KR20000039493A - Rotor of a brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영구자석 매립형 브러시리스직류모터(brushless direct current motor)의 회전자에 관한 것으로서, 특히 인버터 냉장고에 장착되는 압축기용 모터의 회전자로서 사용되는 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of a permanent magnet embedded brushless direct current motor, and more particularly to a rotor of a permanent magnet embedded brushless direct current motor used as a rotor of a compressor motor mounted in an inverter refrigerator. will be.
최근에 냉장고의 운전방식중 하나로서 압축기 모터나 냉기팬 모터 등의 부하를 인버터(inverter) 회로에 의한 주파수 제어방식으로 부하변동에 따라 그 속도를 가변시켜 구동함으로써 절전 및 최적의 조건으로 운전되는 인버터 냉장고가 잘 알려져 있다. 이러한 인버터 냉장고에 장착되는 압축기용 모터로서는, 주파수제어에 의한 속도조절이 가능한 동기전동기의 일종인 이른바 브러시리스직류모터가 사용되고 있다.Recently, one of the operation methods of the refrigerator is an inverter that operates under load and optimum conditions by driving a load such as a compressor motor or a cold fan motor by using an inverter circuit. Refrigerators are well known. As a compressor motor mounted in such an inverter refrigerator, a so-called brushless direct current motor, which is a kind of synchronous motor capable of speed control by frequency control, is used.
동기전동기의 회전자에는 자극을 형성하기 위해 직류로 여자되는 전자코일(magnetic coil)을 삽입하는 것이 일반적이다. 그러나 이 경우에는 전자코일에 직류전원을 인가하기 위해 슬립링(slip ring)과 브러시(brush) 및 직류전원회로를 부가하여야 하므로 구조가 복잡해진다. 따라서 전자코일 대신 영구자석을 일체적으로 매립한 회전자가 많이 채택되고 있다. 본 발명은 이와같이 영구자석이 매립되어 있는 회전자와 관련된다.It is common to insert a magnetic coil into a rotor of a synchronous motor, which is excited by direct current to form a magnetic pole. In this case, however, a slip ring, a brush, and a DC power circuit must be added to the DC coil in order to apply DC power to the electronic coil. Therefore, many rotors are integrally embedded with permanent magnets instead of electronic coils. The present invention thus relates to a rotor in which permanent magnets are embedded.
종래의 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자는 그 사시도와 반단면도 및 횡단면도가 각각 도시된 도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이 축(1)이 끼워지는 회전자코어(2)와, 이 회전자 코어(2)에 매립된 수개의 영구자석(3), 회전자코어(2)의 축방향에 있는 양측면에 적층되어 리벳팅(riveting)으로 결속되어 있는 황동지지판(4), 그리고 황동지지판(4) 위에 회전불균일을 조정하기 위해 함께 결속되어 있는 황동밸런스웨이트(5)로 이루어져 있다. 미설명된 부호 6은 자석매립홀, 7은 리벳(rivet)이며, 8은 영구자석(3)을 고정하는 충진물 또는 고정물이다.The rotor of a conventional permanent magnet embedded brushless direct current motor has a rotor core 2 into which a shaft 1 is fitted, as shown in FIGS. Several permanent magnets 3 embedded in the core 2, brass support plates 4 laminated on both sides in the axial direction of the rotor core 2 and bound by riveting, and brass support plates 4 ) Consists of brass balance weights (5) which are bound together to adjust rotational unevenness. Unexplained reference numeral 6 is a magnet buried hole, 7 is a rivet, and 8 is a filler or fixture for fixing the permanent magnet (3).
