KR20060025730A - 영구자석형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 영구자석형 모터는, 코일이 권선된 스테이터와; 상기 스테이터와 대응된 위치에서 잔류자속밀도 또는 에너지가 서로 다른 재질의 마그네트가 배열된 로터를 포함하고, 에너지가 큰 마그네트는 에너지가 작은 마그네트보다 두께가 동일하거나 더 얇게 형성됨으로써, 비용을 크게 상승시키지 않으면서 모터의 토오크를 향상시켜 모터의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.

스테이터, 코어, 로터, 희토류, 페라이트, 세라믹, 티스, 스파이어럴

Description

영구자석형 모터{Permanent magnet type motor}

도 1은 종래 기술의 영구자석형 모터가 도시된 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 영구자석형 모터가 도시된 평면도,

도 3은 종래 모터와 본 발명 모터의 자속 분포도,

도 4는 종래 모터와 본 발명 모터의 공극자속밀도 비교 그래프,

도 5는 종래 모터와 본 발명 모터의 역기전력 비교 그래프,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 스테이터 51 : 코어

55 : 코일 60 : 로터

61 : 코어 65 : 마그네트

66 : 에너지가 큰 마그네트 67 : 에너지가 작은 마그네트

본 발명은 반경방향으로 착자된 영구자석을 로터 표면에 부착한 표면부착 영구자석형 모터에 관한 것으로서, 특히 고가의 희토류 자석과 저가의 페라이트 자석을 혼용하여 구성함으로써 모터의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 영구자석형 모터에 관한 것이다.

일반적으로 영구자석형 모터는 자기회로 구성에 따라서 표면부착형(Surface Mounted Magnet)과 매입형(Interior Permanent Magnet)으로 분류된다.

도 1은 종래 기술의 표면부착 영구자석형 모터의 일종인 내전형 모터가 도시된 평면 구성도이다.

종래 표면부착 영구자석형 모터는 로터(20)가 스테이터(10) 내측에 설치된 구조로서, 크게 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 내측에 반경방향으로 소정의 에어 갭을 두고 회전 가능하게 설치된 로터(20)로 구성된다.

상기 스테이터(10)는 링형의 코어(11)와, 상기 링형의 코어(11)의 내주면에 원주방향으로 상호 이격된 복수개의 티스(13)와, 상기 티스(13)에 각각 집중권 방식으로 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(15)로 구성된다.

상기 로터(20)는 자속 통로인 백 요크(Back Yoke)를 형성하는 링형의 로터 코어(21)와, 이 로터 코어(21)의 외주면에 상기 코일(15)에 전류가 흐르면 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 N극과 S극이 교번되어 반경 방향으로 착자되어 배치된 링형상의 마그네트(25)로 구성된다.

여기서 상기 스테이터(10)는 각 티스(13) 부분에 코일이 감기는 집중권(Concentrated Winding)으로 24개의 슬롯으로 구성되며, 상기 로터(20)는 로터 코어(21) 표면에 두께가 일정한 페라이트(Ferrite) 또는 세라믹(Ceramic) 마그네트를 부착한 16극으로 형성되어 있다.

상기와 같은 표면부착형 영구자석 모터는 토오크를 향상시키기 위해서 로터(20)의 적층길이를 향상시키거나, 마그네트(25)를 고가의 희토류 자석을 사용하는 방법이 있다.

그러나, 페라이트 재질의 마그네트를 적용하여 적층 길이를 증가를 시키는 경우에는 모터의 체적이 커지기 때문에 공간적인 제한을 받는 드럼 세탁기 등의 제품에는 적용에 상당히 불리하게 되며, 페라이트 마그네트의 잔류 자속밀도가 낮은 관계로 체적의 증가에 비하여 토오크 향상 폭은 상대적으로 작아지는 문제점이 있다.

또한, 마그네트(25)를 희토류 자석으로 모두 적용하는 경우는 토오크 향상이 크지만, 재료비가 과대하게 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에너지가 크고 고가인 희토류 자석과 에너지가 작고 저가인 페라이트 자석을 혼용하여 구성함으로써 토오크를 향상시켜 모터의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 영구자석형 모 터를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 영구자석형 모터는, 코일이 권선된 스테이터와; 상기 스테이터와 대응된 위치에서 잔류자속밀도 또는 에너지가 서로 다른 재질의 마그네트가 배열된 로터를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 서로 다른 재질의 마그네트는 1극을 형성하는 영역 내에 배치된다. 즉, 상기 1극 자극의 중심에 에너지가 큰 마그네트를 배치하고, 그 양단에 상대적으로 에너지가 작은 마그네트를 배치한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 영구자석형 모터가 도시된 평면도이다.

본 발명에 따른 영구자석형 모터는, 도 2에 도시된 바와 같이, 로터 표면부착형 내전형 모터로서, 코일(55)이 권선된 스테이터(50)와, 상기 스테이터(50)와 대응된 위치에서 잔류자속밀도 또는 에너지가 서로 다른 재질의 마그네트(65)가 배열된 로터(60)로 구성된다.

