KR200182198Y1 - 영구자석형 전동기의 회전자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 영구자석형 전동기의 회전자에 관한 것으로, 본 고안에 의하면 소정 직경을 갖는 원형 강판이 다수 적층되어 형성된 철심과, 상기 철심의 외주면에 안착되는 곡판 형상의 영구자석과, 상기 영구자석이 상기 철심으로부터 탈거되는 것을 방지하기 위해 상기 영구 자석 및 상기 철심의 양단부에 밀착되어 있는 원형의 제 1 이탈 방지부와, 상기 영구자석이 철심의 외주면으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 영구자석의 외주면을 감싸고 있는 원통 형상의 제 2 이탈 방지부를 포함하고 있는 영구자석형 전동기의 회전자에 있어서, 상기 제 1 이탈 방지부의 원주면과, 상기 제 2 이탈 방지부의 양단부는 요철 결합 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

영구자석형 전동기의 회전자

본 고안은 영구자석형 전동기의 회전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석형 전동기의 적층형 영구자석 철심의 외주면에 착자된 영구자석이 전동기의 회전방향으로 이탈되는 것을 방지하는 영구자석 비산방지용 비자기 금속 원통과, 이 영구자석이 전동기의 회전방향에 대하여 직각인 방향으로 이탈되는 것을 방지하는 영구자석 이탈 방지 커버의 결합 구조 및 이 금속 원통과 영구자석 철심 사이의 이격 공간(clearance)에 의해 발생하는 소음 및 미소 진동을 방지하기 위해 이격 공간에 소정 접착 물질을 주입한 영구자석형 전동기의 회전자에 관한 것이다.

일반적으로 거의 대부분의 가전기기, 산업기기등 거의 전 산업분야 및 기타 분야에 있어서 구동장치로는 어디에서나 손쉽게 구할수 있는 전기에 의해 구동되는 전동 모터가 사용된다.

이와 같은 구동장치로 그 위치를 확고히 정립한 전동모터는 그 구조 및 특성이 사용하고자 하는 목적에 따라서 조금씩 특이한 구조를 갖고 있는 바, 이들중 최근들어 BLDC 모터(BrushLess DC motor)는 그 구조의 간단 및 고성능화 경박 단소화로 급격한 개발이 진행되고 있다.

이 BLDC 모터 또한 여러 종류가 있을 수 있지만 대표적으로 살펴보면 원형 고정자(stator)에 직류 전원이 인가되는 코일과, 이 고정자의 내측에 회전가능하게 삽입된 회전자 및 기타 회로장치로 구성되어 있으며, 이들중 이 고정자의 코일에 의해 발생한 극성에 대응하여 흡입력 및 반발력을 발생시키는 소정 극성을 갖는 영구자석이 상기 회전자에 설치되어 모터는 회전하게 되는 것이다.

이 회전자에 영구자석을 설치하는 방법으로는 자속 밀도를 향상시키는 역할을 하는 적층형 철심의 가운데 삽입되거나, 또는 적층형 철심의 외주면에 설치된 이 영구자석을 비자기성 금속(예를 들어, 스테인레스)원통으로 감싸 고정시키는 방법이 있으며, 이들중 전자는 여러 가지로 활용되고 있고 후자는 주로 냉장고,에어콘등의 콤프레셔등에 적용되어 사용되고 있다.

이와 같은 종래의 전동모터 회전자의 영구자석이 적층형 철심의 외주면에 설치된 경우를 일례로 영구자석형 전동모터의 구성을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같으며, 이 종래 기술의 일례는 일본국 공개특허공보, 1990. 10. 2일 공개된 평2-246748호의 '영구자석회전자'의 구성과 유사하다.

종래의 전동모터 회전자(100)는 전체적으로 보아 소정 직경을 갖는 원형 철편이 다수개 적층되어 형성된 적층형 철심(10)과, 이 적층형 철심(10)의 외주면에 설치되어 소정 곡률을 갖는 곡판 형상의 영구자석(20)과, 이 영구자석(20)이 회전시 원심력에 의해 적층형 철심(10)으로부터 이탈을 방지하는 비자성 원통(30)으로 구성되어 있다.

이들중 원형 철편은 얇은 판상의 원형 철판으로 이 원형 철판의 중앙에는 다시 축이 끼워지도록 소정 직경의 축공(12)이 형성되어 있고, 이 축공(12)의 주위 일정 간격으로 다수개의 볼트공(14)이 형성되어 있으며, 이 원형 철판의 원주면에는 90°간격으로 돌출된 돌기부(16)가 형성되어 있다.