회전자 코어(2)는 프레스금형에서 얇은 두께의 규소강판을 연속 타발한 코어피이스(core piece)를 적층하여 되는 성층철심(laminated core)이다. 이 성층철심에는 각 코어피이스의 타발과 동시에 형성되는 자석매립홀(6)을 가지고 있으며, 그 자석매립홀(6)에 별도로 제작된 판상형의 영구자석(3)을 각각 매립하고, 그자석매립홀(6)의 양단부(6a)의 여유공간으로는 융용수지를 주입하여 되는 충진물 또는 별도로 제작된 막대 등의 고정물(8)을 끼워서 그 영구자석(3)을 유동되지 않게 고정하여 되는 것이다. 참고로 영구자석(3)은 두 개 이상 짝수로 구비되며, 인접한 것끼리 서로 반대의 자극(N,S극)을 띠도록 된다.The rotor core 2 is a laminated core obtained by laminating a core piece obtained by continuously punching a thin silicon steel sheet in a press mold. The stratified core has a magnet buried hole 6 formed at the same time as each core piece is punched out, and each of the plate-shaped permanent magnets 3, which are separately manufactured, is embedded in the magnet buried hole 6, respectively. In the free space of the both ends 6a of the hole 6, the permanent magnet 3 is fixed to be fixed by inserting a fixture 8 into which molten resin is injected or a fixture 8 such as a separately manufactured rod. For reference, two or more permanent magnets 3 are provided in even numbers, and adjacent ones have opposite magnetic poles (N, S poles).
상기와 같이 영구자석(3)이 매립 고정되어 있는 회전자코어(2)만으로도 모터의 회전자로서의 기능은 충분하지만, 영구자석(3)이 매립되어 있는 자석매립홀(6)이 회전자코어(2)의 적층방향(축방향)에 있는 양측면으로 개구되어 있기 때문에 그 개구를 통해 영구자석(3)이 일부 돌출되는 등 빠져 나올 수 있다. 그래서 그 영구자석(3)이 자석매립홀(6)에서 빠져 나오지 못하도록 그 양측면에 상기한 황동지지판(4)을 추가로 적층시켜서 리벳(7)으로 결속시키는 것이다. 또한 황동밸런스웨이트(5)는 회전자의 회전불균일에 의한 진동을 최소화하기 위해 그 회전불균일을 보상할 수 있는 질량체로서 황동지지판(4) 위에 함께 결속된다.As described above, the rotor core 2 having the permanent magnet 3 embedded therein is sufficient to function as a rotor of the motor, but the magnet buried hole 6 in which the permanent magnet 3 is embedded is a rotor core ( Since the openings are open at both sides in the stacking direction (axial direction) of 2), the permanent magnets 3 partially protrude through the openings, and can exit. Therefore, the above-described brass support plate 4 is further laminated on both sides of the permanent magnet 3 so as not to escape from the magnet buried hole 6, thereby binding to the rivet 7. In addition, the brass balance weight (5) is bound together on the brass support plate (4) as a mass that can compensate for the rotation unevenness in order to minimize the vibration caused by the uneven rotation of the rotor.
즉, 종래의 회전자는 회전자코어(2)에 매립된 영구자석(3)의 유동 및 이탈을 방지하기 위해 사용되는 황동지지판(4)과 충진물 또는 고정물(8)을 별개 부품으로 제작 및 조립하는 구조로 되어 있어, 부품수가 많고 이에 따라 가공 및 조립공수가 증가됨으로써 생산성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.That is, the conventional rotor manufactures and assembles the brass support plate 4 and the filler or fixture 8 which are used to prevent the flow and detachment of the permanent magnet 3 embedded in the rotor core 2 as separate parts. Due to the structure, the number of parts is increased, thereby increasing the number of machining and assembly operations, which has a problem in that productivity is lowered.
한편, 상기한 황동지지판(4) 및 황동밸런스웨이트(5)를 설치함에 있어서의 고려되어야 하는 사항은 규소강판 재질로 된 회전자코어(2) 본래의 자기특성을 변화시키지 않도록 하여야 하는 점이다. 이를 위해 종래에는 황동지지판(4) 및 황동밸런스웨이트(5)를 비자성이면서 기계적 강도는 물론 비중이 높은 재질인 황동판을 사용하여 각각 별도의 프레스금형에서 타발, 제작하여 왔다. 그런데 황동판은 규소강판에 비하여 매우 고가라는 문제점을 가지고 있다. 실질적으로 회전자에 소요되는 황동지지판(4) 및 황동밸런스웨이트(5)가 회전자코어(2)에 비해 훨씬 비싸고 모터 전체에 대한 가격비중도 상당하여 비현실적이었다.On the other hand, the matters to be considered in installing the above-described brass support plate 4 and the brass balance weight (5) is that the original magnetic properties of the rotor core (2) made of silicon steel sheet should not be changed. To this end, conventionally, the brass support plate 4 and the brass balance weight 5 have been punched and manufactured in separate press molds using non-magnetic, high mechanical strength as well as high specific gravity brass plates. However, the brass plate has a problem that is very expensive compared to the silicon steel sheet. Substantially, the brass support plate 4 and the brass balance weight 5 required for the rotor were much more expensive than the rotor core 2 and the price ratio of the entire motor was unrealistic.
