KR20050118518A - 영구자석 매립형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조기기나 각종 산업기기 등에 사용되는 영구자석 매립형 모터에 관한 것으로, 특히 본 발명은 회전자 코어의 영구자석 매립 홀에 영구자석을 안착시킨 후, 영구자석 매립 홀과 영구자석 사이의 갭 안에서 영구자석이 움직이지 못하도록 효과적으로 고정하여 운전 시 소음 및 진동을 감소시킨다.

이를 위해 본 발명의 영구자석 매립형 모터는 영구자석을 매입하도록 회전자 코어에 마련된 적어도 하나의 영구자석 매입 홀과, 이 영구자석을 고정하도록 영구자석 매입홀에 형성된 적어도 하나의 영구자석 고정 요철부를 포함한다.

Description

영구자석 매립형 모터 {PERMANENT MAGNET TYPE MOTOR}

본 발명은 공조기기나 각종 산업기기 등에 사용되는 영구자석 매립형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자 코어 내부에 영구자석을 매립하여 고정하는 영구자석 매립형 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 회전 구동력을 발생시키기 위해 사용되는 모터는 회전자 코어에 설치되는 영구자석의 결합구조에 따라 영구자석 표면 부착형 모터와 영구자석 매립형 모터로 구분된다.

이러한 영구자석 매립형 모터는 회전자 코어의 내부로 복수의 영구자석이 매립되어 설치되며, 마그네트 토크뿐만 아니라 릴럭턴스 토크를 이용하게 되고, 고속회전 시 발생하는 영구자석의 비산 현상을 구조적으로 방지하게 되므로, 회전자 코어의 표면에 자석을 부착하여 자장을 형성하는 영구자석 표면 부착형 모터에 비해 효율이 증대되어 고속 구동용으로 많이 사용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 영구자석 매립형 모터의 고정자 코어 및 회전자 코어를 도시한 횡 단면도이다. 도 2는 종래기술에 따른 영구자석 매립형 모터의 회전자 코어의 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 영구자석 매립형 모터는 대략 원통형상으로 형성된 고정자(10)와, 이 고정자(10)의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전자(11)를 구비하여 이루어진다.

고정자(10)는 다수의 자성 강판을 원통형상이 되도록 적층하여 만들어지며, 그 내주벽에는 원주방향으로 일정 간격으로 복수의 슬롯이 형성되어서 각각의 슬롯 사이에 다수의 코일(12)이 권선되어 구성된다.

회전자(11)는 동일한 형상의 다수의 자성 강판을 적층하여 만들어져서 회전자 코어(13)를 형성하게 되며, 회전자 코어(13)의 중심부에는 축방향으로 회전축 홀(14)이 형성되어 이 회전축 홀(14) 안에 회전축이 압입되어 회전자(11)와 함께 회전하게 되며, 회전자 코어(13)의 중심부의 외측으로는 원주방향으로 복수의 영구자석 매립 홀(17)이 형성되어 이 영구자석 매립 홀(17)안에 회전자(11)와 함께 회전하는 영구자석(15)이 매립되어 설치된다.

또한, 회전자(11)의 회전축 홀(14)과 영구자석 매입 홀(17)사이에는 복수의 리벳 홀(16)이 형성되어서 회전자 코어(13)를 형성하는 각각의 자성 강판은 리벳(16)에 의해 결합된다.

종래의 영구자석 매립형 모터에서 영구자석(15)의 형상을 보면, 회전자 외주면을 향한 단면은 회전자 외주면(영구자석 매입 홀 외주면)(19)과 대향한 원호형상을 이루며, 회전축을 향한 단면은 회전자 내주면(영구자석 매입 홀 내주면)(18)을 향한 단면과 대칭이 된다. 즉, 종래의 영구자석(15)은 그 외주면과 내주면이 서로 대칭인 형상으로 중심부가 볼록하게 되도록 이루어져 있다.

상기와 같은 형상을 가진 종래의 영구자석(15)은 회전자 코어(13)의 영구자석 매립 홀(17)에 매립되고, 회전자 코어(13)로부터의 영구자석(15)의 이탈을 방지하기 위해 회전자 코어(13)의 상. 하부에 플레이트를 설치하고, 수 개의 리벳에 의해서 회전자 코어(13)안에서 영구자석(15)이 고정된다.

