KR20060126396A

KR20060126396A - 축방향 에어갭타입 전동기

Info

Publication number: KR20060126396A
Application number: KR1020060049822A
Authority: KR
Inventors: 토모노리 코지마; 아츠시 이타가키; 마사노리 무라카미; 요이치 타나베; 토시아키 탄노; 히로카즈 마츠자키; 마사키 야마다
Original assignee: 가부시키가이샤 후지츠 제네랄
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-12-07
Also published as: DE602006012247D1; EP1729396B1; KR100893239B1; CN1881751B; US7554226B2; JP4706339B2; US20060279150A1; EP1729396A1; CN1881751A; JP2006340537A

Abstract

본 발명은 2개의 로터를 회전축에 고정하며, 상기 회전축에 2개의 래디얼 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서, 상기 래디얼 볼베어링의 내측 링을 회전축방향으로 예압(豫壓)하는 수단을 구비한 구조를 제공하는 것이다.

2개의 로터의 영구자석 간 자력(磁力)의 차이에 따라, 베어링의 내측 링을 축방향으로 예압하는 자기(磁氣)예압수단을 설치한다. 그리고 자기예압수단은 각각의 로터에 구비된 영구자석(8b, 9b)을 형성하는 착자량의 차로 이루어지도록 하거나, 또한 스테이터(2)와 영구자석(8b1) 간의 공극(L1)과, 스테이터(2)와 영구자석(9b1) 간의 공극(L2)의 거리의 차로 이루어지도록 하거나, 각각의 로터에 구비된 영구자석(8b1)과 영구자석(9b2)간의 회전축방향의 두께 차로 이루어지도록 한다.

Description

축방향 에어갭타입 전동기{AXIAL AIR-GAP ELECTRONIC MOTOR}

도 1은 본 발명에 따른 축방향 에어갭타입 전동기의 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 2는 스테이터 코어를 나타낸 사시도이다.

도 3은 스테이터와 구동용 프린트기판을 나타낸 사시도이다.

도 4는 스테이터와 래디얼 볼베어링, 회전축을 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는 스테이터의 래디얼 볼베어링 주변을 나타낸 주요부 단면도이다.

도 6은 스토퍼의 구조를 설명하는 도면으로서, (A)는 평면도이며, (B)는 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 축방향 에어갭타입 전동기의 주요부 단면의 설명도로서, (A)는 2개의 베어링의 내측 링과 외측 링이 갖추어진 상태를 나타낸 도면이며, (B) ~ (D)는 회전축 및 2개의 베어링이 취할 수 있는 3가지의 상태를 나타낸 도면이다.

도 8은 스테이터와 로터간의 주요부의 단면 구조를 설명하는 설명도로서, (A) ~ (C)는 각각 다른 자기예압수단의 구조를 나타낸 도면이다.

도 9는 스테이터와 로터, 및 철심의 주요부의 단면 구조를 설명하는 설명도로서, (A) ~ (C)는 각각 다른 자기예압수단의 구조를 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명을 이용한 실시예 2에 따른 축방향 에어갭타입 전동기의 단면도이다.

도 11은 종래의 축방향 에어갭타입 전동기를 나타낸 단면도이다.

도 12는 종래의 축방향 에어갭타입 전동기의 스테이터를 나타낸 평면도이다.

도 13은 종래의 래디얼 갭타입 전동기를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 축방향 에어갭타입 전동기 2 : 스테이터

2a, 2b : 단차부 2c : 스토퍼

2d, 2e : 베어링 홀 2f, 2g :돌출부

4 : 회전축 4a : 부하부착부

5 : 스테이터 코어

5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, 5i : 폴부재(pole member)

7 : 합성수지 8 : 로터

8a : 백요크 8b, 8b1 : 영구자석

8c : 영구자석 8d : 오목부

9 : 로터 9a : 백요크

9b, 9b1, 9b2 : 영구자석 9bb : 자성시트

9d : 오목부 10 : 인슐레이터

11 : 결선체 11a : 코일접속단자

11c : 기판위치결정 보스 12 : 플랜지

12a : 홀 14 : 프린트기판

14a : 홀 14b : 노치

14c : 홀 소자 15 : 브래킷(커버)

