터의 회전자는, 양방향으로 회전하는 모터의 회전자에 있어서, 자석을 매립하기 위한 캐비티와; 캐비티의 일단과 연통하고, 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와; 회전자의 외주면과 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고, 리브는, 회전자의 회전 방향을 따라 길이를 갖도록 길게 형성되되, 리브의 양단의 폭이 리브의 중간 부분의 폭보다 더 넓은 형상이다.

상술한 모터의 회전자에 있어서, 캐비티는, 제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 제2 영구자석이 1극을 구성하고; 제 1 캐비티와 제 2 캐비티가 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 외주면 방향으로 방사상으로 형성된다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 모터는, 코일이 권선되는 고정자와; 고정자의 내측에 회전 가능하도록 설치되며 적어도 하나의 자석이 매립되는 회전자를 포함하고, 회전자는, 자석을 매립하기 위한 캐비티와; 캐비티의 일단과 연통하고, 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와; 회전자의 외주면과 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고, 리브는, 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 넓다.

상술한 모터에 있어서, 리브가 회전자의 원주 방향을 따라 길게 형성된다.

상술한 모터에 있어서, 리브의 일단의 폭이 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고; 리브의 타단의 폭이 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태이다.

상술한 모터에 있어서, 리브의 양단의 폭이 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고; 리브의 중간 부분의 폭이 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태이다.

상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 모터는, 코일이 권선되는 고정자와; 고정자의 내측에 회전 가능하도록 설치되며 적어도 하나의 자석이 매립되는 회전자를 포함하고, 회전자는, 자석을 매립하기 위한 캐비티와; 캐비티의 일단과 연통하고, 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와; 회전자의 외주면과 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고, 리브는, 회전자의 회전 방향을 따라 길이를 갖도록 길게 형성되되, 리브의 양단의 폭이 리브의 중간 부분의 폭보다 더 넓은 형상이다.

일 측면에 따르면, 모터에서 영구 자석의 두께를 증가시키지 않고 또 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키지 않으면서도 영구 자석형 모터에서의 감자를 최소화하여 내감자력을 향상시킨다. 이로 인해영구 자석의 두께를 증가시키지도 않고 또 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키지도 않기 때문에 모터의 생산 원가가 상승하지 않고 또 모터의 부피가 증가하지 않으면서도 모터의 내감자력이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자에 착자되는 복수의 영구 자석의 착자 방향을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 복수의 영구 자석의 자속이 자속 집중 코어에 집중되는 개념을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 캐비티와 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 비대칭 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 캐비티와 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 비대칭 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 대칭 구조를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 20은 도 19에 나타낸 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다.
도 22는 도 21에 나타낸 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다.
도 23은 단방향 회전 모터의 리브의 형상이 대칭인 경우의 감자 해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단방향 회전 모터(반시계 방향 회전 모터)의 비대칭형 리브의 감자 해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 무부하 역기전력 및 고주파 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 영구 자석 단부에서의 부하선(Load Line)을 나타낸 것이다.

<제 1 실시 예>

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 결합된 상태를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통 모양의 고정자(102)의 내측에는 역시 원통 모양의 회전자(104)가 회전 가능하도록 설치된다. 회전자(104)가 고정자(102) 내에서 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위해 고정자(102)의 안쪽 면과 회전자(104)의 바깥 쪽 면 사이에는 서로 접촉하지 않도록 갭이 존재한다. 회전자(104)의 내측에는 회전축(108)이 마련되고, 이 회전축(108)을 중심 축으로 하여 회전자(104)의 회전이 이루어진다.

고정자(102) 및 회전자(104)는 케이스(미도시)로 보호될 수 있다. 회전축(108)은 회전자(104)의 내측에서 회전자(104)에 고정된다. 이로 인해 회전자(104)의 회전력이 회전축(108)에도 전달됨으로써, 회전자(104)와 회전축(108)이 함께 회전한다. 본 발명의 제 1 실시 예는 회전자(104) 및 회전축(108)이 단일 방향(예를 들면 시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예이다.

도 1에서, 고정자(102)의 내측 면에는 복수의 티스(teeth)(112)가 형성된다. 복수의 티스(112)는 고정자(102)의 내측 벽면이 회전자(104) 를 향해 소정의 길이로 돌출된 것이다. 복수의 티스(112)는 모두 동일한 간격으로 배치된다. 서로 이웃한 티스(112) 사이에는 슬롯(slot)(114)이라는 공간이 형성된다. 복수의 티스(112) 각각에는 코일(116)이 권취된다. 슬롯(114)은 각 티스(112)에 권취되는 코일(116)을 수용하기 위한 공간이 된다. 도 1에 나타낸 고정자(102)에는 모두 아홉 개의 티스(112)와 아홉 개의 슬롯(114)이 형성되어 있다. 티스(112) 및 슬롯(114)의 수는 아홉 개로 한정되지 않으며, 목적하는 모터의 특성(예를 들면 모터의 극성의 수)에 따라 그 수가 달라질 수 있다.

회전자(104)에는 복수의 영구 자석(110)이 매립된다. 복수의 영구 자석(110)은 회전축(108)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(104)의 외주면 방향을 향하도록 방사상의 형태로 매립될 수 있다. 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자(104)에는 모두 여섯 쌍의 영구 자석(110)이 매립된다. 회전자(104)에는 영구 자석을 매립하기 위한 복수의 캐비티(도 2의 208 참조) 및 복수의 플럭스 배리어(106)가 형성된다. 여기서 플럭스 배리어(106)는 공기일 수 있다. 또한 플럭스 배리어(106)는 비자성체로 채워진 것일 수 있다. 회전자(104)의 구조는 후술하는 도 2 및 도 3 을 통해 자세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 분해 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전자(104)는 복수의 회전자 코어(202)가 적층되어 이루어진다. 복수의 회전자 코어(202) 각각에는 영구 자석(110)을 매립하기 위한 복수의 캐피비(208)와 복수의 리벳 홀(204)이 형성된다. 복수의 회전자 코어(202)가 정렬된 상태로 적층되면 영구 자석(110)을 매립할 수 있는 공간 즉 캐비티(208)가 형성된다. 또한 복수의 회전자 코어(202)가 정렬된 상태로 적층되면 리벳(206)을 삽입할 수 있는 공간 즉 리벳 홀(204)이 형성된다. 리벳 홀(204)에 리벳(206)을 관통시켜 마감하면 복수의 회전자 코어(202)가 기계적으로 결속될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 고정자(102)에 형성되는 아홉 개의 티스(112)에 코일(116)이 권취되는 것을 앞서 도 1 및 도 2의 설명에서 언급한 바 있다. 고정자(102)의 티스(112)에 코일(116)이 권취되는 구조를 이웃한 두 개의 티스(112a)(112b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 티스(112a)에 코일(116a)이 권취되면, 권취된 코일(116a)이 티스(112a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(112b)에 코일(116b)이 권취되면, 권취된 코일(116b)이 티스(112b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(104)에는, 여섯 쌍 즉 열두 개의 영구 자석(110)이 회전축(108)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(104)의 외주면을 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같은 방사상 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크(Spoke) 형태를 이루기 때문에 도 1 내지 도 3에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다. 한 쌍의 영구 자석(110)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 1 내지 도 3에 나타낸 모터는 6극의 회전자(104)를 가진 모터가 된다. 도 3에서 참조 부호 350으로 지시된 부분은 고정자(102) 및 회전자(104)에서 하나의 극을 구성하는 부분을 나타낸다. 참조 부호 350으로 지시된 부분에서 알 수 있듯이, 한 쌍의 영구 자석(110)은 회전축(108)으로부터 회전자(104)의 외주 방향을 향해 펼쳐지는 “V” 형상을 이룬다. 영구 자석(110)의 수는 여섯 쌍으로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다.

회전자(104)에 복수의 영구 자석(110)이 삽입된 상태에서 각 영구 자석(110) 마다의 양단에는 플럭스 배리어(106)가 형성된다. 또한 회전자(104)의 외주면과 플럭스 배리어(106) 사이에는 리브(Rib)(352)가 형성된다. 모터에서 플럭스 배리어 및 리브의 형상은 전자 가진력의 발생과 자속 경로의 형성, 감자력의 증가/감소 등에 밀접한 관련이 있다. 영구 자석에서의 감자를 최소화하는 방법 즉 내감자력을 최대화하는 방법으로는, 영구 자석의 두께를 증가시키는 방법 또는 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키는 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 더 큰 영구 자석이 요구됨에 따라 모터의 생산 원가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 두 번째 방법은, 영구 자석의 배치를 위해 더 넓은 공간이 요구됨에 따라 회전자의 부피(또는 모터의 부피)가 증가하는 원인이 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 영구 자석의 크기 및 모터의 부피가 증가하지 않도록 하면서 모터의 영구 자석에서의 감자를 최소화하기 위한 회전자의 리브의 구조를 제안하고자 한다.

도 4 및 도 5는 복수의 영구 자석의 착자와 자속 집중을 나타낸 도면이다. 도 4는 회전자(104)에 착자되는 복수의 영구 자석(110)의 착자 방향을 나타낸 도면이다. 도 5는 복수의 영구 자석(110)의 자속이 자속 집중 코어(428)에 집중되는 개념을 나타낸 도면이다.

도 4의 영구 자석의 착자 방향을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 복수의 영구 자석들(110)은 d축을 중심으로 서로 마주보는 경우와 q축을 중심으로 서로 마주보는 경우로 나눌 수 있다. d축을 중심으로 서로 마주보는 영구 자석들(110)은 서로 동일한 극성끼리 마주보도록 착자되고(N극과 N극 또는 S극과 S극), q축을 중심으로 서로 마주보는 영구 자석들(110)은 서로 다른 극성끼리 마주보도록 착자된다(N극과 S극 또는 S극과 N극).

