KR102622139B1 - 모터 회전자 및 그 제조벙법 - Google Patents

모터 회전자 및 그 제조벙법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어몸체를 냉각시켜 회전자의 효율을 높일 수 있는 열전달부재를 구비한 모터 회전자에 관한 것으로서, 모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부가 형성되고, 상기 관통공과 상기 자석설치부 사이에서 상기 관통공을 중심을 방사상으로 다수개의 슬롯이 형성된 회전자코어; 상기 관통공을 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 일측과 타측이 상호 연통되어 유체가 유동하는 중공의 회전축; 상기 자석설치부를 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 고 자와의 상호작용을 통해 상기 회전자코어에 회전력을 발생시키는 영구자석; 및 상기 회전자코어의 일측과 타측에 각각 형성되어 상기 영구자석이 상기 자석설치부로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 엔드플레이트;를 포함하되, 상기 회전자코어에 삽입되어 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 열전달부재;를 더 포함한다.

Description

모터 회전자 및 그 제조벙법{ROTOR OF MOTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 모터 회전자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자코어를 냉각시켜 회전자의 효율을 높일 수 있는 열전달부재를 구비한 모터 회전자에 관한 것이다.
일반적으로 PM모터(PERMANENT MAGNET MOTOR)는 회전자의 구조 즉, 회전자에서 영구자석이 배치되는 위치에 따라 표면부착형 영구자석(SURFACE MOUNTED PERMANENT MAGNET: SPM)모터와 매입형 영구자석(INTERIOR PERMANENT MAGNET: IPM)모터로 분류된다.
즉, SPM타입의 모터는 영구자석이 회전자의 표면에 배치되고, IPM타입의 모터는 영구자석이 회전자 내부에 배치된다.
한편, IPM타입의 모터는 표면부착형 영구자석에 비해 고속 회전시 영구자석의 고정이 용이하고, 마그네틱 토크와 릴럭턴스 토크의 병용이 가능하며, 회전자 표면의 와전류 손실 저감 등의 특징에 의해 고토크화 및 고효율화가 가능하다.
또한, IPM타입의 모터는 영구자석 사용량의 저감, 영구자석 형상의 간소화, 이탈 방지 바인드를 삭제하면서, 부품수를 줄일 수 있다.
이러한 IPM 모터는 회전자의 내부에 영구자석을 매입한 구조를 갖고, 회전자의 자화에 의한 릴럭턴스 토크와 영구자석에 의한 마그넷 토크를 둘 다 이용할 수 있으므로, 소형이며 대출력을 얻을 수 있다.
이러한 IPM타입의 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 전기에 의해 자기를 발생시키는 코일(도시되지 않음)이 권선되고 둘레를 따라 바(BAR) 형태의 도체들이 삽입되기 위한 복수의 도체삽입구(11)가 형성된 고정자(10: STATOR)와, 상기 고정자(10)의 내부에 회전가능하게 설치되어 상기 고정자(10)와의 상호 전자기력에 의해 회전되는 회전자(30: ROTOR)로 구성된다.
이때, 회전자(30)는 중심에 회전축(40)이 관통하는 관통공(31)이 형성된다.
그리고, 관통공(31)과 도체삽입구(11)들 사이에는 일정 간격으로 복수의 자석설치부(33: BARRIER)가 형성되며, 상기 자석설치부(33)마다 영구자석(50)이 매입된다.
영구자석(50)은 자석설치부(33)마다 매입되어 고정자(10)에 권선된 코일에서 발생되는 자기장과의 상호작용에 의해 토크를 발생시킨다.
즉, 코일에 전류가 인가되면, 고정자(10)의 구조로 인해 발생되는 회전 자기장과 도체에서 발생되는 유도전류와의 상호작용에 의해 회전자(30)가 회전된다.
