KR20060088705A

KR20060088705A - 영구자석 매립형 전동기의 회전자와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060088705A
Application number: KR1020050009632A
Authority: KR
Inventors: 김지웅; 진심원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-07
Also published as: EP1689066A3; KR100624381B1; EP1689066A2

Abstract

본 발명은 영구자석 매립형 전동기의 회전자와 그 제조방법 관한 것으로, 상기 회전자는:

중심에 축홀이 천공되며 그 축홀을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 다수의 마그네틱 홀이 서로 마주 보며 천공되어 있는 회전자 코어 피스를 적층하여 회전자 코어를 형성하되, 상기 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상이 비대칭 구조를 가지도록 함으로서, 이러한 형상의 회전자 코어 피스들을 적층하는 것만으로도 매립되는 마그네트를 스큐시킨 효과를 얻을 수 있다.

스큐, 적층, 회전자.

Description

영구자석 매립형 전동기의 회전자와 그 제조방법{ROTOR FOR INTERIOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ROTOR}

도 1은 매립형 영구자석 전동기의 내부구조를 도시한 횡단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어 피스(core piece)의 평면 예시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어 피스에 형성되는 마그네틱 홀 양단부의 경사각(α)을 설명하기 위한 고정자 티스(teeth) 일부 예시도.

본 발명은 영구자석 매립형 전동기에 관한 것으로, 특히 영구자석 매립형 전동기의 회전자와 그 제조방법 관한 것이다.

영구자석 매립형 전동기는 회전자 내부로 복수의 영구자석이 매립되어 설치되며, 마그네트 토크 뿐만 아니라 릴럭턴스 토크를 이용하게 되고, 고속회전시 발생하는 영구자석의 비산현상을 구조적으로 방지하게 되므로, 회전자의 표면에 자석을 부착하여 자장을 형성하는 표면 부착형 영구자석 전동기에 비해 모터의 효율이 증대되어 고속 구동용으로 많이 사용되고 있다.

도 1은 매립형 영구자석 전동기의 내부구조를 도시한 횡단면도이다. 도 1을 참조하면, 영구자석 매립형 전동기는 대략 원통형상으로 형성된 고정자(10)와, 상기 고정자의 내부에 회전가능하게 수용되는 회전자(20)를 구비하여 이루어진다.

고정자(10)는 다수의 자성 강판을 원통형상이 되도록 적층하여 만들어지며, 그 내주벽에는 원주방향으로 일정 간격으로 복수의 슬롯(12)이 형성되어서 각각의 슬롯(12) 사이에 다수의 코일(11)이 권선된다. 회전자(20)는 다수의 자성 강판, 즉 코어 피스를 적층하여 만들어져서 코어(21)를 형성하게 되며, 코어(21)의 중심부에는 축방향으로 축홀(22)이 형성되어 이 축홀(22) 안에 회전축(23)이 압입되어 회전자(20)와 함께 회전하게 되며, 코어(21)의 중심부 외측으로는 원주방향으로 복수의 영구자석홀(24)이 형성되어 이 영구자석홀(24) 안에 회전자(20)와 함께 회전하는 영구자석(25)이 설치된다.

따라서 고정자(10)의 코일(11)들에 전류가 인가되면, 각 코일(11)들의 극성이 순차적으로 변하게 되며, 이에 대응되는 회전자(20)의 영구자석(25)들의 극성과 고정자(10)의 코일(11)에 형성되는 극성이 동일한 경우에 발생되는 반발력과, 영구자석(25)들과 코일(11)들에 형성되는 극성이 상이한 경우에 발생되는 흡인력에 의해 원심력이 발생되며, 이에 따라 회전자(20)가 회전축(23)과 함께 회전하면서 회전구동력을 발생시키게 되는 것이다.

그러나 상술한 바와 같은 구성을 가지는 영구자석형 전동기에서는 고정자 코일(11)에 전류가 흐를 경우, 고정자(10) 철심의 자화력과 회전자(20)에 매립된 영구자석(25)과의 자기저항 불균일에 기인한 코깅현상이 발생되어 회전축(23)의 토크 리플 및 진동현상을 유발시킨다.

이러한 현상을 방지하기 위하여 회전자(20)의 코어 피스를 적층 완료한 상태에서 고정자(10) 1슬롯정도 스큐(skew)를 주어 에어갭 부분에서 발생되는 자기저항의 불균일로 인한 토크리플을 감소시키고 있다.

