KR102597818B1 - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 구체적으로는 마그넷의 자속을 보다 집중적으로 이용할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부에 의해서 상기 로터 코어의 양측에 위치하는 마그넷의 측면 중 일부가 노출되어 원주 방향으로 공극이 형성됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부에 의해서 상기 로터 코어의 양측에 위치하는 마그넷의 측면 중 일부가 노출되어 원주 방향으로 공극이 형성됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 구체적으로는 마그넷의 자속을 보다 집중적으로 이용할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
모터는 스테이터와 로터 사이의 전자기력을 통하여 로터를 구동시키는 장치이다. 고정된 스테이터에 대해서 로터가 회전하는 모터가 일반적이다.
상기 모터는 다양한 장치에 사용될 수 있으며 일례로 세탁기의 드럼을 회전시키는 구동장치로서 모터가 사용될 수 있다. 즉, 로터가 드럼의 샤프트와 연결되어 로터의 회전이 상기 드럼의 회전으로 전환되어 세탁이 수행될 수 있다.
세탁기 등에 사용되는 모터 특히 로터는 상대적으로 큰 힘을 샤프트를 통해 드럼으로 전달해야 한다. 따라서, 로터 자체의 강성이 매우 중요하며 아울러 고효율이 요구된다고 할 수 있다.
종래에 세탁기 등에 사용되는 로터는 일반적으로 철판으로 형성되는 로터 프레임에 복수 개의 마그넷이 로터 프레임의 원주 방향을 따라 복수 개가 부착되는 형태이다. 즉, 철판 자체가 로터 코어 및 백요크 기능을 수행한다. 그러나 철판 재질의 로터 프레임에 의해서 누설 자속이 발생될 수 있다. 이러한 누설 자속은 반경 방향 외측 방향으로 발생될 수 있으며, 이는 로터의 회전과는 무관한 자속이라 할 수 있다. 따라서, 고효율의 모터를 제공하는데 한계가 있다고 할 수 있다.
또한, 충분한 로터 프레임의 강성 확보를 위해서 철판 두께가 상대적으로 두껍기 때문에 로터 자체의 무게가 상대적으로 커지는 문제가 있다.
따라서, 고효율과 고출력 성능을 갖는 로터 및 이를 포함하는 모터에 대한 필요성은 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다.
한편, 로터의 회전에 의해서 소음이 발생될 수 있다. 아울러, 불필요한 진동이 발생될 수 있다. 이러한 로터의 진동은 토크 리플에 의해서 발생될 수 있다. 따라서, 소음 및 진동 발생을 줄일 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터에 대한 필요성도 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다.
이러한 로터 및 이를 포함하는 모터에 대한 자세한 사항은 하기의 선행기술문헌에 기재되어 있다.
이러한 로터 및 이를 포함하는 모터에 대한 자세한 사항은 하기의 선행기술문헌에 기재되어 있다.
본 발명을 통해서 종래 로터 및 이를 포함하는 모터의 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 제조가 용이한 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공하고자 한다. 특히, 본 발명의 일실시예를 통하여 한 번의 사출 공정으로 로터 전체를 일체로 제작할 수 있는 로터 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 누설 자속을 최소화하여 고효율 및 고출력 성능을 만족시킬 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 무게를 줄이는 한편 충분한 강성 및 강도를 갖는 로터를 제공하고자 한다. 이를 통하여 재료비를 절감시키고 취급이 용이한 로터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 스테이터의 온도 상승을 억제하거나 스테이터를 냉각시킬 수 있는 냉각 구조를 갖는 로터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 로터 코어와 마그넷이 균일한 간격을 갖고 로터 프레임과 결합될 수 있는 로터를 제공하고자 한다. 아울러, 로터 코어와 마그넷이 로터 프레임과 견고하게 결합될 수 있는 로터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 스포크 타입으로 복수 개의 마그넷을 배치하여 반경 방향 내측과 외측, 즉 양측에서 마그넷을 착자시킬 수 있는 로터를 제공하고자 한다. 이를 통해서 마그넷을 전체적으로 착자시킬 수 있는 로터를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부에 의해서 상기 로터 코어의 양측에 위치하는 마그넷의 측면 중 일부가 노출되어 원주 방향으로 공극이 형성됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
상기 함몰부는 원주 방향으로 대칭임이 바람직하다.
적층을 통해 상기 로터 코어를 형성하기 위하여, 상기 폴슈와 상기 함몰부 사이에는 코어 결합부가 형성됨이 바람직하다.
상기 함몰부는 사출시 금형에 상기 로터 코어를 고정하기 위하여 고정핀이 삽입되는 고정홀을 포함하고, 상기 고정홀의 내주면은 180도를 초과하도록 형성이 바람직하다.
상기 함몰부는 양측에 각각 형성되는 경사 절개부를 포함하고, 상기 고정홀은 상기 양측의 경사 절개부에서 반경 방향으로 더욱 함몰되어 형성됨이 바람직하다.
상기 양측의 경사 절개부 사이의 폭은 상기 고정홀의 최대 직경보다 작은 것이 바람직하다.
상기 함몰부에는 상기 로터 프레임의 사출 시 상기 로터 프레임의 일부분이 채워짐이 바람직하다.
상기 원주 방향으로 형성된 공극은 특정 마그넷에서 이웃하는 마그넷까지 연속적으로 형성됨이 바람직하다.
상기 공극은 상기 함몰부에 의해서 반경 방향 내측으로 더욱 확장되어 형성됨이 바람직하다.
상기 공극은, 상기 로터 코어의 원주 방향 중심에서 반경 방향 폭이 가장 크게 형성됨이 바람직하다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부에 의해서 상기 로터 코어의 양측에 위치하는 마그넷의 측면 중 일부가 노출되어 원주 방향으로 공극이 형성되어, 상기 마그넷의 자속이 상기 로터 코어를 통해 상기 스테이터를 향한 반경 방향으로 집중되며, 상기 함몰부에는 사출물이 채워져 상기 로터 코어가 상기 로터 프레임에 지지됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부의 원주 방향 양단에서, 상기 마그넷의 측면에서 상기 로터 코어를 통해 상기 스테이터를 향한 반경 방향으로 집중되도록, 상기 마그넷의 측면 일부와 공극을 형성하며, 상기 함몰부에는 사출물이 채워져 상기 로터 코어가 상기 로터 프레임에 지지됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고, 상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고, 상기 함몰부는, 상기 마그넷의 반경 방향 말단의 측면과 공극을 형성하도록 원주 방향으로 양쪽에 각각 형성되는 절개부; 상기 양쪽의 절개부 사이에서 반경 방향으로 더욱 함몰되는 고정홀을 포함하고, 상기 고정홀의 일부 외주면은 개방되도록 형성됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
상기 로터 코어 바디에는 상기 고정홀의 반경 방향 내측에 로터 코어 바디를 적층하여 형성하기 위한 코어 결합부가 형성됨이 바람직하다.
상기 고정홀은 상기 로터 프레임의 사출 시 금형 내에서 상기 로터 코어를 지지하는 고정핀이 삽입되도록 형성됨이 바람직하다.
상기 로터 프레임에는 상기 로터 프레임의 사출 후 상기 로터 프레임에서 상기 고정핀이 분리되어 발생되는 커버홀이 형성될 수 있다.
상기 커버홀에 의해서 상기 로터 프레임의 내부에 고정되는 상기 로터 코어의 일부분이 외부로 노출됨이 바람직하다.
상기 고정핀은 상기 로터 프레임의 사출에 의해서 상기 로터 프레임과 일체로 결합됨이 바람직하다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 상기 커플러와 연결되는 커플러 베이스, 상기 커플러 베이스에서 방사 방향으로 연장되는 연장 베이스, 그리고 상기 연장 베이스에서 상기 샤프트의 회전축 방향으로 연장되어 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸면서 지지하는 회전 베이스를 갖는 로터 프레임을 포함하는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.
상기 로터 프레임은, 사출을 통해서, 상기 커플러 베이스, 연장 베이스 그리고 회전 베이스가 일체로 형성됨과 동시에 상기 커플러, 로터 코어 그리고 마그넷과 결합될 수 있다. 따라서, 로터 프레임이 매우 용이하게 제작될 수 있다.
상기 회전 베이스는, 스테이터와의 사이에서 갭을 형성하는 상기 로터 코어와 마그넷의 내주면을 제외하고, 상기 로터 코어와 마그넷의 상면, 하면 그리고 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 로터 코어와 마그넷이 보다 견고히 로터 프레임에 결합되고 이를 유지할 수 있는 로터, 특히 아우터 타입 로터를 제공할 수 있다.
상기 회전 베이스는, 스테이터와의 사이에서 갭을 형성하는 상기 로터 코어와 마그넷의 외주면을 제외하고, 상기 로터 코어와 마그넷의 상면, 하면 그리고 내주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서, 로터 코어와 마그넷이 보다 견고히 로터 프레임에 결합되고 이를 유지할 수 있는 로터, 특히 이너 타입 로터를 제공할 수 있다.
상기 갭을 형성하는 상기 로터 코어와 마그넷의 내주면 또는 외주면은 외부로 노출되도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 갭을 형성하는 내주면 또는 외주면에는 로터 프레임으로 감싸지지 않는 것이 바람직하다. 이를 통해서 균일한 갭을 형성할 수 있다.
상기 갭을 형성하는 상기 로터 코어의 내주면 또는 외주면은 외부로 노출되도록 형성되며, 상기 회전 베이스는 상기 갭을 형성하는 상기 마그넷의 내주면 또는 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 따라서 갭을 형성하는 로터 코어의 일면은 로터 프레임이 감싸지 않고 갭을 형성하는 마그넷의 일면은 로터 프레임에 의해 감싸지도록 할 수 있다. 이를 통해서 마그넷을 반경 방향 내측 또는 외측으로 지지할 수 있게 된다.
상기 각각의 마그넷은 원주 방향 폭보다 반경 방향 폭이 더욱 크게 형성되며, 특정 로터 코어의 양측에 구비되는 마그넷의 자속 방향은 서로 반대가 되도록 착자됨이 바람직하다. 하나의 로터 코어 양측에서 로터 코어의 원주 방향 중심을 향하는 자속은 로터 코어를 통해서 반경 방향으로 집중될 수 있다.
상기 회전 베이스는, 상기 로터 코어와 마그넷의 하면을 덮는 하부 커버; 상기 로터 코어와 마그넷의 상면을 덮는 상부 커버; 그리고 하부 커버로부터 상기 상부 커버까지 연장되어, 상기 로터 코어와 마그넷의 내주면 또는 외주면을 덮는 측부 커버를 포함함이 바람직하다. 따라서, 갭을 형성하는 부분을 제외하고 로터 코어와 마그넷의 노출이 최소화될 수 있다. 아울러, 로터 코어와 마그넷을 많은 부분에서 로터 프레임이 감싸기 때문에, 로터 프레임에서 로터 코어와 마그넷이 견고하게 지지될 수 있다.
상기 로터 코어에는 사출 금형에 구비되는 고정핀이 삽입되어 상기 로터 코어를 상기 금형에 고정하기 위한 고정홀이 형성됨이 바람직하다. 이를 통해서, 로터 코어가 사출 과정에서 정위치를 유지할 수 있다.
상기 하부 커버 또는 상부 커버에는, 상기 로터 프레임의 사출 후 상기 고정핀이 상기 로터 프레임에서 분리되어 상기 고정홀을 외부로 노출시키는 커버 홀이 형성될 수 있다.
상기 고정홀의 내경보다 상기 커버홀의 내경이 더 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면, 고정핀을 통해서 상기 하부 커버 또는 상부 커버가 형성될 이격 공간이 확보되어야 하기 때문이다.
상기 고정홀은 상기 로터 코어의 상하를 관통하도록 형성되고, 상기 커버 홀의 반대편에 위치되는 상기 상부 커버 또는 하부 커버에는, 상기 고정핀에 이르기까지 상기 고정홀 내부로 연장되는 삽입부가 형성되어, 상기 커버 홀 형성이 배제될 수 있다.
사출이 종료된 후 삽입부가 로터 코어의 고정홀 내부까지 연장되어 형성되므로, 로터 프레임에서 로터 코어가 보다 견고히 고정될 수 있다.
상기 로터 코어에는 사출 금형에 구비되는 고정핀이 삽입되어 상기 로터 코어를 상기 금형에 고정하기 위한 고정홀이 형성되며, 상기 고정핀은 상기 로터 프레임의 사출에 의해서 상기 로터 프레임과 일체로 결합될 수 있다.
