KR19980033425U - Ac 서보모터의 로터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 AC 서보모터의 로터에 관한 것으로, 로터샤프트(1)에 로터코어(2)가 끼워지고, 이 로터코어(2)에 다수 개의 세그먼트 자석(3a)이 적층되어 이루어진 영구자석(3)이 부착되며, 상기 세그먼트 자석(3a)의 양측면에 원주방향으로 홈(4)이 형성됨과 더불어 이 홈(4)에 비산방지용 링(5)이 끼워진 구조로 되어, 조립이 쉬우면서도 자로의 손실이나 조립시간 및 제작비용을 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

AC 서보모터의 로터( A rotor of an AC servo motor )

본 고안은 AC 서보모터의 로터에 관한 것으로, 특히 영구자석을 세그먼트형으로하여 로터코어에 결합한 원통상의 결합체를 로터샤프트에 조립하는 AC 서보모터의 로터에 관한 것이다.

일반적으로 AC 서보모터는 로터(회전자)에 자석, 스테이터(ststor)에 코일(권선)을 구비하여 정현파 자속분포와 정현파 전류에 의해 토크를 발생하는 것으로, 로터는 자석 즉, 영구자석의 형상에 따라서 적절한 구조를 이루어야 한다.

상기한 AC 서보모터에 사용되는 영구자석의 형태는 링(ring) 형상의 영구자석과 세그먼트형상의 영구자석으로 크게 분류되는 바, 링형태의 영구자석구조는 조립이 용이하고 로터의 밸런싱(balancing)작업이 필요없는 점 등 생산성측면에서 장점이 있는 반면 용량이 커질 경우 링형상의 자석제조설비가 고가로 되고, 강도면에서도 취약하기 때문에 용량이 큰 모터에는 세그먼트 형상의 자석이 주로 이용되고 있다.

이와 같이 세그먼트 자석을 채용한 로터는 자석형상 및 적용위치에 따라서 SPG(Surface mounted Permanent Magnet)형과 IPM(Interior mounted Permanent Magnent) 형 구조로 분류되며, IPM 구조의 경우 자석이 철손을 줄이기 위해 자석과 자석사이에 삽입된 소정형상의 규소강판을 적층한 로터코어 사이에 삽입되므로 회전시 원심력이나 토크에 의해 자석이 비산할 염려가 없다.

반면에 실제적으로 많이 적용되어 사용되고 있는 SPG 구조의 경우, 자석이 로터코어 외주면에 부착되어 있어, 자석이 비산할 가능성이 크기 때문에 종래의 로터에는 여러 가지 방법을 채용하여 자석의 비산을 방지할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 비산방지용 장치가 구비된 종래의 AC 서보모터의 로터를 첨부도면을 참조하여 제세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 종래의 1실시례를 나타낸 것으로서, 로터코어(101)가 끼워진 로터샤프트(102)에 보울트(103) 등을 매개하여 세그먼트 자석(104)을 고정시켜, 세그먼트 자석(104)에 직접 보울트(103)의 체결력이 작용되는 구조로, 취성이 큰 페라이트(ferrite)계 자석은 깨어지기 쉽고 자로(magnet flux path) 왜곡이 발생할 염려가 있다는 문제점이 있다.

도 4b는 종래의 2실시례를 나타낸 것으로서, 로터코어(101)에 조립된 세그먼트 자석(104)의 외주면에 얇은 스테인레스통(105)이 씌워진 구조로, 스테이터(도시되지 않음)과 자석에 의해 형성되는 에어갭(airgap) 이하의 얇은 스테인레스통(105)을 제작하기가 힘들 뿐만 아니라 자로에도 나쁜 영향을 준다는 문제점이 있다.

도 4c는 종래의 3실시례를 나타낸 것으로, 로터코어(101)에 접착제를 매개하여 세그먼트 자석(104)을 부착시켜 열경화시킨 다음, 세그먼트 자석(104) 외주면에 유리계테이프(107) 등으로 감싸준 다음 열경화시켜 고정하는 구조로, 상기 테이프(107)를 감아주기 위한 전용기가 필요하고 또한 테이프(107)에 묻은 수지를 경화시키기 위해 별도의 가열로가 필요하여 제작비용이 비싸지게 될 뿐만 아니라 조립작업시간이 과도하게 소요된다는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비산방지용 링을 이용하여 세그먼트 자석을 구속시키는 구조로 되어 조립이 쉬우면서도 자로의 손실이나 조립시간 및 제작비용을 줄일 수 있도록 한 AC 서보모터의 로터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 로터샤프트에 로터코어가 끼워지고, 이 로커코어에 다수 개의 세그먼트 자석이 적층되어 이루어진 영구자석이 결합되며, 상기 세그먼트 자석의 양측면에 형성된 홈에 비산방지용 링이 조립된 구조로 되어 있다.