영구자석(50)은 상기 고정자(10)에 감겨진 코일에 전류가 인가되면 코일의 극성이 순차적으로 변하면서 회전자계가 발생되고, 회전자(30)에 전자기력을 형성시킨다.
그리고, 상기 고정자(10)에서 발생되는 회전자계의 극성과 상기 영구자석(50)에 의한 극성이 동일한 경우 발생되는 척력과, 극성이 상이한 경우에 발생되는 인력에 의해 상기 회전자(30)에 회전력이 발생된다.
이로 인해, 회전자(30)는 회전축(40)을 중심으로 회전하게 된다.
모터가 전류를 공급받아 와전류 손실이 발생하여 회전자(30) 내부의 영구자석(50)에 열이 발생하게 된다.
이러한 열은 결과적으로 자속 모터의 효율을 떨어뜨리게 되어 영구자석(50) 부근 및 회전자(30)의 온도를 낮추는 것이 필요하다.
특히, 회전자(30)의 중량을 감소시키기 위한 목적으로 회전자(30)의 관통공(31)을 중심으로 방사형으로 슬롯(35)을 형성한 경우 슬롯(35)의 내부에 공기층이 형성되어 단열효과가 발생된다.
이로 인해, 영구자석(50)으로부터 발생된 열이 회전축(40)방향으로 이동하는 것이 방해되었다.
따라서, 회전자(30)의 냉각이 효율적으로 이루어지지 않음에 따라, 회전자(30)의 온도가 상승되어 자속 모터의 효율이 저하되었다.
따라서, 지속적인 부하운전 시 모터에 온도가 상승되어 회전자(30)에 열이 쌓이게 되면, 회전자(30)의 표면의 와전류 손실로 인해 모터의 효율이 저하되었고, 회전축의 열팽창을 야기시켜 모터의 수명을 감소시키게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전자를 효율적으로 냉각시켜 모터효율을 상승시킬 수 있는 열전달부재가 구비된 모터 회전자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 모터 회전자는 모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부가 형성되고, 상기 관통공과 상기 자석설치부 사이에서 상기 관통공을 중심을 방사상으로 다수개의 슬롯이 형성된 회전자코어; 상기 관통공을 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 일측과 타측이 상호 연통되어 유체가 유동하는 중공의 회전축; 상기 자석설치부를 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 고 자와의 상호작용을 통해 상기 회전자코어에 회전력을 발생시키는 영구자석; 및 상기 회전자코어의 일측과 타측에 각각 형성되어 상기 영구자석이 상기 자석설치부로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 엔드플레이트;를 포함하되, 상기 회전자코어에 삽입되어 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 열전달부재;를 더 포함한다.
상기 관통공의 내주면에는, 상기 회전자코어의 일단으로부터 타단까지 연장된 가이드돌기가 형성되고, 상기 회전축의 외주면에는, 상기 가이드돌기와 대응되는 위치에서 상기 회전축의 일단으로부터 타단까지 연장되어 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된다.
상기 열전달부재는, 상기 회전자코어와 상기 회전축 사이에 배치되는 제1열전달부재; 및 상기 슬롯에 삽입되는 제2열전달부재;로 이루어진다.
상기 열전달부재는 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어진다.
상기 제1열전달부재의 내주면은 상기 회전축의 외주면과 상호 면접촉되고, 상기 제1열전달부재의 외주면은 상기 관통공의 내주면과 상호 면접촉된다.
상기 회전축은, 외주면이 상기 관통공의 내부에 삽입되어 외주면이 상기 제1열전달부재의 내주면과 면접촉하는 코어장착부; 및 상기 코어장착부의 양측에 각각 형성되어 고정자에 설치된 베어링이 장착되는 베어링장착부;를 포함한다.
상기 코어장착부의 외경은 상기 관통공의 내경보다 작다.
상기 엔드플레이트와 상기 열전달부재는 다이캐스팅방식으로 제작되어 상호 일체로 형성된다.