즉, 고정핀은 사출 전과 사출 후에 모두 로터 코어를 지지하도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 고정핀으로 인한 로터 프레임의 무게 증가를 최소화하기 위해, 상기 고정핀은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 사출 후 고정핀을 로터 프레임에서 분리하는 공정이 생략되므로 매우 용이하게 로터 프레임을 제작할 수 있다. 또한, 상기 고정핀과 삽입부를 통해 하부 커버와 상부 커버를 관통하는 지지 기둥이 형성될 수 있다. 따라서, 삽입부만 구비되는 경우보다 더욱 견고히 로터 코어를 고정할 수 있다.
상기 고정핀은 상기 고정홀에 삽입되는 고정핀 삽입부와 상기 금형에서 상기 로터 코어를 지지하는 고정핀 지지부를 포함하며, 상기 고정핀 삽입부의 반경보다 상기 고정핀 지지부의 반경이 더욱 큰 것이 바람직하다.
상기 고정홀은 상기 복수 개의 로터 코어 각각에 하나씩 형성됨이 바람직하다. 따라서, 복수 개의 로터 코어 각각이 금형 내에서 견고히 고정될 수 있으며, 사출 후에도 로터 프레임에 견고히 고정될 수 있다.
상기 하부 커버와 상기 측부 커버 사이의 모서리 부분 또는 상기 상부 커버와 상기 측부 커버 사이의 모서리 부분 중 어느 하나에는, 상기 마그넷을 외부로 노출시키기 위한 모서리 홀이 형성될 수 있다.
상기 모서리 홀은 상기 복수 개의 마그넷 각각에 대응되어 형성됨이 바람직하다.
상기 모서리 홀은, 상기 마그넷을 상기 로터의 반경 방향 그리고 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 금형에 고정하기 위한 지지 의자가 상기 로터 프레임의 사출 후 상기 로터 프레임에서 분리되어 형성될 수 있다.
상기 모서리 홀을 통해서, 상기 마그넷의 하면과 측면 중 일부 또는 상기 마그넷의 상면과 측면 중 일부가 외부로 노출될 수 있다.
상기 지지 의자는 마그넷의 위치 고정을 위해 구비되는 것이라 할 수 있다. 따라서, 금형 내에서 로터 코어뿐만 아니라 마그넷도 위치를 고정시킴으로써 전체적으로 로터 코어 및 마그넷이 안정적으로 고정될 수 있다.
또한, 상기 지지 의자는 상부 커버 또는 하부 커버 형성을 위해 이격 공간을 형성하는 한편 반경 방향으로 마그넷을 지지한다. 따라서, 마그넷과 로터 코어가 상하 방향이나 원주 방향뿐만 아니라 반경 방향으로도 매우 견고히 고정될 수 있게 된다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 상기 커플러와 연결되는 커플러 베이스, 상기 커플러 베이스에서 방사 방향으로 연장되는 연장 베이스, 그리고 상기 연장 베이스에서 상기 샤프트의 회전축 방향으로 연장되어 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸면서 지지하는 회전 베이스를 갖는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 프레임은, 사출을 통해서, 상기 커플러 베이스, 연장 베이스 그리고 회전 베이스가 일체로 형성됨과 동시에 상기 커플러, 로터 코어 그리고 마그넷과 결합되며,
상기 회전 베이스는, 상기 로터 코어와 마그넷의 하면을 덮는 하부 커버, 상기 로터 코어와 마그넷의 상면을 덮는 상부 커버, 그리고 하부 커버로부터 상기 상부 커버까지 연장되어, 스테이터와 갭을 형성하지 않는 상기 로터 코어와 마그넷의 내주면 또는 외주면을 덮는 측부 커버를 포함하고,
상기 로터 코어에는 사출시 금형에 구비되는 고정핀이 삽입되어 상기 로터 코어를 상기 금형에 고정하기 위한 고정홀이 형성되며,
상기 하부 커버 또는 상부 커버에는, 상기 고정홀을 외부로 노출시키는 커버 홀이 형성됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
상기 고정홀의 내경보다 상기 커버홀의 내경이 더 크게 형성되어, 상기 커버홀을 통해서 상기 고정홀 주위의 상기 로터 코어의 상면 또는 하면 일부가 외부로 노출될 수 있다.
상기 고정홀은 상기 로터 코어의 상하를 관통하도록 형성될 수 있다. 상기 커버 홀의 반대편에 위치되는 상기 상부 커버 또는 하부 커버에는, 상기 고정핀에 이르기까지 상기 고정홀 내부로 연장되는 삽입부가 형성되어, 상기 커버 홀 형성이 배제될 수 있다.
상기 로터 코어는 상기 로터 프레임의 중심에서 반경 방향으로 멀어질수록 원주 방향으로의 폭이 증가하도록 형성될 수 있다. 상기 마그넷은, 이웃하는 상기 로터 코어와 밀착되도록, 상기 로터 프레임의 중심에서 반경 방향으로 멀어짐에도 불구하고 원주 방향으로의 폭이 고정되도록 형성될 수 있다.
상기 하부 커버와 상기 측부 커버 사이의 모서리 부분 또는 상기 상부 커버와 상기 측부 커버 사이의 모서리 부분 중 어느 하나에는, 상기 마그넷을 외부로 노출시키기 위한 모서리 홀이 형성될 수 있다.
상기 모서리 홀은 상기 복수 개의 마그넷 각각에 대응되어 형성됨이 바람직하다. 상기 모서리 홀은, 상기 마그넷을 상기 로터의 반경 방향 그리고 상기 샤프트의 축 방향으로 상기 금형에 고정하기 위한 지지 의자가 상기 로터 프레임의 사출 후 상기 로터 프레임에서 분리되어 형성될 수 있다.
상기 커버홀과 모서리홀은, 사출 시 상기 로터 코어와 마그넷을 금형에 고정시키고 사출물이 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸는 공간을 형성하기 위한 것이라 할 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 상기 커플러와 연결되는 커플러 베이스, 상기 커플러 베이스에서 방사 방향으로 연장되는 연장 베이스, 그리고 상기 연장 베이스에서 상기 샤프트의 회전축 방향(실질적으로 수직 상부 방향)으로 연장되어 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸면서 지지하는 회전 베이스를 갖는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 프레임은, 사출을 통해서, 상기 커플러 베이스, 연장 베이스 그리고 회전 베이스가 일체로 형성됨과 동시에 상기 커플러, 로터 코어 그리고 마그넷과 결합되며,
상기 회전 베이스는, 상기 로터 코어와 마그넷의 하면을 덮는 하부 커버, 상기 로터 코어와 마그넷의 상면을 덮는 상부 커버, 그리고 하부 커버로부터 상기 상부 커버까지 연장되어, 스테이터와 갭을 형성하지 않는 상기 로터 코어와 마그넷의 외주면을 덮는 측부 커버를 포함하고,
상기 로터 코어에는 사출시 금형에 구비되는 고정핀이 삽입되어 상기 로터 코어를 상기 금형에 고정하기 위한 고정홀이 형성되며,
상기 상부 커버 또는 하부 커버에는, 상기 고정홀을 외부로 노출시키는 커버 홀이 형성되고,
상기 커버 홀의 반대편에 위치되는 하부 커버 또는 상부 커버에는, 상기 고정핀에 이르기까지 상기 고정홀 내부로 연장되는 삽입부가 형성되어, 상기 커버 홀 형성이 배제됨을 특징으로 하는 아우터 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수 개의 로터 코어; 상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷; 샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고 상기 커플러와 연결되는 커플러 베이스, 상기 커플러 베이스에서 방사 방향으로 연장되는 연장 베이스, 그리고 상기 연장 베이스에서 상기 샤프트의 회전축 방향(실질적으로 수직 상부 방향)으로 연장되어 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸면서 지지하는 회전 베이스를 갖는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 프레임은, 사출을 통해서, 상기 커플러 베이스, 연장 베이스 그리고 회전 베이스가 일체로 형성됨과 동시에 상기 커플러, 로터 코어 그리고 마그넷과 결합되며,
상기 회전 베이스는, 상기 로터 코어와 마그넷의 하면을 덮는 하부 커버, 상기 로터 코어와 마그넷의 상면을 덮는 상부 커버, 그리고 하부 커버로부터 상기 상부 커버까지 연장되어, 스테이터와 갭을 형성하지 않는 상기 로터 코어와 마그넷의 외주면을 덮는 측부 커버를 포함하고,
상기 로터 코어에는 사출시 금형에 구비되는 고정핀이 삽입되어 상기 로터 코어를 상기 금형에 고정하기 위한 고정홀이 형성되며,
상기 고정핀은 상기 로터 프레임의 사출에 의해서 상기 로터 프레임과 일체로 결합됨을 특징으로 하는 로터 및 이를 포함하는 모터가 제공될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 로터 코어와 마그넷을 금형 내에서 고정하기 위한 고정핀이 로터 코어와 마그넷의 하부에 구비된다. 그러나 로터 코어와 마그넷의 하부뿐만 아니라 상부에도 상부 고정핀이 구비될 수 있다.
어느 하나의 고정핀(일례로 하부 고정핀)은 로터 코어의 고정홀에 삽입되어 로터 코어를 고정시킬 수 있고, 다른 하나의 고정핀(일례로 상부 고정핀)은 로터 코어의 상면을 누르도록 구비되어 로터 코어를 고정시킬 수 있다. 이러한 고정핀들에 의해서 회전 프레임의 상부 커버와 하부 커버에는 커버홀이 형성될 수 있다.
어느 하나의 커버홀(일례로 상부 고정핀)을 통해서 로터 코어의 상면 중 일부분이 상부 커버를 통해 로터 프레임 외부로 노출될 수 있다. 다른 하나의 커버홀(일례로 하부 고정핀)을 통해서 로터 코어의 하면 중 일부분이 하부 커버를 통해 로터 프레임 외부로 노출될 수 있다.
상기 상부 고정핀은 로터 코어뿐만 아니라 마그넷까지 동시에 지지할 수 있다. 즉, 로터 코어 및 상기 로터 코어와 이웃하는 마그넷을 하나의 상부 고정핀이 동시에 지지하도록 할 수 있다. 상기 로터 코어의 상면 중 일부분과 상기 마그넷의 상면 중 일부분을 동시에 하나의 상부 고정핀이 누르도록 구비될 수 있다.
그리고 하부 고정핀은 로터 코어의 하부에서 로터 코어를 지지할 수 있으며, 지지 의자는 상기 마그넷의 하부에서 마그넷을 지지할 수 있다.
따라서, 상부 고정핀, 하부 고정핀 그리고 지지 의자를 통해서 금형 내에서 로터 코어와 마그넷을 상부와 하부에서 지지할 수 있게 된다. 이를 통해서 로터 코어와 마그넷의 상하 위치 및 수직 자세가 정교하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 제조가 용이한 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공하고자 한다. 특히, 본 발명의 일실시예를 통하여 한 번의 사출 공정으로 로터 전체를 일체로 제작할 수 있는 로터 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 누설 자속을 최소화하여 고효율 및 고출력 성능을 만족시킬 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 무게를 줄이는 한편 충분한 강성 및 강도를 갖는 로터를 제공할 수 있다. 이를 통하여 재료비를 절감시키고 취급이 용이한 로터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 스테이터의 온도 상승을 억제하거나 스테이터를 냉각시킬 수 있는 냉각 구조를 갖는 로터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 로터 코어와 마그넷이 균일한 간격을 갖고 로터 프레임과 결합될 수 있는 로터를 제공하고자 한다. 아울러, 로터 코어와 마그넷이 로터 프레임과 견고하게 결합될 수 있는 로터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 스포크 타입으로 복수 개의 마그넷을 배치하여 반경 방향 내측과 외측, 즉 양측에서 마그넷을 착자시킬 수 있는 로터를 제공할 수 있다. 이를 통해서 마그넷을 전체적으로 착자시킬 수 있는 로터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 로터 코어를 사출 금형에 고정시키는 고정핀을 사출 후 로터 프레임과 일체로 결합되도록 하여 단순한 제조 공정을 통해 생산할 수 있는 로터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로터를 상부에서 바라본 모습;
도 2는 도 1에 도시된 로터의 하부에서 바라본 모습;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로터 코어를 포함하는 로터의 부분 단면의 모습;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 로터 코어를 포함하는 로터의 부분 단면의 모습;
도 5는 도 4에 도시된 로터 코어가 로터 프레임의 사출 금형에 인서트된 모습;
도 6은 로터 프레임에서 회전 베이스 부분에 대한 부분 단면의 모습;
도 7은 도 1에 도시된 로터의 단면의 모습;
도 8은 도 1에 도시된 로터를 뒤집어서 바라본 모습; 그리고
도 9는 도 1에 도시된 로터를 위에서 바라본 모습을 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 도시된 로터의 하부에서 바라본 모습;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로터 코어를 포함하는 로터의 부분 단면의 모습;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 로터 코어를 포함하는 로터의 부분 단면의 모습;
도 5는 도 4에 도시된 로터 코어가 로터 프레임의 사출 금형에 인서트된 모습;
도 6은 로터 프레임에서 회전 베이스 부분에 대한 부분 단면의 모습;
도 7은 도 1에 도시된 로터의 단면의 모습;
도 8은 도 1에 도시된 로터를 뒤집어서 바라본 모습; 그리고
도 9는 도 1에 도시된 로터를 위에서 바라본 모습을 도시하고 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해서 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 로터의 구성에 대해서 설명한다.