15a : 장착부 16 : 브래킷(커버)

16b : 장착부

26a : 래디얼 볼베어링(제 1 베어링)

26b : 래디얼 볼베어링(제 2 베어링)

26a1 : 제 1 외측 링 26b1 : 제 2 외측 링

26a2 : 제 1 내측 링 26b2 : 제 2 내측 링

26a3 : 제 1 볼 26b3 : 제 2 볼

33 : 판 스프링(예압수단) 27 : 코일

51 : 치부(teeth)

본 발명은, 축방향 에어갭타입 전동기의 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 래디얼 볼베어링을 이용한 베어링의 진동이나 소음을 방지하는 구조에 관한 것이다.

종래부터, 볼베어링을 이용한 베어링의 진동이나 소음을 방지하는 구조로서, 볼베어링의 내측 링과 외측 링 간의 틈새 공간을 없애는 구조가 이용되어 왔다. 즉, 볼베어링의 내측 링과 외측 링을 의도적으로 회전축방향으로 비켜 놓기 위해, 외측 링 측을 예압하는 예압수단을 설치한 구조이다.

예를 들어, 도 13에 나타낸 래디얼 갭타입 전동기를 이용하여 이러한 구조에 대해 설명한다.

도 13의 단면도에서, 81은 모터의 회전축, 82는 로터, 83은 감긴 고정자, 84는 반(反)부하측의 브래킷, 85는 부하측의 브래킷, 86은 프레임, 87은 복수열 앵귤러 볼베어링, 88은 볼베어링, 89는 누름판, 90은 탄성체의 파형 스프링(예압수단), 91은 분리형의 광학식 인코더, 92는 오일 시일이다.

다음으로, 조립방법을 중심으로 하여 설명한다. 미리 로터(82)는 외주의 마그넷을 N극과 S극이 번갈아 착자(着磁)하여 회전축(81)에 압입하여 고정시키고, 고정자(83)는 프레임(86)에 수축끼워맞추기하여(shrink fitting, thermal insert) 고정시켜 둔다.

다음으로, 복렬(複列) 앵귤러 볼베어링(87) 및 볼베어링(88)의 내측 링을, 회전축(81)의 소정 위치에 압입하여 고정시킨다. 그리고, 복렬 앵귤러 볼베어링(87)의 외측 링은, 브래킷(84)의 하우징부에 수납하여 하우징부와 누름판(89)으로 끼우도록 브래킷(84)에 나사 고정한다. 이 상태의 브래킷(84)을 프레임(86)의 반부하측 개구단부에 고정한다. 또한, 프레임(86)의 반대(부하)측 개구단부와 브래킷(85)을, 볼베어링(88)의 외측 링과 파형 스프링(90)이 브래킷(85)의 하우징 내부에 맞닿도록 감합(嵌合)한다.

브래킷(85)과 프레임(86)을 고정할 때에, 볼베어링(88)의 외측 링에 접착제 를 도포해 두고, 파형 스프링(90)을 적정 예압에 상당하는 치수만큼 축방향으로 압축시켜 고정한다. 즉, 복렬 앵귤러 볼베어링(87)과 볼베어링(88)의 내외측 링은, 적정 예압이 걸린 상태에서 모두 고정된 모터로 되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

또한, 이러한 예압수단을 설치한 베어링 구조를 축방향 에어갭타입 전동기에 응용한 예를 설명한다.

도 11의 전동기의 단면도 및 도 12의 스테이터 코어의 평면도에 나타낸 바와 같이, 3상 9슬롯의 축방향 에어갭타입 전동기는, 거의 원반형상을 이루는 스테이터(20)와, 스테이터(20)의 양측에 소정의 공극을 가지고 대향적으로 배치되는 한쌍의 플라스틱 마그넷으로 이루어진 로터(31, 32)를 포함하고, 로터(31, 32)는 동일한 회전축(24)을 공유하고 있으며, 스테이터(20)는 그 내주 측에 회전축(24)을 지지하는 베어링부(26)를 구비하고 있다.

