KR20050097272A

KR20050097272A - 무정류자 직류 모터의 스큐 구조

Info

Publication number: KR20050097272A
Application number: KR1020040022533A
Authority: KR
Inventors: 한만승
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-07

Abstract

본 발명은 무정류자 직류 모터의 스큐 구조에 관한 것으로, 무정류자 직류 모터의 회전자에 압입되는 영구자석이 스큐 형태로 배열될 수 있도록 회전자를 분할하여 형성함으로써 무정류자 직류 모터에서의 코깅 토크를 현저하게 억제하여 토크 리플을 감소시킬 수 있도록, 회전자는 영구자석의 압입되는 방향과 직교하는 방향으로 소정의 갯수로 분할되는 세그먼트 회전자로 형성되고, 분할된 각각의 세그먼트 회전자에는, 영구자석이 회전자의 중심에 대하여 방사상으로 소정의 스큐 각도를 가지고 압입되고, 세그먼트 회전자에서 볼트공이 형성되고, 그리고 볼트공에 관통 체결되는 폴형 볼트에 의해 분할된 각각의 세그먼트 회전자가 일체로 조립되는 무정류자 직류 모터의 스큐 구조를 제공하여, 영구자석이 스큐 형태로 배열되는 회전자에 의하여 코깅 토크를 현저하게 억제하며 토크 리플을 감소시킬 수 있어 무정류자 직류 모터의 특성에 따른 가변속 제어시에도 모터의 특성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Description

무정류자 직류 모터의 스큐 구조{ROTOR OF THE BRUSHLESS DC MOTOR WITH IN THE SKEW}

본 발명은 무정류자 직류 모터의 스큐 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무정류자 직류 모터의 회전자에 압입되는 영구자석이 스큐 형태로 압입되어 코깅 토크와 역기전력의 리플을 억제할 수 있는 무정류자 직류 모터의 스큐 구조에 관한 것이다.

일반적으로 모터는, 가전제품에서부터 공장자동화, 교통수단 등에 이르기까지 일상생활에 널리 사용되고 있으며 활용분야가 폭넓게 적용되고 있다.

이러한 모터의 기본 구성으로는 하우징과, 하우징에 고정되며 권선된 코일을 통해 외부로부터 전원을 인가받아 유도 자기를 발생하는 고정자 및 하우징에 설치된 베어링에 회전축이 지지되어 고정자로부터 발생된 유도자기에 의해 결합된 회전축과 함께 회전하는 회전자를 구비한다.

이와같은 유도 전동 모터는 전원에 접속된 1차 권선의 전자 유도로 2차 권선에 전류가 유도되고, 2차 권선에 유도된 전류와 회전 자계의 상호 작용으로 회전력을 얻어내는 것으로, 고정자와 회전자의 상대 위치에 따라 이너 로터형과 아우터 로터형으로 구분된다.

또한, 상기한 유도 전동기와는 별도로, 입력 전원으로서 직류에 의해 구동되는 직류 모터가 개시되는데, 최근에는 직류 모터에 구성되는 브러시, 정류자 등의 기계적인 접촉부를 없애고, 전자적인 정류 기구를 설치한 무정류자 모터가 고효율 모터로서 각광을 받고 있다.

상기한 무정류자 모터가 도 1에 도시되는데, 도 1에서의 모터는 고정자 철심(2)과, 고정자 철심(2)의 내주면에 등간격으로 형성된 반폐형 슬롯(3)과, 슬롯(3)에 권선되는 고정자 코일(4)과, 상기 고정자 철심(2)의 내주면 내측에는 공간부(5)를 두고 일정간격을 유지하는 원통상의 얇은 강판을 다수개 적층한 회전자(10)와, 그리고 영구자석(14, 15, 16, 17)이 등간격으로 설치되어 있다.

상기 영구자석은 N극과 S극이 마주보도록 설치되며 영구자석(14, 16)의 N극에서 발생되는 자속은 고정자 코일(4)과 회전자(10) 사이에 있는 공간부(5)를 걸쳐서 고정자 철심(2)의 슬롯(3)과 고정자 철심(2)을 통과하고 다시 공간부(5)를 걸쳐서 회전자(10)의 S극으로 되돌아 온다. 그에 따라 회전자(10)가 힘을 받아 회전을 하게 된다.

