KR20060024732A - 강성이 증가된 로터조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터와 더불어 모터를 구성하는 로터조립체에 관한 것이다.

본 발명은 적어도 하나이상의 코일이 권선되는 요크를 갖는 스테이터에 대해 샤프트를 회전중심으로 하여 회전가능하게 조립되는 로터조립체에 있어서, 상기 스테이터를 내부수용하여 감싸도록 하부가 개방된 내부공간을 가지며, 상기 샤프트의 상단에 몸체중심이 일체로 연결되는 로터케이스; 상기 코일과 대응하는 상기 로터케이스의 내부면에 장착되고, 원주방향으로 서로 극성이 착자되는 환고리형 마그네트 ; 상기 로터케이스내로 마그네트의 압입시 상기 로터케이스와 마그네트사이에 개재되는 본딩재가 채워지도록 상기 로터케이스의 내부면과 상기 마그네트의 외부면사이에 원주방향으로 함몰형성되는 적어도 하나이상의 본딩재충진홈;을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 로터케이스의 내부면에 본딩재를 도포하여 마그네트를 압입하여 조립할때 로터케이스와 마그네트간의 접촉면에서의 본딩접착력을 균일하게 확보하여 강성을 증가시킴으로써, 로터의 고유진동수를 상승시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

스테이터, 로터, 로터케이스, 마그네트, 고유진동수, 본딩재충진홈

Description

강성이 증가된 로터조립체{a rotor assembly that the rigidity is reinforced}

도 1은 일반적인 모터를 도시한 종단면도이다.

도 2는 일반적인 모터의 로터를 도시한 것으로써,

a)는 로터케이스에 마그네트가 압입되기전 상태도이고,

b)는 로터케이스에 본딩제를 도포한후 마그네트를 압입한 후의 상태도이다.

도 3은 본 발명에 따른 강성이 증가된 로터조립체에 채용되는 로터케이스에 본딩재충진홈을 형성한 단면도이다.

도 4는 도 3의 로터케이스에 마그네트를 압입하여 조립한 로터조립체의 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 강성이 증가된 로터조립체에 채용되는 로터케이스에 다른 형태의 본딩재충진홈을 형성한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 강성이 증가된 로터조립체에 채용되는 마그네트에 본딩재충진홈을 형성한 단면도이다.

도 7은 도 6의 마그네트에 로터케이스를 압입하여 조립한 로터조립체의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 모터 10a : 스테이터

11 : 코일 14 : 샤프트

100 : 로터조립체 101 : 로터케이스

101a : 중앙공 102 : 마그네트

103,103a : 본딩재충진홈 B : 본딩재

본 발명은 스테이터와 더불어 모터를 구성하는 로터조립체에 관한 것으로, 보다 상세히는 로터케이스의 내부면에 본딩재를 도포하여 마그네트를 압입하여 조립할때 로터케이스와 마그네트간의 접촉면에서의 본딩접착력을 균일하게 확보하여 강성을 증가시키고, 이로 인해 로터조립체의 고유진동수를 상승시킬 수 있도록 개선한 강성이 증가된 로터조립체에 관한 것이다.

일반적으로 전기모터(이하, 모터이라함.)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이며, 이는 공급되는 전원의 종류, 시동 방식의 종류, 회전자의 종류, 후레임, 브라켓트등 외피 구조의 종류에 따라 다양하게 분류되며, 그것들은 전부 절연의 방식, 베어링(BEARING)방식, 출력, 회전수, 전압, 주파수 등에 의해 세분화된다.

이러한 다양한 모터중 전원이 공급되는 종류에 따라 직류, 교류모터로 구분되며, 상기 직류모터는 전류를 교번하여 공급하도록 구비되는 브러쉬의 유무에 따라 브러쉬 직류모터(brush dc motor)와 브러쉬의 기계적인 접촉이 없는 브러쉬리스 직류모터(brushless dc motor)로 분류된다.

또한, 상기 브러시리스 모터는 스테이터 코어의 존재 여부에 따라 분류하면 일반적으로 컵(원통)구조를 가지는 코어형(core type)(또는 레이디얼형(radial type))과 코어레스형(coreless type)(또는 액시얼형(axial type))으로 분류된다.