모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부가 형성되고, 상기 관통공과 상기 자석설치부 사이에서 상기 관통공을 중심을 방사상으로 다수개의 슬롯이 형성된 회전자코어를 제공하는 단계; 상기 관통공을 관통하여 일측과 타측이 상호 연통된 상기 회전자코어에 회전축을 결합시키는 단계; 상기 자석설치부를 관통하여 고정자와의 상호작용을 통해 상기 회전자코어에 회전력을 발생시키는 영구자석을 상기 회전자코어에 결합시키는 단계; 상기 슬롯을 관통하여 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축방향으로 전달하는 열전달부재를 상기 슬롯에 결합시키는 단계; 회전자코어를 금형 내부에 위치시킨 후, 상기 영구자석이 상기 자석설치부로부터 이탈되는 것을 방지하는 엔드플레이트를 상기 회전자코어의 일측과 타측에 각각 형성하기 위해 상기 금형 내부에 사출물을 주입하는 단계; 상기 금형에 사출물이 모두 주입 된 후, 사출물을 경화시키는 단계;를 포함하되, 상기 열전달부재는, 상기 회전자코어와 상기 회전축 사이에 배치되는 제1열전달부재; 및 상기 슬롯에 삽입되는 제2열전달부재;로 이루어지되, 상기 사출물을 주입하는 단계는, 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 제1열전달부를 형성하고, 열전달부재를 상기 슬롯에 결합시키는 단계는, 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 제2열전달부가 삽입된다.
본 발명에 따른 모터 회전자는 가이드돌기는 관통공의 내주면으로부터 관통공의 내측방향으로 돌출되고, 가이드홈는 코어장착부의 외주면에서 가이드돌기와 대응되는 위치에 형성되어 가이드돌기와 가이드홈이 상호 결합됨으로써, 관통공의 내부에 회전축이 결합될 때, 회전축의 결합위치를 가이드할 수 있고, 회전축 및 회전자코어가 회전할 때, 가이드돌기의 회전방향 외측면과 가이드홈의 회전방향 내측면이 상호 면접촉되어 회전축이 관통공으로부터 헛도는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
열전달부재는 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄재질로 이루어짐으로써, 열전달부재의 재질 특성상, 영구자석으로부터 발생된 열이 유체의 유동에 의해 회전자코어를 냉각시키는 회전축방향으로 효율적으로 신속하게 전달될 수 있는 효과가 있다.
제1열전달부재의 내주면은 회전축의 코어장착부 외주면과 상호 면접촉되고, 제1열전달부재의 외주면은 관통공의 내주면과 상호 면접촉됨으로서, 영구자석으로부터 발생된 열이 제1열전달부재를 통과하여 회전축으로 신속하게 전달될 수 있는 효과가 있다.
제1열전달부재는 엔드플레이트와 함께 다이캐스팅방식으로 제작되어 상호 일체형으로 형성됨으로써, 공정이 간소화되고, 이로 인해 모터 회전자의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
제2열전달부재는 단면형상이 슬롯의 단면형상과 동일하게 형성되어 슬롯에 각각 삽입됨으로써, 영구자석으로부터 발생된 열이 제2열전달부재를 통과하여 회전축으로 신속하게 전달될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터 회전자를 나타낸 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 모터 회전자를 분해한 분해사시도.
도 4는 도 2에 나타낸 A-A’를 따라 절단한 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형단계를 나타낸 개략도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소,단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소,단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 모터 회전자를 분해한 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 나타낸 A-A’를 따라 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터 회전자는 회전자코어(100)와 회전축(200)과 영구자석(300)과 엔드플레이트(400) 및 열전달부재(500)를 포함한다.
회전자코어(100)는 IPM(INTERIOR PERMANENT MAGNET)타입의 모터 고정자 내측 공간에 회전 가능하게 수용된다.
