KR20040002581A - 모터 회전자와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

영구 자석을 포함하는 모터 회전자는 합성 수지 튜브로 덮여져 있다. 상기 합성 수지 튜브는 영구 자석을 코팅하기 위해서 가열되어 수축된다. 영구 자석은 합성 수지에 의해 보호된다.

Description

모터 회전자와 그 제조 방법{MOTOR ROTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

[관련 출원]

본 출원은 2002년 6월 17일에 출원되어 계류중인 일본 특허 출원 제2002-175781호의 우선권을 주장하는 출원이다.

본 발명은 영구 자석이 장착된 모터 회전자와 그 제조 방법에 관한 것이다.

직류 모터와 교류 모터 사이에 각기, 회전자에 장착된 영구 자석을 갖춘 모터가 있다. 소결된 페라이트 자석(sintered ferrite magnets), 페라이트 결합 자석(ferrite bonded magnets), 소결된 사마륨-코발트(Sm-Co) 자석, 사마륨-코발트 결합 자석, 소결된 네오디뮴-철(Nd-Fe) 자석, 네오디뮴-철 결합 자석 및 알니코 자석(alnico magnets)과 같은 영구 자석은 모터용 영구 자석으로 사용된다. 그러나, 그들의 특성에 따라서, 갈라짐, 부서짐 또는 쪼개짐이 보다 쉽게 일어날 수 있다. 만약 갈라짐, 부서짐 또는 쪼개짐이 영구 자석에 일어난다면, 파편이 모터 내로 떨어지고, 고정자와 회전자 사이에 끼워져 고정되는 파편이 샤프트를 제동시키는 문제가 잠정적으로 발생될 수 있다. 특히, 차량 내의 모터에서는 고진동, 고온 및 기타 등의 환경에서 갈라짐에 대한 높은 신뢰성과 저항성이 요구된다. 따라서, 영구 자석에의 이러한 손상들이 문제가 된다.

과거에는, 차량 내에 사용된 모터들이 도 4 및 도 5에서 도시된 것과 같은 회전자를 포함했다. 도 4 및 도 5에서 도시된 회전자에서, 영구 자석(3)은 부시 (bush)(2)를 통해 샤프트(1)에 고정된다. 또한, 합성 수지층(4)은 영구 자석(3)의 외면에서 이은 데 없이 형성된다. 따라서, 영구 자석(3)의 외면을 합성 수지층(4)으로 코팅함으로써, 영구 자석(3)은 보호될 수 있다. 그러므로, 비록 갈라짐이 일어나더라도, 파편이 모터 내로 떨어지지 않는다. 이러한 것은 영구 자석(3)의 손상으로 인한 샤프트(1)의 정지와 같은 결점을 방지하도록 보장한다.

또한, 일부 모터들은 영구 자석의 외면이 얇은 벽으로 된 금속 커버로 덮여져서 보호되는 회전자를 포함한다.

그러나, 이하의 문제들이 상술된 회전자에 존재한다. 합성 수지층(4)을 몰드 성형하기 위해서, 주형과 사출 성형 기계와 같은 생산 설비들이 요구되므로, 비용이 증가된다. 또한, 모터 고정자와의 간격과 관련된 필수적인 치수의 정확성을 보장하기가 어렵다. 합성 수지층을 사출 성형하는 경우에, 회전자는 고온에 도달하므로, 영구 자석의 자기 특성의 저하와 접착제의 성능 저하를 고려하는 것이 필요하다. 영구 자석이 금속 커버로 덮여지는 경우에는, 치수의 정확성을 유지하기가 어렵고, 높은 유지비용이 발생된다.

본 발명의 목적은 영구 자석을 보호하기 위한 모터 회전자와 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조시의 온도가 초래하는 영구 자석의 열화를 막는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 비용을 낮추는 것이다.

영구 자석의 외면을 열수축성 합성 수지 튜브로 코팅함으로써 상술된 목적과 또 다른 목적들 그리고 장점들이 본 발명에 의해 달성된다.

영구 자석을 합성 수지 튜브로 덮어 가열 및 수축 공정을 실시하면, 합성 수지 튜브가 영구 자석을 코팅하고 보호하도록 수축된다.

합성 수지 튜브는 가열되면서 수축된다. 측면 방향에서의 수축률은 축방향에서의 수축률보다 더 크다.

영구 자석 둘레에 합성 수지 튜브를 배치시키는 것은 쉽게 실시될 수 있다.

모터 회전자를 제조하는 방법은 장착된 영구 자석을 갖춘 모터 회전자를 열수축성 합성 수지 튜브로 덮는 단계를 포함한다. 합성 수지 튜브는 영구 자석의 외면을 코팅하도록 가열 수축된다.