로터(100)는 외부로 로터의 회전력을 전달하기 위한 커플러(200)를 포함한다. 상기 커플러(200)는 샤프트와 연결될 수 있다. 상기 샤프트가 세탁기의 드럼과 연결되면 로터(100)의 회전력이 드럼의 회전력으로 전달되게 된다.
상기 커플러(200)는 고토크 및 고속을 전달하기 위하여 금속재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 커플러(200)는 로터(100)의 중앙부에 위치될 수 있다. 세탁기용 로터인 경우 상기 커플러(200)는 세레이션 구조를 통해 샤프트와 결합될 수 있다. 따라서, 상기 커플러(200)를 세레이션 부싱이라고도 할 수 있다.
로터(100)의 회전을 위해서는 스테이터와의 전자기 작용에 의해서 회전자계가 발생되어야 한다. 이를 위해서 상기 로터(100)는 로터 코어(500)와 마그넷(400)을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 로터 코어(500)와 마그넷(400)은 로터(100)의 중심 즉 커플러(200)에서 반경 방향으로 이격되도록 구비된다. 따라서, 로터 코어(500) 및 마그넷(400)의 회전과 커플러(200)의 회전이 동시에 수행되기 위한 구조가 필요하다. 즉, 로터 코어(500), 마그넷(400) 그리고 커플러(200)를 지지하고, 이들을 일체로 결합시키기 위한 구조가 필요하다. 이를 위하여, 본 실시예에서 로터(100)는 로터 프레임(300)을 포함할 수 있다.
로터 코어(500)는 자속 경로를 형성하기 위한 구성으로 철판이 적층되어 형성될 수 있다. 따라서, 로터 코어(500)는 자성의 금속재질로 형성될 수 있다. 그리고, 마그넷은 다양한 재질로 형성될 수 있으나 패라이트 계열의 마그넷일 수 있다. 즉, 영구자석이라 할 수 있다.
따라서, 상기 로터 코어(500)와 마그넷 자체의 무게로 인해 로터(100) 자체의 무게가 증가할 수밖에 없다. 아울러, 커플러(200), 로터 코어(500) 그리고 마그넷(400)을 동시에 지지하는 로터 프레임은 충분한 강성이 요구된다. 따라서, 로터 프레임의 무게로 인해 로터(100) 자체의 무게도 증가할 수밖에 없다.
이러한 이유로, 고효율, 고성능 그리고 요구되는 강성을 만족시키면서 로터(100)의 무게를 줄이는 것은 용이하지 않다. 이는 반대로, 주어진 조건을 만족시킴을 전제로 로터(100)의 무게를 최대한 줄이는 것이 매우 바람직함을 의미한다.
본 실시예에서는, 로터 프레임(300)으로 인한 로터(100)의 무게가 증가되는 것을 방지하기 위하여, 로터 프레임(300)을 플라스틱 재질로 형성함이 바람직하다. 즉, 사출 성형을 통하여 로터 프레임(300)을 형성함이 바람직하다. 이러한 로터 프레임(300)의 재질은 단순히 무게 감소를 위한 것뿐만 아니라 로터 프레임(300)을 통한 누설 자속을 줄이기 위한 것이라 할 수 있다. 왜냐하면 종래의 철판 로터 프레임에서는 로터 프레임 자체에 의한 누설 자속이 발생될 수 밖에 없었기 때문이다.
아울러, 로터 프레임(300)의 사출 성형과 동시에 상기 커플러(200), 로터 코어(500) 그리고 마그넷(400)이 상기 로터 프레임(300)에 고정됨이 바람직하다. 즉, 사출 금형에 커플러(200), 로터 코어(500) 그리고 마그넷(400)이 인서트된 후, 로터 프레임(300) 형성을 위한 플라스틱 몰드물을 주입하여, 이들 구성들이 일체로 형성될 수 있다. 즉, 인서트 몰딩을 통해서 로터가 단일 몸체를 갖도록 형성할 수 있다. 따라서, 마그넷(400), 로터 코어(500) 그리고 커플러(200)를 고정하기 위한 별도의 구성이나 공정이 요구되지 않을 수 있다. 이를 통해서 매우 용이하게 로터(100)를 제작할 수 있다.
로터 프레임(300)은 커플러(200)와 연결되는 커플러 베이스(310), 상기 커플러 베이스에서 방사 방향으로 연장되는 연장 베이스(320) 그리고 상기 연장 베이스에서 샤프트의 회전축 방향으로 연장되는 회전 베이스(330)를 포함할 수 있다.
상기 회전 베이스(330)는 상기 로터 코어(500)와 마그넷(400)을 감싸면서 지지하도록 구비될 수 있다.
상기 회전 베이스(330)는 상기 연장 베이스의 반경 방향 말단에서 실질적으로 수직 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 로터 프레임(300)의 자세를 기준으로, 상기 회전 베이스(330)는 수직 하방으로 연장되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 로터 프레임(300)은, 로터 프레임의 상면을 형성하는 커플러 베이스(310)와 연장 베이스(320)를 포함하고, 로터 프레임의 측면을 형성하는 회전 베이스(330)를 포함할 수 있다. 이러한 베이스들(310, 320, 330)을 통해서 로터 프레임(300)은 바닥면이 평평한 원형 용기 형상을 가질 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 로터 코어(500)의 구조 및 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 배치 구조에 대한 일실시예를 설명한다. 도 3에는 아우터 로터에 대한 실시예가 도시되어 있으며, 로터 코어(500)와 마그넷(400)에 대한 부분 수평 단면을 도시하고 있다.
본 실시예에서는 복수 개의 로터 코어(500)와 복수 개의 마그넷(400)을 포함할 수 있다. 각각의 로터 코어(500)는 다른 로터 코어(500)와 개별적으로 형성될 수 있다. 아울러, 복수 개의 마그넷(400)도 다른 마그넷(400)과 개별적으로 형성될 수 있다. 따라서, 이들 각각을 세그먼트라 할 수 있다. 즉, 로터 코어는 복수 개의 로터 코어 세그먼트들로 이루어지고, 마그넷은 복수 개의 마그넷 세그먼트들로 이루어진다고 할 수 있다.
각각의 마그넷(400)은 하나의 자극을 갖도록 착자될 수 있으며, 마그넷(400)과 로터 코어(500)는 로터(100)의 원주 방향을 따라서 교대로 배치될 수 있다. 일례로, 총 48개의 로터 코어(로터 코어 세그먼트)와 총 48개의 마그넷(마그넷 세그먼트)가 구비될 수 있다.
마그넷(400)은 다양한 방향으로 자속을 발생시킬 수 있다. 그러나 로터를 회전시키기 위한 자속은 스테이터 방향으로의 자속이라 할 수 있다. 일례로, 아우터 로터인 경우, 로터의 반경 방향 내측에 위치되는 스테이터를 향한 반경 방향 내측 자속이 유효 자속이라 할 수 있다. 따라서, 로터의 반경 방향 외측으로 발생되는 자속 성분이 커질수록 모터의 효율이 저하된다고 할 수 있다.
자속은 자성의 물질을 매개로 발생된다. 자속이 흐르다가 비자성의 물질을 만나면 자속은 왜곡된다. 즉, 비자성의 물질은 자속 저항이라 할 수 있다. 이를 플럭스 배리어라 할 수 있다. 따라서, 자속 저항을 통하여 마그넷(400)의 유효 자속 성분을 증가시키는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 스테이터를 향하도록 자속을 집중시키기 위한 로터 코어(500)의 구조를 제공할 수 있다. 일례로, 반경 방향 내측 방향으로 자속을 집중시킬 수 있는 로터 코어(500) 구조를 제공할 수 있다. 아울러, 로터 코어의 무게를 줄여 전체적으로 로터(100)의 무게를 줄이고 재료비를 절감시킬 수 있는 로터 코어를 제공할 수 있다.
상기 마그넷(400)은 원주 방향 폭보다 반경 방향 폭이 더욱 크도록 형성됨이 바람직하다. 따라서, 마그넷(400)들의 반경 방향 중심들이 이루는 회전 방향이 동일하면, 상대적으로 보다 많은 수의 마그넷(400)이 구비될 수 있다. 아울러, 원주 방향 양측면(410, 420)의 면적을 반경 방향 양측면(반경 방향 내측면(430)과 외측면(440))의 면적보다 더욱 크게 할 수 있다. 따라서, 이웃하는 로터 코어(500)에 자속을 집중시킬 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어(500)는 폴슈(510)와 로터 코어 바디(530)를 포함한다. 상기 폴슈(510)는 스테이터와 갭을 형성하는 부분으로서 로터 코어 바디(530)의 말단 부분에서 원주 방향 양쪽으로 연장되어 형성될 수 있다. 아우터 로터인 경우에는 로터 코어 바디(530)의 반경 방향 내측 말단에서 원주 방향 양쪽으로 연장되어 폴슈(510)가 형성될 수 있다. 상기 폴슈(510)는 이웃하는 마그넷(400)의 반경 방향 내측면(430) 중 일부를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 로터 코어(500)는 상기 폴슈(510)에서 반경 방향 반대쪽(일례로 반경 방향 외측)에 형성되는 함몰부(535)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 로터 코어 바디(530)에는 상기 함몰부(535)가 형성될 수 있다. 아우터 로터인 경우, 이러한 함몰부(535)는 반경 방향 내측을 향해 함몰되어 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 함몰부(535)만큼 로터 코어(500)의 체적이 감소될 수 있고 따라서 로터 코어(500)의 무게 및 재료비를 절감시킬 수 있다.
여기서, 상기 함몰부(535)는 상기 마그넷(400)의 측면 중 일부를 노출시키도록 형성될 수 있다. 즉, 마그넷(400)의 원주 방향 양쪽 측면 중 일부를 노출시키도록 함몰부(535)가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 함몰부(535)에 의해서 상기 마그넷(400)의 양쪽 측면 중 반경 방향 말단 부분에서 노출면(410)이 형성될 수 있다.
상기 노출면(410)은 공극(350)을 형성하는 부분이라 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 노출면(410)은 자성의 로터 코어(500)와 접촉되지 않는 비접촉면이라 할 수 있다. 따라서, 상기 마그넷(400)의 측면 중 일부는 자성의 로터 코어(500)와 접촉하는 접촉면(420)을 형성하고, 일부는 노출면(410)을 형성하게 된다. 상기 노출면(410)은 플라스틱 재질의 로터 프레임(300)과 접하게 된다. 즉, 로터 프레임(300)의 일부분이 상기 공극(350)에 채워져 공극을 형성하게 된다. 따라서, 상기 로터 프레임(300)은 자속 저항 기능을 수행하게 된다. 즉, 노출면(410)에서 원주 방향으로 공극(350)이 형성될 수 있다.
상기 노출면(410)의 반경 방향 폭은 상기 접촉면(420)의 반경 방향 폭보다 작은 것이 바람직하다. 따라서, 상기 노출면(410)을 통해서 자속이 원주 방향으로 흐르는 것이 방지된다. 다시 말하면, 노출면(410)으로 흐르려는 자속이 노출면(410)이 아닌 접촉면(420)으로 흐르게 된다. 이를 통해서 자속이 반경 방향 내측 방향으로 집중될 수 있다.