또 실제로, 스테이터(20) 및 로터(31, 32)는 도시하지 않은 브래킷(하우징)내에 수납되고, 스테이터(20)는 그 외주측이 브래킷에 고정되어 있다.

스테이터(20)는, 환형(소위 ‘도너츠 형상’)으로 형성된 스테이터 코어(25)와, 스테이터 코어(25)의 내주 측에 동축적으로 삽입된 베어링부(26)를 구비하며, 스테이터 코어(25)는 합성수지(21)에 의해 일체로 몰드되어 있다. 상기 예에서 각각의 베어링부(26)는 1개의 래디얼 볼베어링을 구비하고 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 스테이터 코어(25)는 9개의 폴부재(25a ~ 25i)를 환형으로 연결함으로써 구성되어 있다. 각 폴부재(25a ~ 25i)는 모두 동일한 형상 이다.

또한, 1개의 폴부재(25d)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 복수 장의 금속판을 보드(台) 형상으로 적층하여 이루는 치부(51; 철심)를 구비하고, 치부(51)의 주위에는 그 양측면을 제외하고 합성수지로 이루어진 인슐레이터(50)가 일체로 형성되어 있다.

인슐레이터(50)는, 치부(51)의 양측면을 따라 좌우 한 쌍으로 배치되는 거의 팬(fan)형의 플랜지(52, 53)를 포함하는 전체가 단면이 H자형인 보빈 형상으로 형성되어 있다. 상기 플랜지(52, 53) 간의 사이에 코일(27)이 감기는 구조로 되어 있다.

그리고, 3상(相)분의 폴멤버 유닛을 형성한 후에, 도 12에 나타낸 바와 같이 U상(相)용 폴멤버를 차례대로 원호형상으로 배치한다. 그리고 그 옆에 V상, 그 옆에 W상의 각 폴멤버를 각각 원호형상으로 배치하고, 이들 각 폴멤버의 양 옆을 각각 연결한다. 이로써, 9개의 폴멤버가 환형으로 조립된다.

또, Ua, Ub는 U상용의 인출선, Va, Vb는 V상용의 인출선, Wa, Wb는 W상용의 인출선이며, 각 인출선을 스테이터 코어(25)에 유지하기 위한 수지성(樹脂性)의 유지체(30)를 통해 도시하지 않은 전동기용의 구동회로기판에 접속된다.

그리고, 인서트 성형에 의해 각 폴멤버의 외주부분 및 내주부분, 인출선용 유지체(30)를 합성수지(21)에 의해 단단히 한다. 그 후, 한쪽의 소정 위치에 베어링부(26)를 고정한 회전축(24)을, 스테이터 코어(25)의 한쪽면으로부터 그 중심에 삽입통과시키고, 또한 상기 베어링부(26)를 스테이터 코어(25)에 압입한다.

다음으로, 스테이터 코어(25)의 다른 쪽 면의 내주측과 베어링부(26)간의 사이에, 단면파형이 링형상인 판 스프링(33; 파형 와셔 스프링)을 배치하고, 다음으로 또 1개의 베어링부(26)를 회전축(24)의 다른 쪽으로부터 삽입하여, 회전축(24)의 소정위치에서 고정한다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

그러나, 전술한 2개의 종래 예에서는 베어링에 래디얼 볼베어링을 이용하고 있기 때문에, 상기 내측 링과 외측 링에 틈새 공간이 존재하고, 자력에 의한 로터의 흡인과 반발로 인해 발생하는 회전축방향의 슬라이딩 이동 주기와, 외측 링을 예압하는 판 스프링의 반발 정수(定數)의 값에 의해서는 공진이 발생하며, 커다란 진동이나 소음이 발생하는 경우가 있었다. 또, 이러한 공진의 원리에 대해서는 실시예에서 상세히 설명하기로 한다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2003-161328호(제 3 ~ 4 페이지, 도 1)

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 제2004-282989호(제 9 ~ 12 페이지, 도 1)

본 발명은 이상 상술한 바와 같은 문제점을 해결하여, 2개의 로터를 회전축에 고정하며, 상기 회전축에 2개의 구름 베어링(rolling bearing)을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서, 회전축을 회전축방향으로 예압하는 수단을 구비한 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해, 양 측면에 치부(齒部)를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구 자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정되고, 외측 링이 상기 스테이터에 고정된 2개의 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 상기 내측 링을 축방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치한다.