여기서 상기 모터는 상기 로터(60)가 상기 스테이터(50)의 내부에 위치된 내전형 모터로서, 상기 스테이터(50)는 링형의 코어(51)와, 상기 링형의 코어(51)의 내주면에 원주방향으로 상호 이격된 복수개의 티스부에 각각 집중권 방식으로 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(55)로 구성된다.

상기 로터(60)는 자속 통로인 백 요크(Back Yoke)를 형성하는 링형의 로터 코어(61)와, 이 로터 코어(61)의 외주면에 상기 코일(55)에 전류가 흐르면 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 N극과 S극이 교번되어 반경 방향으로 착자되어 배치된 서로 다른 재질의 마그네트(65)로 구성된다.

여기서, 상기 스테이터(50)는 일반적인 종래 구조와 유사한 구조 및 슬롯 수를 가지도록 구성되며, 상기 로터(60)는 16극으로 24 슬롯/ 16슬롯 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에서 상기 마그네트(65)는 상기 서로 다른 재질의 마그네트가 1극을 형성하는 영역 내에 배치되는데, 상기 1극 자극의 중심에 에너지가 큰 마그네트(66)를 배치하고, 그 양단에 상대적으로 에너지가 작은 마그네트(67)를 배치한다.

그리고, 상기 에너지가 큰 마그네트(66)는 감자하는 보자력이 크기 때문에 상기 에너지가 작은 마그네트(67)보다 두께가 동일하거나 더 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 에너지가 작은 마그네트(67)는 물리적으로 1개의 마그네트 조각으로 이루어지며, 착자에 의하여 N,S극을 형성시켜 구성된다.

여기서 상기 에너지가 큰 마그네트(66)는 희토류 자석으로 구성될 수 있고, 상기 에너지가 작은 마그네트(67)는 페라이트 마그네트 또는 세라믹 마그네트로 구성될 수 있다. 상기에서 희토류 마그네트는 희토류 원소로 만든 자석으로서, 보통의 자석보다 10배의 보자력(保磁力)을 가진다.

한편, 상기 로터는 백요크를 구성하는 부분이 스파이어럴(Spiral) 공법으로 제작되어 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 영구자석형 모터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 2의 상세도에서와 같이 N극 또는 S극으로 1극분을 차지하는 영역을 희토류 자석 등으로 이루어진 에너지가 큰 마그네트(66)와 페라이트 자석 등으로 이루어진 에너지가 작은 마그네트(67)를 혼용하여 한 극을 이루도록 배치된다. 따라서 에너지가 큰 마그네트(66)로 희토류 자석을 페라이트 자석 사이에 얇게 구성하여 배치하게 됨으로써 모터의 토크 향상에 기여하면서도 재료비가 과대하게 상승하는 문제를 해결할 수 있게 된다.

한편, 도 4는 종래 모터와 본 발명 모터의 공극자속밀도 비교 그래프로서, 본 발명의 모터의 공극자속밀도가 증가한 것을 알 수 있고, 도 5는 종래 모터와 본 발명 모터의 역기전력 비교 그래프로서, 종래 모터의 역기전력이 28 [Vrms]이고, 본 발명의 모터의 역기전력이 41 [Vrms]이므로, 동일한 적층 및 체적의 표면 부착형 영구자석 모터와 대비하여 역기전력 향상 및 토오크 향상을 기재할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 영구자석형 모터는, 에너지가 크고 고가인 희토류 자석과 에너지가 작고 저가인 페라이트 자석을 혼용하고, 희토류 자석은 얇게 구성하기 때문에 비용을 크게 상승시키지 않으면서 모터의 토 오크를 향상시켜 모터의 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 코일이 권선된 스테이터와;

   상기 스테이터와 대응된 위치에서 잔류자속밀도 또는 에너지가 서로 다른 재질의 마그네트가 배열된 로터를 포함한 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터는 상기 로터가 상기 스테이터의 내부에 위치된 내전형 모터인 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 서로 다른 재질의 마그네트는 1극을 형성하는 영역 내에 배치된 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 1극 자극의 중심에 에너지가 큰 마그네트를 배치하고, 그 양단에 상대적으로 에너지가 작은 마그네트를 배치한 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지가 큰 마그네트는 상기 에너지가 작은 마그네트보다 두께가 동일하거나 더 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 에너지가 큰 마그네트는 희토류 자석이고, 상기 에너지가 작은 마그네트는 페라이트 마그네트 또는 세라믹 마그네트인 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에너지가 작은 마그네트는 물리적으로 1개의 마그네트 조각으로 이루어지며, 착자에 의하여 N,S극을 형성시키는 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 로터는 백요크를 구성하는 부분이 스파이어럴(Spiral) 공법으로 제작되 어 구성된 것을 특징으로 하는 영구자석형 모터.

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