KR20020075649A - 동기모터의 회전자 - Google Patents

동기모터의 회전자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동기모터의 회전자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 동기모터의 회전자는 중심부에 형성된 축공을 중심으로 서로 다르게 소정거리를 두고 각각 'V'자 형태를 갖는 소정개수의 마그네트삽입공 및 복수의 유도전도체삽입공이 각각 방사상으로 형성된 박판이 복수개 적층되어 형성된 메인코어와, 메인코어의 마그네트삽입공에 안착되는 소정개수의 마그네트와, 메인코어의 축공과 유도전도체삽입공에 대응되도록 축공 및 유도전도체삽입공이 형성되며, 메인코어의 양단부에 각각 설치되는 보조코어 및 메인코어의 유도전도체삽입공 및 보조코어의 유도전도체삽입공에 걸쳐 잉곳 형성된 유도전도체를 구비한다. 이에 따라 유도전도체 및 마그네트의 변경구조를 통해 모터의 효율을 향상시킬 수 있게 되며, 메인코어 및 보조코어에 걸쳐 유도전도체를 잉곳하여 자연스럽게 마그네트를 고정시킬 수 있게 되므로 공정 단축에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

동기모터의 회전자{Rotor of synchronous motor}
본 발명은 모터의 회전자에 관한 것으로서, 특히 모터 성능을 향상시키기 위하여 마그네트가 합체된 동기모터의 회전자에 관한 것이다.
동기(syncronous)모터는 일종의 교류(alternate current)모터이며, 입력 주파수에 동기되어 안정적인 회전 특성을 얻을 수 있는 한편, 전원 주파수를 가변하는 것으로 모터의 회전수를 자유로이 가변할 수 있는 장점을 가진 모터이다.
도 1은 종래 동기모터 회전자의 종단면도이다.
도면을 참조하면, 회전자(20)는 철심코어(22) 및 고정자(미도시)로부터의 유도전류가 원활히 흐를 수 있도록 하기 위하여 알루미늄바(21)를 구비한다.
여기서 철심코어(22)는 도 2와 같이 회전축(미도시)이 삽입될 수 있도록 축공(11)이 형성되며, 그 축공(11)으로부터 외주측으로 각각 복수개의 알루미늄삽입공(12)이 방사상으로 형성된 복수개의 철판(10)이 적층되어 이루어진다. 그리고 알루미늄바(21)는 복수의 철판(10)이 적층되어 형성된 철심코어(22)의 알루미늄삽입공(12)에 알루미늄이 잉곳(ingot)되어 형성된다.
회전자는 위와 같은 구성을 통해 고정자(미도시)에 권선된 코일(미도시)로부터 유도전류가 전달되면, 알루미늄바(21)에서 유도전류를 전달받아 결합된 회전축(미도시)과 함께 회전운동을 하게 된다.
한편, 이러한 종래 동기모터 회전자에 있어서는 알루미늄바(21) 만으로는 모터의 회전력을 향상시키는 것에 한계가 있어, 모터의 성능 향상을 목적으로 회전자내부 또는 외주면에 마그네트(미도시)를 설치하는 기술이 이용되고 있다. 그리고 마그네트를 회전자 내부에 설치할 경우에는 회전시 마그네트가 이탈되는 것을 방지하기 위하여 금속캔(미도시)과 리벳(미도시)을 이용하여 마그네트를 고정시키도록 하고 있다.
그러나 마그네트를 고정시키기 위하여 금속캔이나 리벳을 이용하는 경우에는 제조공정시 작업공정이 필수적으로 늘어나게 되며, 그러한 작업공정의 증가는 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 일반적으로 마그네트를 회전자 내부에 설치하는 경우 소정개수의 마그네트가 축공을 중심으로 원형구조를 갖도록 하고 있어, 마그네트의 효율적인 집속을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 작업공정을 단축시킬 수 있으면서, 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 동기모터의 회전자를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 동기모터 회전자의 종단면도,
도 2는 도 1의 메인코어를 형성하는 각 철판의 평면도,
도 3a는 본 발명에 따른 동기모터 회전자의 개략적인 종단면도,
도 3b는 도 3a의 A-A' 선을 따라 본 발명에 따른 동기모터 회전자를 절단한 횡단면도,
도 4a는 도 3a의 메인코어를 형성하는 철판의 평면도, 그리고
도 4b는 도 3a의 보조코어를 형성하는 철판의 평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 110, 120 : 코어철판 11, 101, 111, 121 : 축공
12, 103, 113, 123 : 유도전도체삽입공 20, 100, 130 : 회전자
21, 103a, 133 : 유도전도체 잉곳 22 : 철심코어
110 : 메인코어 철판 120 : 보조코어 철판
102 : 마그네트삽입공 102a, 132 : 마그네트
104, 114, 124 : 코킹 105, 115, 125 : 자속누설방지공
134a, 134b : 보조코어
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기모터의 회전자는 중심부에 형성된 축공을 중심으로 서로 다르게 소정거리를 두고 각각 'V'자 형태를 갖는 소정개수의 마그네트삽입공 및 복수의 유도전도체삽입공이 각각 방사상으로 형성된 박판이 복수개 적층되어 형성된 메인코어와, 상기 메인코어의 마그네트삽입공에 대응되는 형상을 가지며, 상기 마그네트 삽입공에 안착되는 소정개수의 마그네트와,상기 메인코어의 축공과 유도전도체삽입공에 대응되도록 축공 및 유도전도체삽입공이 형성되며, 상기 메인코어의 양단부에 각각 설치되는 보조코어 및 상기 메인코어의 유도전도체삽입공 및 보조코어의 유도전도체삽입공에 걸쳐 잉곳 형성된 유도전도체를 구비한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
설명에 앞서, 도면 및 설명에는 복수의 동일형상 및 동일부재에 대해서 하나의 형상 및 부재를 대표부호로서 표기하였음을 명시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 동기모터 회전자의 종단면도이다.