예를 들어, q축에 인접한 제 1 영구 자석(110a) 및 제 2 영구 자석(110b)의 조합을 제 1 영구 자석 조합(110c), 또 다른 q축에 인접한 제 3 영구 자석(110d) 및 제 4 영구 자석(110e)의 조합을 제 2 영구 자석 조합(110f)이라고 하면, d축에 인접한 제 2 영구 자석(110b) 및 제 3 영구 자석(110d) 중 제 2 영구 자석(110b)은 원주의 시계 방향으로 S극과 N극이 순차적으로 배열되고, 제 3 영구 자석(110d)은 원주의 시계 방향으로 N극과 S극이 순차적으로 배열되도록 착자될 수 있다. 또한, q축의 양측에 위치하는 제 1 영구 자석(110a) 및 제 2 영구 자석(110b)은 원주의 시계 방향으로 S극과 N극이 순차적으로 배열되도록 착자될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 캐비티와 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다. 특히 도 6은 도 3에서 점선으로 표시한 영역(350)의 회전자(104) 부분 즉 1극을 형성하는 한 쌍의 영구 자석 및 그 주변의 구조를 나타낸 도면이다. 도 6에서는 캐비티 및 플럭스 배리어의 자세한 설명을 위해 캐비티 및 플럭스 배리어에 새로운 참조 부호를 부여하였다. 도 6에서, 제 1 캐비티(608)와 제 2 캐비티(618), 제 1 플럭스 배리어(606), 제 2 플럭스 배리어(616), 제 3 플럭스 배리어(610), 제 4 플럭스 배리어(620)에 새로운 참조 부호가 부여되었다.

도 6(A)는 캐비티(608)(618)에 영구 자석(예를 들면 도 2의110)이 매립되지 않은 상태를 나타낸 것이고, 도 6(B)는 캐비티(608)(618)에 영구 자석(예를 들면 도 2의 110)이 매립된 상태를 나타낸 것이다. 도 6(B)에서 영구 자석(110)이 매립된 상태는 해칭(Hatching)으로 표시하였다.

도 6(A)에 나타낸 바와 같이, d축의 오른 쪽에는 회전자(104)의 외주 면에서 중심 축 방향을 향해 제 1 플럭스 배리어(606)와 제 1 캐비티(608), 제 3 플럭스 배리어(610)가 연속하여 형성된다. 도 6(A)에서 제 1 플럭스 배리어(606)와 제 1 캐비티(608), 제 3 플럭스 배리어(610)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

d축의 왼 쪽에는 회전자(104)의 외측 면에서 중심 축 방향을 향해 제 2 플럭스 배리어(616)와 제 2 캐비티(618), 제 4 플럭스 배리어(620)가 연속하여 형성된다. 도 6(A)에서 제 2 플럭스 배리어(616)와 제 2 캐비티(618), 제 4 플럭스 배리어(620)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터에서 d축의 왼 쪽과 오른 쪽 각각에 형성되는 두 개의 플럭스 배리어는 그 모양과 위치가 서로 비대칭 구조를 갖는다. 예를 들면 도 6(A) 또는 도 6(B)에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(606) 및 제 2 플럭스 배리어(616)의 모양과 위치가 서로 비대칭 구조이다. 이는 회전자(104)의 회전 방향을 고려한 것으로서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터에서는 회전자가 도 3에 나타낸 것과 같은 평면도 상에서 시계 방향으로 회전하는 경우를 고려하여 제 1 플럭스 배리어(606) 및 제 2 플럭스 배리어(616)의 비대칭 구조를 결정한다. 이와 같은 두 개의 플럭스 배리어의 비대칭 구조에 대해 도 7을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7은 도 6에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 비대칭 구조를 나타낸 도면이다. 도 7에는, 이해를 돕기 위해, q축을 중심으로 이웃한 서로 다른 극의 인접한 플럭스 배리어 및 캐비티를 나타내었다. 예를 들면 도 7의 제 1 플럭스 배리어(606)와 제 1 캐비티(608), 제 3 플럭스 배리어(610)는 제 1 극의 일부를 구성하는 요소들이고, 제 2 플럭스 배리어(616)와 제 2 캐비티(618), 제 4 플럭스 배리어(620)는 제 1 극에 인접한 제 2 극의 일부를 구성하는 요소들이다.

도 7에서, 영구 자석(110)을 매립하기 위한 제 1 캐비티(608) 및 제 2 캐비티(618)의 위치를 비교해 보면, 제 1 캐비티(608)보다 제 2 캐비티(618)가 회전자(104)의 외주 면에 더 가깝다. 따라서 제 1 캐비티(608)와 제 2 캐비티(618) 사이에는 q축의 길이 방향을 따라 참조 부호 732로 나타낸 것 만큼의 위치의 차이가 존재한다. 단, 제 1 캐비티(608) 및 제 2 캐비티(618)의 길이는 서로 동일하다. 제 1 캐비티(608)와 제 2 캐비티(618)의 위치의 차이는 제 1 캐비티(608)와 제 2 캐비티(618) 각각에 매립되는 영구 자석(110)의 위치를 달리하기 위한 것으로서, 이 위치의 차이로 인해 영구 자석(110)에서 일어나는 감자를 줄일 수 있다.

제 1 캐비티(608)에 연속하여 형성되는 제 1 플럭스 배리어(606)는, 제 1 캐비티(608)의 일단(회전자(104)의 외주 면을 향하는 종단)에서 회전자(104)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 각도로 점차 감소하다가 상대적으로 급격한 각도를 이루며 마감된다. 달리 표현하면, 도 7에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(606)는 회전자(104)의 원주 방향을 따라 길게 형성되는 쐐기 모양일 수 있다. 이와 같은 쐐기 모양에서, 고정자(102)를 향하는 경계의 일부(712)가 원만한 경사를 이루다가 나머지 부분(714)이 상대적으로 급격한 경사를 이루며 마감될 수 있다. 제 1 플럭스 배리어(606)에서, 원만한 경사를 이루는 부분(712)이 회전자(104)의 회전 방향의 하류 측에 형성되고, 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(714)이 회전자(104)의 회전 방향의 상류 측에 형성된다. 즉, 회전자(104)가 회전할 때 제 1 플럭스 배리어(606)에서 원만한 경사를 이루는 부분(712)이 선행하고 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(714)이 그 뒤를 따르게 된다.

제 2 캐비티(618)에 연속하여 형성되는 제 2 플럭스 배리어(616)는, 제 2 캐비티(618)의 일단(회전자(104)의 외주 면을 향하는 종단)에서 회전자(104)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 곡률의 커브를 그리며 점차 감소하면서 마감된다. 달리 표현하면, 제 2 플럭스 배리어(616)에서 회전자(104)의 외주 면을 향하는 경계의 전체가 원만한 경사를 이루며 폭이 점차 좁아지면서 마감될 수 있다. 제 2 플럭스 배리어(616)에서, 폭이 좁은 부분이 회전자(104)의 회전 방향의 하류 쪽에 형성되고, 폭이 넓은 부분이 회전자(104)의 회전 방향의 상류 쪽에 형성된다. 즉, 회전자(104)가 회전할 때 제 2 플럭스 배리어(616)에서 폭이 좁은 부분이 선행하고 폭이 넓은 부분이 그 뒤를 따르게 된다.

제 3 플럭스 배리어(610)와 제 4 플럭스 배리어(620)는 제 1 캐비티(608)와 제 2 캐비티(618) 각각의 타단(회전자(104)의 중심 축을 향하는 종단)에서 회전축(108)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 제 3 플럭스 배리어(610) 및 제 4 플럭스 배리어(620) 각각의 폭은 q축을 기준으로 q축에 가까워질수록 폭이 좁아지고 q축에서 멀어질수록 폭이 넓어진다.

영구 자석이 캐비티에 매립되는 영구 자석 매립형 모터에서는 회전자의 재질에 의해 결정되는 리브의 허용 응력까지 회전자의 회전 속도를 상승시킬 수 있다. 회전자가 회전하면 회전자에는 원심력이 작용하며, 이 원심력은 구조적으로 회전자의 리브 부분에 집중될 수 있다. 이 리브를 통해 자속의 누설이 발생할 수 있다. 특히 회전자를 구성하기 위해 적층되는 회전자 코어의 수가 증가할수록 리브가 증가하여 리브를 통해 더 많은 자속의 누설이 발생할 수 있다. 이와 같은 자속의 누설은 곧 영구 자석의 감자를 의미하기 때문에, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터에서는 리브의 바람직한 구조를 통해 감자의 최소화(즉 내감자력의 향상)를 구현하고자 한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 8에는 특히 회전자(104)의 제 1 플럭스 배리어(606)에 인접한 리브(352)의 형상을 나타내었다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제 1 플럭스 배리어(606)와 회전자(104)의 외주면(804) 사이에 리브(352)가 형성된다.