상기와 같은 구조하에서 종래의 영구자석(15)은 외주면의 둘레방향으로 자극이 형성되도록 착자 되어진다.

상기와 같은 회전자(11)의 조립구조를 가진 영구자석 매립형 모터의 경우, 회전자 코어(13) 제작 과정과 영구자석(15)의 소결제작 과정에서 생길 수 있는 가공 공차에 의하여 영구자석 매립 홀(17)과 영구자석(15)사이에 갭이 생길 수 있다. 이 경우 회전자 조립 시 영구자석(15)이 착자되어서 회전자 코어(13)의 영구자석 매립 홀(17) 단면에 고정되어진다고 해도, 모터의 고속운전시 회전자 코어(13) 안에 매립된 영구자석(15)이 허용 갭 안에서 움직일 수 있다. 이러한 영구자석(15)의 움직임은 결국 모터 운전 시 소음 및 진동을 증가시킬 수 있으며, 회전자 코어(13)에 매립된 영구자석(15)의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적층된 회전자 코어의 내부에 영구자석을 안착시킨 후, 회전자 코어의 영구자석 매립 홀과 영구자석 사이의 갭 안에서 영구자석이 움직이지 못하도록 효과적으로 고정하여, 운전 시 소음 및 진동이 감소한 영구자석 매립형 모터를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영구자석 매립형 모터는 다수의 자성 강판이 적층된 회전자 코어를 구비하는 영구자석 매립형 모터에 있어서, 영구자석을 매입하도록 상기 회전자 코어에 마련된 적어도 하나의 영구자석 매입 홀과, 상기 영구자석을 고정하도록 상기 영구자석 매입 홀에 형성된 적어도 하나의 영구자석 고정 요철부를 포함한다.

상기 영구자석 고정 요철부는 상기 회전자 코어의 적층시, 영구자석 고정용 회전자 코어 강판을 1장 이상 적층하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석 고정 요철부는 상기 회전자 코어의 적층 길이방향으로 2개소 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석 매입 홀이 외주면과 내주면을 갖는 타원형상인 경우, 상기 영구자석 고정 요철부는 상기 영구자석 매입 홀의 외주면과 내주면이 만나는 부분에 상기 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석 고정 요철부는 상기 영구자석 매입 홀의 내주면에 상기 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석 매입 홀이 사각형 형상인 경우, 상기 영구자석 고정 요철부는 상기 영구자석의 양 단부와 만나는 부분에 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영구자석 고정요철부는 상기 영구자석 매입 홀에 상기 영구자석 삽입시, 벤딩되어 상기 영구자석을 고정시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명에 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터는 상술한 바와 같이, 다수의 자성 강판을 적층하여 실린더 형상으로 만들어지며, 그 내주벽에 형성된 복수의 슬롯과 자기적으로 3상의 N극과 S극을 발생시키도록 이 슬롯들에 감겨진 코일을 구비하여 이루어지는 고정자와, 상기 고정자와 마찬가지로 다수의 자성 강판을 적층하여 형성되며, 상기 고정자의 내부에서 일정 간극 이격되어 회전 가능하게 배치되는 회전자로 구성된다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 회전자 코어 횡 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다. 도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 회전자에서 영구자석 매립 홀 안에 영구자석이 매립 및 고정되어지는 방식을 나타낸 조립도이다.

도 3, 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전자는 도 3과 같은 형상의 여러 장의 자성 강판으로 이루어진 회전자 코어(20)와 도 4와 같은 형상의 자성 강판으로 이루어진 영구자석 고정용 회전자 코어(30)가 적층되어 이루어진다.

이외에, 회전자는 이 회전자 코어(20, 30)의 중심부에 축방향으로 형성된 회전축 홀(22)와, 회전자 코어(20, 30)의 중심부의 외측에 원주방향으로 형성된 복수의 영구자석 매입 홀(21)과, 이 영구자석 매입 홀(21)들에 끼워지는 복수의 영구자석(24)을 구비한다. 이 회전축 홀(22)에는 회전자와 함께 회전하여 회전구동력을 발생시키는 회전축이 압입되어 있다.