또한, 종래의 회전자 구조에 있어서 상기와 같은 황동지지판(4) 및 황동밸런스웨이트(5)를 설치하기 위해서는 일차 타발 적층된 회전자코어(2)를 다른 프레스금형으로 이동시켜서 황동판을 타발 적층하는 작업을 반복하여야 하는 관계로 조립작업이 번거럽고 시간이 많이 소요되는 등 생산성 향상에 한계가 있음이 지적되고 있다.In addition, in the conventional rotor structure, in order to install the brass support plate 4 and the brass balance weight 5 as described above, by moving the primary punched laminated rotor core 2 to another press mold, the brass plates are punched and laminated. It is pointed out that there is a limit to the productivity improvement, such as the cumbersome and time-consuming assembly work because the work must be repeated.
본 발명의 목적은 모터의 생산성을 향상을 위해 부품수를 줄이고 조립 작업이 보다 간편해지도록 하는 구조로 개선된 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a rotor of an improved permanent magnet embedded brushless DC motor with a structure that reduces the number of parts and makes the assembly work more simple to improve the productivity of the motor.
또한 본 발명의 목적은 모터의 생산원가를 낮추기 위하여 가격이 매우 비싼 황동판 사용을 배제할 수 있는 구조로 개선된 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자를 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a rotor of an improved permanent magnet embedded brushless DC motor with a structure that can eliminate the use of a very expensive brass plate to lower the production cost of the motor.
도 1은 종래의 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a rotor of a conventional permanent magnet embedded brushless direct current motor.
도 2는 종래의 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에 있어서의 영구자석 지지구조와 밸런싱구조를 보인 반단면도.Figure 2 is a half sectional view showing a permanent magnet support structure and a balancing structure in the rotor of the conventional permanent magnet embedded brushless DC motor.
도 3은 종래의 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에 있어서의 영구자석 매립구조를 보인 횡단면도.3 is a cross-sectional view showing a permanent magnet embedded structure in the rotor of a conventional permanent magnet embedded brushless DC motor.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자를 부분 분리하여 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a part of the rotor of the permanent magnet embedded brushless direct current motor according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에 있어서의 영구자석 지지구조를 보인 주요부의 횡단면도.Figure 5 is a cross-sectional view of the main part showing a permanent magnet support structure in the rotor of the permanent magnet buried brushless DC motor according to the present invention.
도 6은 도 5에 표시된 Ⅵ-Ⅵ선 단면도.FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI shown in FIG. 5; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
12 : 회전자코어부 13 : 영구자석12: rotor core portion 13: permanent magnet
14 : 지지판부재 16 : 자석매립홀14 support plate member 16 magnet buried hole
16a : 여유공간 18;18a,18b,18c : 돌기부16a: clearance 18; 18a, 18b, 18c: projection
19 : 경사부19: inclined portion
상기한 한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the first object described above, the present invention,
성층철심인 회전자코어의 자석매립홀에 매립되는 영구자석의 유동을 방지하기 위해 그 자석매립홀의 양단부에 있는 여유공간으로 용융수지를 주입하거나 별도의 고정물을 제작하여 끼우는 작업을 따로 하지 않아도 되도록, 영구자석의 이탈방지를 위해 회전자코어 양측면에 적층 결속되는 지지판부재에 그 충진물 또는 고정물로서의 돌기부를 일체로 형성하여 그 지지판부재의 설치에 의하여 영구자석의 유동 및 이탈방지를 동시에 구현할 수 있게 하는 것이다.In order to prevent the flow of permanent magnets embedded in the magnet buried holes of the rotor core, which is a stratified core, molten resin is not injected into the free space at both ends of the magnet buried holes or a separate fixture is produced and inserted. In order to prevent the permanent magnets from being separated, the protrusions as the fillers or the fixtures are integrally formed on the support plate members stacked on both sides of the rotor core so that the flow of the permanent magnets can be simultaneously prevented by the installation of the support plate members. .