여기서, 상기 코어형 브러시리스 직류모터는 내주부에 형성된 다수의 돌기에 전자석 구조를 갖기 위해서, 코일이 권취된 원통형의 스테이터와 상기 스테이터의 내부중심에 원통형 영구자석이 배치된 로터로 이루어진 인너 로터형(inner rotor type)과, 외부면으로부터 방사방향으로 연장된 복수개의 슬롯에 코일이 권선된 스테이터와 상기 스테이터의 외주면에 다극으로 착자된 원통형 영구자석이 배치된 로터로 이루어지는 아웃터 로터형(outter rotor type)으로 분류된다.

도 1은 일반적인 모터를 도시한 종단면도로써, 도시한 바와같이, 회전대상물인 디스크(미도시)를 회전구동시키는 회전구동력을 제공하는 모터(10)는 기판(30)상에 제공되며, 상기 모터(10)의 상부에는 상기 디스크를 척킹하기 위한 디스크 척킹장치(20)가 탑재된다.

상기 모터(10)는 스테이터와 로터로 구성되며, 상기 스테이터(10a)는 적어 도 하나이상의 코일(11)이 권선되는 요크(12)와, 상기 요크(12)가 외부면에 위치고정되는 홀더(13)및 상기 홀더에 베어링부재(14a)를 매개로 하여 회전가능하게 구비되는 샤프트(14)로 구성된다.

그리고, 상기 샤프트(14)를 회전중심으로 하여 상기 스테이터(10a)에 대하여 회전가능하게 구비되는 로터(10b)는 상기 코일(11)과 대응하는 내부면에 환고리형 마그네트(16)를 장착한 로터케이스(17)로 구성되며, 상기 로터케이스(17)는 상기 샤프트(14)의 상단과 일체로 연결된다.

또한, 상기 기판(30)의 상부면에는 상기 로터(10b)의 회전수를 감지하여 상기 스테이터(10a)의 코일(11)측으로 공급되는 전류흐름을 교번시키는 홀소자(19)를 갖추며, 상기 홀더(13)의 개방된 하부단은 플레이트(15)에 의해서 밀폐되며, 상기 샤프트(14)와 플레이트(15)사이에는 스토퍼(15a)와 와셔(15b)가 구비된다.

도 1에서 미설명부호 21은 상기 디스크가 삽입되는 척베이스이며, 22는 상기 디스크를 스프링부재(23)의 탄성력에 의해 척킹하는 척핀이고, 24는 디스크의 중심을 모터의 회전중심에 일치시키는 자동조심용 탄성편이다.

상기한 구성을 갖는 모터(10)의 로터(10b)는 도 2(a)(b)에 도시한 바와같이 하부가 개방된 로터케이스(17)의 내부로 삽입되는 환고리형의 마그네트(16)를 본딩재(B)로서 본딩결합하는바, 상기 로터케이스(17)와 마그네트(16)를 조립하는 작업은 상기 로터케이스(17)의 내부면에 본딩재(B)를 일정두께로 고르게 도포한 다음, 상기 로터케이스(17)의 개방된 하부단에 위치된 마그네트(16)를 하방에서 상방으로 압입하여 상기 로터케이스(17)의 내부면으로 상기 마그네트(16)를 삽입조립함과 동시에 상기 로터케이스(17)의 내부면에 도포된 본딩재(B)를 매개로 하여 상기 로터케이스(17)와 마그네트(16)를 서로 일체로 본딩결합하였다.

그러나, 상기 마그네트(16)를 로터케이스(17)에 압입하여 조립하는 과정에서, 상기 마그네트(16)의 외부면과 상기 로터케이스(17)의 내부면간의 허용공차가 작기 때문에 상기 로터케이스(17)의 내부면 전체에 도포된 본딩재중 상기 로터케이스(17)의 내부면 하부단에 도포된 본딩재가 상기 마그네트(16)의 삽입시 마그네트(16)와 더불어 상방으로 밀려올려지게 된다.