그러나 상술한 바와 같이 적층 완료된 회전자(20)에 1슬롯정도의 스큐를 주기 위해서는 별도의 장비를 이용해야 하기 때문에 장비 이용에 따라 공정 비용이 상승되는 단점이 있으며, 다수의 코어 피스를 적층하여 회전자(20) 코어를 조립하는 공정과, 스큐 공정을 개별적으로 수행해야 하기 때문에 공정절차가 복잡해 지는 단점이 있다.

이에 본 발명의 목적은 회전자 제조공정을 단축시켜 생산수율을 향상시킬 수 있는 영구자석 매립형 전동기의 회전자 제조방법과 그 방법에 의해 제조된 회전자를 제공함에 있으며,

더 나아가 별도의 장비 및 공정 없이 회전자를 스큐할 수 있는 영구자석 매립형 전동기의 회전자 제조방법과 그 방법에 의해 제조된 회전자를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영구자석 매립형 전동기의 회전자는,

중심에 축홀이 천공되며 그 축홀을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 다수의 마그네틱 홀이 서로 마주 보며 천공되어 있는 회전자 코어 피스를 적층하여 회전자 코어를 형성하되, 상기 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상이 비대칭 구조를 가짐을 특징으로 한다.

더 나아가 상기 회전자 코어 피스에 천공되는 다수의 마그네틱 홀 양단부의 경사각 각각은 어느 하나의 마그네틱 홀을 기준으로 서로 다른 값을 가지되, 어느 하나의 마그네틱 홀을 기준으로 시계방향 혹은 반시계방향으로 α, 2α, 3α, ..의 값을 순차적으로 가짐을 특징으로 한다.

이때 α는 티스(teeth) 사이의 각도를 회전자 극수로 나눈 값에 해당한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징에 따르면, 축홀을 중심으로 서로 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상을 비대칭 구조로 하는 회전자 코어 피스들을 적층하여 회전자 코어를 형성하기 때문에, 별도의 스큐 공정 없이도 토크 리플을 감소시킬 수 있는 구조의 회전자를 제작할 수 있어 결과적으로 회전자 제조공정을 단축시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어 피스(core piece)의 평면도를 예시한 것이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어 피스에 형성되는 마그네틱 홀(32) 양단부(36)의 경사각(α)을 설명하기 위한 고정자 티스(teeth) 일부를 확대 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어 피스(30)의 중심에는 축홀(34)이 천공되어 있다. 상기 축홀(34) 안에는 모터 회전축이 압입되어 회전자와 함께 회전한다. 상기 축홀(34) 외측으로는 원주방향으로 다수의 마그네틱 홀(32)이 천공되되, 각각의 마그네틱 홀(32)은 상기 축홀(34)을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 형상을 갖는다. 상기 축홀(34)을 향하는 중앙부의 외주면 곡률은 제로일 수 있다. 이러한 마그네틱 홀(32)에는 마그네트가 매립되어 회전자와 함께 회전한다. 참고적으로 상기 마그네틱 홀(32)의 형상은 제조사별로 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 4극 모터를 기본으로 한 마그네틱 홀(32)의 형상을 도 2에 도시하였다.

도 2에 도시한 마그네틱 홀(32)의 형상을 다시 살펴 보면, 회전자 코어 피스(30)에 천공되는 다수의 마그네틱 홀(32)의 양단부(36) 경사각(α) 각각은 어느 하나의 마그네틱 홀(32)을 기준으로 서로 다른 값, 보다 구체적으로는 마그네틱 홀 32를 기준으로 시계방향(혹은 반시계방향)으로 순차 위치하는 마그네틱 홀 양단부(36)는 각각 α, 2α, 3α의 경사각을 가진다. 여기서 상기 α는 도 3에 도시한 바와 같이 티스(teeth) 사이의 각도를 회전자 극수(4극)로 나눈 값을 가진다.

상술한 바와 같이 회전자 코어 피스(30)에 형성되는 다수의 마그네틱 홀(32) 양단부(36)의 경사각이 서로 다른 값을 가지도록 하는 이유는 별도의 스큐 공정 필요 없이 경사각에 의해 영구자석의 스큐된 효과를 얻기 위함이다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 축홀(34)을 중심으로 서로 마주 보는 마그네틱 홀(32) 양단부의 형상을 서로 비대칭 구조로 설계하여 이들을 적층하는 것만으로도 매립되는 마그네트를 스큐시킨 효과를 얻을 수 있어, 결과적으로는 코깅 토크에 의한 진동과 소음을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

이하 상술한 형상을 가지는 회전자 코어 피스(30)들을 적층하여 회전자를 제조하는 방법에 대해 부연 설명하기로 한다. 설명의 편의상 하기에서는 일반적인 회전자 제조방법과 차이나는 공정만을 예시하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 회전자를 제조하기 위해서는 우선적으로,

중심에 축홀(34)을 천공하고 그 축홀(34)을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 다수의 마그네틱 홀(32)이 서로 마주 보되, 마주 보는 마그네틱 홀 양단부(36)의 형상이 비대칭 구조로 천공되도록 회전자 코어 피스(30)를 프레스 가공하는 공정을 수행한다.