또는, 양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링과, 상기 볼베어링이 각각 장착되는 장착부가 형성된 2개의 브래킷을 구비하며, 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 장착부에 고정된 축방향 에어갭타입 전동기로서,

또는, 양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 스테이터에 고정되어 이루어지고,

다른 쪽의 상기 볼베어링의 외측 링을 축방향으로 예압하는 예압수단과, 한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 상기 내측 링을 축방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치한다.

또는, 양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링과, 상기 볼베어링이 각각 장착되는 장착부가 형성된 2개의 브래킷을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 장착부에 고정되어 이루어지고,

다른 쪽의 상기 볼베어링의 외측 링을 축방향으로 예압하는 예압수단과, 한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 상기 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치한다.

또한, 상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 착자량의 차로 이루어지도록 한다.

또, 상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극의 거리와, 다른 쪽의 상기 공극의 거리간의 차로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 체적의 차로 이루어지도록 한다.

또, 상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 재질 의 차에 의한 자력의 차로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극과 대향되는 상기 치부의 대향면적과, 다른 쪽의 공극과 대향되는 상기 치부의 대향면적의 차로 이루어지도록 한다.

또, 상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극에서의 투자율과, 다른 쪽의 상기 공극에서의 투자율의 차로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극의 평균거리와 다른 쪽의 상기 공극의 평균거리의 차로 이루어지도록 한다.

(실시형태)

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면에 기초한 실시예로서 상세히 설명한다. 또, 배경기술에서 설명한 도 11 ~ 도 12와 동일한 부품에 대해서는 동일 번호를 부여하여, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 특징은, 스테이터를 사이에 두고 대향하는 로터를 구비하며, 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서, 볼베어링의 내측 링을 회전축방향으로 예압하기 위해, 2개의 로터의 자력균형을 무너뜨리는 것에 있다. 이를 위한 구조를 이하에 설명하기로 한다.

(실시예 1)

본 발명에 따른 3상 9슬롯의 축방향 에어갭타입 전동기(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 거의 원반형상을 이루는 스테이터(2)와, 스테이터(2)의 양측에 소정의 공극을 가지고 대향적으로 배치되는 한 쌍의 로터(8, 9)를 포함하고, 로터(8, 9)는 동일한 회전축(4)을 공유하고 있으며, 스테이터(2)는 그 내주 측에 동축적으로 삽입되어, 회전축(4)을 지지하는 래디얼 볼베어링으로 이루어진 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b)을 구비하고 있다.

그리고, 상기 전동기는 회전축(4)을 중심으로 하여 각각이 원형인, 브래킷 커버(15), 모터의 구동회로가 실장된 프린트기판(14), 로터(8), 스테이터(2), 로터(9), 브래킷 커버(16)가 차례로 배치되어 있다.

그리고, 로터(8)의 위치검출용 영구자석(8c)과 대향하는 프린트기판(14)에는 홀 소자(14c)가 배치되어 있어, 로터(8)의 회전위치를 검출하도록 되어 있다. 또한, 프린트기판(14)의 외주 부근에서는, 결선체(結線體)(11)의 코일접속단자(11a)가 납땜되어 있으며, 스테이터(2)의 코일(27)의 인출선을 결선체(11)를 통해 프린트기판(14)에 접속하는 구조로 되어 있다.

또한, 브래킷 커버(15, 16)는 강판을 프레스하여 형성되어 있으며, 스테이터(2)의 양측에 각각 끼움장착되는 구조로 되어 있다. 당연히 브래킷 커버(15, 16)를 장착할지 여부는 전동기의 사양에 따라 결정되어야 할 것이다.