회전자 코어(20, 30)를 형성하는 각각의 자성 강판은 회전자의 회전축 홀(22)과 영구자석 매입 홀(21)사이에 형성된 복수의 리벳홀(23)에 리벳이 체결됨으로써 서로 결합된다. 또한, 회전자의 상부와 하부에는 자속의 누설을 방지하기 위해 원형의 동판(미도시)이 부착되어 있다.

영구자석(24)은 페라이트 계열이나 희토류 계열의 재료로 이루어지며, 회전자의 반경방향으로 착자되어 양극을 형성함으로써 영구자석(24)에 의한 자속과 고정자의 코일에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 회전 자장 사이의 상호 작용에 의해 영구자석 토오크를 발생시키게 된다. 영구자석(24)은 회전자의 회전자 코어(20, 30)의 중심을 향해 일정 곡률로 볼록하게 형성된 내주면과, 회전자 코어(20, 30)의 외주면을 향해 볼록하게 형성된 외주면으로 형성된다.

한편, 본 발명의 제 1실시예인 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어(30)에는 영구자석 매립 홀(21)의 외주면(32)과 내주면(31)이 만나는 부분에 소정길이의 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')를 형성한다.

이 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')의 길이는 영구자석 매립 홀(21)에 영구자석(24)이 안착되었을 때, 생기는 갭의 길이보다 길게 형성된다. 그리하여 회전자 코어(20, 30)의 적층시, 영구자석 고정용 회전자 코어(30)강판을 1장 이상 적층하여, 회전자 코어(20, 30)의 적층 길이방향으로 2개소 이상 형성되도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예인 영구자석 매립형 모터의 회전자 조립 시, 수 개의 영구자석(24)을 영구자석 매립 홀(21)안으로 밀어 넣을 때, 영구자석 매립 홀(21)의 외주면(32)과 내주면(31)이 만나는 부분에 형성된 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')의 길이가 영구자석 매립 홀(21)안에 형성된 영구자석(24)과의 갭보다 길기 때문에, 영구자석(24)의 하부 단면은 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')에 매립 방향으로 힘을 가하게 되며, 이에 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')는 갭의 길이만큼 영구자석(24) 매립 방향으로 벤딩되게 된다. 이와 같이 형성된 수 개의 영구자석 고정요철부(33a, 33a', 33b, 33b')에 의해 영구자석(24)은 영구자석 매립 홀(21)안에서 고정이 되게 된다. 따라서, 영구자석과 영구자석 매립 홀 사이의 갭에 추가적인 보충물을 삽입하지 않고서도 효과적으로 영구자석을 고정시킬 수 있다. 이로 인해, 회전자 조립 시 영구자석의 파손을 방지할 수 있으며, 조립공정을 단순화할 수 있으며, 모터의 운전 시 영구자석의 움직임에 의한 모터의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.

또한, 도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 (40)에는 영구자석 매립 홀(21)의 내주면(42)상에 일예로, 2~3개의 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)를 형성한다. 이 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)의 길이는 영구자석 매립 홀(21)에 영구자석이 안착되었을 때 생기는 갭의 길이보다 길게 형성시킨다. 그리하여 회전자 코어(20, 40) 적층 시, 영구자석 고정용 회전자 코어(40) 강판을 1장 이상 적층하여, 회전자 코어(20, 40)의 적층 길이 방향으로 2개소 이상 형성 되도록 한다.

따라서, 본 발명의 제 2실시예인 영구자석 매립형 모터의 회전자 조립 시, 수 개의 영구자석을 영구자석 매립 홀(21)안으로 밀어 넣을 때, 영구자석 매립 홀(21)의 내주면(42) 상에 형성된 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)의 길이가 영구자석 매립 홀(21)안에 형성된 영구자석과의 갭보다 길기 때문에, 영구자석의 하부 단면은 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)에 매립 방향으로 힘을 가하게 되며, 이에 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)는 갭의 길이만큼 영구자석 매립 방향으로 벤딩되게 된다. 이와 같이 형성된 수 개의 영구자석 고정요철부(43a, 43b, 43c)에 의해 영구자석(24)은 영구자석 매립 홀(21)안에서 고정이 되게 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 판상형의 영구자석을 매립한 영구자석 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어(50)에는 영구자석의 양 끝 단부(54)와 만나는 부분에 영구자석 고정요철부(55a, 55b)를 형성한다. 이 영구자석 고정요철부(55a, 55b)의 길이는 영구자석 매립 홀(53)에 영구자석이 안착되었을 때 생기는 갭의 길이보다 길게 형성시킨다. 그리하여 회전자 코어 적층 시, 영구자석 고정용 회전자 코어(50)강판을 1장 이상 적층하여, 회전자 코어의 적층 길이 방향으로 2개소 이상 형성 되도록 한다.