제 1 플럭스 배리어(606)에 인접한 리브(352)의 길이는 회전자(104)의 회전 방향(도 8의 경우에는 시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 리브(352)는 회전자(104)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 리브(352)는, 회전자(104)의 회전 방향의 상류 쪽(812)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(814)의 폭이 상대적으로 상대적으로 더 좁다. 리브(352)의 상류 쪽(812)의 폭이 더 넓은 이유는 회전자(104)의 회전 시 제 1 캐비티(608)에 삽입되는 영구 자석(110)으로 흐르게 되는 자속을 리브(352)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(102)에서 회전자(104)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(608)에 삽입되는 영구 자석(110)으로 흐르게 되면 그 만큼 영구 자석(110)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(110)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(110)에서의 감자가 감소한다. 이를 위해 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(102)에서 회전자(104)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(608)의 영구 자석(110)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 리브(352)의 상류 쪽(812)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 리브(352)의 폭이 넓은 상류 쪽(812)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 제 1 캐비티(608)의 영구 자석(110)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(110)에서의 감자력은 감소하게 된다(즉 내감자력은 증가).

리브(352)의 하류 쪽(814)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 제 1 플럭스 배리어(606)의 크기를 충분히 확보하기 위함이다. 만약 리브(352)의 하류 쪽(814)의 폭을 더 넓히면 제 1 플럭스 배리어(606)의 크기가 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분하지 않을 수 있으므로 제 1 플럭스 배리어(606)에 기대하는 자속 제어 효과가 감소할 수 있다. 따라서 리브(352)의 상류 쪽(812)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 리브(352)를 통해 흐를 수 있도록 하되, 리브(352)의 하류 쪽(814)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 제 1 플럭스 배리어(606)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

<제 2 실시 예>

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 앞서 설명한 제 1 실시 예에는 회전자가 단일 방향(시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예를 나타내었는데, 제 2 실시 예에서는 회전자(904)가 제 1 실시 예와는 반대의 단일 방향(반시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예를 나타내었다. 고정자(902)에는 아홉 개의 티스(912)에 코일(916)이 권취된다. 고정자(902)의 티스(912)에 코일(916)이 권취되는 구조를 이웃한 두 개의 티스(912a)(912b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 티스(912a)에 코일(916a)이 권취되면, 권취된 코일(916a)이 티스(912a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(912b)에 코일(916b)이 권취되면, 권취된 코일(916b)이 티스(912b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(904)에는, 여섯 쌍 즉 열두 개의 영구 자석(110)이 회전축(908)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(904)의 외주면 방향을 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같이 방사항 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크 형태를 이루기 때문에 도 9에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다. 한 쌍의 영구 자석(910)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 9에 나타낸 모터는 6극의 회전자(904)를 가진 모터가 된다. 도 9에서 참조 부호 950으로 지시된 부분은 고정자(902) 및 회전자(904)에서 하나의 극을 구성하는 부분을 나타낸다. 참조 부호 950으로 지시된 부분에서 알 수 있듯이, 한 쌍의 영구 자석(910)은 회전축(908)으로부터 회전자(904)의 외주 방향을 향해 펼쳐지는 “V” 형상을 이룬다. 영구 자석(910)의 수는 여섯 쌍으로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다.

회전자(904)에 복수의 영구 자석(910)이 삽입된 상태에서 각 영구 자석(910) 마다의 양단에는 플럭스 배리어(906)가 형성된다. 또한 회전자(904)의 외주면과 플럭스 배리어(906) 사이에는 리브(Rib)(952)가 형성된다. 모터에서 플럭스 배리어 및 리브의 형상은 전자 가진력의 발생과 자속 경로의 형성, 감자력의 증가/감소 등에 밀접한 관련이 있다. 영구 자석에서 감자화를 최소화하는 방법 즉 내감자력을 최대화하는 방법으로는, 영구 자석의 두께를 증가시키는 방법 또는 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키는 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 더 큰 영구 자석이 요구됨에 따라 모터의 생산 원가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 두 번째 방법은, 영구 자석의 배치를 위해 더 넓은 공간이 요구됨에 따라 회전자의 부피(또는 모터의 부피)가 증가하는 원인이 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 영구 자석의 크기 및 모터의 부피가 증가하지 않도록 하면서 모터의 감자를 최소화하기 위한 회전자의 리브의 또 다른 구조를 제안하고자 한다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 캐비티와 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다. 특히 도 10은 도 9에서 점선으로 구분한 영역(950)에서 회전자(904) 부분 즉 1극을 형성하는 한 쌍의 영구 자석 및 그 주변의 구조를 나타낸 도면이다. 도 10에서는 캐비티 및 플럭스 배리어의 자세한 설명을 위해 캐비티 및 플럭스 배리어에 새로운 참조 부호를 부여하였다. 도 10에서, 제 1 캐비티(1008)와 제 2 캐비티(1018), 제 1 플럭스 배리어(1006), 제 2 플럭스 배리어(1016), 제 3 플럭스 배리어(1010), 제 4 플럭스 배리어(1020)에 새로운 참조 부호가 부여되었다.

도 10(A)는 캐비티(1008)(1018)에 영구 자석(910)이 매립되지 않은 상태를 나타낸 것이고, 도 10(B)는 캐비티(1008)(1018)에 영구 자석(910)이 매립된 상태를 나타낸 것이다. 도 10(B)에서 영구 자석(910)이 매립된 상태는 해칭(Hatching)으로 표시하였다.

도 10(A)에 나타낸 바와 같이, d축의 왼 쪽에는 회전자(104)의 외주 면에서 중심 축 방향을 향해 제 1 플럭스 배리어(1006)와 제 1 캐비티(1008), 제 3 플럭스 배리어(1010)가 연속하여 형성된다. 도 10(A)에서 제 1 플럭스 배리어(1006)와 제 1 캐비티(1008), 제 3 플럭스 배리어(1010)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

d축의 오른 쪽에는 회전자(104)의 외주 면에서 중심 축 방향을 향해 제 2 플럭스 배리어(1016)와 제 2 캐비티(1018), 제 4 플럭스 배리어(1020)가 연속하여 형성된다. 도 10(A)에서 제 2 플럭스 배리어(1016)와 제 2 캐비티(1018), 제 4 플럭스 배리어(1020)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터에서 한 개의 쌍을 이루는d축의 왼 쪽과 오른 쪽 각각에 형성되는 두 개의 플럭스 배리어는 그 모양과 위치가 서로 비대칭 구조를 갖는다. 예를 들면 도 10(A) 및 도 10(B)에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(1006) 및 제 2 플럭스 배리어(1016) 의 모양과 위치가 서로 비대칭 구조이다. 이는 회전자(1004)의 회전 방향을 고려한 것으로서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터에서는 회전자가 도 9에 나타낸 것과 같은 평면도 상에서 반시계 방향으로 회전하는 경우를 고려하여 제 1 플럭스 배리어(1006) 및 제 2 플럭스 배리어(1016)의 비대칭 구조를 결정한다. 이와 같은 두 개의 플럭스 배리어의 비대칭 구조에 대해 도 11을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 11은 도 10에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 비대칭 구조를 나타낸 도면이다. 도 11에는, 이해를 돕기 위해, q축을 중심으로 이웃한 서로 다른 극의 인접한 플럭스 배리어 및 캐비티를 나타내었다. 예를 들면 도 11의 제 1 플럭스 배리어(1006)와 제 1 캐비티(1008), 제 3 플럭스 배리어(1010)는 제 1 극의 일부를 구성하는 요소들이고, 제 2 플럭스 배리어(1016)와 제 2 캐비티(1018), 제 4 플럭스 배리어(1020)는 제 1 극에 인접한 제 2 극의 일부를 구성하는 요소들이다.

도 11에서, 영구 자석(910)을 매립하기 위한 제 1 캐비티(1008) 및 제 2 캐비티(1018)의 위치를 비교해 보면, 제 1 캐비티(1008)보다 제 2 캐비티(1018)가 회전자(104)의 외주 면에 더 가깝다. 따라서 제 1 캐비티(1008)와 제 2 캐비티(1018) 사이에는 q축의 길이 방향을 따라 참조 부호 1132로 나타낸 것 만큼의 위치의 차이가 존재한다. 단 제 1 캐비티(1008) 및 제 2 캐비티(1018)의 길이는 서로 동일하다. 제 1 캐비티(1008)와 제 2 캐비티(1018)의 위치의 차이는 제 1 캐비티(1008)와 제 2 캐비티(1018) 각각에 삽입(매립)되는 영구 자석(910)의 위치를 달리하기 위한 것으로서, 이 위치의 차이로 인해 영구 자석(110)에서 일어나는 감자를 줄일 수 있다.제 1 캐비티(1008)에 연속하여 형성되는 제 1 플럭스 배리어(1006)는, 제 1 캐비티(1008)의 일단(회전자(104)의 외주 면을 향하는 종단)에서 회전자(904)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 각도로 점차 감소하다가 상대적으로 급격한 각도를 이루며 마감된다. 달리 표현하면, 도 11에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(1006)는 회전자(904)의 원주 방향을 따라 길게 형성되는 쐐기 모양일 수 있다. 이와 같은 쐐기 모양에서 고정자(902)를 향하는 경계의 일부(1112)가 원만한 경사를 이루다가 나머지 부분(1114)이 상대적으로 급격한 경사를 이루며 마감될 수 있다. 제 1 플럭스 배리어(1006)에서, 원만한 경사를 이루는 부분(1112)이 회전자(904)의 회전 방향의 하류 측에 형성되고, 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1114)이 회전자(904)의 회전 방향의 상류 측에 형성된다. 즉, 회전자(904)가 회전할 때 제 1 플럭스 배리어(1006)에서 원만한 경사를 이루는 부분(1112)이 선행하고 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1114)이 그 뒤를 따르게 된다.