한편, 스테이터(2)는, 치부(51)에 설치된 인슐레이터(10)의 주위에 코일(27)을 감은 9개의 폴부재를 환형(소위 ‘도너츠 형상’)으로 배치한 스테이터 코어(5)를, 합성수지(7)에 의해 일체로 몰드하여 형성되어 있다. 이때, 스테이터(2)는 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b)을 유지하기 위한 베어링 홀(2d)과 베어링 홀(2e)을 회전축(4)과 동심이 되도록, 합성수지(7)에 의해 일체로 몰드하여 형성되어 있다.

그리고, 스테이터(2)의 한쪽 측면에는 베어링 홀(2d)과 그 내부에 배치된 제 1 베어링(26a)을 로터(8)를 향해 돌출시킨 돌출부(2f)가, 또한 다른 쪽의 측면에는 베어링 홀(2e)과 그 내부에 배치된 제 2 베어링(26b)을 로터(9)를 향해 돌출시킨 돌출부(2g)가, 각각 합성수지(7)에 의해 일체로 몰드되어 형성되어 있다. 이들 돌출부는 베어링 홀의 외주를 유지하고 있으며, 각 래디얼 볼베어링을 확실히 스테이터에 유지하는 동시에, 2개의 래디얼 볼베어링의 축심을 정밀도 좋게 맞출 수 있다.

로터(8)는 원형의 강판(鋼板)으로 이루어진 백요크(8a)의 스테이터 코어(5)와 대향하는 한쪽의 면에 팬형의 영구자석(8b)을 링형상으로, 또한 다른 쪽의 면에 위치검출용 영구자석(8c)을 각각 구비하고 있다. 또한, 로터(9)는 강판으로 이루어진 백요크(9a)의 스테이터 코어(5)와 대향하는 한쪽의 면에 팬형의 영구자석(9b)을 링 형상으로 구비하고 있다. 그 결과, 영구자석(8b)과 영구자석(9b) 간의 내주부근에, 이들 영구자석과 두께가 동일한 원주형상의 공간인 오목부(8d), 오목부(9d)가 각각 형성된다. 또한, 이들 오목부의 공간에는 돌출부(2f, 2g)가 배치되는 구조로 되어 있다.

이와 같이, 전동기의 성능에 대한 영향이 비교적 적은 로터의 영구자석 내주부근에 공간을 형성하고, 래디얼 볼베어링을 포함하는 스테이터의 일부를 그 공간에 배치함으로써, 전동기 전체의 회전축방향의 두께를 작게 할 수 있기 때문에, 소형화가 가능하게 된다.

다음으로 스테이터 코어에 대해 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이 스테이터 코어(5)는, 9개의 폴부재(5a ~ 5i)를 환형으로 연결함으로써 구성되어 있다. 각 폴부재(5a ~ 5i)는, 5a와 5d와 5g에 고정되어 있는 코일을 전기적으로 중계하여 접속하는 결선체(11)를 제외하면 모두 동일한 형상이다.

폴부재(5e)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수 장의 금속판을 보드 형상으로 적층하여 이루는 치부(51; 철심)를 구비하며, 치부(51)의 주위에는 그 양 측면을 제외하고 합성수지로 이루어진 인슐레이터(10)가 일체로 형성되어 있다. 인슐레이터(10)는 치부(51)의 양 측면을 따라 좌우 한 쌍으로서 배치되는 거의 팬형의 플랜지(12, 13)를 포함하는 전체가 단면이 H자형인 보빈 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 임의의 폴부재, 예컨대 U상(相)이라면 폴부재(5d)의 후방(스테이터를 형성한 경우의 외주 측)의 플랜지(12) 표면에 L자 타입의 코일접속단자(11a)를 좌우 양단에 고정한 결선체(11)를 장착한다. 그리고, 수평방향으로 돌출된 한쪽의 코일접속단자(11a)에 폴부재(5e)의 코일 감기종료, 즉 U상의 코일 종단(終端)(Ub)을 얽어매어 납땜하고, 다른 쪽의 코일접속단자(11a)에 U상의 코일 시단(始端)(Ua)을 얽어매어 납땜한다.

