KR20010061839A - 서보 모터용 로터의 조립구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서보 모터용 로터의 조립구조에 관한 것으로, 서보 모터의 샤프트(1)에 삽입고정되는 원통형의 로터(2)가 구비되되, 상기 로터(2)는 좌우측에 각각 수용홈(3)이 형성된 다수의 로터 코어(4)가 단차를 가지지 않으면서 선형적으로 적층되고, 상기 로터 코어(4)의 수용홈(3)에 삽입고정되는 다수의 영구 자석(5)이 상기 로터 코어(4)에 대응되도록 선형적으로 적층되며, 상기 로터 코어(4)와 영구 자석(5)의 조립으로 이루어진 원통형의 몸체 좌우측면에 다수의 체결구멍(6)이 형성된 새들(7)이 각각 결합되는 한편, 상기 새들(7)의 결합면에 각각 다수의 영구 자석 삽입홈(8)이 형성되어, 상기 영구 자석(5)의 선단에 돌출된 자석 돌출부(9)와 상기 삽입홈(8)이 결합됨으로써 새들(7)이 안착고정될 수 있는 구조로 되어, 서보 모터를 이루는 로터에 선형적인 스큐각을 부여함으로써 서보 모터의 진동 및 소음의 원인이 되는 토크 리플이나 코깅 토크를 저감시킴으로써 서보 모터의 작동을 원활하게 유지시키고, 또한 로터의 조립구조를 간편하게 함으로써 서보 모터를 제작하기 위한 시간 및 노력을 줄여주게 되어 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

서보 모터용 로터의 조립구조{An assembly structure of a rotor for servo motor}

본 발명은 서보 모터의 샤프트에 조립되는 로터에 관한 것으로, 특히 로터를 이루는 로터 코어와 자석의 배치를 선형적인 스큐(skew)각을 줄 수 있도록 조립함으로써 서보 모터의 진동과 소음의 원인이 되는 코깅 토크 및 토크 리플을 저감시킬 수 있도록 한 서보 모터용 로터의 조립구조에 관한 것이다.

일반적으로 동기기형 AC 서보 모터는 영구 자석을 이용하여 로터(ROTOR, 회전체)로 사용하는 바, 상기 로터는 영구 자석의 형상에 따라 그 구조를 이루면서 상기 서보 모터의 회전축에 삽입된 상태로 고정되는 것이다.

여기서, 상기 로터를 이루는 영구 자석의 적층 방법은 IPM(Interior Mounted Permanent Magnet)형의 구조와 SPM(Surface Mounted Permanent Magnet)형 구조 등 주로 2가지의 방법이 이용되고, 또한 상기 영구 자석의 적층과 병행하여 서보 모터의 철손을 줄여주기 위해 영구 자석과 회전축 사이에 규소 강판을 적층한 로터 코어가 설치되는 것이다.

즉, 상기와 같이 서보 모터를 이루는 로터의 종래 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 영구 자석(101)과 로터 코어(102)를 각각 적층시킨 후 서로 조립함으로써 원통형의 로터(103)를 이루고, 상기 로터(103)의 좌우측면에 각각 서보 모터의 회전축에 조립될 수 있는 원판형의 새들(104)이 각각 부착고정된 구조이다.

한편, 상기의 로터(103)를 사용하는 서보 모터는 그 작동시 항상 진동과 소음 때문에 문제가 되는데, 상기 진동과 소음을 일으키는 주 원인이 토크 리플과 코깅 토크의 발생에 있는 것이다.

여기서, 상기 코깅 토크는 고정자 철심 슬롯의 개구부에 틈새가 형성되어 이 틈새의 자속에 의해 틈새에 자기 에너지가 축적되게 되고, 이에 따라 상기 자기 에너지가 영구 자석의 회전자 위치에 따라 변화되며, 이 자기 에너지의 변화분은 토크를 발생시키게 되는 것이다.

그러므로, 상기 코깅 토크를 저감시키기 위해 영구 자석(101)의 표면 형상을 정현파 자속이 발생되도록 가공하여 사용하거나 또는 영구 자석(101)에 스큐(skew)를 주게 되는 것이다.

즉, 상기와 같이 영구 자석(101)에 스큐를 주는 종래의 구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌우측에 각각 수용홈(102a)이 형성된 로터 코어(102)가 서로 단차를 두면서 적층되고, 상기 로터 코어(102)의 수용홈(102a)에 다수의 영구 자석(101)이 삽입되어 역시 단차를 두면서 적층되는 한편, 상기 로터 코어(102)의 상부에 형성된 홀(105)을 통해 스큐를 줄 수 있도록 된 구조이다.

그러나, 상기 영구 자석(101)에 부여되는 스큐는 상기 로터 코어(102)와 영구 자석(101)의 조립구조에 의해 선형적인 스큐가 아닌 비선형적인 스큐가 생성되어, 정확한 스큐가 생성되지 않기 때문에 서보 모터의 진동 및 소음을 저감시키는데 미흡하다는 결점이 있었다.