영구 자석은, 상기 영구 자석을 합성 수지로 단순히 덮고 가열시킴으로써 쉽게 합성수지로 코팅될 수 있다.

게다가, 모터 회전자는 축방향에서의 수축률보다 더 큰 측면 방향에서의 수축률을 가진 합성 수지 튜브를 또한 포함한다.

따라서, 영구 자석에 대한 합성 수지 튜브의 배치는 쉽게 실행될 수 있다.

상기 장점 및 특징들은 대표적인 실시예들의 장점 및 특징일 뿐이다. 이상에서 설명한 실시예는 청구범위에서 정의되는 본 발명에 대한 제한 사항이 아니라는 점은 주지이다. 본 발명의 부가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명과 도면 및 청구범위로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 모터 회전자의 부분 절단 측면도이다.

도 2는 도 1의 모터 회전자의 정면도이다.

도 3은 수축되기 전의 합성 수지 튜브의 도면이다.

도 4는 종래의 모터 회전자의 도면이다.

도 5는 도 4에서 도시된 종래 기술의 정면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 샤프트 2, 5: 부시(bush)

3: 영구 자석 4: 합성 수지층

6: 모따기부(chamfered portion) 7: 나사부

8: 합성 수지 튜브

이하에서는 동일 또는 상응하는 부재들에 대해서 동일한 도면 부호를 붙인 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 예시적이되 제한적이지 않는 방식으로 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 실시예의 모터 회전자는 샤프트(1)에 부착된 원통형 부시(2)를 포함한다. 부시(2)의 외면에, 원통형 형상이면서부시(2)의 외면과 만곡이 동일한 한 쌍의 영구 자석(3)이 부착되고 고정된다. 또한, 부시(2)보다 외경이 더 작은 부시(5)가 부시(2)에 인접하여 이어 맞춰진다.

샤프트(1)는 일 단부에 D-형상 단면을 갖는 모따기부(chamfered portion)(6)를 포함하고, 그 말단에 나사부(7)가 형성된다. 영구 자석(3)은 축방향으로의 크기가 부시(2)와 동일한 소결된 사마륨-코발트(Sm-Co) 자석이다. 적절한 접착제가 부시(2)에 영구 자석(3)을 단단히 부착하는 데 사용된다.

한 쌍의 영구 자석의 외면은 열수축성 합성 수지 튜브(8)로 코팅된다. 합성 수지 튜브(8)는 영구 자석(3) 및 부시(2) 전체를 덮도록 부시(5)의 중앙으로부터 축방향 및 측면 방향으로 연장된다.

합성 수지 튜브(8)는 열 수축 특성을 가진 얇은 벽으로 된 합성 수지로 만들어져서 가열에 의해 수축된다. 예를 들어, 폴리올레핀(polyolefin)의 합성 수지에 형상 기억 특성을 부여하는 가교 결합(cross-linking)이 용이하도록 전자 빔을 폴리올레핀의 합성 수지에 조사(照査)함으로써 합성 수지 튜브(8)를 제조할 수 있다.

본 실시예에서, 합성 수지 튜브(8)는 짧은 수축 기간과, 측면 방향에서의 수축률(약 50%)에 대하여 작은 축방향에서의 수축률(약 15%)을 가진다. 상기 합성 수지는 불연성이고, 얇은 벽으로 되어 있으며, 적절한 가요성을 가지고 있다. 또한, 이에 따라 선택될 수 있는 조건들과 규격들을 가진 재료들이 사용된다.

본 실시예에 따른 모터 회전자를 제조하는 방법이 도 3에 도시된다.

영구 자석(3)뿐만 아니라 부시(2, 5)들을 포함하는 어셈블리가 합성 수지 튜브(8)(영구 자석보다 큰 수축 전 직경을 가진)로 덮여진다. 합성 수지 튜브(8)는특정한 길이로 절단되고, 적절한 지그 등을 사용하여 모든 구성 요소들을 배치하고 정렬시킨다. 고온조(high temperature bath), 가열로, 오븐 등을 사용하여 어셈블리를 고온 분위기의 소정의 수축 온도로 가열함으로써, 합성 수지 튜브(8)를 밀착상태로 수축시켜 영구 자석(3)과 부시(2, 5)를 피복한다. 가열 온도 및 시간과 같은 가열 조건들은 합성 수지 튜브(8)의 종류, 회전자의 크기, 재료들, 및 기타 등등에 따라 선택될 수 있다. 따라서, 모터 회전자는 쉽게 제조될 수 있다.

또한, 만약 합성 수지 튜브(8)와 접촉하는 영구 자석 상에 돌출부, 테두리 또는 그와 같은 것이 있다면, 갈라짐이 합성 수지 튜브(8)에서 일어날 수 있다. 따라서, 필요하다면, 모따기부(chamfer) 또는 필릿(fillet)이 만들어질 수 있다.