회전자코어(100)는 예시적으로 IPM타입의 모터에 적용되는 것으로 설명되지만, 친환경 자동차용으로 사용되면서, 대용량 토크를 발휘하여야 하는 전기 동작식 구동장치, 모터, 시동발전기 등에 모두 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 회전자코어(100)는 도면에 원통형상으로 형성된 것으로 도시하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자코어는 원판형상으로 이루어진 다수개의 전기강판이 상호 면대면으로 수직하게 적층되어 형성됨도 가능하다.
따라서, 회전자코어(100)는 원판형상의 전기방판 형상으로 형성됨으로써, 형상의 특성상 고정자의 내부에서 안정적으로 회전할 수 있다.
이러한 회전자코어(100)에는 관통공(110)과 자석설치부(120) 및 슬롯(130)이 형성된다.
관통공(110)은 회전자코어(100)의 중심에 형성된 것으로서, 고정자에 고정되는 회전축(200)이 관통된다.
관통공(110)은 상기 회전자코어(100)의 중심에 형성되고, 회전축(200)이 관통됨으로써, 회전자코어(100)가 회전축(200)을 중심으로 상기 고정자에 대하여 원활하게 회전할 수 있도록 한다.
이러한 관통공(110)에는 가이드돌기(111)가 형성된다.
가이드돌기(111)는 관통공(110)의 내주면으로부터 관통공(110)의 내측방향으로 돌출되고, 회전자코어(100)의 일단으로부터 타단까지 연장된것으로서, 관통공(110)의 내부에 회전축(200)이 결합될 때, 회전축(200)의 결합위치를 가이드한다.
따라서, 가이드돌기(111)는 관통공(110)의 내부에 회전축(200)이 결합될 때, 회전축(200)이 가이드돌기(111)를 따라 결합됨으로써, 회전축(200)의 결합위치를 용이하게 가이드 할 수 있다.
자석설치부(120)는 관통공(110)을 중심으로 방사상으로 다수개가 등간격을 유지하면서 상호 이격되어 형성된 것으로서, 영구자석(300)이 장착된다.
자석설치부(120)는 내부에 공기가 채워져 영구자석(300)으로부터 발생되는 자속이 누설되는 것을 저감시킨다.
자석설치부(120)가 회전자코어(100)에 형성됨으로써, 영구자석(300)이 자석설치부(120)를 통해 회전자코어(100)에 용이하게 장착될 수 있다.
슬롯(130)은 회전자코어(100)의 중량을 감소시키기 위한 구멍으로써, 관통공(110)과 자석설치부(120) 사이에서 관통공(110)을 중심을 방사상으로 다수개가 등간격을 유지하면서 상호 이격되어 형성된다.
이로 인해. 슬롯(130)은 회전자코어(100)의 중량을 감소시킬 수 있다.
회전축(200)은 회전자코어(100)의 관통공(110)을 관통하여 회전자코어(100)에 결합되는 것으로서, 회전자코어(100)와 함께 회전한다.
그리고, 회전축(200)의 일단과 타단은 고정자의 내부에 각각 고정되는 것으로서, 이로 인해, 회전자코어(100)가 회전축(200)을 매개로 하여 고정자의 내부에 용이하게 고정될 수 있다.
회전축(200)은 일측과 타측이 상호 연통되어 유체가 유동하는 중공의 축으로 형성된 것으로서, 회전축(200)의 일측에는 유체가 유입되는 유입구(230)가 형성되고, 타측에는 상기 유입구(230)로부터 유입된 유체가 배출되는 배출구(240)가 형성된다.
이로 인해, 회전축(200)의 외부로부터 회전축(200)의 내부로 유체가 원활하게 유입되어 회전축(200)을 용이하게 냉각시킬 수 있으며, 특히, 회전축(200)에 결합된 회전자코어(100)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
이러한 회전축(200)은 코어장착부(210)와 베어링장착부(220)로 이루어진다.