로터의 특성상 상기 함몰부(535)는 원주 방향으로 대칭으로 형성됨이 바람직하다. 따라서, 원주 방향 양측으로 균일한 자속이 형성될 수 있다. 아울러, 형상적으로 대칭이므로 진동이 감소될 수 있다.
특히, 특정 마그넷에서의 노출면(410)은 이웃하는 마그넷에서의 노출면(410)까지 원주 방향으로 로터 코어가 위치되지 않는다. 즉, 원주 방향으로 연속적인 공극이 형성됨이 바람직하다. 다시 말하면, 상기 함몰부(535)는 원주 방향으로 서로 마주보는 노출면들 사이에서 반경 방향으로 더욱 함몰되도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 노출면(410)에 의한 공극이 반경 방향 내측으로 더욱 확장됨이 바람직하다. 따라서, 상기 이웃하는 두 개의 마그넷 사이에는 상기 노출면의 반경 방향 폭과 같거나 큰 반경 방향 폭을 갖는 공극이 형성되게 된다.
상기 공극(350)은 이웃하는 마그넷과 마그넷 사이의 중심 위치에서 가장 큰 반경 방향 폭을 갖고 원주 방향으로 갈수록 반경 방향 폭이 점차 감소될 수 있다. 그리고 상기 노출면(410)에서 가장 작은 반경 방향 폭을 가질 수 있다. 따라서, 상기 노출면에서 원주 방향으로 자속이 발생되는 것을 현저히 줄일 수 있다.
상기 로터 코어(500)는 적층에 의해서 형성될 수 있다. 따라서, 상기 로터 코어 바디(530)에는 적층을 위한 코어 결합부(520)가 형성됨이 바람직하다. 아울러, 상기 코어 결합부는 폴슈(510)와 함몰부(535) 사이에 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 코어 결합부(520)는 로터 코어(500)의 원주 방향 중심에 형성됨이 바람직하다. 그리고 상대적으로 내경이 함몰부(535)의 원주 방향 폭 및 반경 방향 폭에 비해서 작은 것이 바람직하다. 왜냐하면 코어 결합부(520)도 자체적으로 자속 저항을 형성함과 동시에 로터 코어에서 자속이 흐를 수 있는 면적을 감소시키는 기능을 수행하기 때문이다. 코어 결합부(520)의 내경이 증가되면 인근에 흐르는 자속이 포화되어 오히려 효율이 저하될 수 있다.
상기 코어 결합부(520)에도 일부 몰드물이 주입될 수 있다. 따라서, 이를 통해서도 로터 코어(500)가 로터 프레임(300)에 견고히 고정될 수 있다.
상기 함몰부(535)는 상기 로터 코어(500)를 로터 프레임(300)에 고정시키기 위해 형성될 수 있다. 즉, 로터 프레임(300)의 일부분이 상기 함몰부로 삽입되어 상기 로터 코어(500)가 고정 지지될 수 있다. 다시 말하면, 사출 시 로터 프레임을 형성하기 위한 몰드물 중 적어도 일부가 상기 함몰부로 유입될 수 있다.
한편, 상기 함몰부는 금형에 상기 로터 코어(500)를 지지하기 위하여 형성될 수 있다. 왜냐하면, 사출 시 상기 로터 코어(500)는 정위치를 유지해야 하기 때문이다. 따라서, 상기 함몰부(535)는 사출 시 금형에 상기 로터 코어를 고정하기 위하여 고정핀(660, 도 5 참조)이 삽입되는 고정홀(536)을 포함함이 바람직하다. 즉, 상기 고정홀(536)은 상기 함몰부(535)의 일부 영역이라 할 수 있다.
상기 고정핀은 원형의 단면을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 고정홀(536)도 상기 고정핀의 형상에 대응되어 적어도 일부분이 원형으로 형성됨이 바람직하다.
상기 로터 코어(500)는 금형에 구비되는 고정핀에 수직 방향으로 끼워질 수 있다. 이후, 상기 로터 코어(500)는 고정핀에 의해서 고정되어야 한다. 따라서, 상기 고정홀의 내주면은 180도를 초과하도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 고정홀은 180도를 초과하여 상기 고정핀을 감싸도록 형성됨이 바람직하다. 이를 통해서 고정핀의 방사 방향으로 로터 코어(500)가 이탈되지 않게 된다.
상기 함몰부(535)는 로터 코어(500)의 높이 전체에 대해서 형성됨이 바람직하다. 즉, 상하를 관통하도록 상기 함몰부(535)가 형성됨이 바람직하다. 물론, 상기 고정홀(536)도 상기 로터 코어(500)의 상하를 관통하도록 형성됨이 바람직하다. 그러나 상기 고정핀은 상기 함몰부(535) 특히 고정홀(536)의 전체 높이까지 삽입될 필요가 없다. 즉, 상기 고정핀은 로터 코어(500)의 하부에서 소정 높이까지만 상기 고정홀(536)에 삽입될 수 있다. 일례로 상기 고정핀은 로터 코어(500)의 중간 높이까지만 삽입될 수 있다. 따라서, 고정핀에 대응되는 부분에는 몰드물이 유입되지 않는다. 반면에 고정핀이 삽입되지 않은 부분에는 몰드물이 유입될 수 있다. 따라서, 고정홀(536)의 일부분은 상기 몰드물이 채워짐으로써 로터 프레임의 일부분을 형성하게 된다.
상기 함몰부(535)는 양측에 각각 형성되는 절개부(540)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 고정홀(536)은 상기 절개부에서 반경 방향으로 더욱 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 절개부(540)는 반경 방향에 대해서 사선 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 절개부(540)를 경사 절개부라 할 수 있다. 상기 절개부(540)에 의해서 로터 코어(500)의 원주 방향 폭은 반경 방향 내측으로 갈수록 커지게 된다. 이를 통해서 안정적으로 자속이 반경 방향 내측으로 집중될 수 있다. 또한, 상기 경사 절개부(540)를 통해서 몰드물이 반경 방향 내측으로 보다 원활히 유입될 수 있게 된다.
한편, 상기 양측의 경사 절개부(540) 사이로 고정핀이 빠지는 것이 방지되어야 한다. 따라서, 상기 양측의 경사 절개부(540)가 상기 고정홀(536)로 연결되는 부분의 원주 방향 폭은 상기 고정홀(536)의 최대 직경(내경) 보다 작은 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서 함몰부의 일부분(고정핀이 삽입되는 고정홀의 일부분)을 제외하고 몰드물이 주입될 수 있다. 상기 함몰부는 반경 방향 외측으로 개방되어 있다. 따라서, 반경 방향 외측에서 몰드물이 주입되어 로터 코어(500)의 측벽을 형성하게 된다. 구체적으로 회전 프레임(330)의 반경 방향 외측면(333)을 형성하게 된다.
그러나 본 실시예에 따르면 상기 함몰부(535)로 주입되는 몰드물의 양이 많다. 즉, 다른 부분에 비해서 사출 두께가 함몰부(535)에서 상대적으로 크게 된다. 따라서 사출이 종료되어 몰드물이 냉각됨에 따라 함몰부(535)에 대응되는 로터 프레임이 수축될 수 있다. 다시 말하면, 로터 프레임의 측면이 불균일한 면으로 형성될 수 있다. 물론, 이러한 불균일이 로터 자체의 성능 저하를 발생시키지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 불균일한 표면은 불량 제품이라는 오해를 유발시킬 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 로터 코어(500)의 구조 및 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 배치 구조에 대한 다른 실시예를 설명한다. 도 4에서는 아우터 로터에 대한 실시예가 도시되어 있으며, 로터 코어(500)와 마그넷(400)에 대한 부분 수평 단면을 도시하고 있다. 전술한 실시예와 중복되는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
본 실시예에의 로터 코어(500)도 전술한 실시예에서의 로터 코어(500)와 마찬가지로 유효 자속 방향으로 자속을 집중될 수 있다. 아울러, 전술한 실시예에서에 비해서 사출 성형성을 높일 수 있고 보다 견고하게 로터 프레임에 로터 코어(500)를 고정시킬 수 있다.
하나의 로터 코어 바디(530)는 원주 방향 양측에서 마그넷(400)과 접촉될 수 있다. 이때, 로터 코어 바디(530)의 원주 방향 측면 중 일부분은 상기 마그넷(400)과 접촉되지 않음이 바람직하다. 일례로, 아우터 로터인 경우 반경 방향 외측의 일부 측면이 마그넷(400)과 접촉되지 않음으로써 공극(350)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서의 공극(350)은 마그넷(400)과 로터 코어(500) 사이에 형성된다. 따라서, 로터 코어(500)의 외부에 형성되는 공극이므로 외측 공극이라 할 수 있다. 그리고 이러한 외측 공극은 로터 코어(500)의 좌우 양측에 각각 형성된다.
상기 외측 공극은 로터 코어 바디(530)의 형상에 의해서 형성될 수 있다. 로터 코어 바디(530)의 원주 방향 양측 말단에는 반경 방향 내측으로 함몰될 수 있으며, 이를 통해서 외측 공극이 형성될 수 있다.
상기 외측 공극의 원주 방향 폭은 반경 방향 폭에 비해서 작은 것이 바람직하다. 일례로, 상기 외측 공극의 반경 방향 폭이 대략 1mm인 경우 반경 방향 폭은 대략 3.2mm일 수 있다. 다시 말하면, 마그넷(400)의 원주 방향 측면 중 대략 3.2mm만큼은 로터 코어(500)와 접촉하지 않음으로써 공극을 형성한다고 할 수 있다.
상기 양쪽의 외측 공극(350) 사이에는 내측 공극(550, 560)이 형성됨이 바람직하다. 상기 내측 공극(550, 560)은 로터 코어 바디(530)의 내부에 위치하기 때문에 내측 공극이라 할 수 있다.
상기 내측 공극(550, 560)은 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560)을 포함할 수 있다. 제1내측 공극(550)은 제2내측 공극(560)에서 반경 방향 내측에 위치될 수 있다.
여기서, 상기 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560)은 제1코어 리브(555)를 통해 구획될 수 있다. 그리고 상기 제2내측 공극(560)은 제2코어 리브(565)를 통해 외부와 구획될 수 있다.
상기 제1코어 리브(555)의 반경 방향 폭은 상기 제2코어 리브(565)의 반경 방향 폭보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 제2코어 리브(565)의 반경 방향 폭은 최대한 줄이는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 제2코어 리브(565)는 자속이 흐르는 매개가 아닌 공극 형성을 위해 구비되는 것이기 때문이다. 제2코어 리브(565)의 반경 방향 폭이 두꺼울 수록 이를 통해서 자속이 형성되어 효율 저하를 유발할 수 있다.
그러므로, 상기 제2코어 리브(565)는 사출 압력과 타발 시 파손되지 않을 정도인 최소의 반경 방향 폭을 갖도록 함이 바람직하다. 일례로, 상기 제1코어 리브(555)의 반경 방향 폭은 대략 1.5mm이며 제2코어 리브(565)의 반경 방향 폭은 대략 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2코어 리브(565)는 원주 방향 중앙에서 원주 방향 양측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 그리고, 제2코어 리브(565)의 원주 방향 양측에서 외측 공극(350)을 형성할 수 있다. 대략 상기 제2코어 리브(565)는 아크 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2코어 리브(565)의 원주 방향 중심에서 최대 반경을 갖는 것이 바람직하다. 이는 하나의 로터 코어(500)의 양측에 형성되는 외측 공극(350)과 상기 제2내측 공극(560)는 상기 제2코어 리브(565)에 의해서 원주방향으로 서로 구획됨을 의미한다. 즉, 외측 공극(350)의 반경 방향 최내측보다 상기 제2내측 공극(560)의 반경 방향 최외측이 반경 방향으로 더욱 외측에 위치됨을 의미하게 된다. 따라서, 상기 외측 공극(350)에서 원주 방향으로 자속이 형성되는 경향이 발행되더라도, 상대적으로 매우 좁은 제2코어 리브(565)와 제2내측 공극(560)에 의해서 원주 방향 자속 성분이 현저히 감소될 수 있다. 따라서, 반경 방향 내측으로 자속 집중이 수행될 수 있다.