이러한 경우, 상기 마그네트(16)의 본딩결합시 밀려올려진 본딩재(B)는 상기 로터케이스(17)의 내부면상단과 상기 마그네트(16)의 외부면상단사이의 상부영역에 집중되는 반면에, 상기 로터케이스(17)의 내부면 하단과 상기 마그네트(16)의 외부면 하단의 하부영역에는 본딩재(B)가 상부영역에 비하여 얇게 존재하거나 전혀 존재하지 않게 되기 때문에, 상기 로터케이스(17)와 마그네트(16)사이에서의 본딩접착력이 전체적으로 고르게 발생되지 않고 하부영역의 접착력이 저하되고, 결과적으로 로터케이스(17)의 강성을 저하시키는 요인으로 작용하였다.

그리고, 상기 로터케이스(17)의 강성이 저하되면, 로터(10b)의 강성이 저하되어 모터의 고유진동수가 설계치보다 낮아져서 고유진동수가 모터의 운전주파수 영역에 위치하게 되고, 이로 인하여 이상소음이 발생하여 제품불량의 원인이 된다.

이러한 고유진동수 감소에 의한 제품불량을 해결하기 위해서 상기 로터케이스(17)내로 마그네트(16)를 압입한 다음, 상기 로터케이스(17)와 마그네트(16)의 하부영역으로 본딩재(B)를 재주입하게 되면, 제품불량은 줄일 수 있지만 본딩재의 재주입공정이 추가되면서 작업시간이 길어져 작업생산성을 저하시키고, 본딩재가 고르게 재주입되지 않고 하부로 흘러 인접부품을 오염시키거나 간섭되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 로터케이스와 마그네트간의 본딩결합력이 증대되어 강성을 증가시키고, 모터의 강성과 고유진동수를 증가시켜서 모터설계의 자유도를 높일 수 있는 강성이 증가된 로터조립체를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서, 본 발명은

적어도 하나이상의 코일이 권선되는 요크를 갖는 스테이터에 대해 샤프트를 회전중심으로 하여 회전가능하게 조립되는 로터조립체에 있어서,

상기 스테이터를 내부수용하여 감싸도록 하부가 개방된 내부공간을 가지며, 상기 샤프트의 상단에 몸체중심이 일체로 연결되는 로터케이스;

상기 코일과 대응하는 상기 로터케이스의 내부면에 장착되고, 원주방향으로 서로 극성이 착자되는 환고리형 마그네트 ;

상기 로터케이스내로 마그네트의 압입시 상기 로터케이스와 마그네트사이에 본딩재가 채워지도록 상기 로터케이스의 내부면과 상기 마그네트의 외부면사이의 경계부위에 원주방향으로 함몰형성되는 적어도 하나이상의 본딩재충진홈;을 포함함을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체를 제공한다.

바람직하게는 상기 본딩재충진홈은 상기 로터케이스의 내부면 하부 또는 상기 마그네트의 외부면 하부 중 어느 하나에 함몰형성된다.

바람직하게는 상기 본딩재충진홈은 상기 로터케이스의 내부면 하부 그리고 상기 마그네트의 외부면 하부에 함몰형성된다.

보다 바람직하게는 상기 본딩재충진홈은 원주방향으로 비연속적으로 형성된다.

보다 바람직하게는 상기 본딩재충진홈은 반원단면 또는 다각단면상으로 형성된다.

이하, 본 발명에 대해서 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 강성이 증가된 로터조립체에 채용되는 로터케이스에 본딩재충진홈을 형성한 단면도이고, 도 4는 도 3의 로터케이스에 마그네트를 압입하여 조립한 로터조립체의 단면도이다.

본 발명의 로터조립체(100)는 적어도 하나이상의 코일(11)이 권선되는 요크(12)와 상기 요크(12)를 고정하는 홀더(13)로 이루어진 스테이터(10a)에 대해 샤프 트(14)를 회전중심으로 하여 일방향으로 회전가능하게 조립되어 회전구동력을 제공하도록 모터(10)에 구비되는 회전구조물이며, 이는 로터케이스(101), 마그네트(102)및 본딩재충진홈(103)으로 구성된다.