코어장착부(210)는 원통형상으로 형성되고, 회전축(200)의 몸체를 이루는 것으로서, 외주면이 회전자코어(100)의 관통공(110) 내부에 삽입된다.
그리고, 코어장착부(210)의 외경(d2)은 관통공(110)의 내경(d1)보다 작게 형성된다.
이로 인해, 코어장착부(210)와 관통공(110) 사이에 열전달부재(500)가 용이하게 배치될 수 있다.
이러한 코어장착부(210)에는 가이드홈(211)이 형성된다.
가이드홈(211)은 코어장착부(210)의 외주면에 형성된 홈으로써, 가이드돌기(111)와 대응되는 위치에 형성되어 상기 가이드돌기(111)가 삽입된다.
이로 인해, 가이드돌기(111) 및 가이드홈(211)은 회전축(200) 및 회전자코어(100)가 회전할 때, 가이드돌기(111)의 회전방향 외측면과 가이드홈(211)의 회전방향 내측면이 상호 면접촉되어 회전축(200)이 관통공(110)으로부터 헛도는 것을 방지한다.
한편, 본 실시예에서는 관통공(110)의 내주면으로부터 가이드돌기(111)가 돌출되고, 코어장착부(210)의 외주면에 가이드홈(211)이 형성된 것으로 설명하였지만, 회전축(200)이 관통공(110)에 용이하게 삽입되고, 회전축(200) 및 회전자코어(100)가 회전할 때 회전축(200)이 관통공(110)으로부터 헛도는 것을 방지할 수 있다면, 관통공(110)의 내주면에 가이드홈(211)이 형성되고, 코어장착부(210)의 되주면으로부터 가이드돌기(111)가 돌출됨도 가능하다.
베어링장착부(220)는 코어장착부(210)의 양측에 각각 형성되 고정자에 설치된 베어링이 장착된다.
즉, 베어링장착부(220)는 고정자에 설치된 베어링에 장착됨으로써, 회전축(200)을 고정자에 장착시킨 상태에서 회전자코어(100)가 고정자와의 상호 전자기력에 의해 회전될 때, 용이하게 회전 될 수 있도록 한다.
영구자석(300)은 외부로부터 전기에너지를 공급 받지 않고서도 안정된 자기장을 발생시킬 수 있어 회전자코어(100)를 안정적으로 회전시킬 수 있다.
영구자석(300)은 자석설치부(120)에 각각 설치되는 것으로서, 이를 위해 영구자석(300)의 단면 형상은 자석설치부(120)의 단면형상과 동일하다.
그리고, 영구자석(300)은 고정자에 장착된 코일에서 발생되는 자기장과의 상호작용에 의해 회전자코어(100)에 회전력을 발생시킨다.
엔드플레이트(400)는 일정한 두께를 갖는 것으로서, 회전자코어(100)와 대응되는 한 쌍의 원판형 형상으로 형성되어 회전자코어(100)의 일측과 타측에 각각 접한다.
엔드플레이트(400)는 회전자코어(100)의 일측과 타측에 각각 접함으로써, 회전자코어(100)의 자석설치부(120)에 삽입된 영구자석(300)이 상기 자석설치부(120)로부터 이탈되는 것이 방지된다.
열전달부재(500)는 고정자와의 전기적인 상호 작용으로 인해 영구자석(300)으로부터 발생된 열을 회전축(200)으로 신속하게 전달하여 영구자석(300)의 열로 인한 회전자코어(100)의 발열을 냉각시킨다.
열전달부재(500)는 영구자석(300)으로부터 발생된 열을 회전축(200)으로 신속하게 전달시켜야 함으로써, 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄재질로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해, 열전달부재(500)의 재질 특성상, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 유체의 유동에 의해 회전자코어(100)를 냉각시키는 회전축(200)방향으로 효율적으로 신속하게 전달될 수 있다.