그런데, 상기와 같은 구조에서의 무정류자 모터는 상기 슬롯(3)의 영향으로 인하여 공간 자속밀도의 고조파 성분과의 상호작용에 의하여 코깅토크가 발생한다. 즉, 영구자석과 코어간의 흡인, 반발력에 의한 토크로서 모터 속도 변동에 기인하여 코깅 토크가 발생한다.

이러한 코깅 토크를 억제하기 위하여, 우선 필요한 구조적 사항은 고정자 철심(2)의 슬롯(3)에서 발생하는 공간 자속 밀도의 상호 작용을 제거하기 위하여 슬롯(3)을 최대한으로 작게 형성하거나 또는 영구자석(14, 15, 16, 17)의 설치를 비선형으로 설치하게 되면 코깅 토크를 현저하게 억제할 수 있었다.

그러나, 이러한 코깅 토크의 저감을 위한 방법중에서 상기 영구자석(14, 15, 16, 17)의 설치가 비선형 즉, 스큐 구조로 설치하기 위하여는 영구자석(14, 15, 16, 17)이 비선형으로 제작되어야 하지만, 이는 실제 영구자석(14, 15, 16, 17)의 공정상에서 불가능하므로 무정류자 직류 모터에서의 영구자석(14, 15, 16, 17)에 의한 스큐 부여가 난해한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 무정류자 직류 모터의 회전자에 압입되는 영구자석이 스큐 형태로 배열될 수 있도록 회전자를 분할하여 형성함으로써 무정류자 직류 모터에서의 코깅 토크를 현저하게 억제하여 토크 리플을 감소시킬 수 있는 무정류자 직류 모터의 스큐 구조를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 무정류자 직류 모터의 회전자에 압입되는 영구자석에 있어서, 회전자는 영구자석의 압입되는 방향과 직교하는 방향으로 소정의 갯수로 분할되는 세그먼트 회전자로 형성되고, 분할된 각각의 세그먼트 회전자에는, 영구자석이 회전자의 중심에 대하여 방사상으로 소정의 스큐 각도를 가지고 압입되고, 세그먼트 회전자에서 볼트공이 형성되고, 그리고 볼트공에 관통 체결되는 폴형 볼트에 의해 분할된 각각의 세그먼트 회전자가 일체로 조립되는 무정류자 직류 모터의 스큐 구조를 제공한다.

본 발명은 무정류자 직류 모터의 회전자(20)에 압입되는 영구자석에 스큐를 부여하기 위하여, 회전자(20)를 소정의 갯수로 분할 형성하면서 회전자(20)에 압입되는 영구자석이 스큐 각도를 가지도록 상기 회전자(20)를 편심되도록 배치하여 일체로 체결함으로써 선형 영구자석의 압입에 의해 회전자(20)가 스큐 각도를 가질 수 있는 특징을 가진 것이다.

상기와 같은 특징을 가진 본 발명의 무정류자 직류 모터에 설치되는 회전자(20)의 구조가 도 2에 도시된다.

도 2에서, 본 발명에 따른 회전자(20)는 소정의 갯수로 분할되어 세그먼트 회전자(22, 24, 26)로 형성되는 바, 상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)의 갯수가 많을수록 영구자석(42, 44, 46)의 스큐 각도는 정밀하게 형성됨으로써 비선형의 영구자석(42, 44, 46) 압입 형태에 근접하게 된다.

그리하여, 정밀한 스큐를 형성하기 위해 최적의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)의 갯수가 정해지는 것이다.

상기 도 2에서의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)는 도시와 설명을 간단하게 하기 위하여 4분원의 한쪽만 도시하였고, 세그먼트의 갯수는 3개만 도시되었으나, 이는 전술한 바와 같이 소정 갯수의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)가 생략된 것으로 이해되어야 한다.

상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)의 분할은 압입되는 영구자석(42, 44, 46)의 방향과 직교되는 방향으로 분할되는 것이고, 분할된 각각의 상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는 영구자석(42, 44, 46)이 압입되는 것인데, 상기 영구자석(42, 44, 46)의 압입은 상기 회전자(20)의 중심에 대하여 방사상으로 소정의 스큐 각도(α)를 가지고 압입된다.

보다 상세하게는, 상기 4분원으로 도시된 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는 영구자석(42, 44, 46)이 일정한 방향으로 편심되어 압입이 되는 것이며, 이러한 편심된 압입 형태가 도 3에 단면도로서 도시되며, 이에 대하여는 이후에 상세히 설명한다.