도면을 참조하면, 회전자(130)는 메인코어(131), 마그네트(132), 제 1 및 제 2 보조코어 (134a)(134b) 그리고 유도전도체(133)를 구비한다. 여기서 유도전도체(133)의 한 적용예로 알루미늄이 이용될 수 있으며, 다른 도전소재들의 적용이 가능하다.
메인코어(131)는 복수개의 얇은 철판이 적층되어 형성되며, 마그네트(132)는 메인코어(131) 내에 안착되어 있다. 그리고 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)는 마그네트(132)가 안착된 메인코어(131)의 양단부에 각각 설치되며, 유도전도체(133)가 메인코어(131)와 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)에 걸쳐 잉곳되어 형성된다.
회전자(130)는 위와 같은 구성을 통해 고정자(미도시)에 권선된 코일(미도시)로부터 유도전류가 전달되면, 잉곳된 유도전도체(133)에서 유도전류를 전달받아 결합된 회전축(미도시)과 함께 회전운동을 하게 되고, 마그네트(132)는 회전시 회전력을 향상시키게 된다.
도 3b는 도 3a의 A-A'선을 따라 절단한 본 발명에 따른 회전자의 종단면도를 나타낸다. 회전자(100)는 축공(101)으로부터 마그네트삽입공(102)과 유도전도체삽입공(103)이 서로 다른 간격으로 각각 방상상으로 형성된다. 그리고 마그네트삽입공(102)에는 각각 축방향으로 소정각도의 'V'자 형태를 갖는 4개의 마그네트(102a)가 안착되며, 각 유도전도체삽입공(103)에는 복수개의 유도전도체(103a)가 잉곳된 모습을 볼 수 있다. 또한, 마그네트삽입공(102)들 사이에는 자속누설을 방지하기 위한 자속누설방지공(105)이 형성되며, 적층시 상하의 철판(100)이 고정될 수 있도록 'V'자 형태로 꺽여진 마그네트삽입공(102)들의 위측 중앙부분에 엠보싱 형태로 코킹(104)이 성형된다.
도 4a는 도 3a의 메인코어(131)를 형성하는 각 철판(110)의 평면도이다.
각 철판(110)은 회전축(미도시)이 삽입될 수 있도록 축공(111)이 형성되며, 그 축공(111)으로부터 소정 이격된 거리를 두고 'V'자 형태를 갖는 4개의 마그네트(102)가 삽입될 수 있도록 'V'자 형태의 4개의 마그네트삽입공(112)이 방사상으로 형성된다. 또한, 축공(111)으로부터 마그네트삽입공(112)보다 조금 더 이격된 거리에 복수의 유도전도체삽입공(113)이 방사상으로 형성된다. 마그네트삽입공(112)들 사이에는 자속누설을 방지하기 위한 자속누설방지공(115)이 형성되어 있으며, 적층시 상하의 철판(110)이 서로 고정되도록 'V'자 형태의 마그네트삽입공(112)들 위측 중앙부분에 엠보싱 형태로 코킹(114)이 성형된다.
도 4b는 도 3a의 제 1 보조코어(134a)를 형성하는 철판(120)의 평면도이다.
제 1 보조코어(134a)를 이루는 각 철판(120)은 메인코어(131)를 이루는 도 4a의 철판(110)과 대응되는 위치에 축공(121)이 형성되어 있으며, 그 축공(121)으로부터 유도전도체삽입공(123)이 메인코어(131)의 철판(110)과 대응되도록 형성되어 있다. 그리고, 코킹(124) 및 자속누설방지공(125)이 마찬가지로 메인코어(131)의 철판(110)과 대응되도록 형성되어 있다. 여기서 보조코어(134a)를 이루는 철판(120)에는 메인코어의 각 철판(110)에 형성된 마그네트삽입공(112)이 형성되지 않았으며, 축공(121)이 다소 확장되어 있다. 축공(121)이 확장된 이유는 회전자(130)와 결합되는 외부 구조물에 대응될 수 있도록 한 것이다. 한편, 제 2 보조코어(134b)를 이루는 철판(미도시)의 형상은 메인코어(131)를 이루는 철판(110)과 동일 크기의 축공이 형성되며, 축공 이외의 나머지 형상은 제 1 보조코어(134a)와 동일하다.