따라서, 열전달부재(500)는 영구자석(300)으로부터 발생된 열을 회전축(200)방향으로 효율적으로 전달함으로써, 회전자코어(100)가 전체적으로 냉각될 수 있다.
이러한 열전달부재(500)는 부재와 제2열전달부재(520)로 이루어진다.
제1열전달부재(510)는 중공의 원통형상으로 형성된 것으로서, 회전자코어(100)와 회전축(200) 사이에 배치된다.
더욱 상세하게는 제1열전달부재(510)의 내주면은 회전축(200)의 코어장착부(210) 외주면과 상호 면접촉되고, 제1열전달부재(510)의 외주면은 관통공(110)의 내주면과 상호 면접촉된다.
이로 인해, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 제1열전달부재(510)를 통과하여 회전축(200)으로 신속하게 전달될 수 있다.
한편, 제1열전달부재(510)는 엔드플레이트(400)와 함께 다이캐스팅방식으로 제작함으로써, 상호 일체형으로 형성된다.
이로 인해, 공정이 간소화되고, 이로 인해 모터 회전자의 제조비용을 절감할 수 있다.
한편, 회전자코어(100)에 슬롯(130)을 형성하면 슬롯(130)의 내부에 공기층이 형성되어 단열현상이 발생된다.
이러한 단열현상은 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 회전축(200)으로 이동하는 것을 방해한다.
이를 방지하기 위해 슬롯(130)에는 제1열전달부재(510)가 삽입된다.
제2열전달부재(520)는 슬롯(130)과 대응되는 개수로 형성된 것으로서, 단면형상이 슬롯(130)의 단면형상과 동일하게 형성되어 슬롯(130)에 각각 삽입된다.
이로 인해, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 제2열전달부재(520)를 통과하여 회전축(200)으로 신속하게 전달될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
또한, 이하에서는 전술한 실시예에서 이미 설명한 내용과 중첩되는 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형단계를 나타낸 개략도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 모터 회전자의 제조방법은 회전자코어 제공단계(S100), 회전축 결합단계(S200), 영구자석 결합단계(S300), 제2열전달부재 결합단계(S400), 사출물 주입단계(S500) 및 사출물 경화단계(S600)를 포함한다.
회전자코어 제공단계(S100)는 모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공(110)이 형성되며, 관통공(110)을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부(120)와, 관통공(110)과 자석설치부(120) 사이에서 관통공(110)을 중심을 방사상으로 다수개가 슬롯(130)이 형성된 회전자코어(100)를 제공한다.
그리고, 회전축 결합단계(S200)는 회전자코어(100)의 관통공(110)을 관통하여 회전자코어(100)에 회전축(200)을 결합한다.
이어서, 영구자석 결합단계(S300)는 자석설치부(120)을 관통하여 상기 회전자코어(100)에 영구자석(300)을 결합한다.
그리고, 제2열전달부재 결합단계(S400)는 슬롯(130)을 관통하여 상기 제2열전달부재(520)를 결합한다.
이어서, 사출물 주입단계는 상기 회전자코어(100)를 금형(600) 내부에 위치시킨 후, 금형(600) 내부에 사출물을 주입하여 회전자코어(100)의 일측과 타측에 각각 엔드플레이트(400)를 형성한다.
한편, 사출물 주입단계는 금형(600)에 사출물을 주입하면서 엔드플레이트(400)와 제1열전달부재(510)를 동시에 형성시킨다.
더욱 상세하게는 도 6a에 도시된 바와 같이 회전축(200)의 코어장착부(210) 외경(d2)은 회전자코어(100)의 관통공(110) 내경(d1)보다 작게 형성된다.
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이 엔드플레이트(400)를 형성하기 위한 사출물이 코어장착부(210)와 관통공(110)사이에도 주입된다.
이로 인해, 엔드플레이트(400)와 제2열전달부재(520)가 동시에 일체형으로 사출성형됨으로써, 모터 회전자를 제조하기 위한 제조공정이 간소화되고 이로 인한 제조비용도 절감할 수 있다.