이와 같이 하여 3상분의 폴부재 유닛을 형성한 후에, 도 2에 나타낸 바와 같이, U상용의 폴부재를 원호형상으로 배치하고, 그 옆에 V상, 그리고 그 옆에 W상용의 각 폴부재를 각각 원호형상으로 배치하여, 이들 각 폴부재 양 옆을 각각 연결한다. 이로써, 9개의 폴부재가 환형으로 조립된다.

그리고 도 3의 사시도에 나타낸 바와 같이, 인서트 성형에 의해 각 폴부재의 외주부분 및, 베어링 홀(2d)과 베어링 홀(2e)을 포함하는 내주부분과, 인출선용 결선체(11)를 합성수지에 의해 단단하게 하여 스테이터(2)를 작성한다. 이때, 스테이터(2)의 베어링 홀(2d)의 바닥면에 회전축방향의 슬라이딩 이동을 규제하는 볼록형상의 스토퍼(2c)를 동시에 인서트 성형에 의해 설치한다.

상기 스테이터(2)에는 브래킷 커버(15)가 끼움장착되는 단차부(2a)와, 프린트기판의 외주 부근이 끼움장착되는 단차부(2b)가 구비되어 있다. 또한, 인서트 성형 후에는, 결선체(11)의 코일접속단자(11a)와 기판위치결정 보스(11c)가 노출되는 구조로 되어 있다.

그리고, 결선체(11)의 수직방향으로 돌출된 코일접속단자(11a)가, 전동기용 구동회로가 실장된 프린트기판(14)의 홀(14a)을 삽입통과하고, 상기 프린트기판(14)의 랜드 패턴에 납땜된다. 또한, 동시에 결선체(11)의 기판위치결정 보스(11c)와 프린트기판(14)의 노치(14b)가 감합(嵌合)된다. 또, 도 3에서 도시하고 있는 프린트기판(14)은, 각 로터가 장착되고 나서 실장된다.

다음으로, 스테이터(2)와 베어링과의 구조를 도 4의 분해 사시도를 이용하여 설명한다.

도 4의 사시도에 나타낸 바와 같이, 부하와 접속되는 부하부착부(4a)와 반대측의 회전축(4)에 제 2 베어링(26b)이 고정되며, 상기 회전축(4)이 스테이터 코어(2)의 베어링 홀(2e), 베어링 홀(2d), 링 형상의 판 스프링(33; 파형 와셔 스프링), 제 1 베어링(26a)을 각각 삽입통과하고 있다. 그리고, 제 2 베어링(26b)이 베어링 홀(2e)로 압입(壓入)되며, 또한 제 1 베어링(26a)이 베어링 홀(2d)에 장착된 다. 또, 베어링 홀(2d)과 제 1 베어링(26a)의 외측 링 간의 사이에 약간 틈새가 형성되어 있다. 그리고, 제 1 베어링(26a)의 내측 링을 회전축(4)에 고정한다.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 베어링 홀(2e)에는 스토퍼나 링 형상의 판 스프링은 배치되어 있지 않으며, 제 2 베어링(26b)의 내측 링은, 링 형상의 판 스프링(33)의 영향에 의해 항상 회전축(4)의 부하방향(도 1의 좌측)을 향해 가압된 상태로 되어 있다. 또한, 회전축(4)이 부하방향으로 슬라이딩 이동하였다고 하더라도, 로터(9)와 스테이터(2)는 접촉하지 않도록 각 부의 치수가 규정되어 있다.

다음으로, 도 6의 설명도를 이용하여 스토퍼(2c)와 판 스프링(33)의 구조를 설명한다.

도 6의 (A)에서의 우측 도면은 스테이터(2)의 베어링 홀(2d)을 축방향에서 바라본 평면도이다. 베어링 홀(2d)의 바닥면에는, 몰드 성형에 의해 스테이터(2)와 일체로 형성된 직사각형의 스토퍼(2c)가 바닥면으로부터 돌출되어 설치되며, 또한 상기 스토퍼(2c)는 원주방향으로 균등하게 4개 배치되어 있다. 그리고, 도 6의 (A)에서의 좌측 도면에 나타낸, 원주를 따라 단면이 파형인 링 형상의 판 스프링(33)이 상기 베어링 홀(2d)의 바닥면에 덮이도록 장착된다.