상기 제2코어 리브(565)의 폭 또는 두께는 일정할 수 있다. 상기 제2코어 리브(565)가 아크 형상인 경우 원주 방향 중심에서의 폭 또는 두께는 반경 방향 폭 또는 두께로 정의될 수 있다. 그리고 원주 방향 양단에서의 폭 또는 두께는 원주 방향 폭 또는 두께로 정의될 수 있다.
상기 제1코어 리브(555)와 제2코어 리브(565)는 실질적으로는 원주 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 따라서, 상기 리브들에 흐르는 자속은 반경 방향이 아니므로 누설 자속이라 할 수 있다. 그러므로 이러한 리브들의 두께는 가능한 최소인 것이 바람직하다. 왜냐하면 폭이 작을수록 자속이 흐를 수 있는 공간이 현저히 줄어들기 때문이다.
상기 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560)에는 로터 프레임(300)의 일부분이 채워진다. 따라서, 상기 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560) 또한 자속 저항을 형성하게 된다. 그리고 상기 제1내측 공극(550)에 채워지는 몰드물은 상기 로터 코어(500)의 상하부를 관통하여 채워진다. 마찬가지로 제2내측 공극(560)에 채워지는 사출물도 상기 로터 코어(500)의 상하부를 관통하여 채워진다.
따라서 상기 제1내측 공극(550)와 제2내측 공극(560)에는 로터 프레임의 일부로서 로터 코어를 지지하는 지지 기둥(351, 352)이 형성될 수 있다. 상기 지지 기둥은 로터 프레임에서 상기 로터 코어(500)를 보다 견고하게 지지할 수 있다. 따라서, 서로 이웃하는 적어도 2 개의 지지점을 통하여 로터 코어(500)가 로터 프레임에 지지될 수 있다.
상기 제1코어 리브(555)와 제2코어 리브(565)가 생략되는 경우, 도 3에 도시된 실시예에 유사할 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 도 3에 도시된 함몰부(535)에 대응되는 공간을 적어도 두 개의 공간으로 구획하게 된다. 즉, 제1코어 리브(555)를 통해서 함몰부(535)에 대응되는 공간을 반경 방향으로 구획하며, 제2코어 리브(565)를 통해서 함몰부(535)와 반경 방향 외측의 공간을 구획하게 된다. 따라서, 복수 개로 구획된 공간에 사출물이 주입될 수 있다. 즉, 하나의 커다란 공간이 아닌 이를 복수 개로 구획하여 사출물이 주입될 수 있다. 이를 통해서 사출 성형성을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 제1코어 리브(555)와 제2코어 리브(565)를 통해 형성되는 공극(350)은 로터 코어(500)의 체적을 감소시키는 구성이라 할 수 있다. 그리고, 상기 공극(350)은 자속 저항을 형성하기 위한 구성이라 할 수 있다. 이러한 공극(350)은 반경 방향 외측에 형성되기 때문에, 마그넷(400)을 통해 발생되는 자속이 반경 방향 내측으로 집중될 수 있다. 물론, 이너 로터인 경우에는 이와 반대일 수 있다.
상기 공극(350)에는 사출물이 유입되어야 한다. 따라서 상기 공극(350)은 사출 시 형상이 변형되지 않아야 한다. 이는 사출 시 상기 코어 리브들(555, 565)가 사출 압력을 견디고 강성을 유지하여야 함을 의미한다. 따라서, 상기 코어 리브들의 두께(반경 방향 폭)를 줄이는 것에는 한계가 있다.
구체적으로, 상기 코어 리브들에서 자속 포화를 기준으로 두께가 1.5mm 이하에서 최대로 작게하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는 1.0mm 이하일 때 더욱 바람직하다. 로터 코어를 형성할 때 타발이 수행되는 데, 이때 코어 리브들이 파손되지 않아야 한다. 따라서, 타발 공정을 감안하면 대략 두께가 0.5mm인 것이 바람직하다. 물론, 타발 공정이 개선되거나 로터 코어 재질이 개선될 수 있으면 두께를 더욱 줄이는 것이 바람직할 것이다.
상기 제2코어 리브(565)의 반경 방향 외측 말단은 상기 마그넷의 반경 방향 외측 말단과 동일 반경을 갖도록 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제2코어 리브(565)는 반경 방향 외측으로 볼록한 호 형상으로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1코어 리브(555)도 반경 방향 외측으로 볼록한 호 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1내측 공극(550)의 원주 방향 폭은 상기 제2내측 공극(560)의 반경 방향 폭보다 작은 것이 바람직하다. 아울러, 상기 제1내측 공극의 반경 방향 폭은 상기 제2내측 공극(560)의 반경 방향 폭보다 작은 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 공극(550, 560)에서 원주 방향 폭이 반경 방향 폭보다 큰 것이 바람직하다.
이를 통해서 마그넷(400) 특히 마그넷(400)의 반경 방향 말단 부분에서 원주 방향으로 자속이 형성되는 것을 현저히 줄일 수 있다. 즉, 마그넷(400) 전체적으로 로터 코어(500)를 통해 반경 방향 내측으로 자속을 집중시키는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560)에는 로터 프레임 사출 시 몰드물이 유입된다. 즉, 제1내측 공극(550)과 제2내측 공극(560)의 상하를 관통하여 몰드물이 유입된다. 이러한 몰드물은 사출 후 로터 프레임의 일부로 상기 로터 코어(500)를 지지하는 기능을 수행하게 된다. 따라서, 상기 로터 프레임(300)은 상기 공극(550, 560)을 관통하여 상기 로터 코어를 지지하는 지지 기둥(351, 352)을 포함한다.
상기 지지 기둥(351, 352)은 자속 저항 기능을 수행함과 동시에 로터 코어(500)가 로터 프레임(300)에서 이탈되지 않도록 지지하는 기능을 수행하게 된다.
상기 로터 코어(500)에는 고정홀(536)이 형성됨이 바람직하다. 상기 고정홀(536)은 상기 제1내측 공극(550)의 반경 방향 내측에 위치됨이 바람직하다. 그리고, 상기 고정홀(536)은 원형으로 형성됨이 바람직하다.
상기 고정홀(536)에는 로터 프레임의 사출 성형 시 금형 내에서 로터 코어(500)를 지지하기 위한 고정핀이 삽입된다.
상기 고정홀(536)의 원주 방향 폭은 상기 제1내측 공극(550)의 원주 방향 폭보다 작은 것이 바람직하다. 그 반대인 경우에는 고정홀(536) 양측에서 로터 코어(500)의 반경 방향 폭이 매우 좁아질 우려가 있다. 즉, 자속 포화가 발생될 수 있다.
상기 고정홀(536)의 주위에는 코어 결합부(520)가 형성됨이 바람직하다. 상기 코어 결합부는 하나의 고정홀(536)에 대해서 복수 개 형성됨이 바람직하다. 특히, 로터 코어의 원주 방향 중심 및 고정홀(536)의 반경 방향 내측에 하나의 고정홀(536)이 형성되고, 고정홀(536)의 원주 방향 좌우로 두 개의 고정홀(536)이 형성됨이 바람직하다.
본 실시예에서 로터 코어(500)는 반경 방향 외측에 내측 공극(550, 560)이 형성되기 때문에 코어 결합부(520)의 형성이 어렵다. 특히 제1코어 리브(555)와 제2코어 리브(565)의 폭이 좁기 때문에 이러한 리브들에 코어 결합부(520)을 형성하는 것이 어렵다. 따라서, 상기 제1내측 공극(550)의 반경 방향 내측에 위치되는 고정홀(536) 둘레에 코어 결합부(520)를 복수 개 형성함이 바람직하다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 로터 프레임의 사출 성형 시 마그넷과 로터 코어의 고정 구조 및 이로 인한 로터 프레임의 구조에 대해서 상세히 설명한다. 로터 프레임 사출 편의상 사출은 도 1에 도시된 형태로 수행될 수 있다. 도 1에 도시된 로터(100)의 자세(로터가 뒤집힌 자세)를 기준으로 상부와 하부가 정의될 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에는 도 4에 도시된 로터 코어의 실시예가 적용된 예가 도시되어 있다.
도 5는 금형 특히 하부 금형(600)에 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 인서트된 모습이 도시되어 있다. 즉, 원주 방향을 따라 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 교대로 금형에 인서트된다. 이러한 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 인서트가 끝나면 상부 금형을 덮어서 사출이 수행될 수 있다.
로터 코어(500)와 마그넷(400)은 사출 시 금형 내에서의 이동이 구속되어야 한다. 축 방향의 이동은 금형에 의해서 제한될 수 있다. 그러나 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 원주 방향 이동 및 반경 방향 이동도 제한되어야 한다. 이를 위하여 금형에는 로터 코어(500)를 금형 내에서 고정시키기 위한 고정핀이 구비됨이 바람직하다. 또한, 금형에는 마그넷(400)을 지지할 수 있는 지지 의자(620)가 구비됨이 바람직하다.
구체적으로, 로터 코어(500)와 마그넷(400)은 로터 프레임(300)에 의해서 감싸짐이 바람직하다. 즉, 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 상면(570, 470)과 하면(571, 471)은 로터 프레임(300)에 의해 덮히는 것이 바람직하다. 또한, 갭을 형성하지 않는 반경 방향 외측면(440)도 로터 프레임(300)에 의해 덮히는 것이 바람직하다. 물론, 이너 로터인 경우에는 갭을 형성하지 않는 반경 방향 내측면이 로터 프레임(300)에 의해 덮히는 것이 바람직하다.
먼저, 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 반경 방향 내측면은 금형(600)의 갭 면(640)에 접하도록 인서트된다. 따라서, 실질적으로 상기 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 반경 방향 내측면에는 몰드물이 주입되지 않게 된다. 그리고, 이러한 금형(600)의 갭면(640)에 의해서 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 금형(600) 내에서 반경 방향 내측으로 이동되는 것이 제한된다.
특히, 로터 코어(500)는 폴슈에 의해서 마그넷(400)보다 반경 방향으로 더욱 내측에 위치될 수 있다. 따라서, 갭 부근에서 로터 코어(500)와 마그넷(400) 사이에 일부 몰드물이 주입될 수 있다. 그러나 금형(600)의 갭면(640)을 마그넷 갭면(652)와 로터 코어 갭면(651)로 형성하여 마그넷과 로터 코어의 반경 반경 방향 내주면이 금형(600)에 밀착되도록 할 수 있다. 즉, 마그넷 갭면(652)를 로터 코어 갭면(651)보다 반경 방향으로 더욱 돌출되도록 함으로써, 보다 균일한 갭을 형성할 수 있다.
로터 코어(500)의 하면(571)와 마그넷(400)의 하면(471)은 하부 금형(600)의 제1저면(630)에서 소정 높이 이격을 두고, 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 금형에 인서트 되어야 한다. 제1저면(630)과의 이격 공간에는 몰드물이 주입되어 로터 프레임이 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 하면을 덮게 된다.
그리고 로터 코어(500)의 상면(570) 및 마그넷(400)의 상면(470)과 반경 방향 외측면에도 이격 공간이 형성되어야 한다. 즉, 하부 금형(600)과 상부 금형 사이에 이격 공간이 형성될 수 있다. 이러한 이격 공간에도 몰드물이 주입되어 로터 프레임이 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 상면 및 반경 방향 외측면을 덮게 된다.
상기 하부 금형(600)에는 고정핀 홀(610)이 형성될 수 있다. 상기 고정핀 홀(610)에는 고정핀(660)이 삽입될 수 있다. 상기 고정핀은 상기 로터 코어(500)의 고정홀(536)에 삽입될 수 있다. 상기 고정핀에 의해서 로터 코어(500)가 금형 내부에서 고정될 수 있다. 여기서, 상기 고정핀의 형상이 중요하다. 왜냐하면 고정핀(660)은 로터 코어(500)를 고정시키는 기능뿐만 아니라 로터 코어(500)를 제1저면(630)에서 상부로 이격시키는 기능을 수행해야 하기 때문이다.
하부 금형(600)의 상부에는 제2 저면(650)이 형성된다. 상기 제2 저면(650)은 로터 프레임의 커플러 베이스(310)와 연장 베이스(320)를 형성하는 면이라 할 수 있다. 특히, 로터 프레임(300)의 기준 하면(301)을 형성하도록 제2 저면(650)이 형성될 수 있다. 상기 제2 저면(650)에는 복수 개의 슬롯들이 형성될 수 있는데, 이러한 슬롯들은 몰드물이 유동하는 통로로서 리브들을 형성하도록 구비될 수 있다.