상기한 두 번째 목적을 달성함에 있어서는, 상기한 돌기부를 일체로 갖는 지지판부재로서, 별도의 수지사출금형에 의하여 성형되는 수지성형물로 제작함으로써 전술한 고가의 황동판 사용을 배제할 수 있게 구성하는 것이다.In achieving the second object described above, the support plate member having the above-mentioned protrusions is integrally formed so that the use of the above-described expensive brass plate can be eliminated by manufacturing a resin molding molded by a separate resin injection mold.
이하, 관련된 첨부도면을 참조하면서 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the rotor of the permanent magnet embedded brushless direct current motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면중 도 4는 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자를 부분 분리한 사시도이고, 도 5는 조립된 상태에서의 그 회전자 주요부를 보인 횡단면도, 그리고 도 6은 도 5에 표시한 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자는 축(11)이 끼워지는 회전자코어(12)와, 이 회전자코어(12)에 매립된 수개의 영구자석(13), 회전자코어(12)의 축방향에 있는 양측면에 적층되어 리벳팅(riveting)으로 결속되어 있는 지지판부재(14)로 이루어져 있다. 미설명된 부호 16은 영구자석(13)이 매립되는 자석매립홀, 16a는 자석매립홀(16)의 양단부에 있는 삼각형의 여유공간, 17은 결속용 리벳, 그리고 18은 지지판부재(14)에 일체로 형성되어 자석매립홀(16)의 여유공간(16a)에 끼워지는 돌기부이다.4 is a perspective view partially separating the rotor of the permanent magnet embedded brushless DC motor according to the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part of the rotor in an assembled state, and FIG. 6 is shown in FIG. One VI-VI cross section. As shown therein, the rotor of the permanent magnet embedded brushless DC motor according to the present invention includes a rotor core 12 into which a shaft 11 is fitted, and several permanent magnets 13 embedded in the rotor core 12. ), And a support plate member 14 which is laminated on both sides in the axial direction of the rotor core 12 and bound by riveting. Unexplained reference numeral 16 denotes a magnet buried hole in which the permanent magnet 13 is embedded, 16a is a triangular free space at both ends of the magnet buried hole 16, 17 is a binding rivet, and 18 is a support plate member 14. It is a protrusion formed integrally and fitted into the free space 16a of the magnet buried hole 16.
회전자코어(12)는 통상과 같이 프레스금형에서 얇은 두께의 규소강판을 연속 타발한 코어피이스들로 적층된 성층철심이며, 그 타발과 동시에 형성되는 자석매립홀(16)에 영구자석(13)을 삽입하여 된다.The rotor core 12 is a laminated core laminated with core pieces obtained by continuously punching a thin silicon steel sheet in a press mold as usual, and the permanent magnet 13 is formed in the magnet buried hole 16 formed at the same time as the punching. ).