제 2 캐비티(1018)에 연속하여 형성되는 제 2 플럭스 배리어(1016)는, 제 2 캐비티(1018)의 일단(회전자(904)의 외주 쪽을 향하는 종단)에서 회전자(904)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 곡률의 커브를 그리며 점차 감소하면서 마감된다. 달리 표현하면, 제 2 플럭스 배리어(1016)에서 고정자(902)를 향하는 경계의 전체가 원만한 경사를 이루며 폭이 점차 좁아지면서 마감될 수 있다. 제 2 플럭스 배리어(1016)에서, 폭이 좁은 부분이 회전자(904)의 회전 방향의 하류 측에 형성되고, 폭이 넓은 부분이 회전자(904)의 회전 방향의 상류 측에 형성된다. 즉, 회전자(904)가 회전할 때 제 2 플럭스 배리어(1016)에서 폭이 좁은 부분이 선행하고 폭이 넓은 부분이 그 뒤를 따르게 된다.

제 3 플럭스 배리어(1010)와 제 4 플럭스 배리어(1020)는 제 1 캐비티(1008)와 제 2 캐비티(1018) 각각의 타단(회전자(904)의 중심부 쪽을 향하는 종단)에서 회전축(908)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 제 3 플럭스 배리어(1010) 및 제 4 플럭스 배리어(1020) 각각의 폭은 q축을 기준으로 q축에 가까워질수록 폭이 좁아지고 q축에서 멀어질수록 폭이 넓어진다.

영구 자석이 캐비티에 매립되는 영구 자석 매립형 모터에서는 회전자의 재질에 의해 결정되는 리브의 허용 응력까지 회전자의 회전 속도를 상승시킬 수 있다. 회전자가 회전하면 회전자에는 원심력이 작용하며, 이 원심력은 구조적으로 회전자의 리브 부분에 집중될 수 있다. 이 리브를 통해 자속의 누설이 발생할 수 있다. 특히 회전자를 구성하기 위해 적층되는 회전자 코어의 수가 증가할수록 리브가 증가하여 리브를 통해 더 많은 자속의 누설이 발생할 수 있다. 이와 같은 자속의 누설은 곧 영구 자석의 감자를 의미하기 때문에, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터에서는 리브의 바람직한 구조를 통해 감자의 최소화(즉 내감자력의 향상)를 구현하고자 한다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 12에는 특히 회전자(904)의 제 1 플럭스 배리어(1006)에 인접한 리브(952)의 형상을 나타내었다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 제 1 플럭스 배리어(1006)와 회전자(904)의 외주면(1204) 사이에 리브(952)가 형성된다.

제 1 플럭스 배리어(1006)에 인접한 리브(952)의 길이는 회전자(904)의 회전 방향(도 12의 경우에는 반시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 리브(952)는 회전자(904)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 리브(952)는, 회전자(904)의 회전 방향의 상류 쪽(1212)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(1214)의 폭이 상대적으로 더 좁다. 리브(952)의 상류 쪽(1212)의 폭이 더 넓은 이유는 제 1 캐비티(1008)에 삽입되는 영구 자석(910)으로 흐르는 자속을 리브(952)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(902)에서 회전자(904)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(1008)에 삽입되는 영구 자석(910)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 제 1 캐비티(1008)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(910)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(910)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(910)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(902)에서 회전자(904)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(1008)의 영구 자석(910)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 리브(952)의 상류 쪽(1212)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 리브(952)의 폭이 넓은 상류 쪽(1212)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 제 1 캐비티(1008)의 영구 자석(910)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(910)에서의 감자력은 감소하게 된다(즉 내감자력은 증가).

리브(952)의 하류 쪽(1214)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 제 1 플럭스 배리어(1006)의 크기를 충분히 확보하기 위함이다. 만약 리브(952)의 하류 쪽(1214)의 폭을 더 넓히면 제 1 플럭스 배리어(1006)의 크기가 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분하지 않을 수 있으므로 제 1 플럭스 배리어(1006)에 기대하는 자속 제어 효과가 감소할 수 있다. 따라서 리브(952)의 상류 쪽(1212)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 리브(952)를 통해 흐를 수 있도록 하되, 리브(952)의 하류 쪽(1214)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 제 1 플럭스 배리어(1006)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

<제 3 실시 예>

도 13은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 앞서 설명한 제 1 실시 예 및 제 2실시 예에는 회전자가 단일 방향(시계 방향과 반시계 방향 가운데 어느 한 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예를 나타내었는데, 앞으로 설명하게 될 제 3 실시 예에서는 회전자(1304)가 양 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)으로 회전 가능한 모터의 실시 예를 나타내었다. 고정자(1302)에는 아홉 개의 티스(1312)에 코일(1316)이 권취된다. 고정자(1302)의 티스(1312)에 코일(1316)이 권취되는 구조를 이웃한 두 개의 티스(1312a)(1312b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 13에 나타낸 바와 같이, 티스(1312a)에 코일(1316a)이 권취되면, 권취된 코일(1316a)이 티스(1312a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(1312b)에 코일(1316b)이 권취되면, 권취된 코일(1316b)이 티스(1312b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(1304)에는, 여섯 쌍 즉 열두 개의 영구 자석(1310)이 회전축(1308)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(1304)의 외주면을 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같이 방사상 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크 형태를 이루기 때문에 도 13에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다.

한 쌍의 영구 자석(1310)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 13에 나타낸 모터는 6극의 회전자(1304)를 가진 모터가 된다. 도 13에서 참조 부호 1350으로 지시된 부분은 고정자(1302) 및 회전자(1304)에서 하나의 극을 구성하는 부분을 나타낸다. 참조 부호 1350으로 지시된 부분에서 알 수 있듯이, 한 쌍의 영구 자석(1310)은 회전축(1308)으로부터 회전자(1304)의 외주 방향을 향해 펼쳐지는 “V” 형상을 이룬다. 영구 자석(1310)의 수는 여섯 쌍으로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다.

회전자(1304)의 영구 자석(1310)이 삽입된 상태에서 각 영구 자석(1310) 마다의 양단에는 플럭스 배리어(1306)가 형성된다. 또한 회전자(1304)의 외주 면과 플럭스 배리어(1306) 사이에는 리브(Rib)(1352)(1354)가 형성된다. 모터에서 플럭스 배리어 및 리브의 형상은 전자 가진력의 발생과 자속 경로의 형성, 감자력의 증가/감소 등에 밀접한 관련이 있다. 영구 자석에서 감자화를 최소화하는 방법 즉 내감자력을 최대화하는 방법으로는, 영구 자석의 두께를 증가시키는 방법 또는 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키는 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 더 큰 영구 자석이 요구됨에 따라 모터의 생산 원가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 두 번째 방법은, 영구 자석의 배치를 위해 더 넓은 공간이 요구됨에 따라 회전자의 부피(또는 모터의 부피)가 증가하는 원인이 될 수 있다.본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 영구 자석의 크기 및 모터의 부피가 증가하지 않도록 하면서 모터의 감자를 최소화하기 위한 회전자의 리브의 또 다른 구조를 제안하고자 한다.

도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 회전자에 형성되는 캐비티와 플럭스 배리어의 구체적인 형상을 나타낸 도면이다. 특히 도 13은 도 11에서 점선으로 구분한 영역(1350)에서 회전자(1304) 부분 즉 1극을 형성하는 한 쌍의 영구 자석 및 그 주변의 구조를 나타낸 도면이다. 도 14에서는 캐비티 및 플럭스 배리어의 자세한 설명을 위해 캐비티 및 플럭스 배리어에 새로운 참조 부호를 부여하였다. 도 14에서, 제 1 캐비티(1408)와 제 2 캐비티(1418), 제 1 플럭스 배리어(1406), 제 2 플럭스 배리어(1416), 제 3 플럭스 배리어(1410), 제 4 플럭스 배리어(1420)에 새로운 참조 부호가 부여되었다

도 14(A)는 캐비티(1408)(1418)에 영구 자석(1410)이 매립되지 않은 상태를 나타낸 것이고, 도 14(B)는 캐비티(1408)(1418)에 영구 자석(1410)이 매립된 상태를 나타낸 것이다. 도 14(B)에서 영구 자석(1410)의 매립 상태는 해칭(Hatching)으로 표시하였다.

도 14(A)에 나타낸 바와 같이, d축의 왼 쪽에는 회전자(1304)의 외측에서 중심부 방향(즉, 외주에서 중심축 방향)을 향해 제 1 플럭스 배리어(1406)와 제 1 캐비티(1408), 제 3 플럭스 배리어(1410)가 연속하여 형성된다. 도 14(A)에서 제 1 플럭스 배리어(1406)와 제 1 캐비티(1408), 제 3 플럭스 배리어(1410)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

d축의 오른쪽에는 회전자(1304)의 외측에서 중심부 방향(즉, 외주에서 중심축 방향)을 향해 제 2 플럭스 배리어(1416)와 제 2 캐비티(1418), 제 4 플럭스 배리어(1420)가 연속하여 형성된다. 도 14(A)에서 제 2 플럭스 배리어(1416)와 제 2 캐비티(1418), 제 4 플럭스 배리어(1420)가 점선으로 구획된 것은 각각을 구분하기 위한 가상의 구획이다.