이이서, 사출물 경화단계는 도 6c에 도시된 바와 같이 금형(600)에 사출물이 모두 주입된 후, 사출물을 경화시킨다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 모터 회전자는 가이드돌기(111)가 관통공(110)의 내주면으로부터 관통공(110)의 내측방향으로 돌출되고, 가이드홈(211)는 코어장착부(210)의 외주면에서 가이드돌기(111)와 대응되는 위치에 형성되어 가이드돌기(111)와 가이드홈(211)이 상호 결합됨으로써, 관통공(110)의 내부에 회전축(200)이 결합될 때, 회전축(200)의 결합위치를 가이드할 수 있고, 회전축(200) 및 회전자코어(100)가 회전할 때, 가이드돌기(111)의 회전방향 외측면과 가이드홈(211)의 회전방향 내측면이 상호 면접촉되어 회전축(200)이 관통공(110)으로부터 헛도는 것을 방지할 수 있다.
열전달부재(500)는 열전도율이 높은 구리 또는 알루미늄재질로 이루어짐으로써, 열전달부재(500)의 재질 특성상, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 유체의 유동에 의해 회전자코어(100)를 냉각시키는 회전축(200)방향으로 효율적으로 신속하게 전달될 수 있다.
제1열전달부재(510)의 내주면은 회전축(200)의 코어장착부(210) 외주면과 상호 면접촉되고, 제1열전달부재(510)의 외주면은 관통공(110)의 내주면과 상호 면접촉됨으로서, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 제1열전달부재(510)를 통과하여 회전축(200)으로 신속하게 전달될 수 있다.
제1열전달부재(510)는 엔드플레이트(400)와 함께 다이캐스팅방식으로 제작되어 상호 일체형으로 형성됨으로써, 공정이 간소화되고, 이로 인해 모터 회전자의 제조비용을 절감할 수 있다.
제2열전달부재(520)는 단면형상이 슬롯(130)의 단면형상과 동일하게 형성되어 슬롯(130)에 각각 삽입됨으로써, 영구자석(300)으로부터 발생된 열이 제2열전달부재(520)를 통과하여 회전축(200)으로 신속하게 전달될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 회전자코어 110: 관통공
111: 가이드돌기 120: 자석설치부
130: 슬롯 200: 회전축
210: 코어장착부 211: 가이드홈
220: 베어링장착부 230: 유입구
240: 배출구 300: 영구자석
400: 엔드플레이트 500: 열전달부재
510: 제1열전달부 520: 제2열전달부
600: 금형

Claims (15)

  1. 모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부가 형성되고, 상기 관통공과 상기 자석설치부 사이에서 상기 관통공을 중심을 방사상으로 다수개의 슬롯이 형성된 회전자코어;
    상기 관통공을 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 일측과 타측이 상호 연통되어 유체가 유동하는 중공의 회전축;
    상기 자석설치부를 관통하여 상기 회전자코어에 결합되고, 고정자와의 상호작용을 통해 상기 회전자코어에 회전력을 발생시키는 영구자석; 및
    상기 회전자코어의 일측과 타측에 각각 형성되어 상기 영구자석이 상기 자석설치부로부터 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 엔드플레이트;를 포함하되,
    상기 회전자코어에 삽입되어 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 열전달부재;를 더 포함하는 것
    인 모터 회전자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관통공의 내주면에는,
    상기 회전자코어의 일단으로부터 타단까지 연장된 가이드돌기가 형성되고,
    상기 회전축의 외주면에는,
    상기 가이드돌기와 대응되는 위치에서 상기 회전축의 일단으로부터 타단까지 연장되어 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된 것
    인 모터 회전자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전달부재는,
    상기 회전자코어와 상기 회전축 사이에 배치되는 제1열전달부재; 및
    상기 슬롯에 삽입되는 제2열전달부재;로 이루어진 것
    인 모터 회전자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열전달부재는 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것
    인 모터 회전자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1열전달부재의 내주면은 상기 회전축의 외주면과 상호 면접촉되고,
    상기 제1열전달부재의 외주면은 상기 관통공의 내주면과 상호 면접촉되는 것
    인 모터 회전자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 회전축은,
    외주면이 상기 관통공의 내부에 삽입되어 외주면이 상기 제1열전달부재의 내주면과 면접촉하는 코어장착부; 및
    상기 코어장착부의 양측에 각각 형성되어 고정자에 설치된 베어링이 장착되는 베어링장착부;를 포함하는 것
    인 모터 회전자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코어장착부의 외경은 상기 관통공의 내경보다 작은 것
    인 모터 회전자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엔드플레이트와 상기 열전달부재는 다이캐스팅방식으로 제작되어 상호 일체로 형성된 것
    인 모터 회전자.