즉, 상기 로터케이스(101)는 도 3과 4에 도시한 바와같이, 하부면이 개방된 원통형 수용부재이며, 그 내부는 상기 스테이터(10a)를 간섭없이 내부수용하여 감싸도록 일정크기의 내부공간이 형성되어 있다.

그리고, 상기 로터케이스(101)의 상부면 중앙에는 일정크기의 중앙공(101a)을 관통형성하고, 상기 중앙공(101a)에는 상기 스테이터(10a)에 구비되는 홀더(13)와 베어링부재(14a)를 매개로 하여 회전가능하게 조립되는 일정길이의 샤프트(14) 상단이 일체로 연결된다.

이에 따라, 모터구동시 상기 로터케이스(101)는 상기 샤프트(14)를 회전중심으로 하여 상기 샤프트(14)와 더불어 일방향으로 회전된다.

또한, 상기 마그네트(102)는 상기 코일(11)과 대응하는 상기 로터케이스(101)의 내부면에 일체로 장착되며, N극과 S극이 원주방향으로 가면서 서로 교대로 동일한 간격을 두고 착자되는 환고리형 영구자석이다.

한편, 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)간의 본딩결합력을 향상시키도록 구비되는 본딩재충진홈(103)은 상기 로터케이스(101)내부면전체에 본딩재(B)를 도포한 다음 상기 로터케이스(101)내로 마그네트(102)를 압입하여 조립할때 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)를 일체로 결합시키는 본딩재(B)의 일부가 채워지도록 상기 로터케이스(101)의 내부면과 상기 마그네트(102)의 외부면사이의 경계부 위에 원주방향으로 적어도 하나이상 일정깊이로 함몰형성되는 것이다.

이러한 본딩재충진홈(103)은 도 3과 4에 도시한 바와같이, 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)가 서로 접하는 접촉하는 전체영역중 하부영역에 구비되어 상기 마그네트(102)의 압입시 상방으로 밀려지는 본딩재(B)중 일부가 채워지도록 로터케이스(101)의 내부면 하부에 일정깊이로 적어도 하나 이상 함몰형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 본딩재충진홈(103a)은 도 6과 7에 도시한 바와 바와 같이, 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)가 서로 접촉하는 전체영역중 하부영역에 구비되어 상기 마그네트(102)의 압입시 상방으로 밀려지는 본딩재(B)중 일부가 채워지도록 마그네트(102)의 외부면 하부에 일정깊이로 적어도 하나이상 함몰형성되어도 좋다.

또한, 내부면에 본딩재충진홈(103)이 함몰형성된 로터케이스(101)와 외부면에 본딩재충진홈(103a)이 함몰형성된 마그네트(102)를 서로 조립하여 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)사이의 경계부위에 본딩재(B)의 일부가 충진되는 본딩체충진홈(103)(103a)을 각각 형성하여도 좋다. 이때, 상기 로터케이스(101)의 본딩체충진홈(103)과 상기 마그네트102)의 본딩재충진홈(103a)은 조립시 본딩결합력을 보다 향상시킬 수 있도록 서로 대응하여 겹쳐지지 않고 서로 엇갈리도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 로터케이스(101)의 내부면 또는 상기 마그네트(102)의 외부면에 형성되는 본딩재충진홈(103)(103a)은 도 5에 도시한 바와같이, 원주방향으로 연속 되지 않고 일정 회전각도를 두고 비연속적으로 형성되어도 좋다.

그리고, 상기 로터케이스(101)의 내부면 또는 상기 마그네트(102)의 외부면에 형성되는 본딩재충진홈(103)(103a)은 도 3 내지 7에 도시한 바와같이 사각단면상과 같은 다각단면상으로 형성될 수 도 있지만 반원단면상으로 함몰형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 로터조립체(100)를 조립하는 작업은 도 3에 도시한 바와같이, 하부가 개방되고 내부면에 적어도 하나이상의 본딩재충진홈(103)을 함몰형성한 로터케이스(101)의 내부면에 본딩재를 일정두께로 도포한다.