상기 고정핀(660)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상하로 반경이 서로 다른 두 개의 원통 부분을 갖도록 형성될 수 있다. 하부의 원통 부분(661)은 상기 고정핀 홀(610)에 삽입되는 부분이며 상부의 원통 부분(662)은 로터 코어(500)의 고정홀(535)에 삽입되는 부분이라 할 수 있다. 여기서, 고정핀(660)의 하부 원통 부분(661)의 반경이 고정핀의 상부 원통 부분(662)의 반경보다 큰 것이 매우 바람직하다. 따라서, 상기 상부 원통 부분과 하부 원통 부분 사이에는 지지면(663)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 원통 부분(661)의 상면에는 로터 코어(500)의 하면을 지지하는 지지면(663)이 형성된다. 다시 말하면, 상기 고정핀(660)의 하부 원통 부분의 외경은 상기 고정홀(335)의 내경보다 크고, 상기 고정핀의 상부 원통 부분의 외경은 상기 고정홀(335)의 내경보다 작다고 할 수 있다.
상기 고정핀(660)이 상기 고정핀 홀(610)에 삽입되면 상기 고정핀의 지지면(663)은 상기 제1저면(630)에서 상부로 돌출된 위치를 갖는다. 따라서, 상기 로터 코어(500)가 상기 지지면(663)에 안착되면, 상기 로터 코어(500)의 하면은 상기 제1저면(630)과 상하로 이격된 공간을 갖게 된다. 이러한 이격된 공간에 몰드물이 주입되어 회전 베이스(330)의 하면(332)을 형성하게 된다.
한편, 상기 고정핀 홀(610)은 상기 제1저면(630)의 일부분에만 형성된다. 따라서, 상기 고정핀 홀(610)에 고정핀이 삽입되면 상기 고정핀에 해당되는 부분에는 몰드물이 주입되지 않는다. 따라서, 회전 베이스의 저면(332)에는 상기 고정핀(660)에 대응되는 커버 홀(332a)이 형성된다. 왜냐하면, 사출 종료 시 상기 고정핀은 로터 프레임과 분리되기 때문이다.
상기 고정핀(660)과 상기 고정홀(335) 사이의 반경 차이로 인해 상기 커버 홀(332a)을 통해서 상기 로터 코어(500)의 저면 중 일부 및 고정홀(335)이 외부로 노출되게 된다.
상기 고정핀(660)은 상기 금형(600)에 착탈 가능한 구성일 수 있으며 상기 금형(600)에 일체로 형성된 구성일 수도 있다. 이러한 고정핀(660)을 통해서 금형(600)에서 로터 코어(500)가 안정적으로 지지 및 고정될 수 있다. 그리고 이러한 고정핀(660)은 각각의 로터 코어(500)에 삽입되도록 구비됨이 바람직하다.
상기 로터 코어(500)를 금형에 지지하는 것과 함께 마그넷(400)을 금형에 지지하는 것도 매우 중요하다. 이를 위해서 상기 금형(600)에는 지지 의자(620)가 구비될 수 있다.
상기 지지 의자(620)는 상기 마그넷(400)의 하면과 반경 방향 외측면을 지지하도록 구비될 수 있다. 그리고 상기 지지 의자(620)는 마그넷(400)의 하면을 상기 제1저면(630)보다 상부에 위치시켜 지지하도록 구비될 수 있다. 상기 고정핀(660)과 지지 의자(620)에 의해서 상기 로터 코어(500)의 하면과 마그넷(400)의 하면은 동일한 수평면을 갖도록 할 수 있다. 즉, 동일 높이를 갖도록 할 수 있다.
여기서, 상기 지지 의자(620)는 마그넷(400)이 반경 방향 외측으로 이동하는 것을 제한하도록 구비될 수 있다. 마그넷(400)의 하면이 지지 의자(620)의 안착면(621)에 지지되면 상기 안착면(621)의 반경 방향 외측에 구비되는 지지부(622)에 의해서 상기 마그넷(400)의 반경 방향 외측면이 지지될 수 있다.
상기 지지 의자(620)의 지지부(622)의 단면 형상은 사다리꼴 형상임이 바람직하다. 즉, 상부보다 하부에서 폭이 큰 형상임이 바람직하다. 따라서, 사출 후 로터 프레임을 금형에서 분리할 때 보다 원활한 분리가 가능하게 된다.
상기 고정핀(660)과 지지 의자(620)를 통하여 금형(600) 내에서 복수 개의 마그넷(400)과 복수 개의 로터 코어(500)가 모두 인서트된 후 사출이 수행될 수 있다.
사출에 의해서 회전 프레임(330)은 스테이터와의 사이에서 갭을 형성하는 로터 코어와 마그넷의 내주면을 제외하고 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸게 된다. 즉, 로터 코어와 마그넷의 상면, 하면 그리고 외주면을 감싸도록 회전 프레임(330)이 형성될 수 있다. 이너 로터인 경우에는 스테이터와의 사이에서 갭을 형성하는 로터 코어와 마그넷의 외주면을 제외하고 상기 로터 코어와 마그넷을 감싸게 된다.
상기 회전 프레임(330)의 상면은 마그넷과 로터 코어의 상면과 대응된다. 상기 회전 프레임(330)의 하면은 마그넷과 로터 코어의 하면과 대응된다. 그리고 상기 회전 프레임(330)의 반경 방향 외측면은 마그넷과 로터 코어의 반경 방향 외측면과 대응된다. 이러한 회전 프레임(330)의 상면, 하면 그리고 측면은 상기 마그넷과 로터 코어를 덮도록 형성되므로, 이들을 각각 상부 커버(331), 하부 커버(332) 그리고 측부 커버(333)라 할 수 있다. 여기서, 측부 커버(333)는 상기 하부 커버(332)로부터 상기 상부 커버(331)까지 연장되도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 하부 커버(332)에는 커버 홀(332a)이 형성되며 상기 커버 홀(332a)을 통해 로터 코어(500)의 일부분이 외부로 노출된다. 상기 커버 홀(332a)은 금형에서 상기 로터 코어(500)를 지지하기 위한 고정핀(660)에 의해 형성된 것이라 할 수 있다. 또한, 상기 하부 커버(332)와 측부 커버(333)에는 모서리 홀(333a)이 형성되며 상기 모서리 홀(333a)을 통해 마그넷(400)의 하면 일부분과 측면 일부분이 외부로 노출된다. 상기 모서리 홀(333a)은 금형에서 상기 마그넷(400)을 지지하기 위한 지지 의자(620)에 의해 형성된 것이라 할 수 있다. 따라서, 상기 회전 프레임(330)의 하부 커버(332), 상부 커버(331) 그리고 측부 커버(333)는 상기 커버 홀(332a)과 모서리 홀(333a) 부분을 제외하고 상기 마그넷(400)과 로터 코어(500)를 감싸게 된다. 이를 통해서 상기 마그넷(400)과 로터 코어(500)가 회전 프레임(330)에 견고하게 지지될 수 있다.
한편, 마그넷(400)과 로터 코어(500)의 내측 반경과 외측 반경 차이로 인해 마그넷(400)과 로터 코어(500) 중 적어도 어느 하나의 형상은 부채꼴 형상인 것이 바람직하다. 일례로, 마그넷(400)은 직사각형 형상이며 로터 코어(500)는 전체적으로 부채꼴 형상일 수 있다. 즉, 로터 코어(500)의 반경 방향 내측에서의 원주 방향 폭보다 반경 방향 외측에서의 원주 방향 폭이 더욱 큰 것이 바람직하다.
이러한 마그넷(400)과 로터 코어(500)의 형상에 의해서 양자는 원주 방향을 따라 서로 밀착되도록 배치될 수 있으며, 형상적인 특징에 의해 마그넷(400)과 로터 코어(500)가 서로 밀착된 상태에서 반경 방향 내측으로 이동되는 것이 제한된다. 그리고 이러한 상태에서 측부 커버(333)에 의해 반경 방향 외측이 막히게 된다. 따라서, 마그넷(400)과 로터 코어(500)가 반경 방향 외측 그리고 반경 방향 내측으로 이동되는 것이 제한된다.
또한, 상기 마그넷(400)과 로터 코어(500)의 상면과 하면은 하부 커버(332)와 상부 커버(331)에 의해 막히게 된다. 따라서, 마그넷(400)과 로터 코어(500)가 축방향으로 상하 이동되는 것이 제한된다.
따라서, 상기 마그넷(400)과 로터 코어(500)는 안정적으로 회전 베이스(330)에 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 로터 코어(500)에는 고정홀(536)이 형성된다. 그리고 고정홀(536)에는 몰드물이 주입될 수 있다. 고정홀(536)의 하부 방향은 고정핀(660)에 의해 막히지만 상부 방향은 개방되어 있다. 따라서 고정홀(536)의 상부 방향으로 몰드물이 주입될 수 있다. 따라서, 이러한 몰드물은 삽입부(331a)를 형성하게 된다. 상기 삽입부(331a)는 하부 커버(332) 또는 상부 커버(331)에서 상기 고정홀(536)을 향해 돌출되도록 형성된다. 일례로, 상부 커버(331)를 통해서 삽입부(331a)가 형성되는 경우, 하부 커버(332)에 상기 커버 홀(332a)이 형성되며 상부 커버(331)에는 커버 홀(332a)의 형성이 배제된다. 왜냐하면 상부 커버(331)에서 상기 고정홀(536) 내부까지 삽입부가 형성되어 상기 고정홀(536)을 막기 때문이다. 반면, 하부 커버(332)에는 고정핀(660)에 의해서 고정홀(536) 내부로 삽입부가 형성되는 것이 배제되기 때문이다.
상기 삽입부(331a)는 하부 커버(332) 또는 상부 커버(331)와 일체로 형성된다. 이를 통해서, 상기 로터 코어(500)가 상기 로터 프레임(300)에 견고히 고정될 수 있다. 특히, 상기 삽입부(331a)를 통해서 로터 코어(500)의 반경 방향 이동 및 원주 방향 이동이 제한될 수 있다.
한편, 상기 로터 코어(500)에 형성되는 공극에도 몰드물이 주입된다. 이러한 몰드물은 상부 커버(331)와 하부 커버(332)를 상하로 연결하여 지지 기둥(350, 351, 352)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 지지 기둥들을 통해서도 로터 코어(500)가 로터 프레임(300)에 견고히 고정될 수 있다.
특히, 상기 지지 기둥을 통해서 로터 코어(500)의 원주 방향 이동 및 반경 방향 이동이 제한될 수 있다.
도 5 및 도 6에서는 금형의 일부로 고정핀(660)이 구비되고, 상기 고정핀(660)은 로터 프레임(300)에서 분리되는 일례가 도시되어 있다. 이 경우, 상기 고정핀(660)은 반복적으로 사용되어야 하기 때문에 금속 재질로 형성됨이 바람직할 것이다. 그리고 상기 고정핀(660)에 의한 흔적이 상기 로터 프레임(300)에서 커버 홀(332a)로 남아 있게 된다. 물론, 고정핀(660)의 높이(고정홀(536)에 대한 삽입 길이)에 의한 흔적이 삽입부(331a)의 삽입 길이로 남아 있게 된다.
그러나 상기 고정핀은 상기 로터 프레임(300)과 마찬가지로 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 즉, 금형 내에서 상기 로터 코어(500)를 고정시키는 기능을 수행하고 사출 후에는 로터 프레임(300)의 일부로써 남아 있도록 할 수 있다.
따라서, 이 경우 전술한 커버홀(332a)은 형성되지 않고 대신 상기 고정핀(660)이 상기 커버홀(332a)을 대체하게 된다. 즉, 로터 코어(500)에 고정핀(660)이 삽입된 채로 고정핀(660)이 로터 프레임(300)과 일체로 결합되게 된다. 다시 말하면, 로터 프레임(300) 사출 시 상기 고정핀(660)이 상기 로터 프레임(300)과 일체로 결합될 수 있다.
본 실시예에 따르면 금형 제작을 용이하게 할 수 있다. 왜냐하면 복수 개의 고정핀을 금형과 일체로 형성하는 것이 용이하지 않기 때문이다. 그리고 반복적으로 사용하는 고정핀을 금형과 개별적으로 형성하는 경우, 고정핀과 금형의 결합 및 분리, 그리고 고정핀과 로터 프레임과의 분리에 많은 노력이 필요하게 된다.