  9. 모터의 고정자 내측공간에 회전가능하게 수용되고, 중심에 관통공이 형성되며, 상기 관통공을 중심으로 방사상으로 다수개의 자석설치부가 형성되고, 상기 관통공과 상기 자석설치부 사이에서 상기 관통공을 중심을 방사상으로 다수개의 슬롯이 형성된 회전자코어를 제공하는 단계;
    상기 관통공을 관통하여 일측과 타측이 상호 연통된 상기 회전자코어에 회전축을 결합시키는 단계;
    상기 자석설치부를 관통하여 고정자와의 상호작용을 통해 상기 회전자코어에 회전력을 발생시키는 영구자석을 상기 회전자코어에 결합시키는 단계;
    상기 슬롯을 관통하여 상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축방향으로 전달하는 열전달부재를 상기 슬롯에 결합시키는 단계;
    회전자코어를 금형 내부에 위치시킨 후, 상기 영구자석이 상기 자석설치부로부터 이탈되는 것을 방지하는 엔드플레이트를 상기 회전자코어의 일측과 타측에 각각 형성하기 위해 상기 금형 내부에 사출물을 주입하는 단계; 및
    상기 금형에 사출물이 모두 주입 된 후, 사출물을 경화시키는 단계;를 포함하되,
    상기 열전달부재는,
    상기 회전자코어와 상기 회전축 사이에 배치되는 제1열전달부재; 및
    상기 슬롯에 삽입되는 제2열전달부재;로 이루어지되,
    상기 사출물을 주입하는 단계는,
    상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 제1열전달부를 형성하고,
    열전달부재를 상기 슬롯에 결합시키는 단계는,
    상기 영구자석으로부터 발생된 열을 상기 회전축 방향으로 전달하는 제2열전달부가 삽입되는 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 관통공의 내주면에는,
    상기 회전자코어의 일단으로부터 타단까지 연장된 가이드돌기가 형성되고,
    상기 회전축의 외주면에는,
    상기 가이드돌기와 대응되는 위치에서 상기 회전축의 일단으로부터 타단까지 연장되어 상기 가이드돌기가 삽입되는 가이드홈이 형성된 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열전달부재는 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어진 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1열전달부재의 내주면은 상기 회전축의 외주면과 상호 면접촉되고,
    상기 제1열전달부재의 외주면은 상기 관통공의 내주면과 상호 면접촉되는 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회전축은,
    외주면이 상기 관통공의 내부에 삽입되어 외주면이 상기 제1열전달부재의 내주면과 면접촉하는 코어장착부; 및
    상기 코어장착부의 양측에 각각 형성되어 고정자에 설치된 베어링이 장착되는 베어링장착부;를 포함하는 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코어장착부의 외경은 상기 관통공의 내경보다 작은 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 엔드플레이트와 상기 열전달부재는 다이캐스팅방식으로 제작되어 상호 일체로 형성된 것
    인 모터 회전자의 제조방법.
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