그리고, 상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는 수직으로 관통되는 볼트공(32, 34, 36)이 형성되어, 폴형 볼트(50)가 상기 볼트공(32, 34, 36)에 관통됨으로써 상기 분할된 각각의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)는 일체로 조립되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무정류자 직류 모터의 가공시, 상기 회전자(20)를 다수개의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)로 분할하여 형성한다.

상기 다수개의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는 소정의 스큐 각도(α)로 각각 상이한 위치에서 영구자석(42, 44, 46)이 압입되어 있게 되고, 영구자석(42, 44, 46)이 스큐 각도(α)를 가지고 압입된 상태에서 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에 형성된 볼트공(32, 34, 36)을 일치시킨 후에, 회전자(20)의 높이 또는 길이에 해당하는 길이를 가지는 폴형 볼트(50)를 사용하여 상기 다수개의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)를 일체로 조립하게 된다.

상기 다수의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)가 조립된 상태에서의 영구자석(42, 44, 46)을 따른 단면이 도 3에 도시된 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 스큐 각도를 가지고 상이한 위치에서 압입되는 영구자석(42, 44, 46)은 세그먼트 회전자(22, 24, 26)가 일체로 조립된 후에 영구자석(42, 44, 46)의 지향 각도가 전체 회전자(20)에 형성되는 스큐 각도(α)가 되는 것이다.

그리하여, 상기와 같이 구성된 무정류자 직류 모터에서, 직류 전원이 순차적으로 인가되는 고정자(미도시)의 코어로부터 스큐 각도(α)로 압입된 영구자석(42, 44, 46)이 순차적인 직류 전원의 방향과 일치하는 경우 또는 그와 반대인 경우 각각의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)는 코어와 흡인 또는 반발되는 힘이 스큐 각도(α)에 의해 일정한 상쇄력을 가짐으로써 모터 속도 변동에 따른 코깅 토크의 발생이 억제되고, 이로부터 토크의 리플이 감소하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 무정류자 직류 모터의 회전자(20)가 세그먼트 회전자(22, 24, 26)로 분할 형성되고, 각각의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는 회전자(20) 중심을 기준으로 일정한 스큐 각도(α)로 영구자석(42, 44, 46)이 압입되고, 각각의 영구자석(42, 44, 46)이 압입된 세그먼트 회전자(22, 24, 26)는 볼트공(32, 34, 36)을 일치시켜 폴형 볼트(50)를 사용하여 세그먼트 회전자(22, 24, 26)를 일체로 조립함으로써 직류 전류가 순차적으로 인가되는 경우 발생할 수 있는 코깅 토크 및 리플을 저감시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 무정류자 직류 모터의 스큐 구조에 의하여, 영구자석이 스큐 형태로 배열되는 회전자에 의하여 코깅 토크를 현저하게 억제하며 토크 리플을 감소시킬 수 있어 무정류자 직류 모터의 특성에 따른 가변속 제어시에도 모터의 특성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래 무정류 직류 모터의 단면 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 무정류자 직류 모터 회전자의 요부 절개도.

도 3은 도 2의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 회전자 22, 24, 26: 세그먼트 회전자

32, 34, 36: 볼트공 42, 44, 46: 영구자석

50: 폴형 볼트

Claims

무정류자 직류 모터의 회전자(20)에 압입되는 영구자석(42, 44, 46)에 있어서,

상기 회전자(20)는 상기 영구자석(42, 44, 46)의 압입되는 방향과 직교하는 방향으로 소정의 갯수로 분할되는 세그먼트 회전자(22, 24, 26)로 형성되고,

분할된 각각의 상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에는, 상기 영구자석(42, 44, 46)이 상기 회전자(20)의 중심에 대하여 방사상으로 소정의 스큐 각도(α)를 가지고 압입되고,

상기 세그먼트 회전자(22, 24, 26)에서 수직으로 볼트공(32, 34, 36)이 형성되고, 그리고

상기 볼트공(32, 34, 36)에 관통 체결되는 폴형 볼트(50)에 의해 상기 분할된 각각의 세그먼트 회전자(22, 24, 26)가 일체로 조립되는 무정류자 직류 모터의 스큐 구조.