본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터에서 한 개의 쌍을 이루는d축의 왼 쪽과 오른 쪽 각각에 형성되는 두 개의 플럭스 배리어는 그 모양과 위치가 서로 대칭 구조를 갖는다. 예를 들면 도 14(A) 및 도 14(B)에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(1406) 및 제 2 플럭스 배리어(1416)의 모양과 위치가 서로 대칭 구조이다. 이는 회전자(104)의 회전 방향을 고려한 것으로서, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터에서는 회전자가 도 13에 나타낸 것과 같은 평면도 상에서 시계 방향으로 회전하는 경우와 반시계 방향으로 회전하는 경우를 모두 고려하여 제 1 플럭스 배리어(1406) 및 제 2 플럭스 배리어(1416)가 서로 대칭 구조를 갖도록 한 것이다. 이와 같은 두 개의 플럭스 배리어의 대칭 구조에 대해 도 15를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 15는 도 14에 나타낸 한 쌍의 플럭스 배리어의 대칭 구조를 나타낸 도면이다. 도 15에는, 이해를 돕기 위해, q축을 중심으로 서로 대칭인 이웃한 서로 다른 극의 인접한 플럭스 배리어 및 캐비티를 나타내었다. 예를 들면 도 14의 제 1 플럭스 배리어(1406)와 제 1 캐비티(1408), 제 3 플럭스 배리어(1410)는 제 1 극의 일부를 구성하는 요소들이고, 제 2 플럭스 배리어(1416)와 제 2 캐비티(1418), 제 4 플럭스 배리어(1420)는 제 1 극에 인접한 제 2 극의 일부를 구성하는 요소들이다.

도 13에서, 영구 자석(1310)을 매립하기 위한 제 1 캐비티(1408) 및 제 2 캐비티(1418)의 위치를 비교해 보면, 제 1 캐비티(1408) 및 제 2 캐비티(1418)가 회전자(1304)의 중심부로부터 동일한 위치에 동일한 길이로 형성된다. 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터에서, 제 1 캐비티(1408) 및 제 2 캐비티(1418)가 회전자(1304)의 중심부로부터 동일한 위치에 동일한 길이로 형성되는 것은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 양방향 회전(시계 방향 회전 또는 반시계 방향 회전)을 고려한 것이다.

제 1 캐비티(1408)에 연속하여 형성되는 제 1 플럭스 배리어(1406)는, 제 1 캐비티(1408)의 일단(회전자(1304)의 외주 면을 향하는 종단)에서 회전자(1304)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 각도로 점차 감소하다가 상대적으로 급격한 각도를 이루며 마감된다. 달리 표현하면, 도 15에 나타낸 제 1 플럭스 배리어(1406)는 회전자(1304)의 원주 방향을 따라 길게 형성되는 쐐기 모양일 수 있다. 이와 같은 쐐기 모양에서 고정자(1302)를 향하는 경계의 일부(1512)가 원만한 경사를 이루다가 나머지 부분(1514)이 상대적으로 급격한 경사를 이루며 마감될 수 있다. 제 1 플럭스 배리어(1406)에서, 원만한 경사를 이루는 부분(1512)이 회전자(1304)의 회전 방향(반시계 방향)의 하류 측에 형성되고, 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1514)이 회전자(1304)의 회전 방향(반시계 방향)의 상류 측에 형성된다. 즉, 회전자(1304)가 회전할 때 제 1 플럭스 배리어(1406)에서 원만한 경사를 이루는 부분(1512)이 선행하고 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1514)이 그 뒤를 따르게 된다.

제 2 캐비티(1418)에 연속하여 형성되는 제 2 플럭스 배리어(1416)는, 제 2 캐비티(1418)의 일단(회전자(1304)의 외주 쪽을 향하는 종단)에서 회전자(1304)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 폭이 원만한 각도로 점차 감소하다가 상대적으로 급격한 각도를 이루며 마감된다. 달리 표현하면, 도 15에 나타낸 제 2 플럭스 배리어(1416)는 회전자(1304)의 원주 방향을 따라 길게 형성되는 쐐기 모양일 수 있다. 이와 같은 쐐기 모양에서 고정자(1302)를 향하는 경계의 일부(1522)가 원만한 경사를 이루다가 나머지 부분(1524)이 상대적으로 급격한 경사를 이루며 마감될 수 있다. 제 2 플럭스 배리어(1416)에서, 원만한 경사를 이루는 부분(1522)이 회전자(1304)의 회전 방향(시계 방향)의 하류 측에 형성되고, 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1524)이 회전자(1304)의 회전 방향(시계 방향)의 상류 측에 형성된다. 즉, 회전자(1304)가 회전할 때 제 2 플럭스 배리어(1416)에서 원만한 경사를 이루는 부분(1522)이 선행하고 급격한 경사를 이루며 마감되는 부분(1524)이 그 뒤를 따르게 된다.

제 3 플럭스 배리어(1410)와 제 4 플럭스 배리어(1420)는 제 1 캐비티(1408)와 제 2 캐비티(1418) 각각의 타단(회전자(1304)의 중심 축을 향하는 종단)에서 회전축(1308)의 둘레 방향을 따라 길게 형성되되, 제 3 플럭스 배리어(1410) 및 제 4 플럭스 배리어(1420) 각각의 폭은 q축을 기준으로 q축에 가까워질수록 폭이 좁아지고 q축에서 멀어질수록 폭이 넓어진다.

도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 16에는 특히 회전자(1304)의 제 1 플럭스 배리어(1406)에 인접한 제 1 리브(1352) 및 제 2 플럭스 배리어(1416)에 인접한 제 2 리브(1354)의 형상을 나타내었다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 1 플럭스 배리어(1406)와 회전자(1304)의 외주면(1604) 사이에 제 1 리브(1352)가 형성되고, 제 2 플럭스 배리어(1416)와 회전자(1304)의 외주면(1604) 사이에 제 2 리브(1354)가 형성된다. 제 1 리브(1352)와 제 2 리브(1354)는 q축을 중심으로 서로 대칭을 이룬다. 제 1 리브(1352)의 형상은 회전자(1304)가 반시계 방향으로 회전하는 것을 고려한 것이고, 제 2 리브(1354)의 형상은 회전자(1304)가 시계 방향으로 회전하는 것을 고려한 것이다.

제 1 플럭스 배리어(1406)에 인접한 제 1 리브(1352)의 길이는 회전자(1304)의 회전 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 제 1 리브(1352)는 회전자(1304)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 제 1 리브(1352)는 회전자(1304)의 회전 방향의 상류 쪽(1612)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(1614)의 폭이 상대적으로 더 좁다. 제 1 리브(1352)의 상류 쪽(1612)의 폭이 더 넓은 이유는 제 1 캐비티(1408)에 삽입되는 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속을 제 1 리브(1352)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(1202)에서 회전자(1304)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(1408)에 삽입되는 영구 자석(1310)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 제 1 캐비티(1408)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(1310)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(1310)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(1202)에서 회전자(1304)로 흐르는 자속이 제 1 캐비티(1408)의 영구 자석(1310)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 제 1 리브(1352)의 상류 쪽(1612)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 제 1 리브(1352)의 폭이 넓은 상류 쪽(1612)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 제 1 캐비티(1408)의 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(1310)에서의 감자력은 감소(즉 내감자력은 증가)하게 된다.

제 1 리브(1352)의 하류 쪽(1614)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 제 1 플럭스 배리어(1406)의 크기를 충분히 확보하기 위함이다. 만약 제 1 리브(1352)의 하류 쪽(1614)의 폭을 더 넓히면 제 1 플럭스 배리어(1406)의 크기가 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분하지 않을 수 있으므로 제 1 플럭스 배리어(1406)에 기대하는 자속 제어 효과가 감소할 수 있다. 따라서 제 1 리브(1352)의 상류 쪽(1612)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 제 1 리브(1352)를 통해 흐를 수 있도록 하고, 제 1 리브(1352)의 하류 쪽(1614)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 제 1 플럭스 배리어(1406)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

제 2 플럭스 배리어(1416)에 인접한 제 2 리브(1354)의 길이는 회전자(1304)의 회전 방향(시계 방향 또는 반시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 제 2 리브(1354)는 회전자(1304)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 제 2 리브(1354)는 회전자(1304)의 회전 방향의 상류 쪽(1622)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(1624)의 폭이 상대적으로 더 좁다. 제 2 리브(1354)의 상류 쪽(1622)의 폭이 더 넓은 이유는 제 2 캐비티(1418)에 삽입되는 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속을 제 2 리브(1354)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(1302)에서 회전자(1304)로 흐르는 자속이 제 2 캐비티(1418)에 삽입되는 영구 자석(1310)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 제 2 캐비티(1418)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(1310)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(1310)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(1302)에서 회전자(1304)로 흐르는 자속이 제 2 캐비티(1418)의 영구 자석(1310)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 제 2 리브(1354)의 상류 쪽(1622)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 제 2 리브(1354)의 폭이 넓은 상류 쪽(1622)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 제 2 캐비티(1418)의 영구 자석(1310)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(1310)에서의 감자력은 감소(즉 내감자력은 증가)하게 된다.

제 2 리브(1354)의 하류 쪽(1624)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 제 2 플럭스 배리어(1416)의 크기를 충분히 확보하기 위함이다. 만약 제 2 리브(1354)의 하류 쪽(1624)의 폭을 더 넓히면 제 2 플럭스 배리어(1416)의 크기가 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분하지 않을 수 있으므로 제 2 플럭스 배리어(1416)에 기대하는 자속 제어 효과가 감소할 수 있다. 따라서 제 2 리브(1354)의 상류 쪽(1622)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 제 2 리브(1354)를 통해 흐를 수 있도록 하고, 제 2 리브(1354)의 하류 쪽(1624)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 제 2 플럭스 배리어(1416)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

<제 4 실시 예>

도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 본 발명의 제 4 실시 예는 단일의 영구 자석(1710)이 하나의 극을 이루고, 회전자(1704) 및 회전축(1708)이 단일 방향(예를 들면 시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예이다. 고정자(1702)에 형성되는 아홉 개의 티스(1712)에 코일(1716)이 권취된다. 고정자(1702)의 티스(1712)에 코일(1716)이 권취되는 구조 를 이웃한 두 개의 티스(1712a)(1712b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 17에 나타낸 바와 같이, 티스(1712a)에 코일(1716a)이 권취되면, 권취된 코일(1716a)이 티스(1712a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(1712b)에 코일(1716b)이 권취되면, 권취된 코일(1716b)이 티스(1712b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(1704)에는, 여섯 개의 영구 자석(1704)이 회전축(1708)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(1704)의 외주 면를 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같이 방사상 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크 형태를 이루기 때문에 도 17에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다.