회전자코어(12)의 적층방향(축방향)에 있는 양측면에 리벳(17)으로 결속되어 그 양측면에 개구되어 있는 자석매립홀(16)로부터 영구자석(13)이 바쪄 나오지 못하도록 지지하는 지지판부재(14)는 별도의 사출금형에 의하여 성형된 수지성형물이며, 회전자코어(12)의 타발,적층후 그 양측면에 적층 결속된다. 이 지지판부재(14)에는 회전자코어(12)의 자석매립홀(16)에 영구자석(13)을 삽입한 후 그 양단부에 남는 여유공간(16a)으로 끼워질 수 있는 돌기부(18)가 일체로 형성되어 있다. 돌기부(18)는 자석매립홀(16) 양단부의 여유공간(16a) 내에서 영구자석(13)이 유동되지 않도록 빽빽하게 끼워지는 부분이며, 끼우기 좋고 그 기능이 제대로 발휘될 수 있게 하는 바람직한 형태로서 전체적으로는 그 여유공간(16a)에 대응한 삼각형 단면을 가지고 적당한 길이로 돌출되어 삼각형의 각 변부에 대응하는 3개의 세그먼트(18a,18b,18c)로 절결되어 신축될 수 있고, 또한 그 여유공간(16a)으로의 진입이 용이하도록 세그먼트(18a,18b,18c)의 각 단부가 좁아지는 경사부(19)를 가진다. 이같은 돌기부(18)는 영유공간(16a)의 삼각형 각 변에 내접하는 원형기둥 등 다양한 형태로도 제작될 수 있을 것이다.Support plate member which is fixed to both sides in the stacking direction (axial direction) of the rotor core 12 by the rivet 17 to support the permanent magnets 13 from coming out from the magnet buried holes 16 which are open on both sides. Reference numeral 14 denotes a resin molded product formed by a separate injection mold, and is laminated and bound on both sides of the rotor core 12 after punching and lamination. The support plate member 14 is provided with a projection 18 which can be inserted into the free space 16a remaining at both ends after the permanent magnet 13 is inserted into the magnet buried hole 16 of the rotor core 12. It is formed. The protrusion 18 is a part that is tightly fitted so that the permanent magnet 13 does not flow in the free space 16a at both ends of the magnet buried hole 16, and is a preferred shape that can be fitted and the function can be properly exhibited as a whole. Has a triangular cross section corresponding to the free space 16a and protrudes to an appropriate length, and can be cut and stretched into three segments 18a, 18b, 18c corresponding to each edge of the triangle, and the free space 16a. ), Each end of the segments 18a, 18b, 18c has an inclined portion 19 which narrows. Such a protrusion 18 may be manufactured in various forms such as a circular column inscribed on each side of the triangle of the space space 16a.
한편, 본 실시예에서는 예시하지 않았으나, 상기한 지지판부재(14)를 성형할 때에 그 위에 회전자의 회전불균일을 보상할 수 있는 상당질량을 갖도록 그 상면 일부를 두껍게 하여 전술한 밸런스웨이트를 일체로 형성할 수 있음은 물론이다.On the other hand, although not illustrated in the present embodiment, when forming the support plate member 14, a portion of the upper surface thereof is thickened so as to have a substantial mass capable of compensating the rotational unevenness of the rotor thereon, so that the above-mentioned balance weight is integrally formed. Of course, it can form.
이와같이 본 발명에 따른 영구자석 매립형 브러시리스직류모터의 회전자에는, 회전자코어에 매립된 영구자석의 이탈방지를 위해 그 회전자코어의 측면에 결속되는 지지판부재와 그 회전자코어의 자석매립홀 내에서의 영구자석의 유동을 방지하기 위해 그 자석매립홀의 여유공간에 끼워지는 돌기부가 일체로 형성되어 있으므로, 부품수가 줄고 아울러 조립공수가 준다.Thus, the rotor of the permanent magnet buried brushless DC motor according to the present invention, the support plate member and the magnet buried hole of the rotor core is bound to the side of the rotor core to prevent separation of the permanent magnet embedded in the rotor core In order to prevent the flow of permanent magnets in the interior, the projections fitted into the free space of the magnet buried hole are integrally formed, so that the number of parts is reduced and the assembly labor is provided.
또한 상기한 지지판부재로서 수지사출금형에 의해 성형되는 수지성형물을 사용하므로, 전술한 고가의 황동판 사용이 배제된다.In addition, since the resin molded product molded by the resin injection mold is used as the support plate member, the use of the expensive brass plate described above is excluded.
따라서 본 발명은 회전자의 생산성 향상에 기여하는 동시에 그 회전자 및 이를 갖는 모터의 생산단가를 현저하게 줄임으로써, 냉장고, 특히 인버터 냉장고에 장착되는 압축기용 모터의 저가보급을 가능하게 하는 효과를 제공한다.Therefore, the present invention contributes to improving the productivity of the rotor and at the same time significantly reduces the production cost of the rotor and the motor having the same, thereby providing the effect of enabling the low-cost supply of the compressor motor, particularly in the inverter refrigerator do.
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