이와 같은 얇은 원형 철판이 다수개 적층되어 축공(12)과 볼트공(14)이 형성된 적층형 철심(10)에는 다시 소정 극성을 갖는 영구자석(20)이 안착되는 바, 상기 영구자석(20)은 동일 극성이 인접하지 않고 상이한 극성이 인접되어 적층형 철심(10)의 외주면에 안착된다.

이와 같이 영구자석(20)이 적층형 철심(10)에 안착되면 적층형 철심(10)의 상단부 및 하단부에는 영구자석(20)이 적층형 철심(10)의 외주면으로부터 이탈되지 않도록 원판 형상의 영구자석 이탈방지 커버(40)가 다시 놓여진다.

이 원판 형상의 영구자석 이탈방지 커버(40)의 직경은 기 언급한 적층형 철심(10)과 영구자석(20)을 합한 길이와 대등한 직경을 갖고 있으며, 이 영구자석 이탈방지 커버(40)에는 적층형 철심(10)에 형성되어 있는 볼트공(14)의 위치와 동일한 위치에 볼트공(14)이 형성되어 있다.

이 영구자석 이탈방지 커버(40)와 영구자석(20)이 안착되는 적층형 철심(10)을 소정 길이를 갖는 볼트(50)로 고정했을 때, 영구자석(20)의 상하 단부면은 영구자석 이탈방지 커버(40)와 밀착되어 있는 상태지만 영구자석(20)이 초고속으로 회전할 때 발생한 원심력에 의해 영구자석(20)은 영구자석 이탈방지 커버(40)로부터 튕겨져 나갈 가능성이 많음으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 영구자석(20)의 외표면으로는 비자성질인 금속 원통(30)이 씌여진다.

이 금속 원통(30)의 직경은 적층형 철심(10)과 영구자석(20)의 길이를 합한 전제 직경과 대등하고, 금속 원통(30)의 길이는 영구자석(20)의 길이와 영구자석(20)의 양측 단부에 밀착되어 있는 영구자석 이탈방지 커버(40)의 두께를 합한 길이보다 다소 크게 형성되어 있다.

이와 같이 금속 원통(30)의 길이가 영구자석 이탈방지 커버(40)의 두께와 영구자석(20)의 길이를 합한 길이보다 크게 형성되는 이유로는 금속 원통(30) 자체가 영구자석 이탈방지 커버(40)와 결합되어야 함으로, 금속 원통(30)의 양단부측을 영구자석 이탈방지 커버(40)측으로 절곡시키기 위한 절곡부(60)의 여유 길이를 마련하기 위함이다.

도 3B는 도 2의 B 부분을 확대한 원내 확대 도면으로, 금속 원통(30)의 양측 단부는 영구자석 이탈방지 커버(40)측으로 소정 각도 절곡되어 있으며 영구자석(20)과 금속 원통(30)의 사이에는 약 t≒0.4mm의 클리어런스가 존재한다.

이와 같은 영구자석 이탈방지 커버(40)의 상면에는 회전자가 소정 속도 이하의 속도로 회전하기 이전에 발생하는 편심(편심의 원인으로는 회전자를 이루고 있는 재질의 불균일 및 여러 요소에 의해 발생한다)을 보정하기 위해 반달 형상의 편심 보정용 철편(70)이 편심량에 대응하여 적층되어 있어 회전자는 고정자(미도시)의 코일이 통전되면서 편심없이 소정 속도로 회전하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 영구자석용 회전자의 영구자석 이탈방지 커버(40)로 절곡된 금속 원통(30)의 단부는 직각보다 작은 각도로 절곡부(60)가 형성되어 단순하게 영구자석 이탈방지 커버(40)에 의해 지지되기 때문에 원심력에 의해 영구자석(20)이 금속 원통(30)에 반복적인 힘을 가함으로써, 금속 원통(30)의 절곡부(60)의 강성이 약해짐으로써 영구자석(20)과 금속 원통(30) 사이에 소정 간극이 발생하여 영구자석(20)은 이 간극에 의해 진동 및 소음이 발생하고 영구자석(20)이 미세하게 부서져 회전자로서의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 영구자석 이탈방지 커버와 금속 원통의 결합력을 증대시키고, 금속 원통과 영구자석 사이의 미세 간극 사이에 열에 강한 접착물질을 주입하여 영구자석의 진동 및 소음을 방지한 영구자석용 전동기의 회전자를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 영구자석형 전동기의 회전자를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 A-A' 단면도.

도 3a는 도 2의 B부 확대도.

도 3b는 도 2의 편심보정용 철편을 도시한 사시도.

도 4는 본 고안에 의한 영구자석형 전동기의 회전자의 일실시예를 도시한 단면도.