그리고 프레스 가공된 상기 회전자 코어 피스(30) 다수를 적층하여 회전자 코어를 형성하는 공정을 수행한다. 이와 같이 프레스 가공된 다수의 회전자 코어 피스(30)를 적층하여 만들어지는 회전자 코어의 평면은 도 2에 도시한 바와 같이 마그네틱 홀 32를 기준으로 시계방향으로 순차 위치하는 마그네틱 홀 양단부(36)는 각각 α, 2α, 3α의 경사각을 가지고 스큐되어 있을 것이다.

그리고 상술한 회전자 코어 형성 공정이 완료되면 그 회전자 코어의 마그네틱 홀(32)에 마그네트를 매립하는 공정을 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같은 제조 공정을 살펴 볼때, 본 발명은 일반 회전자 제조방법에서와 같이 적층 완료된 회전자에 1 슬롯 정도의 스큐를 주기 위한 별도의 공정이 필요 없기 때문에, 제조 공정이 단순해지는 결과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 축홀을 중심으로 서로 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상을 서로 비대칭 구조로 설계하여 이들을 적층하는 것만으로도 매립되는 마그네트를 스큐시킨 효과를 얻을 수 있기 때문에, 스큐 공정 제거에 따라 제조 공정이 단순화되어 결과적으로는 생산수율을 높일 수 있는 장점이 있다.

아울러 스큐를 주기 위한 별도의 장비가 필요 없기 때문에 그에 따른 제조 공정비용을 낮출 수 있는 실익도 있다.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

중심에 축홀이 천공되며 그 축홀을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 다수의 마그네틱 홀이 서로 마주 보며 천공되어 있는 회전자 코어 피스를 적층하여 회전자 코어를 형성하되, 상기 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상이 비대칭 구조를 가짐을 특징으로 하는 영구자석 매립형 전동기의 회전자.
청구항 1에 있어서, 상기 회전자 코어 피스에 천공되는 다수의 마그네틱 홀 양단부의 경사각 각각은 어느 하나의 마그네틱 홀을 기준으로 서로 다른 값을 가짐을 특징으로 하는 영구자석 매립형 전동기의 회전자.
청구항 2에 있어서, 상기 회전자 코어 피스에 천공되는 다수의 마그네틱 홀 양단부의 경사각 각각은 어느 하나의 마그네틱 홀을 기준으로 시계방향 혹은 반시계방향으로 α, 2α, 3α, ..의 값을 순차적으로 가지되, 상기 α는 티스(teeth) 사이의 각도를 회전자 극수로 나눈 값임을 특징으로 하는 영구자석 매립형 전동기의 회전자.
영구자석 매립형 전동기의 회전자 제조방법에 있어서,

중심에 축홀을 천공하고 그 축홀을 향해 중앙부가 볼룩하게 형성되는 다수의 마그네틱 홀이 서로 마주 보되, 마주 보는 마그네틱 홀 양단부의 형상이 비대칭 구 조로 천공되도록 회전자 코어 피스를 프레스 가공하는 공정과;

프레스 가공된 상기 회전자 코어 피스 다수를 적층하여 회전자 코어를 형성하는 공정과;

형성된 회전자 코어의 마그네틱 홀에 마그네트를 매립하는 공정;을 포함하여 제작됨을 특징으로 하는 영구자석 매립형 전동기의 회전자 제조방법.
청구항 4에 있어서, 프레스 가공된 상기 회전자 코어 피스에 천공되는 다수의 마그네틱 홀 양단부의 경사각 각각은 어느 하나의 마그네틱 홀을 기준으로 시계방향 혹은 반시계방향으로 α, 2α, 3α, ..의 값을 순차적으로 가지되, 상기 α는 티스(teeth) 사이의 각도를 회전자 극수로 나눈 값임을 특징으로 하는 영구자석 매립형 전동기의 회전자 제조방법.