그리고, 상기 본딩재(B)가 내부면에 도포된 로터케이스(101)의 직하부에 환고리형의 마그네트(102)를 배치한 상태에서, 위치고정된 로터케이스(101)에 대하여 상기 마그네트(102)를 하방에서 상방으로 밀어올리거나, 위치고정된 마그네트(102)에 대하여 상기 로터케이스(101)를 상방에서 하방으로 밀어 내린다.

이러한 경우, 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)는 상기 로터케이스(101)의 내부면과 상기 마그네트(102)의 외부면사이에 개재되는 본딩재(B)를 매개로 접하여 슬라이딩되면서 상기 로터케이스(101)의 내부에 마그네트(102)가 삽입조립되는 것이다.

이때, 상기 로터케이스(101)의 내부면중 하부영역에는 적어도 하나이상의 본딩재충진홈(103)이 형성되어 있기 때문에 마그네트(102)의 삽입시 이와 더불어 상방으로 밀려서 올려지는 본딩재(B)중 일부가 상기 본딩재충진홈(103)에 채워지게 된다. 이에 따라, 마그네트(102) 삽입시 밀려올려지는 본딩재(B)가 하부영역에 비하여 상부영역에 집중되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 로터케이스(101)의 내부면과 상기 마그네트(102)의 외부면사이에 개재되는 본딩재(B)의 전체적인 형성두께가 균일하게 되어 상기 로터케이스(101)와 마그네트(102)는 서로 균일한 본딩접착력으로 조립되고, 이로 인해 로터케이스와 마그네트로 이루어지는 로터조립체의 강성을 증대시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 강성이 증가된 로터조립체(100)가 샤프트(14)를 회전중심으로 하여 스테이터(10a)에 대해 일방향으로 회전구동되는 경우, 본딩재충진홈이 형성되지 않은 로터케이스(17)와 마그네트(16)로 이루어진 로터(10b)에서는 모터의 회전수인 9400rpm에 위치한 고유진동수가 본 발명의 로터조립체(100)에서는 종래에 비하여 9800rpm으로 상승하였다. 이에 따라, 모터운전영역에 위치하였던 고유진동수의 상승으로 모터 운전시에 발생하던 진동및 이상소음을 제거할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 로터케이스의 내부면하부와 마그네트의 외부면 하부사이의 경계부위에 적어도 하나이상의 채워지는 본딩체충진홈을 형성함으로써, 로터케이스내로 마그네트 압입시 밀려올려지는 본딩재가 본딩재충진홈에 채워지면서 로터케이스와 마그네트사이의 접촉면에 대하여 균일한 본딩 결합력을 확보하여 로터조립체의 강성을 종래에 비하여 증가시킬수 있고, 이로 인해 모터의 회전수에 위치한 고유진동수를 종래에 비하여 상승시켜 모터설계의 자유도를 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (5)

1. 적어도 하나이상의 코일이 권선되는 요크를 갖는 스테이터에 대해 샤프트를 회전중심으로 하여 회전가능하게 조립되는 로터조립체에 있어서,

   상기 스테이터를 내부수용하여 감싸도록 하부가 개방된 내부공간을 가지며, 상기 샤프트의 상단에 몸체중심이 일체로 연결되는 로터케이스;

   상기 코일과 대응하는 상기 로터케이스의 내부면에 장착되고, 원주방향으로 서로 극성이 착자되는 환고리형 마그네트 ; 및

   상기 로터케이스내로 마그네트의 압입시 상기 로터케이스와 마그네트사이에 개재되는 본딩재가 채워지도록 상기 로터케이스의 내부면과 상기 마그네트의 외부면사이에 원주방향으로 함몰형성되는 적어도 하나이상의 본딩재충진홈;을 포함함을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 본딩재충진홈은 상기 로터케이스의 내부면 하부 또는 상기 마그네트의 외부면 하부 중 어느 하나에 함몰형성됨을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 본딩재충진홈은 상기 로터케이스의 내부면 하부 그리 고 상기 마그네트의 외부면 하부에 함몰형성됨을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체.
4. 제 1 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 상기 본딩재충진홈은 원주방향으로 비연속적으로 형성됨을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체.
5. 제 1항 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 상기 본딩재충진홈은 반원단면 또는 다각단면상으로 형성됨을 특징으로 하는 강성이 증가된 로터조립체.

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