하나의 영구 자석(1710)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 17에 나타낸 모터는 6극의 회전자(1704)를 가진 모터가 된다. 한 개의 영구 자석(1710)은 회전축(1708)으로부터 회전자(1704)의 외주 면을 향해 길게 “I” 형상을 이룬다. 영구 자석(1710)의 수는 여섯 개로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다. 도 17의 영구 자석의 착자 방향을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 복수의 영구 자석들(1710)은 d축을 중심으로 서로 마주보도록 배치된다. d축을 중심으로 서로 마주보는 영구 자석들(1710)은 서로 동일한 극성끼리 마주보도록 착자된다(N극과 N극 또는 S극과 S극). q축을 중심으로 할 때 각각의 영구 자석(110)은 서로 다른 극성으로 착자된다(N극과 S극 또는 S극과 N극).

각각의 영구 자석(1710)이 삽입된 상태에서 영구 자석(1710)의 양단에는 플럭스 배리어(1706)가 형성된다. 회전자(1704)의 플럭스 배리어(1706)와 고정자(1702)의 내측 면 사이에는 리브(Rib)(1752)가 형성된다. 모터에서 플럭스 배리어 및 리브의 형상은 전자 가진력의 발생과 자속 경로의 형성, 감자력의 증가/감소 등에 밀접한 관련이 있다. 영구 자석에서 감자화를 최소화하는 방법 즉 내감자력을 최대화하는 방법으로는, 영구 자석의 두께를 증가시키는 방법 또는 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키는 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 더 큰 영구 자석이 요구됨에 따라 모터의 생산 원가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 두 번째 방법은, 영구 자석의 배치를 위해 더 넓은 공간이 요구됨에 따라 회전자의 부피(또는 모터의 부피)가 증가하는 원인이 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 영구 자석의 크기 및 모터의 부피가 증가하지 않도록 하면서 모터의 감자를 최소화하기 위한 회전자의 리브의 구조를 제안하고자 한다.

도 18은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 회전자(1704)의 외주면(1804)과 플럭스 배리어(1706) 사이에 리브(1752)가 형성된다. 플럭스 배리어(1706)에 인접한 리브(1752)의 길이는 회전자(1704)의 회전 방향(도 18의 경우에는 시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 리브(1752)는 회전자(1704)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 리브(1752)는 회전자(1704)의 회전 방향의 상류 쪽(1812)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(1814)의 폭이 상대적으로 더 좁다.

리브(1752)의 상류 쪽(1812)의 폭이 더 넓은 이유는 캐비티(1808)에 삽입되는 영구 자석(1710)으로 흐르는 자속을 리브(1752)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(1702)에서 회전자(1704)로 흐르는 자속이 캐비티(1808)에 삽입되는 영구 자석(1710)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 캐비티(1808)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(1710)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(1710)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(1710)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(1702)에서 회전자(1704)로 흐르는 자속이 캐비티(1808)의 영구 자석(1710)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 리브(1752)의 상류 쪽(1812)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 리브(1752)의 폭이 넓은 상류 쪽(1812)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 캐비티(1808)의 영구 자석(1710)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(1710)에서의 감자력은 감소하게 된다(즉 내감자력은 증가).

리브(1752)의 하류 쪽(1814)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 플럭스 배리어(1706)의 크기를 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분한 크기로 확보하기 위함이다. 만약 리브(1752)의 하류 쪽(1814)의 폭을 더 넓히면 플럭스 배리어(1706)의 크기가 충분하지 않을 수 있으므로 플럭스 배리어(1706)에 기대하는 자속 제어 효과 가 감소할 수 있다. 따라서 리브(1752)의 상류 쪽(1812)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 리브(1752)를 통해 흐를 수 있도록 하고, 리브(1752)의 하류 쪽(1814)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 플럭스 배리어(1706)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

<제 5 실시 예>

도 19는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 본 발명의 제 5 실시 예는 단일의 영구 자석(1710)이 하나의 극을 이루고, 회전자(1704) 및 회전축(1708)이 단일 방향(예를 들면 반시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예이다. 고정자(1902)에 형성되는 아홉 개의 티스(1912)에 코일(1916)이 권취된다. 고정자(1902)의 티스(1912)에 코일(1916)이 권취되는 구조를 이웃한 두 개의 티스(1912a)(1912b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 19에 나타낸 바와 같이, 티스(1912a)에 코일(1916a)이 권취되면, 권취된 코일(1916a)이 티스(1912a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(1912b)에 코일(1916b)이 권취되면, 권취된 코일(1916b)이 티스(1912b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(1904)에는, 여섯 개의 영구 자석(1904)이 회전축(1908)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(1904)의 외주 면을 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같이 방사상 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크 형태를 이루기 때문에 도 19에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다.

하나의 영구 자석(1910)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 19에 나타낸 모터는 6극의 회전자(1904)를 가진 모터가 된다. 한 개의 영구 자석(1910)은 회전축(1908)으로부터 회전자(1904)의 외주 방향을 향해 길게 “I” 형상을 이룬다. 영구 자석(1910)의 수는 여섯 개로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다. 도 19의 영구 자석의 착자 방향을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 복수의 영구 자석들(1910)은 d축을 중심으로 서로 마주보도록 배치된다. d축을 중심으로 서로 마주보는 영구 자석들(1910)은 서로 동일한 극성끼리 마주보도록 착자된다(N극과 N극 또는 S극과 S극). q축을 중심으로 할 때 각각의 영구 자석(1910)은 서로 다른 극성으로 착자된다(N극과 S극 또는 S극과 N극).

각각의 영구 자석(1910)이 삽입된 상태에서 영구 자석(1910)의 양단에는 플럭스 배리어(1906)가 형성된다. 회전자(1904)의 플럭스 배리어(1906)와 고정자(1902)의 내측 면 사이에는 리브(Rib)(1952)가 형성된다.

모터에서 플럭스 배리어 및 리브의 형상은 전자 가진력의 발생과 자속 경로의 형성, 감자력의 증가/감소 등에 밀접한 관련이 있다. 영구 자석에서 감자화를 최소화하는 방법 즉 내감자력을 최대화하는 방법으로는, 영구 자석의 두께를 증가시키는 방법 또는 영구 자석과 고정자 사이의 거리를 증가시키는 방법이 있다. 첫 번째 방법은, 더 큰 영구 자석이 요구됨에 따라 모터의 생산 원가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 두 번째 방법은, 영구 자석의 배치를 위해 더 넓은 공간이 요구됨에 따라 회전자의 부피(또는 모터의 부피)가 증가하는 원인이 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 영구 자석의 크기 및 모터의 부피가 증가하지 않도록 하면서 모터의 감자를 최소화하기 위한 회전자의 리브의 구조를 제안하고자 한다.

도 20은 도 19에 나타낸 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 회전자(1904)의 외주면(2004)과 플럭스 배리어(1906) 사이에 리브(1952)가 형성된다. 플럭스 배리어(1906)에 인접한 리브(1952)의 길이는 회전자(1904)의 회전 방향(도 20의 경우에는 반시계 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 리브(1952)는 회전자(1904)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 리브(1952)는 회전자(1904)의 회전 방향의 상류 쪽(2012)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(2014)의 폭이 상대적으로 더 좁다.

리브(1952)의 상류 쪽(2012)의 폭이 더 넓은 이유는 캐비티(2008)에 삽입되는 영구 자석(1910)으로 흐르는 자속을 리브(1952)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(1902)에서 회전자(1904)로 흐르는 자속이 캐비티(2008)에 삽입되는 영구 자석(1910)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 캐비티(2008)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(1910)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(1910)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(1910)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(1902)에서 회전자(1904)로 흐르는 자속이 캐비티(2008)의 영구 자석(1910)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 리브(1952)의 상류 쪽(2012)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 리브(1952)의 폭이 넓은 상류 쪽(2012)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 캐비티(2008)의 영구 자석(1910)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(1910)에서의 감자력은 감소하게 된다(즉 내감자력은 증가).

리브(1952)의 하류 쪽(2014)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 플럭스 배리어(1906)의 크기를 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분한 크기로 확보하기 위함이다. 만약 리브(1952)의 하류 쪽(2014)의 폭을 더 넓히면 플럭스 배리어(1906)의 크기가 충분하지 않을 수 있으므로 플럭스 배리어(1906)에 기대하는 자속 제어 효과 가 감소할 수 있다. 따라서 리브(1952)의 상류 쪽(2012)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 리브(1952)를 통해 흐를 수 있도록 하고, 리브(1952)의 하류 쪽(2014)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 플럭스 배리어(1906)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

<제 6 실시 예>

도 21은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 모터의 고정자 및 회전자의 평면도이다. 본 발명의 제 6 실시 예는 단일의 영구 자석(1710)이 하나의 극을 이루고, 회전자(1704) 및 회전축(1708)이 양방향(예를 들면 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 회전하는 모터의 실시 예이다. 고정자(2102)에 형성되는 아홉 개의 티스(2112)에 코일(2116)이 권취된다. 고정자(2102)의 티스(2112)에 코일(2116)이 권취되는 구조를 이웃한 두 개의 티스(2112a)(2112b)를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 21에 나타낸 바와 같이, 티스(2112a)에 코일(2116a)이 권취되면, 권취된 코일(2116a)이 티스(2112a)의 좌우 공간(슬롯)을 차지한다. 또한, 이웃한 또 다른 티스(2112b)에 코일(2116b)이 권취되면, 권취된 코일(2116b)이 티스(2112b)의 좌우 공간을 차지한다.