도 5는 본 고안의 다른 일실시예를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 적층 철심20: 영구 자석

30: 금속 원통40: 영구자석 이탈방지 커버

200: 이탈방지 커버 절곡부220: 금속 원통 절곡부

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 영구자석용 전동기의 회전자는,

소정 직경을 갖는 원형 강판이 다수 적층되어 형성된 철심과, 상기 철심의 외주면에 안착되는 곡판 형상의 영구자석과, 상기 영구자석이 상기 철심으로부터 탈거되는 것을 방지하기 위해 상기 영구 자석 및 상기 철심의 양단부에 밀착되어 있는 원형의 제 1 이탈 방지부와, 상기 영구자석이 철심의 외주면으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 영구자석의 외주면을 감싸고 있는 원통 형상의 제 2 이탈 방지부를 포함하고 있는 영구자석형 전동기의 회전자에 있어서;

상기 제 1 이탈 방지부의 원주면과, 상기 제 2 이탈 방지부의 양단부는 요철 결합 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안 영구자석용 전동기의 회전자를 첨부된 도 4 및 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같으며 본 고안의 핵심 구성인 금속 원통과 영구자석 이탈방지 커버를 제외한 부분은 종래와 중복되므로 이 중복 부분의 설명은 생략하기로 하며 종래와 동일한 부분은 동일한 도면 부호 및 명칭을 사용하기로 한다.

도 4는 본 고안에 의한 영구자석용 전동기의 회전자를 절단하여 도시한 단면도로서, 본 고안에 의한 영구자석용 전동기의 회전자의 적층형 철심(10) 외주면에 안착된 영구자석(20)은 영구자석(20)의 양단에 안착되는 영구자석 이탈방지 커버(40)에 의해 양단부가 밀착되고 영구자석(20)의 외표면은 다시 비자성체로 이루어진 금속 원통(30)에 의해 감싸짐으로써 적층형 철심(10)으로부터 영구자석(20)의 이탈은 방지된다.

여기서, 영구자석(20)의 양단부를 밀착하고 있는 영구자석 이탈방지 커버(40)는 소정 직경을 갖는 원형 평판 형상으로 그 중앙에는 소정 직경을 갖는 축공(12)이 형성되어 있으며, 이 축공(12)의 주위로는 소정 간격으로 볼트공(14)이 형성되어 있다. 상기 영구자석 이탈방지 커버(40)와 금속 원통(30)은 요철(凹凸) 구조에 의하여 일체로 결합 고정되며, 그 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 영구자석 이탈방지 커버(40)의 외측면 주연부에는 소정의 높이를 갖는 환형 돌출부(100)가 형성되어 있고, 상기 금속 원통(30)의 양단부에는 소정의 형상을 갖는 절곡부(110)가 형성되어 있는 바, 상기 절곡부(110)는 환형 돌출부(100)를 감싸도록 결합홈부(112) 및 체결부(114)가 구비되어 있다.

따라서, 상기 영구자석 이탈방지 커버(40)의 환형 돌출부(100)에 금속 원통(30)의 절곡부(110)를 결합하여, 그 절곡부(110)의 결합홈부(112) 및 체결부(114)가 환형 돌출부(100)를 요철 구조에 의해 긴밀하게 감싸 고정하도록 되어 있다. 이때, 상기 절곡부(110)의 체결부(114)는 후술하는 편심 보정용 적층형 철편(130)과 면접촉이 되도록 하여 편심 보정이 더욱 안정되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 환형 돌기부(100)와 절곡부(110)가 결합될 때 금속 원통(30)이 적층된 원형 철편에 용이하게 끼워지기 위해 금속 원통(30)과 영구자석(20) 사이에는 약 0.4mm정도의 간극이 형성되는 바, 이 간극에 의해 회전자가 고속으로 회전할 때 영구자석(20)에는 진동 및 진동에 의한 소음이 발생하고, 진동이 심할 경우 이 진동에 의해 영구자석(20)의 부스러짐 현상이 발생하게 되므로, 영구자석(20)의 외표면에는 금속 원통(30)과 영구자석(20) 사이에 형성되어 있는 간극을 제거하고 영구자석(20)을 금속 원통(30)에 접합시키기 위해 열에 강한(모터에서 발생하는 열에 화학적으로 안정하다는 의미이다) 접착 물질(120)을 도포한 후 결합한다. 여기서 미설명 도면부호 130은 편심 보정용 적층형 철편이다.

도 5는 본 고안에 의한 또다른 일실시예를 도시한 단면도로써, 적층형 철심(10)의 외주면에는 소정 극성을 갖는 영구자석(20)이 안착되고 이 영구자석(20)의 양단부로는 영구자석(20)의 양단을 고정하는 원판 형상의 영구자석 이탈방지 커버(40)가 밀착되는 바, 영구자석 이탈방지 커버(40)의 직경은 적층형 철심(10)과 영구자석(20)을 합한 직경보다 다소 크게 형성되어 있다.