그러나 로터 프레임(300)의 일부가 되는 고정핀(660)을 사용하는 경우, 고정핀을 플라스틱 재질로 형성할 수 있기 때문에 단순한 제조 공정이 가능하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따르면 완성된 로터 프레임(300)에서 하나의 로터 코어(500)의 고정홀(536) 내부에는 고정홀(536)의 상부로부터 연장된 삽입부(331a)와 고정홀(536)의 하부로부터 연장된 고정핀(660)이 동시에 구비될 수 있다. 물론, 상부 금형과 하부 금형의 위치가 바뀌는 경우, 일례로 도 2에 도시된 로터 프레임(300) 자세로 사출이 수행되는 경우, 고정핀(660)은 고정홀(536)의 상부로부터 연장되고 삽입부(331a)는 고정홀(536)의 하부로부터 연장될 수 있다.
사출물이 충분히 상기 고정홀(536) 내부로 유입되는 경우 상기 삽입부(331a)와 고정핀(660)은 서로 맞닿게 된다. 따라서, 양자가 서로 결합될 수 있고, 이를 통해서 로터 코어(500)가 로터 프레임(300)에 더욱 견고히 결합될 수 있다. 이 경우 하부 커버(332)와 상부 커버(331) 사이를 연결하는 지지 기둥이 추가로 형성될 수 있기 때문이다.
한편, 상기 고정핀(660)이 상기 로터 프레임(300)과 일체로 형성되는 경우 로터 프레임(300)의 상부 커버(331) 또는 하부 커버(332)에서 돌출되어 고정될 수 밖에 없다. 왜냐하면 고정핀(660)의 일부가 금형의 고정핀 홀(610)에 삽입되어야 하며, 이러한 삽입 걸이만큼 사출 후 고정핀이 돌출되기 때문이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회전 베이스(330)의 하부 커버(332)는 로터 프레임(300)의 최하면을 형성한다. 따라서, 상기 하부 커버(332)에 고정핀(660)이 구비되는 경우 로터 프레임(300)의 높이가 증가될 수 있다. 반면에, 상기 상부 커버(331)는 로터 프레임(300)의 최상면을 형성하지 않는다. 따라서, 상기 상부 커버(331)에 고정핀(660)이 구비되는 경우 로터 프레임(300)의 높이의 변화는 없다.
결국, 고정핀(660)이 로터 프레임(300)과 일체로 구비되는 경우, 상기 고정핀(660)은 로터 프레임(300)의 하부 커버(332)가 아닌 상부 커버(331)에 구비됨이 바람직할 것이다.
한편, 전술한 실시예에서는 고정핀(660)을 통해서 로터 코어(500)와 마그넷(400)을 금형의 하부에서 지지하는 실시예를 설명하였다. 이러한 실시예에서 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 수직으로 위치되지 않고 기울어지는 문제가 발생될 수 있다. 즉, 로터 프레임(300) 내에서 로터 코어(500)와 마그넷(400)이 기울어진 상태로 고정될 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 고정핀(660)을 로터 코어(500)의 하부뿐만 아니라 상부에도 구비시킬 수 있다. 즉, 로터 코어(500)의 상하부 양측에서 로터 코어(500)를 금형 내에서 지지하는 것이 가능하다. 일례로, 상부 금형에도 고정핀을 형성함으로써 이러한 실시예가 가능하게 된다.
전술한 실시예에서 고정핀(660)은 하부에서 로터 코어(500)를 지지하면 로터 코어(500)의 고정홀(536)에 삽입되는 구성이다. 그러나, 상부에 고정핀은 상기 고정홀(536)와는 다른 위치를 통해서 로터 코어(500)를 지지하도록 구비될 수 있다.
일례로, 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 상면에서 양자를 한번에 누를 수 있도록 구비될 수 있다. 즉, 이웃하는 로터 코어(500)와 마그넷(400)을 하나의 상부 고정핀이 누를 수 있도록 구비될 수 있다.
이 경우, 하나의 로터 코어(500)와 마그넷(400)은, 하부 고정핀, 상부 고정핀 그리고 지지 의자를 통해서 금형 내에서 고정될 수 있다. 따라서, 수직 위치로 고정되는 마그넷과 로터 코어를 제작할 수 있게 된다.
상기 상부 고정핀은 로터 프레임의 사출 후 로터 프레임에서 분리되어 커버 홀(331b)을 형성하게 된다. 이러한 커버홀(331b)를 통해서 로터 코어(500)와 마그넷(400)의 상면 일부분이 외부로 노출될 수 있다.
즉, 하부 고정핀(660)에 의해서 형성되는 커버홀(331a)는 로터 코어(500)의 고정홀(536)에 대응되므로, 상기 커버홀(331a)를 통해 로터 코어(500)의 하면 일부와 고정홀(536)이 외부로 노출된다. 그러나, 상부 고정핀에 의해서 형성되는 커버홀(331b) 고정홀(536)과 대응되지 않기 때문에, 상기 커버홀(331b)을 통해서는 고정홀(536)이 외부로 노출되지 않는다. 물론, 상기 커버홀(331b)을 통해서 로터 코어의 상면 및/또는 마그넷의 상면이 외부로 노출될 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 로터 프레임(300)의 구조에 대해서 상세히 설명한다.
로터 프레임(300)의 중앙부에 위치되는 커플러(200)와 반경 방향 외측에 구비되는 로터 코어(500) 및 마그넷(400) 사이의 위치 관계에 의해서, 상기 로터 프레임(300)에는 다양한 방향으로 힘을 받는다.
상기 로터 프레임(300)은 회전축 방향(z 축 방향), 반경 방향(y 축 방향) 그리고 원주 방향(x 축 방향, 토크 방향)으로 힘을 받을 수 있다. 따라서, 상기 로터 프레임(300)은 이러한 다양한 방향으로 힘을 견고히 견딜 수 있도록 형성되어야 한다. 이러한 다양한 방향의 힘은 토크, 축 하중 그리고 진동에 의해서 발생될 수 있다.
먼저, 상기 로터 프레임(300) 중 회전 베이스(330)의 회전이 커플러 베이스(310)으로 전달되어야 하는데, 이때 회전 베이스(330)와 커플러 베이스(310) 사이에 위치되는 연장 베이스(320)는 비틀림에 매우 취약할 수 있다. 따라서, 이러한 비틀림을 충분히 견딜 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 회전 베이스(330)는 상기 커플러 베이스(310)와 높이 차이를 갖는다. 이는 상기 커플러 베이스(310)를 반경 방향 내측 또는 외측으로 잡아 당기는 힘이 발생될 수 있음을 의미한다. 따라서, 상기 연장 베이스(320)는 회전 베이스(330)에서 반경 방향으로 발생되는 힘을 충분히 견딜 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
즉, 상기 연장 베이스(320)는 뒤틀림뿐만 아니라 벤딩 모멘트를 충분히 견딜 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
물론, 연장 베이스(320)의 강성을 증가시키기 위해서는 최대한 회전 베이스(330)의 두께를 키울 수 있다. 그러나 이 경우 제조 비용이 증가하게 되며 아울러 로터 자체 무게의 증가로 인해 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 재료비 절감과 효율 증가를 위해 연장 베이스(320)의 형상 및 구조가 매우 중요하다고 할 수 있다.
로터 프레임(300)은 원주 방향을 따라 복수 개의 단위 영역(A)를 포함할 수 있다. 이러한 단위 영역(A)은 서로 동일한 형상 및 사이즈를 가질 수 있다. 즉, 단위 영역(A)이 원주 방향을 따라 반복적으로 배치되어 하나의 로터 프레임(300)을 형성할 수 있다. 도 8에는 일례로 12개의 단위 영역(A)으로 이루어진 로터 프레임(300)이 도시되어 있다.
본 실시예에서는, 이러한 최적의 연장 베이스(320) 구조를 형성하기 위하여 상기 연장 베이스(320)에 교차 리브(321)를 형성한 것을 하나의 특징으로 제시할 수 있다. 즉, 서로 교차하는 교차 리브(321)를 통해서 연장 베이스(320)의 강도가 보강될 수 있다.
상기 연장 베이스(320)는 원주 방향을 따라 복수 개의 영역(D)으로 형성될 수 있다. 이를 서브 영역(D)라 할 수 있다. 마찬가지로, 동일한 형상과 사이즈를 갖는 서브 영역(D)이 원주 방향을 따라 배치되어 하나의 연장 베이스(320)를 형성할 수 있다. 상기 서브 영역(D)의 하나의 단위 영역(A)에서 연장 베이스(320)에 형성되는 일부 영역을 의미하게 된다. 즉, 단위 영역(A)이 상기 연장 베이스(320)의 서브 영역(D)를 포함하게 된다.
상기 교차 리브(321)는 상기 서브 영역(D) 내에서 사선 형태로 서로 교차되도록 형성될 수 있다. 즉, 특정 교차 리브(321)는 사선 형태로 연장되고 다른 하나의 교차 리브(321)도 사선 형태로 연장되어 상기 특정 교차 리브와 교차하도록 구비될 수 있다. 따라서, 이러한 교차 리브들의 반경 방향 내측 말단들이 형성하는 반경과 상기 교차 리브들의 반경 방향 외측 말단들이 형성하는 반경 사이의 영역이 서브 영역(D)라 할 수 있다. 물론, 상기 서브 영역(D)은 교차 리브들에 의해서 정의되는 영역이므로 교차 영역이라고도 할 수 있다.
상기 교차 리브(321)에 의해 교차 영역(D)은 커플러 베이스(310)와 회전 베이스(330) 사이에서 다양한 방향으로 발생하는 힘을 견딜 수 있게 된다.
상기 교차 리브(321)들이 교차되어 교차점(B)를 형성하게 된다. 상기 상기 교차 리브(321)들의 반경 방향 내측 말단에 치우치도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 교차 영역(D)의 중심 반경에서 반경 방향 내측으로 치우치도록 형성됨이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 회전 베이스(330)에서 상기 교차점(B)이 가까워지는 경우 교차점(B)에서 반경 방향 내측의 강도가 취약해질 수 있기 때문이다. 다시 말하면, 모멘트는 모멘트 거리에 비례함을 고려하면 상기 회전 베이스(330)에서 상기 교차점(B)을 더욱 이격시키는 것이 바람직하기 때문이다.
한편, 상기 연장 베이스(320)에는, 반경 방향으로 연장되고 원주 방향을 따라 일정 간격을 갖는 복수 개의 방사 리브(322)가 형성됨이 바람직하다. 특정 방사 리브(322)는 상기 교차점을 가로질러 반경 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 교차점(B)는 원주 방향 양측에 형성되는 방사 리브(322)들 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 하나의 서브 영역 또는 교차 영역(D)는 세 개의 방사 리브(322)를 포함할 수 있다.
상기 방사 리브(322)는 교차 리브(321)의 원주 방향 양측 말단과 연결된다. 즉, 교차 리브(321)를 원주 방향에서 지지하는 원주 방향 베이스라 할 수 있다. 따라서, 상기 서브 영역(D)에서 발생되는 뒤틀림에 대한 강성을 더욱 보강할 수 있게 된다.
상기 교차 리브(321)와 방사 리브(322) 사이에는 상하 방향으로 관통부(323)이 형성됨이 바람직하다. 상기 관통부는 공기가 출입될 수 있는 통로이며 따라서 통공부라 할 수 있다.
상기 관통부(323)에 의해서 재료비를 절감할 수 있다. 즉, 강성 보강과 무관한 부분을 제거하여 로터 프레임의 재료비를 절감할 수 있다. 또한, 스테이터에서 발생되는 열을 방열할 수 있는 기능을 제공하게 된다.
상기 이웃하는 세 개의 방사 리브(322)와 상기 교차 리브(321)에 의해서 상기 교차점(B)를 중심으로 6 개의 섹션(S1 내지 S6)이 형성될 수 있다. 즉, 서브 영역(D)은 상기 교차점(B)을 중심으로 6 개의 섹션으로 구획될 수 있다.
상기 6 개의 섹션 모두에 상기 관통부(323)가 형성될 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이 상기 교차점(B)은 서브 영역(D)의 반경 방향 중심에서 반경 방향 내측으로 치우침이 바람직하다. 따라서, 교차점(B)의 반경 방향 내측에 위치되는 두 개의 섹션(S5, S6)의 면적은 다른 섹션에 비해서 매우 작다. 그리고 상기 두 개의 섹션(S5, S6)은 반경 방향 내측으로 치우치므로 스테이터의 코일보다 반경 방향 내측에 위치될 수 있다.