회전자(2104)에는, 여섯 개의 영구 자석(2104)이 회전축(2108)을 중심으로 서로 대칭을 이루며 회전자(2104)의 외주를 향하도록 방사상의 형태로 매립된다. 이와 같이 방사상 형태로 매립되는 복수의 영구 자석이 스포크 형태를 이루기 때문에 도 21에 나타낸 자속 집중형 모터를 스포크 타입 모터(Spoke Type Motor)라고도 한다.

하나의 영구 자석(2110)은 하나의 극을 이룬다. 따라서 도 21에 나타낸 모터는 6극의 회전자(2104)를 가진 모터가 된다. 한 개의 영구 자석(2110)은 회전축(2108)으로부터 회전자(2104)의 외주 방향을 향해 길게 “I” 형상을 이룬다. 영구 자석(2110)의 수는 여섯 개로 한정되지 않으며 모터의 목적하는 특성(예를 들면 극 수)을 구현하기 위해 그 수가 달라질 수 있다. 도 21의 영구 자석의 착자 방향을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 복수의 영구 자석들(2110)은 d축을 중심으로 서로 마주보도록 배치된다. d축을 중심으로 서로 마주보는 영구 자석들(2110)은 서로 동일한 극성끼리 마주보도록 착자된다(N극과 N극 또는 S극과 S극). q축을 중심으로 할 때 각각의 영구 자석(2110)은 서로 다른 극성으로 착자된다(N극과 S극 또는 S극과 N극).

각각의 영구 자석(2110)이 삽입된 상태에서 영구 자석(2110)의 양단에는 플럭스 배리어(2106)가 형성된다. 회전자(2104)의 플럭스 배리어(2106)와 고정자(2102)의 내측 면 사이에는 리브(Rib)(2152)(2154)가 형성된다.

도 22는 도 21에 나타낸 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 모터의 회전자의 리브(rib)의 형상을 나타낸 도면이다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 플럭스 배리어(2106)와 회전자(2104)의 외주면(2204) 사이에 리브(2152)(2154)가 형성된다. 리브(2152)(2154)는 단일의 것이지만, 설명의 편의를 위해 두 개의 참조 부호로 나누어 지시하고자 한다. 이는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 모터의 리브(2152)(2154)가 회전자(2104)의 양방향 회전을 고려한 형상을 갖기 때문이다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하고자 한다. 플럭스 배리어(2106)에 인접한 리브(2152)(2154)의 길이는 회전자(2104)의 회전 방향(도 22의 경우에는 시계 방향과 반시계 방향의 양 방향)을 따라 길게 형성된다. 또한 리브(2152)(2154)는 각각 회전자(2104)의 회전 방향을 따라 그 폭이 점점 좁아지는 형상이다. 즉 회전자(2104)의 시계 방향으로의 회전을 고려한 리브(2152)는 회전자(2104)의 회전 방향(시계 방향)의 상류 쪽(2212a)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(2214)의 폭이 상대적으로 더 좁다. 또한, 회전자(2104)의 반시계 방향으로의 회전을 고려한 리브(2154)는 회전자(2104)의 회전 방향(반시계 방향)의 상류 쪽(2212b)의 폭이 더 넓고 하류 쪽(2214)의 폭이 상대적으로 더 좁다.

리브(2152)의 상류 쪽(2212a)의 폭이 더 넓은 이유는 캐비티(2208)에 삽입되는 영구 자석(2110)으로 흐르는 자속을 리브(2152)의 폭이 넓은 쪽으로 흐르도록 유도하기 위함이다. 앞서 도 5에 나타내었던 것처럼, 고정자(2102)에서 회전자(2104)로 흐르는 자속이 캐비티(2208)에 삽입되는 영구 자석(2110)으로 흐르는 것을 알 수 있다. 캐비티(2208)에 삽입되는 영구 자석으로 흐르는 자속은 영구 자석(2110)의 감자력을 유발하기 때문에 영구 자석(2110)으로 흐르는 자속이 감소할수록 영구 자석(2110)의 감자력을 줄일 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 모터에서는 고정자(2102)에서 회전자(2104)로 흐르는 자속이 캐비티(2208)의 영구 자석(2110)으로 흐르는 것을 최소화하기 위해 리브(2152)의 상류 쪽(2212a)의 폭을 넓게 형성한 것이다. 즉 회전자(2104)가 시계 방향으로 회전할 때 리브(2152)의 폭이 넓은 상류 쪽(2212a)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 캐비티(2208)의 영구 자석(2110)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(2110)에서의 감자력은 감소(즉 내감자력은 증가)하게 된다. 리브(2154)의 경우에도, 리브(2152)의 경우와 마찬가지로, 회전자(2104)가 반시계 방향으로 회전할 때 리브(2154)의 폭이 넓은 상류 쪽(2212b)으로 더 많은 자속이 흐르게 되어 캐비티(2208)의 영구 자석(2110)으로 흐르는 자속이 감소함으로써 영구 자석(2110)에서의 감자력은 감소(즉 내감자력은 증가)하게 된다.

리브(2152)(2154)의 하류 쪽(2214)의 폭을 상대적으로 좁게 형성하는 것은 플럭스 배리어(2106)의 크기를 목적하는 수준으로 자속의 흐름을 제어하기에 충분한 크기로 확보하기 위함이다. 만약 리브(2152)(2154)의 하류 쪽(2214)의 폭을 더 넓히면 플럭스 배리어(2106)의 크기가 충분하지 않을 수 있으므로 플럭스 배리어(2106)에 기대하는 자속 제어 효과 가 감소할 수 있다. 따라서 리브(2152)(2154)의 상류 쪽(2212a)(2212b)의 폭을 넓게 형성하여 더 많은 자속이 리브(2152)를 통해 흐를 수 있도록 하고, 리브(2152)의 하류 쪽(2214)은 그 폭을 상대적으로 좁게 형성하여 플럭스 배리어(2106)의 크기가 충분히 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

도 23은 단방향 회전 모터의 리브의 형상이 대칭인 경우의 감자 해석 결과를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 회전 모터의 리브의 형상이 도 7 또는 도 11에 나태낸 것처럼 비대칭 구조를 갖는 것과 달리, 도 23에 나타낸 비교 모델로서의 단방향 회전 모터의 리브는 서로 대칭이며 그 형상이 본 발명의 실시 예와는 다르다. 참고로, 도 23의 감자 해석을 위해 -20℃의 온도에서 50A(peak)의 전류를 인가하였다.

도 23(A)는 리브가 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 전의 영구 자석(2310)의 자력을 나타낸 것이고, 도 23(B)는 리브가 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 후의 영구 자석(2310)의 자력을 나타낸 것이다. 도 23(A) 및 도 23(B)에서, 영구 자석(2310)의 고정자(2302) 방향의 모서리 부분(2360)을 비교해 보면, 감자 해석 후의 감자 정도를 알 수 있다.

도 23(C)는 이와 같은 리브의 형상이 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 전과 후의 기전력(Electromotive Force, EMF)을 비교하기 위한 그래프이다. 도 23(C)에 나타낸 그래프를 보면 감자 해석 전과 감자 해석 후의 기전력(EMF)의 차이를 더욱 확실히 알 수 있다. 즉, 감자 해석 전의 기전력(EMF)은 33.71075963 V이고, 감자 해석 후의 기전력(EMF)은 32.46415948 V로서, 약 1.24660015 V의 차이가 있음을 알 수 있다. 이를 백분율로 환산하면 약 3.70%의 차이가 된다. 즉, 도 23에 나타낸 것과 같은 리브 구조에서의 감자율이 약 3.70%인 것을 알 수 있다.

도 24는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단방향 회전 모터(반시계 방향 회전 모터)의 비대칭형 리브의 감자 해석 결과를 나타낸 도면이다. 참고로, 도 24의 감자 해석을 위해 -20℃의 온도에서 50A(peak)의 전류를 인가하였다.

도 24(A)는 리브가 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 전의 영구 자석(2410)의 자력을 나타낸 것이고, 도 24(B)는 리브가 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 후의 영구 자석(2410)의 자력을 나타낸 것이다. 도 24(A) 및 도 24(B)에서, 영구 자석(2410)의 고정자(2402) 방향의 모서리 부분(2460)을 비교해 보면, 감자 해석 후의 감자 정도를 알 수 있다.

도 24(C)는 리브가 대칭 구조인 단방향 회전 모터의 감자 해석 전과 후의 기전력(Electromotive Force, EMF)을 비교한 그래프이다. 도 24(C)에 나타낸 그래프를 보면 감자 해석 전과 감자 해석 후의 기전력(EMF)의 차이를 더욱 확실히 알 수 있다. 즉, 감자 해석 전의 기전력(EMF)은 33.55994991 V이고, 감자 해석 후의 기전력(EMF)은 32.57764857 V로서, 약 0.98230134 V의 차이가 있음을 알 수 있다. 이를 백분율로 환산하면 약 2.93%의 차이가 된다. 즉, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 플럭스 배리어 구조에서의 감자율이 약 2.93%인 것을 알 수 있다.