또한, 상기와 같이 영구 자석(101)과 로터 코어(102)의 결합으로 이루어진 로터(103)는 샤프트에 조립되는 경우에는 도 3에 도시된 것과 같은 새들(104)과 결합된 상태로 조립되는 바, 상기 새들(104)은 원판형의 도넛츠형상으로 이루어짐과 더불어 그 판면에 다수의 체결구멍(106)이 형성되어, 상기 체결구멍(106)에 보울트를 삽입시켜 상기 로터(103)의 좌우측면에 결합되도록 된 것이다.

그런데, 상기 새들(104)은 그 몸체가 평면을 이루고 있기 때문에 일정 부위가 돌출된 상태로 이루어진 로터(103)의 면에 결합시키기가 어렵고, 이에 따라 로터(103)를 샤프트에 조립하는 작업이 어려울 뿐만아니라 서보 모터의 제작공정에 많은 시간과 비용이 들게되는 등의 제반 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 로터를 이루는 로터 코어와 자석의 배치를 선형적인 스큐각을 줄 수 있도록 조립함으로써 서보 모터의 진동과 소음의 원인이 되는 코깅 토크 및 토크 리플을 저감시킴과 더불어 로터에 새들을 간편하게 조립할 수 있도록 한 서보 모터용 로터의 조립구조를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌우측에 각각 수용홈이 형성된 다수의 로터 코어가 단차를 가지지 않으면서 선형적으로 적층되고, 상기 로터코어의 수용홈에 삽입고정되는 다수의 영구 자석이 상기 로터 코어에 대응되도록 선형적으로 적층되며, 상기 로터 코어와 영구 자석의 조립으로 이루어진 원통형의 몸체 좌우측면에 다수의 체결구멍이 형성된 새들이 각각 결합된 구조이다.

그리고, 상기 새들의 결합면에 각각 다수의 영구 자석 삽입홈이 형성되어, 상기 영구 자석의 선단에 돌출된 자석 돌출부와 상기 삽입홈이 결합됨으로써 새들이 안착고정될 수 있도록 된 것이다.

즉, 상기 로터 구조가 선형적으로 적층되는 로터 코어와 영구 자석의 조립체로 이루어져 영구 자석에 선형적인 스큐각을 줄 수 있고, 또한 상기 로터에 조립되는 새들이 영구 자석의 자석 돌출부에 안착되면서 고정될 수 있도록 된 것이다.

따라서, 상기와 같이 서보 모터를 이루는 로터에 선형적인 스큐각을 부여함으로써 서보 모터의 진동 및 소음의 원인이 되는 토크 리플이나 코깅 토크를 저감시킴으로써 서보 모터의 작동을 원활하게 유지시키고, 또한 로터의 조립구조를 간편하게 함으로써 서보 모터를 제작하기 위한 시간 및 노력을 줄여주게 되어 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 서보 모터용 로터의 조립구조를 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 기술에 따른 로터 코어와 자석의 배치상태를 나타낸 사시도,

도 3은 도 1의 로터에 조립되는 새들의 구조를 나타낸 사시도 및 내부상태도,

도 4는 본 발명에 따른 서보 모터용 로터의 조립구조를 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 로터 코어와 자석의 배치상태를 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 로터의 우측에 조립되는 새들의 구조를 나타낸 사시도,

도 7은 도 6의 X-X선을 따라 절개하여 펼친 상태도,

도 8은 본 발명에 따른 로터의 좌측에 조립되는 새들의 구조를 나타낸 사시도,

도 9는 도 8의 Y-Y선을 따라 절개하여 펼친 상태도,

도 10은 본 발명에 따른 로터가 샤프트에 조립된 상태를 나타낸 측단면도,

도 11는 도 8의 A-A'선을 따라 절개하여 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 샤프트 2 : 로터

3 : 수용홈 4 : 로터 코어

5 : 영구 자석 6 : 체결구멍

7 : 새들 8 : 삽입홈

9 : 자석 돌출부 10 : 보울트

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 서보 모터용 로터의 조립구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 로터 코어와 자석의 배치상태를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 로터의 우측에 조립되는 새들의 구조를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 X-X선을 따라 절개하여 펼친 상태도이며, 도 8은 본 발명에 따른 로터의 좌측에 조립되는 새들의 구조를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 Y-Y선을 따라 절개하여 펼친 상태도이며, 도 10은 본 발명에 따른 로터가 샤프트에 조립된 상태를 도시한 측단면도이고, 도 11는 도 8의 A-A'선을 따라 절개하여 도시한 단면도이다.