영구 자석(3)이 합성 수지 튜브(8)에 의해 보호되기 때문에, 비록 갈라짐, 부서짐 또는 쪼개짐이 영구 자석(3)에 일어나더라도, 파편이 모터 내로 떨어지지 않는다. 따라서, 모터의 신뢰성 및 내구성이 증가된다. 합성 수지 튜브(8)가 가열로 인하여 축방향에서의 수축보다 측면 방향에서 더 수축되기 때문에, 영구 자석에 대한 합성 수지 튜브의 배치가 쉽게 수행될 수 있다.

합성 수지 튜브(8)가 열적으로 접촉되는 경우에 얇은 벽으로 된 층을 형성하기 때문에, 모터 회전자와 고정자 사이의 틈새에 미치는 영향이 작게 된다. 다른 부품들(예, 부시(2), 영구 자석(3) 및 고정자)의 치수 정확성이 고려될 필요가 없다.

가열 공정이 영구 자석(3)의 자기 특성과, 영구 자석(3)과 부시(2) 사이의 접착성에 영향을 주지 않기 때문에, 특별히 이들에 대해서는 고려할 필요가 없다.또한, 제조 공정이 간단한 가열 장치를 사용하므로 종래의 주형 및 사출 성형 기계의 설치가 필요하지 않다. 따라서, 비용이 상당히 감소될 수 있다.

게다가, 본 발명은 직류 모터, 교류 모터, 유도 모터 등등과 같은 모터의 종류와 상관없이 영구 자석을 포함하는 모든 종류의 모터에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 주조 자석(cast magnets) 및 소결 자석을 사용하는 것들에 특히 적합하지만, 결합 자석, 플라스틱 성형 자석 및 다른 종류의 영구 자석에도 동등하게 적용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 영구 자석이 열수축성 합성 수지 튜브로 코팅되기 때문에, 영구 자석은 보호된다. 또한, 제조가 쉽고 제조 비용이 감소된다. 게다가, 제조시의 온도로 인한 영구 자석의 성능 저하가 방지된다.

영구 자석에 대한 합성 수지 튜브의 배치가 쉽게 수행될 수 있다.

회전자에 장착된 영구 자석이 합성 수지 튜브로 덮여지고 가열됨으로써, 영구 자석은 합성 수지 튜브로 쉽게 코팅될 수 있다. 따라서, 회전자는 쉽게 제조될 수 있고 제조 비용도 감소될 수 있다.

이상의 설명에서는, 독자의 편의를 위하여, 모든 가능한 실시예들 중에서 본 발명의 원리를 잘 교시할 수 있으며 본 발명을 실시함에 있어서 최선의 방식으로 구현되는 것을 보이는 대표적인 예에 초점을 맞추었다. 이상에서의 설명은 모든 가능한 변형 실시예들을 빠짐없이 열거하는 것은 아니다. 기재하지 않은 기타 다른 변형 실시예나 수정 실시예도 가능하다. 일례로, 다수의 선택적인 실시예들에 대하여 기술하는 경우, 많은 경우에서는 서로 다른 실시예들에서의 요소들을 조합시키거나 혹은 여기에서 설명한 실시예의 요소들을 명백하게 설명하지 않고 있는 기타 다른 수정 실시예나 변형 실시예와 결합시킬 수 있다. 이와 같은 설명하지 않은 변형 실시예, 수정 실시예들은 특허청구범위의 문언적 범위 내에 속하는 것이며 본 발명의 균등물이다.

Claims (6)

1. 모터 회전자에 고정된 영구 자석과;

   상기 영구 자석에 피복된 열수축성 합성 수지 튜브의 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 합성 수지 튜브는 측면 방향에서의 수축률과 축방향에서의 수축률을 가지며, 상기 측면 방향에서의 수축률은 상기 축방향에서의 수축률보다 더 큰 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
3. 영구 자석을 열수축성 합성 수지 튜브로 덮는 단계와;

   상기 합성 수지 튜브를 영구 자석의 외면에 코팅시키기 위해 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석이 장착된 모터 회전자 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 합성 수지 튜브는 가열로부터 축방향에서의 수축률과 측면 방향에서의 수축률을 가지며, 상기 측면 방향에서의 수축률은 상기 축방향에서의 수축률보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영구 자석이 장착된 모터 회전자 제조 방법.
5. 영구 자석이 장착된 모터 회전자와, 상기 영구 자석에 피복된 열수축성 합성수지 튜브의 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 합성 수지 튜브는 측면 방향에서의 수축률과 축방향에서의 수축률을 가지며, 상기 측면 방향에서의 수축률은 상기 축방향에서의 수축률보다 더 큰 것을 특징으로 하는 모터.