이처럼, 도 24에 나타낸 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단방향 회전 모터의 감자 해석 결과를 도 23의 비교 모델의 감자 해석 결과와 비교해 보면, 도 23의 비교 모델의 감자 해석 결과의 감자율이 3.70%인 것과 달리, 도 24에 나타낸 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단방향 회전 모터의 감자 해석 결과의 감자율은 2.93%이다. 따라서 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단방향 회전 모터의 비대칭 리브 구조에서의 감자율이 상대적으로 더 낮은 것을 알 수 있다.

결국, 본 발명의 실시 예와 같은 리브 구조를 통해 모터의 감자율을 감소시키는(내감자력을 향상시키는) 본 발명의 목적이 충실히 달성됨을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단방향 회전 모터(시계 방향 회전 모터)의 경우에도 위에 나타낸 것과 유사한 수준의 감자율 감소 효과를 얻을 수 있다.

도 25는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 무부하 역기전력 및 고주파 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 25(A)는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 무부하 역기전력 분석 결과이고, 도 25(B)는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 고조파 분석 결과이다. 도 25(A) 및 도 25(B)에서 무부하 역기전력 분석 결과와 고조파 분석 결과를 통해 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터의 감자율이 상대적으로 더 낮은 것을 알 수 있다.

도 26은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터와 비교 모델의 영구 자석 단부에서의 부하선(Load Line)을 나타낸 것이다. 도 26에 나타낸 것처럼 영구 자석 단부에서의 감자력을 비교해 보면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 양방향 회전 모터의 감자력이 비교 모델의 감자력보다 상대적으로 낮은 것을 알 수 있다. 참고로, 도 26의 분석을 위해 30A(peak)의 전류를 인가하였다.

102, 902, 1302, 1702, 1902, 2102 : 고정자
104, 904, 1304, 1704, 1904, 2104 : 회전자
106, 106c, 106d, 906c, 906d, 1306c, 1306d : 플럭스 배리어
110, 910, 1310 : 영구 자석
108, 908, 1308 : 회전축
116 : 코일
202 : 회전자 코어
352, 952, 1352, 1354, 1752, 1952, 2152, 2154 : 리브(Rib)

Claims

단일 방향으로 회전하는 모터의 회전자에 있어서,
자석을 매립하기 위한 캐비티와;
상기 캐비티의 일단과 연통하고 상기 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와;
상기 회전자의 외주면과 상기 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고,
상기 리브는, 상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 상기 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 넓은 형상이고,
상기 캐비티는,
제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 상기 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 상기 제2 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 제 1 캐비티 또는 제 2 캐비티 중 어느 하나가 다른 하나보다 상기 회전자의 외주면에 더 가깝게 배치되고,
상기 제 1 영구 자석과 상기 제 2 영구 자석은 서로 평행하게 배치되고,
단일의 영구 자석을 매립하기 위한 단일의 캐비티에 매립된 상기 단일의 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 단일의 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 “I” 형상으로 형성되는 모터의 회전자.
제 1 항에 있어서,
상기 리브가 상기 회전자의 원주 방향을 따라 형성되는 모터의 회전자.
제 2 항에 있어서,
상기 리브의 일단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 타단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터의 회전자.
제 2 항에 있어서,
상기 리브의 양단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 중간 부분의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터의 회전자.
제 1 항에 있어서, 상기 플럭스 배리어는,
상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 상기 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 좁은 모터의 회전자.
제 1 항에 있어서, 상기 플럭스 배리어는,
상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 양단의 폭이 상기 리브의 중간 부분의 폭보다 더 좁은 모터의 회전자.
제 1 항에 있어서,
상기 캐비티와 상기 플럭스 배리어, 상기 리브가 상기 회전자의 회전 축에서 상기 외주면 방향으로 연속하여 형성되는 모터의 회전자.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티와 상기 제 2 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 방사상으로 형성되는 모터의 회전자.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티와 상기 제 2 캐비티가 상기 회전자의 회전 축의 중점으로부터 상기 외주면 방향으로 펼쳐지는 “V” 형상을 이루는 모터의 회전자.
삭제
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양방향으로 회전하는 모터의 회전자에 있어서,
자석을 매립하기 위한 캐비티와;
상기 캐비티의 일단과 연통하고 상기 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와;
상기 회전자의 외주면과 상기 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고,
상기 리브는, 상기 회전자의 회전 방향을 따라 길이를 갖도록 형성되되, 상기 리브의 양단의 폭이 상기 리브의 중간 부분의 폭보다 더 넓은 형상이고,
상기 캐비티는,
제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 상기 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 상기 제2 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 제 1 캐비티 또는 제 2 캐비티 중 어느 하나가 다른 하나보다 상기 회전자의 외주면에 더 가깝게 배치되고,
상기 제 1 영구 자석과 상기 제 2 영구 자석은 서로 평행하게 배치되고,
단일의 영구 자석을 매립하기 위한 단일의 캐비티에 매립된 상기 단일의 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 단일의 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 “I” 형상으로 형성되는 모터의 회전자.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 12 항에 있어서,
상기 리브가 상기 회전자의 원주 방향을 따라 형성되는 모터의 회전자.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 13 항에 있어서,
상기 리브의 일단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 타단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터의 회전자.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 13 항에 있어서,
상기 리브의 양단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 중간 부분의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터의 회전자.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 12 항에 있어서, 상기 플럭스 배리어는,
상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 상기 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 좁은 모터의 회전자.
◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 12 항에 있어서, 상기 플럭스 배리어는,
상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 양단의 폭이 상기 리브의 중간 부분의 폭보다 더 좁은 모터의 회전자.
◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 12 항에 있어서,
상기 캐비티와 상기 플럭스 배리어, 상기 리브가 상기 회전자의 회전 축에서 상기 외주면 방향으로 연속하여 형성되는 모터의 회전자.
◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 12 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티와 상기 제 2 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 방사상으로 형성되는 모터의 회전자.
◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 19 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티와 상기 제 2 캐비티가 상기 회전자의 회전 축의 중점으로부터 상기 외주면 방향으로 펼쳐지는 “V” 형상을 이루는 모터의 회전자.
삭제
삭제
◈청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

코일이 권선되는 고정자와;
상기 고정자의 내측에 회전 가능하도록 설치되며 적어도 하나의 자석이 매립되는 회전자를 포함하고,
상기 회전자는,
상기 자석을 매립하기 위한 캐비티와;
상기 캐비티의 일단과 연통하고 상기 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와;
상기 회전자의 외주면과 상기 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하되,
상기 리브는, 상기 회전자의 회전 방향의 상류 쪽 일단의 폭이 상기 회전 방향의 하류 쪽 타단의 폭보다 더 넓은 형상이고,
상기 캐비티는,
제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 상기 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 상기 제2 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 제 1 캐비티 또는 제 2 캐비티 중 어느 하나가 다른 하나보다 상기 회전자의 외주면에 더 가깝게 배치되고,
상기 제 1 영구 자석과 상기 제 2 영구 자석은 서로 평행하게 배치되고,
단일의 영구 자석을 매립하기 위한 단일의 캐비티에 매립된 상기 단일의 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 단일의 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 “I” 형상으로 형성되는 모터.
◈청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 23 항에 있어서,
상기 리브가 상기 회전자의 원주 방향을 따라 형성되는 모터.
◈청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 24 항에 있어서,
상기 리브의 일단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 타단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터.
◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 24 항에 있어서,
상기 리브의 양단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 중간 부분의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터.
◈청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

코일이 권선되는 고정자와;
상기 고정자의 내측에 회전 가능하도록 설치되며 적어도 하나의 자석이 매립되는 회전자를 포함하고,
상기 회전자는,
상기 자석을 매립하기 위한 캐비티와;
상기 캐비티의 일단과 연통하고, 상기 회전자의 외주면에 인접하게 형성되는 플럭스 배리어와;
상기 회전자의 외주면과 상기 플럭스 배리어 사이에 형성되는 리브를 포함하고,
상기 리브는, 상기 회전자의 회전 방향을 따라 길이를 갖도록 형성되되, 상기 리브의 양단의 폭이 상기 리브의 중간 부분의 폭보다 더 넓은 형상이고,
상기 캐비티는,
제 1 영구 자석을 매립하기 위한 제 1 캐비티에 매립된 상기 제1 영구 자석과 제 2 영구 자석을 매립하기 위한 제 2 캐비티에 매립된 상기 제2 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 제 1 캐비티 또는 제 2 캐비티 중 어느 하나가 다른 하나보다 상기 회전자의 외주면에 더 가깝게 배치되고,
상기 제 1 영구 자석과 상기 제 2 영구 자석은 서로 평행하게 배치되고,
단일의 영구 자석을 매립하기 위한 단일의 캐비티에 매립된 상기 단일의 영구 자석이 1극을 구성하고,
상기 단일의 캐비티가 상기 회전자의 회전 축을 중점으로 하여 상기 외주면 방향으로 “I” 형상으로 형성되는 모터.
◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 27 항에 있어서,
상기 리브가 상기 회전자의 원주 방향을 따라 형성되는 모터.
◈청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 28 항에 있어서,
상기 리브의 일단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 타단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터.
◈청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 28 항에 있어서,
상기 리브의 양단의 폭이 상기 회전 방향을 따라 급격히 감소하는 형태이고;
상기 리브의 중간 부분의 폭이 상기 회전 방향을 따라 원만하게 감소하는 형태인 모터.