상기한 도면들에 의해 본 발명의 구조를 설명하면, 서보 모터의 샤프트(1)에 삽입고정되는 원통형의 로터(2)가 구비되되, 상기 로터(2)는 좌우측에 각각 수용홈(3)이 형성된 다수의 로터 코어(4)가 단차를 가지지 않으면서 선형적으로 적층되고, 상기 로터 코어(4)의 수용홈(3)에 삽입고정되는 다수의 영구 자석(5)이 상기 로터 코어(4)에 대응되도록 선형적으로 적층되며, 상기 로터 코어(4)와 영구 자석(5)의 조립으로 이루어진 원통형의 몸체 좌우측면에 다수의 체결구멍(6)이 형성된 새들(7)이 각각 결합되는 한편, 상기 새들(7)의 결합면에 각각 다수의 영구 자석 삽입홈(8)이 형성되어, 상기 영구 자석(5)의 선단에 돌출된 자석 돌출부(9)와 상기 삽입홈(8)이 결합됨으로써 새들(7)이 안착고정될 수 있도록 된 것이다.

여기서, 상기의 구조로 이루어진 로터(2)의 가장 큰 특징은 도 4와 도 5에 도시된 것과 같이, 로터(2)를 이루기 위해 적층되어 결합되는 로터 코어(4)와 영구 자석(5)이 각각 선형적으로 조립됨으로써 선형적인 스큐각을 줄 수 있도록 된 것에 있는 바, 원통형의 로터(2)를 구성하기 위해 조립되는 로터 코어(4)와 영구 자석(5)이 단차를 가지지 않으면서 일렬로 적층되어 서로 결합된 것이다.

그리고, 상기와 같이 로터 코어(4)와 영구 자석(5)이 선형적으로 조립될 경우에는 그 조립구조상 영구 자석(5)의 선단에 자석 돌출부(9)가 형성되게 되고, 이러한 로터(2)와 새들(7)의 원활한 결합을 위하여 도 6과 도 7에 도시된 것과 같이,새들(7)의 결합면에 영구 자석(5)의 자석 돌출부(9)와 결합될 수 있는 다수의 수용홈(3)이 원주방향으로 따라 일정간격을 두고 형성되어, 상기 새들(7)의 수용홈(3)에 자석 돌출부(9)가 안착된 상태에서 새들(7)에 형성된 체결구멍(6)에 보울트(10)를 삽입시켜 결합할 수 있도록 된 것이다.

즉, 상기의 구조로 이루어진 로터(2)가 서보 모터의 샤프트(1)에 결합된 상태는 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 새들(7)이 결합된 로터(2)가 샤프트(1)에 삽입된 상태로 새들(7)에 형성된 다수의 체결구멍(6)에 보울트(10)를 삽입시킴으로써 샤프트(1)에 고정되고, 이러한 상태로 샤프트(1)와 로터(2)가 함께 회전할 수 있도록 된 것이다.

그리고, 상기 샤프트(1)를 중심으로 외측에 삽입된 로터(2)는 로터 코어(4)와 영구 자석(5)이 원주방향을 따라 교대로 배치된 구조를 이루고 있는 것이다.

그러므로, 상기와 같이 로터 코어(4)와 영구 자석(5)이 선형적으로 일직선상에 적층되어 서로 결합됨으로써 영구 자석(5)을 통한 선형적인 스큐각을 부여할 수 있도록 된 것이다.

따라서, 상기와 같이 로터(2)를 이루는 로터 코어(4)에 영구 자석(5)을 선형적인 스큐각이 나올 수 있도록 적층하여 조립함으로써 서보 모터에서 생성되는 코깅 토크와 토크 리플을 저감시킬 수 있도록 된 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 서보 모터용 로터의 조립구조에 의하면, 서보 모터를 이루는 로터에 선형적인 스큐각을 부여함으로써 서보 모터의진동 및 소음의 원인이 되는 토크 리플이나 코깅 토크를 저감시킴으로써 서보 모터의 작동을 원활하게 유지시키고, 또한 로터의 조립구조를 간편하게 함으로써 서보 모터를 제작하기 위한 시간 및 노력을 줄여주게 되어 작업성과 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 좌우측에 각각 수용홈(3)이 형성된 다수의 로터 코어(4)가 단차를 가지지 않으면서 선형적으로 적층되고, 상기 로터 코어(4)의 수용홈(3)에 삽입고정되는 다수의 영구 자석(5)이 상기 로터 코어(4)에 대응되도록 선형적으로 적층되며, 상기 로터 코어(4)와 영구 자석(5)의 조립으로 선형적인 스큐각을 가지도록 된 원통형의 몸체 좌우측면에 다수의 체결구멍(6)이 형성된 새들(7)이 각각 결합된 서보 모터용 로터의 조립구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 새들(7)의 결합면에 각각 다수의 영구 자석 삽입홈(8)이 형성되어, 상기 영구 자석(5)의 선단에 돌출된 자석 돌출부(9)와 상기 삽입홈(8)이 결합됨으로써 새들(7)이 안착고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 서보 모터용 로터의 조립구조.