위와 같이 서로 다른 구조를 갖는 메인코어의 철판(110)과 제 1 및 제 2 보조코어의 철판(120)을 이용한 동기모터 회전자의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 4a와 같은 철판(110)을 적층하여 메인코어(131)를 형성하고, 철판(110)이 적층되어 형성된 메인코어(131)의 마그네트삽입공(112)에 마그네트(132)를 삽입한다. 그다음 마그네트(132)가 삽입된 메인코어(131)의 양단부에 각각 도 4b와 같은 철판(120) 및 축공이 메인코어에 동일한 철판(미도시)을 다시 적층하여 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)를 형성한다. 그리고 적층된 메인코어(131)와 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)에 걸쳐 유도전도체(133)를 잉곳한다. 여기서 메인코어의 철판(110)과와 보조코어의 철판(120)을 적층시 각각이 철판에 형성된 코킹(124)을 통해 결합되어 공정 이동시 흐트러짐을 방지한다.
이와 같은 제조공정을 통해 회전자(130)가 완성되면, 마그네트(132)는 메인코어(131)와 보조코어(134a)(134b)의 내부에 매립되는 형태가 되며, 잉곳된 알루미늄과 같은소재의 유도전도체(133)는 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)를 통해 마그네트(132)를 자연스럽게 클램핑하게 된다.
즉, 회전자(130)의 마그네트(132)가 메인코어(131) 내에 안착되고, 마그네트삽입공(112)이 형성되지 않은 보조코어(134a)(134b)가 메인코어(131) 양단부에 각각 적층되면, 메인코어(131)와 제 1 및 제 2 보조코어(134a)(134b)에 걸쳐 잉곳된 유도전도체(133)는 보조코어(134a)(134b)가 이탈되는 것을 잡고 있는 형태게 되므로, 결과적으로 마그네트(132)는 회전자(130) 내부에 고정이 되는 것이다.
또한, 메인코어(131)에 형성된 소정 각도의 'V'자 형태를 갖는 마그네트삽입공(112)은 원을 이루는 종래 회전자의 마그네트삽입공과 비교했을 때, 철판이 적층되어 마그네트가 삽입되면 고정자와 대향되는 표면적을 보다 넓게 할 수 있다. 이에 따라 종래의 원형을 이루는 마그네트보다 고정자로부터 유도되는 자속의 집속율을 높일 수 있게 된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 동기모터 회전자는 유도전도체 잉곳과 보조코어를 통해 종래의 회전자 제조시 마그네트를 클램핑하기 위하여 필요했던 리벳공정을 제외시킬 수 있게 되며, 회전자 내부에 설치된 마그네트의 구조를 변경하여 자속의 흐름을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 동기모터의 회전자는 유도전도체 및 마그네트의 변경구조를 통해 모터의 성능을 향상시킬 수 있게 되며, 메인코어 및 보조코어에 걸쳐 유도전도체를 잉곳하여 자연스럽게 마그네트를 고정시킬 수 있게 되므로 공정 단축에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 중심부에 형성된 축공을 중심으로 서로 다르게 소정거리를 두고 각각 'V'자 형태를 갖는 소정개수의 마그네트삽입공 및 복수의 유도전도체삽입공이 각각 방사상으로 형성된 박판이 복수개 적층되어 형성된 메인코어;
    상기 메인코어의 마그네트삽입공에 대응되는 형상을 가지며, 상기 마그네트 삽입공에 안착되는 소정개수의 마그네트;
    상기 메인코어의 축공과 유도전도체삽입공에 대응되도록 축공 및 유도전도체삽입공이 형성되며, 상기 메인코어의 양단부에 각각 설치되는 보조코어; 및
    상기 메인코어의 유도전도체삽입공 및 상기 보조코어의 유도전도체삽입공에 걸쳐 잉곳 형성된 유도전도체;가 구비된 것을 특징으로 하는 동기모터의 회전자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인코어를 형성하는 각 박판 및 보조코어는 서로 대응되는 위치에 자속누설을 방지하기 위한 자속누설방지공이 형성된 것을 특징으로 하는 동기모터의회전자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조코어는 소정개수의 박판이 적층된 것을 특징으로 하는 동기모터의 회전자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인코어 및 보조코어의 각 박판은 서로 대응되는 위치에 코킹이 성형된 것을 특징으로 하는 동기모터의 회전자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도전도체는 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 동기모터의 회전자.
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