이 영구자석 이탈방지 커버(40)중 영구자석(20)과 밀착되는 내측면의 주연부에는 영구자석(20)과 접촉하는 방향으로 소정 길이 절곡된 절곡부(200)가 형성되어 있으며, 이 절곡부(200)에 대응하여 상기 영구자석(20)에는 단턱(210)이 형성되어 있다.

실제로 영구자석(20)이 고속 회전할 때 영구자석(20)에 작용하는 원심력의 대부분은 이 영구자석(20)의 단턱(210)과 영구자석 이탈방지 커버(40)의 절곡부(200)의 결합 부분에 의해 흡수된다.

이와 같은 영구자석(20)의 단턱(210)과 영구자석 이탈방지 커버 절곡부(200)에 의해서 영구자석(20)의 이탈은 방지되지만 영구자석(20)에 무리한 힘이 가해질 경우 취성이 약한 영구자석(20)에 균열 및 부스러짐이 발생할 수 있음으로 영구자석(20)의 단턱(210) 부분에 집중되는 응력을 분산하기 위해서 다시 영구자석(20)의 외표면에는 비자성체인 금속 원통(30)이 끼워지고 금속 원통(30)이 영구자석(20)으로부터 이탈되지 않도록 금속 원통(30)의 양단부에는 소정 길이로 영구자석 이탈방지 커버(40)측으로 절곡되어 금속 원통 절곡부(220)를 형성하고 있다.

또한, 영구자석(20)의 외주면과 금속 원통(30)의 사이에는 영구자석(20)의 유동을 제한하도록 열에 강한 접착제(240)가 충진되어 있다. 미설명 도면 부호 230은 회전자의 편심을 보정하기 위한 편심보정용 적층 철심이다.

이와 같은 본 고안의 회전자는 다시 코일이 소정 횟수로 감겨있는 고정자(stator;미도시)의 내측으로 삽입된 후, 베어링(미도시)등에 의해 지지 결합되어 전동모터를 구성한다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이 적층 철심의 외주면에 소정 극성을 갖는 영구자석을 안착하고 이 안착된 영구자석이 적층 철심의 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 영구자석의 양측단부와 밀착되어 있는 영구자석 이탈방지 커버의 환형 돌출부에 비자기 금속 원통의 "∩" 자형 절곡부, 즉 결합홈부와 체결부를 갖는 절곡부를 결합하여 영구자석 이탈방지 커버와 금속 원통이 이격 및 이탈되는 것을 방지하여 회전자의 진동 및 떨림을 방지하며, 회전자에 발생한 편심을 보정하는 편심 보정용 웨이트 발란서를 부착하기 용이해 조립 시간을 단축시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 소정의 형상을 갖는 영구자석 및 철심의 양단부에 밀착되는 원판상의 제 1 이탈 방지부재와, 상기 영구자석의 외주면을 감싸는 원통상의 제 2 이탈 방지부재를 포함하는 영구자석형 전동기의 회전자에 있어서,

   상기 제 1 이탈 방지부재의 외측면 주연부에는 외측을 향하도록 형성되는 환형 돌출부가 형성되고, 상기 제 2 이탈 방지부재의 양단부에는 상기 환형 돌출부를 감싸도록 형성되는 결합홈부 및 체결부를 구비한 절곡부를 포함하며, 상기 절곡부의 체결부는 편심을 보정하기 위한 편심 보정용 적층형 철편과 면접촉이 되도록 구성되고, 상기 제 2 이탈 방지부재와 상기 영구자석 사이의 공극에는 상기 영구자석과 상기 제 2 이탈 방지부재의 진동을 방지하는 접착물질이 충진된 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 회전자.
2. 소정의 형상을 갖는 영구자석 및 철심의 양단부에 밀착되는 원판상의 제 1 이탈 방지부재와, 상기 영구자석의 외주면을 감싸는 원통상의 제 2 이탈 방지부재를 포함하는 영구자석형 전동기의 회전자에 있어서,

   상기 영구자석의 양단부 모서리 부위에 걸림홈부를 형성하고, 상기 제 1 이탈 방지부재의 내측면 주연부에 걸림돌부를 내향으로 형성하여 상기 영구자석의 걸림홈부에 결합하며, 상기 제 2 이탈 방지부재의 양단부에 제 1 이탈 방지부재의 외측면 외주연부를 감싸는 절곡부를 형성되고, 절곡부는 회전자의 편심을 보정하기 위한 소정의 편심 보정용 적측형 철편과 면접촉이 되며, 제 2 이탈 방지부재와 상기 영구자석 사이의 공극에는 상기 제 2 이탈 방지부재와 상기 영구자석의 진동을 방지하는 접착물질이 충진된 것을 특징으로 하는 영구자석형 전동기의 회전자.