따라서, 본 발명의 제 3실시예인 영구자석 매립형 모터의 회전자 조립 시, 수 개의 판상의 영구자석을 영구자석 매립 홀(53)안으로 밀어 넣을 때, 영구자석 매립 홀(53)의 양 끝단부(54) 상에 형성된 영구자석 고정요철부(55a, 55b)의 길이가 영구자석 매립 홀(53)안에 형성된 영구자석과의 갭보다 길기 때문에, 영구자석의 하부 단면은 영구자석 고정요철부(55a, 55b)에 매립 방향으로 힘을 가하게 되며, 이에 영구자석 고정요철부(55a, 55b)는 갭의 길이만큼 영구자석 매립 방향으로 벤딩되게 된다. 이와 같이 형성된 수 개의 영구자석 고정요철부(55a, 55b)에 의해 영구자석은 영구자석 매립 홀(53)안에서 고정이 되게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 영구자석과 영구자석 매립 홀 사이의 갭에 추가적인 보충물을 삽입하지 않고 효과적으로 영구자석을 움직이지 않도록 고정할 수 있으며, 이에 회전자 조립 시 영구자석의 파손 방지가 가능하고, 조립이 용이하며, 모터의 운전 시 영구자석의 움직임에 의한 모터의 소음 및 진동을 감소시켜서 고효율의 안정성이 높은 모터 제공이 가능하다.

도 1은 종래의 영구자석 매립형 모터의 횡단면도이다.

도 2는 종래의 영구자석 매립형 모터의 회전자 코어의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 회전자 코어 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다.

도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 회전자에서 영구자석 매립 홀 안에 영구자석이 매립 및 고정되어지는 방식을 나타낸 조립도이다.

도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다.

도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 영구자석 매립형 모터의 영구자석 고정용 회전자 코어 횡단면도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

20 : 회전자 코어 21 : 영구자석 매입 홀

22 : 회전축 홀 23 : 리벳 홀

24 : 영구자석 30 : 영구자석 고정용 회전자 코어

31 : 영구자석 매입 홀의 내주면 32 : 영구자석 매입 홀의 외주면

33a, 33b, 33a' 33b': 영구자석 고정요철부

Claims (7)

1. 다수의 자성 강판이 적층된 회전자 코어를 구비하는 영구자석 매립형 모터에 있어서,

   영구자석을 매입하도록 상기 회전자 코어에 마련된 적어도 하나의 영구자석 매입 홀과,

   상기 영구자석을 고정하도록 상기 영구자석 매입홀에 형성된 적어도 하나의 영구자석 고정 요철부를 포함하는 영구자석 매립형 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 영구자석 고정요철부는 상기 적층된 회전자 코어 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 영구자석 고정요철부는 상기 회전자 코어의 적층 길이방향으로 2개소 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.
4. 제1항에 있어서, 상기 영구자석 매입 홀이 외주면과 내주면을 갖는 타원형상인 경우, 상기 영구자석 고정요철부는 상기 영구자석 매입 홀의 외주면과 내주면이 만나는 부분에 상기 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.
5. 제1항에 있어서, 상기 영구자석 고정요철부는 상기 영구자석 매입 홀이 외주면과 내주면을 갖는 타원형상인 경우, 상기 영구자석 매입 홀의 내주면에 상기 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 영구자석 매입 홀이 사각형 형상인 경우, 상기 영구자석 고정 요철부는 상기 영구자석의 양 단부와 만나는 부분에 영구자석 매입 홀과 영구자석 사이의 갭보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.
7. 제1항에 있어서, 상기 영구자석 고정요철부는 상기 영구자석 매입 홀에 상기 영구자석 삽입시, 벤딩되어 상기 영구자석을 고정시키는 것을 특징으로 하는 영구자석 매립형 모터.