상기와 같이 이루어진 본 고안의 로터에 따르면, 적층된 다수 개의 세그먼트 자석이 비산방지용 링에 의해 결속되어 있으므로써, 로터가 회전되어 원심력이 작용될 때 로터코어로부터 세그먼트 자석이 비산되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1a는 본 고안에 따른 AC 서보모터의 로터에 대한 개략적인 단면도,

도 1b는 도 1a의 A-A 선 단면도,

도 2는 본 고안을 구성하는 세그먼트 자석을 분리하여 나타낸 사시도,

도 3a는 본 고안을 구성하는 비산방지용 링의 일실시례를 나타낸 단면도,

도 3b는 본 고안을 구성하는 비산방지용 링의 또다른 실시례를 나타낸 단면도,

도 4a는 종래 기술에 따른 로터의 1실시례에 대한 개략적인 단면도,

도 4b는 종래 기술에 따른 로터의 2실시례에 대한 개략적인 단면도,

도 4c는 종래 기술에 따른 로터의 3실시례에 대한 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 로터샤프트(rotor shaft) 2 : 로터코어(rotor core)

3 : 영구자석 3a : 세그먼트(segment) 자석

4 : 홈 5 : 비산방지용 링

6 : 밸런싱 링(balancing ring)

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1a은 본 고안에 따른 AC 서보모터의 로터에 대한 개략적인 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A 선 단면도이며, 도 2는 본 고안을 구성하는 세그먼트 자석을 분리하여 나타낸 사시도로서,

모터의 로터샤프트(1)에 원통상의 로터코어(2)가 삽입되어 결합되어 있고, 이 로터코어(2) 외주면에 다수 개의 세그먼트 자석(3a)이 적층되어 이루어진 영구자석(3)이 결합되어 있으며, 상기 세그먼트 자석(3a)의 양측면에 원주방향으로 소정형상의 홈(4)이 형성되어 있는 한편, 이 홈(4)에 비산방지용 링(5)이 조립되어 있다.

그리고, 상기 로터샤프트(1)에 끼워지면서 상기 영구자석(3) 양측면에 밀착되게 결합되어, 모터 구동시 로터의 진동이나 소음 등을 저감할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 세그먼트 자석(3a)의 홈(4) 형상은 그 양측벽이 경사지고 저면이 평평한 구조로 하여 금형작업이 간편하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 비산방지용 링(5)의 단면적은 모터의 최고회전수와 작용토크 등을 고려하여 적절하게 설계하여야 하고, 바람직하기로는 자석(3a)으로부터 힘을 받을 수 있도록 자석(3a)에 형성된 홈(4)보다 조금 큰 치수로 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 비산방지용 링(5)의 단면적이 도 3a에 나타낸 바와 같이 다이아몬드형일 경우는 자석의 홈(4)부위와 면접촉을 하므로 정밀하게 가공된 자석(3a)을 사용하면서 충분한 강도가 필요할 경우 적당하며, 도 3b에 나타낸 바와 같이 단면이 원형일 경우는 선접촉을 하므로 자석(3a)나 로터코어(2)의 치수불균일에 의한 조립성이 나빠지는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 이루어진 본 고안의 로터에 따르면, 모터가 구동되어 로터가 회전할 때 발생되는 원심력에 의해 세그먼트 자석(3a)이 반경방향으로 비산하려 할 때,세그먼트 자석(3a)의 홈(4)에 끼워져 부착된 비산방지용 링(5)에 의해 결속되고, 또한 밸런스 링(6)에 의해서 비산방지용 링(5)이 구속되어 있으므로써, 세그먼트 자석(3a)의 비산을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 본 고안에 따른 모터의 로터를 조립하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 로터샤프트(1)에 로터코어(2)를 끼워 결합시키고, 이 로터코어(2) 외주면에 접착제를 이용하여 세그먼트 자석(3a)을 정렬시켜가면서 부착하여 원통형상의 영구자석(3)을 이루게 한 후, 홈(4)에 비산방지용 링(5)을 끼워 넣고 그 위에 다시 접착제를 도포하여 자석(3a)과 비산방지용 링(5)을 접착시킨 다음 경화시키면 된다.

만일 영구자석(3)을 로터샤프트(1) 방향으로 여러 층 적층시킬 경우에는 상기와 같은 과정을 반복하여 필요한 층 수 만큼 조립하면 된다.

상기와 같이 자석의 홈(4)에 비산방지용 링(5)을 밀착되게 부착시킨 다음 영구자석(3) 양측면에서 밸런스 링(6)을 결합시키면 되는데, 여기서 자석(3)의 홈(4)에 대응되는 밸런스 링(6)측면에도 홈(4)을 형성시키고 자석의 홈(4)에 끼워져 밀착되는 비산방지용 링(5)이 결합가능하도록 하면 자석의 비산방지 효과를 더욱 높일 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 AC 서보모터의 로터에 의하면, 세그먼트 자석에 비산방지용 링을 결합하여 세그먼트 자석의 비산을 방지하는 구조로 되어 있으므로써, 종래에서와 같은 영구자석 외주면에 테이프를 감기 위한 별도의 전용기나 가열로의 사용이 불필요하고, 테이프를 감는 공정등이 없어지므로 작업시간이 많이 단축되어 조립에 소요되는 비용이나 시간을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 영구자석의 외주면에 어떠한 이물질도 없으므로 자로의 왜곡이나 감소를 없앨 수 있고, 자석과 스테이터사이의 에어갭도 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 로터샤프트(1)에 로터코어(2)가 끼워지고, 이 로터코어(2)에 다수 개의 세그먼트 자석(3a)이 적층되어 이루어진 영구자석(3)이 부착된 AC 서보모터의 로터에 있어서,

   상기 세그먼트 자석(3a)의 양측면에 원주방향으로 홈(4)이 형성되고, 이 홈(4)에 비산방지용 링(5)이 끼워진 것을 특징으로 하는 AC 서보모터의 로터.
2. 제 1 항에 있어서, 비산방지용 링(5)이 다이아몬드형 혹은 원형 단면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 AC 서보모터의 로터.