따라서, 상대적으로 작은 면적 그리고 반경 방향 내측으로 치우친 위치로 인해서 상기 두 개의 섹션(S5, S6)에는 관통부(323)의 형성이 배제됨이 바람직하다.
한편, 서브 영역(D)는 관통부(323)들을 통해서 스테이터의 방열 기능을 수행하는 영역이라고 할 수 있다. 따라서, 상기 서브 영역(D)을 방열 영역이라고도 할 수 있다.
상기 연장 베이스(320)는 상기 서브 영역(D)에서 반경 방향 내측에 위치되는 비교차 영역(C)을 포함할 수 있다. 상기 비교차 영역(C)은 상기 연장 베이스(320)를 회전 베이스(330)과 연결시키는 영역이라 할 수 있다. 또한, 상기 비교차 영역(C)은 상기 회전 베이스(330) 인근에서 상기 회전 베이스(330)와 높이 차이를 갖는 영역이라 할 수 있다. 따라서, 상기 비교차 영역(C)은 뒤틀림 보다는 벤딩 모멘트에 더욱 강하도록 형성됨이 바람직하다.
그러므로 전술한 교차 리브(321)는 상기 비교차 영역(C)까지 연장되지 않을 수 있다. 아울러, 상기 비교차 영역(C)에는 관통부(323)의 형성이 배제되거나 관통부의 크기가 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 비교차 영역(C)은 스테이터의 티스 말단부에 대응되는 부분으로 방열 기능이 필요하지 않기 때문이다. 또한, 관통부(323)에 의해서 벤딩 모멘트에 대한 강성이 저하될 우려가 있기 때문이다.
상기 비교차 영역(C)는 벤딩 모멘트에 대한 강성을 요구되기 때문에 이를 강도보강영역이라 할 수 있다.
상기 교차 영역(방열 영역, D)와 비교차 영역(강도보강 영역, C)은 원주 방향으로 형성되는 원주 리브(324)를 통해 구획될 수 있다.
상기 원주 리브(324)는 교차 리브(321)의 반경 방향 말단과 연결된다. 즉, 상기 원주 리브(324)는 교차 리브(321)를 반경 방향에서 지지하는 반경 방향 베이스라 할 수 있다. 따라서, 상기 서브 영역(D)에서 발생되는 뒤틀림에 대한 강성을 더욱 보강할 수 있게 된다.
한편, 상기 비교차 영역(C)에는 반경 리브(325)가 형성됨이 바람직하다. 상기 반경 리브(325)는 전술한 방사 리브(322)와 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 반경 리브(325)가 상기 비교차 영역(C)까지 연속적으로 연장되어 상기 반경 리브(325)가 형성될 수 있다. 따라서 하나의 비교차 영역(C)에는 세 개의 반경 리브(325)가 구비될 수 있다.
상기 커플러 베이스(310)에도 반경 리브(311)가 형성된다. 상기 반경 리브(311)는 반경 방향으로 더욱 연장되어 상기 방사 리브(322)와 연속적으로 형성된다.
따라서, 상기 로터 프레임(300)에는 커플러 베이스(310)에서 연장 베이스의 반경 방향 말단까지 연속적으로 형성되는 방사 리브(311, 322, 325)가 형성될 수 있다. 여기서 방사 리브(311, 322, 325)는 회전 베이스(330)까지 연장되도록 형성됨이 더욱 바람직하다. 즉, 상기 방사 리브들을 통해서 회전 베이스(330)와 연장 베이스(320)가 연결되는 부분에서 상기 방사 리브들을 통해서 강도 보강이 가능하게 된다.
상기 방사 리브 또는 반경 리브들(311, 322, 325)는 로터 프레임(300)에 전체적으로 몰드물이 균일하게 주입될 수 있는 통로들을 의미한다. 즉, 금형 내에 몰드물이 주입되는 통로에 대응되어 이러한 리브들이 형성되게 된다.
한편, 특정 방사 리브는 로터 코어(500)의 원주 방향 중심을 가로지르도록 형성될 수 있다. 즉, 로터 코어(500)의 원주 방향 중심에서 반경 방향으로 더욱 연장되어 형성될 수 있다. 이는 로터 코어(500)를 지지하는 고정홀(536)에 몰드물이 충분히 주입될 수 있는 통로를 형성하기 위함이라고도 할 수 있다. 구체적으로, 교차점(B)를 가로지르는 방사 리브는 상기 로터 코어(500)의 중심보다 더욱 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 로터 프레임(300) 특히 커플러 베이스(310)과 연장 베이스(320)는 로터 프레임(300)의 외형을 형성하는 기준 하면(301)과 기준 상면(302)를 포함한다. 즉, 상기 기준 하면(301)과 기준 상면(302) 사이의 두께가 커플러 베이스(310)와 연장 베이스(320)의 기본 두께라 할 수 있다.
전술한 리브들은 이러한 기준 하면(301) 및/또는 기준 상면(302)에 대해서 돌출되도록 형성될 수 있다.
기준 하면(301)을 기준으로 상기 방사 리브(322) 또는 반경 리브(311, 325)들이 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 그리고 커플러 베이스(310)와 연장 베이스를 반경 방향으로 구획하는 원주 리브 또는 지지 리브(312)와 연장 베이스(320)의 원주 리브(324)도 마찬가지로 기준 하면(301)을 기준으로 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 방사 리브 또는 반경 리브(311, 322, 325)는 기준 상면(302)를 기준으로 기준 상면(302)에서 상방으로 돌출될 수 있다. 따라서, 방사 리브 또는 반경 리브는 상하 폭이 더욱 증가될 수 있으며, 이를 통해서 강도 보강이 더욱 유리하게 된다. 또한, 이러한 리브들은 블레이드 기능을 수행하여 공기 유동을 발생시키고, 이를 통해서 관통부(323)을 통한 방열이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.
한편, 연장 베이스(320)은 단차부(340)을 통해서 회전 베이스(330)과 연결된다. 상기 단차부(340)에는 반경 리브(341)가 형성된다. 따라서, 상기 단차부(340)의 강도가 보강될 수 있다.
상기 단차부(340)에 형성되는 반경 리브(341)은 상기 방사 리브(322)가 반경 방향으로 연속적으로 더욱 연장되어 형성된 것이라 할 수 있다. 상기 반경 리브(341)는 로터 코어(500)의 원주 방향 중심을 가로지르도록 형성된다. 따라서, 이러한 반경 리브(341)를 통해서 충분한 몰드 물이 고정홀(332a)로 주입될 수 있게 된다.
로터 프레임(300)의 사출 성형시 몰드 주입구(350)는 연장 베이스(320)에 위치됨이 바람직하다. 특히 교차점(B)보다는 반경 방향 외측에 구비됨이 바람직하다. 또한 하나의 단위 영역(A)에 하나의 몰드 주입구(350)가 형성됨이 바람직하다. 따라서, 몰드물이 로터 프레임 전체에 골고루 주입될 수 있다.
특히, 상기 몰드 주입구(350)는 방사 리브(322)에 형성됨이 바람직하다. 상기 방사리브는 교차점을 형성하는 방사리브 인근에 형성되는 리브이다. 교차점을 형성하는 방사 리브(322)에는 관통부(323)에 의해서 몰드물 주입 면적이 상대적으로 작다. 그러나 교차점을 형성하는 방사 리브(322)의 인근의 방사 리브(322) 주위는 몰드물 주입 면적이 상대적으로 크다. 따라서, 주입되는 몰드물들이 주변으로 잘 퍼져 나갈 수 있게 된다.
한편, 금형 내에서 로터 코어 및 마그넷을 지지하는 상부 고정핀, 하부 고정핀 그리고 지지 의자는 도 3 및 도 4에 도시된 로터 코어 및 마그넷에 공통적으로 적용될 수 있을 것이다.
100 : 로터 200 : 커플러
300 : 로터 프레임 310 : 커플러 베이스
320 : 연장 베이스 330 : 회전 베이스
400 : 마그넷 500 : 로터 코어
300 : 로터 프레임 310 : 커플러 베이스
320 : 연장 베이스 330 : 회전 베이스
400 : 마그넷 500 : 로터 코어
Claims (18)
- 복수 개의 로터 코어;
상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷;
샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고
사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고,
상기 함몰부에 의해서 상기 로터 코어의 양측에 위치하는 마그넷의 측면 중 일부가 노출되어 원주 방향으로 공극이 형성되고,
상기 함몰부에 의해서 상기 마그넷의 양쪽 측면 중 반경 방향 말단 부분에서 노출면이 형성되고,
상기 노출면은 상기 함몰부는 양측에 각각 형성되는 경사 절개부의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서,
상기 함몰부는 원주 방향으로 대칭임을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서,
적층을 통해 상기 로터 코어를 형성하기 위하여, 상기 폴슈와 상기 함몰부 사이에는 코어 결합부가 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서,
상기 함몰부는 사출시 금형에 상기 로터 코어를 고정하기 위하여 고정핀이 삽입되는 고정홀을 포함하고, 상기 고정홀의 내주면은 180도를 초과하도록 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 4 항에 있어서,
상기 고정홀은 상기 양측의 경사 절개부에서 반경 방향으로 더욱 함몰되어 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 5 항에 있어서,
상기 양측의 경사 절개부 사이의 폭은 상기 고정홀의 최대 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서,
상기 함몰부에는 상기 로터 프레임의 사출 시 상기 로터 프레임의 일부분이 채워짐을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서,
상기 원주 방향으로 형성된 공극은 특정 마그넷에서 이웃하는 마그넷까지 연속적으로 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 8 항에 있어서,
상기 공극은 상기 함몰부에 의해서 반경 방향 내측으로 더욱 확장되어 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 9 항에 있어서,
상기 공극은, 상기 로터 코어의 원주 방향 중심에서 반경 방향 폭이 가장 크게 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 1 항에 있어서, 상기 마그넷의 자속이 상기 로터 코어를 통해 상기 스테이터를 향한 반경 방향으로 집중되며,
상기 함몰부에는 사출물이 채워져 상기 로터 코어가 상기 로터 프레임에 지지됨을 특징으로 하는 로터. - 삭제
- 복수 개의 로터 코어;
상기 로터 코어와 원주 방향을 따라서 교대로 구비되며, 자속이 원주 방향으로 형성되도록 착자되는 복수 개의 마그넷;
샤프트와 연결되도록 구비되는 커플러; 그리고
사출을 통해서 일체로 형성됨과 동시에 상기 로터 코어, 마그넷 그리고 커플러와 결합되는 로터 프레임을 포함하고,
상기 로터 코어는, 스테이터와의 사이에 갭을 형성하는 폴슈 그리고 상기 폴슈의 반대편에서 반경 방향으로 함몰된 함몰부가 형성된 로터 코어 바디를 포함하고,
상기 함몰부는,
상기 마그넷의 반경 방향 말단의 측면과 공극을 형성하도록 원주 방향으로 양쪽에 각각 형성되고, 상기 마그넷의 반경 방향에 대하여 경사를 가지는 경사 절개부;
상기 양쪽의 절개부 사이에서 반경 방향으로 더욱 함몰되는 고정홀을 포함하고,
상기 고정홀의 일부 외주면은 개방되도록 형성되고,
상기 경사 절개부의 외측에는 상기 마그넷의 반경 방향 말단 부분이 노출되는 노출면이 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 13 항에 있어서,
상기 로터 코어 바디에는 상기 고정홀의 반경 방향 내측에 로터 코어 바디를 적층하여 형성하기 위한 코어 결합부가 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 13 항에 있어서,
상기 고정홀은 상기 로터 프레임의 사출 시 금형 내에서 상기 로터 코어를 지지하는 고정핀이 삽입되도록 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 15 항에 있어서,
상기 로터 프레임에는 상기 로터 프레임의 사출 후 상기 로터 프레임에서 상기 고정핀이 분리되어 발생되는 커버홀이 형성됨을 특징으로 하는 로터. - 제 16 항에 있어서,
상기 커버홀에 의해서 상기 로터 프레임의 내부에 고정되는 상기 로터 코어의 일부분이 외부로 노출됨을 특징으로 하는 로터. - 제 15 항에 있어서,
상기 고정핀은 상기 로터 프레임의 사출에 의해서 상기 로터 프레임과 일체로 결합됨을 특징으로 하는 로터.
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