이와 같이, 스토퍼가 베어링 홀을 형성하는 스테이터의 회전축방향의 면에 설치되며, 판 스프링을 향하는 볼록 형상으로 함으로써, 스토퍼를 스테이터의 일부로서 몰드로 일체 형성할 수 있어, 조립 공정수를 삭감할 수 있다.

한편, 판 스프링(33)은, 베어링 홀(2d)의 바닥면을 향하는 4개의 파형의 정점(-기호로 도시)과, 베어링 홀(2d)의 개구를 향하는 4개의 파형의 정점(+기호로 도시)을 구비하고 있으며, 2종류의 정점이 원주방향으로 교대로 균등하게 배치되어 있어, 스토퍼(2c)의 위치와 대응하고 있다.

도 6의 (B)의 사시도에서는 스토퍼(2c)와 판 스프링(33)의 위치관계를 나타내고 있으며, 4개의 스토퍼(2c)를 타고 넘도록 판 스프링(33)의 4개의 파형의 정점(+기호로 도시)이 배치되어 있다. 따라서 도시하지 않은 제 1 베어링(26a)의 한쪽 측면은, 판 스프링(33)의 4개의 파형의 정점(+기호로 도시)에 맞닿고, 판 스프링(33)의 4개의 파형의 정점(-기호로 도시)은, 베어링 홀(2d)의 바닥면에 맞닿음으로써, 제 1 베어링(26a)의 회전축(4)의 부하방향으로 예압하는 구조가 된다.

도 5는 본 발명에 따른 스테이터의 래디얼 볼베어링 주변을 나타낸 주요부 단면도로서, 직사각형의 스토퍼를 나타낸 예이다.

도 5에서 인서트 성형된 수지(7)로 이루어진 스테이터(2)의 베어링 홀(2d)의 바닥면과 제 1 베어링(26a) 사이의 공간에는, 링 형상의 판 스프링(33)이 배치되어 있으며, 전술한 바와 같이, 제 1 베어링(26a)의 외측 링을 도 1에서의 좌측의 축방향으로 예압하는 구조로 되어 있다.

또한, 인서트 성형에 의해, 로터(8, 9) 및 회전축(4)을 도 1에서의 우측의 회전축방향의 슬라이딩 이동을 규제하는 스토퍼(2c)를 설치한 구조로 되어 있다. 상기 스토퍼(2c)는 스테이터(2)의 베어링 홀(2d)의 바닥면의 원주방향에 설치된 직사각형의 4개의 돌기로서 형성되어 있다. 이 때문에, 상기 스토퍼(2c)의 선단과 베어링 홀(2d)의 바닥면 간의 사이에는, 링 형상의 판 스프링(33)이 배치되는 공간이 존재하게 된다.

또한, 상기 스토퍼(2c)의 선단과 제 1 베어링(26a)의 한쪽 측면 간의 사이도 소정의 공간이 존재하고 있으며, 링 형상의 판 스프링(33)은 이 공간 내부와, 전술한 스토퍼(2c)의 선단과 베어링 홀(2d)의 바닥면 간의 사이의 공간 내에서 탄성변형, 즉 스프링으로서의 동작을 수행하게 된다.

따라서, 회전축(4)이 크게 슬라이딩 이동하여, 제 1 베어링(26a)의 한쪽 측면이 링 형상의 판 스프링(33)을 베어링 홀(2d)의 바닥면 방향으로 가압하고, 스토퍼(2c)의 선단에 맞닿은 상태가 되어도, 링 형상의 판 스프링(33)은 전술한 공간 내에서 탄성 변형되는 도중단계에서 정지한 상태로 되어 있다. 이로써, 링 형상의 판 스프링(33)은 눌러 찌그러뜨려지는 일이 없기 때문에, 스프링성을 유지할 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, 스토퍼(2c)가 존재하기 때문에, 회전축(4)의 슬라이딩 이동, 즉 제 1 베어링(26a)의 슬라이딩 이동은 정지되어, 결과적으로 로터(8)와 스테이터(2)가 접촉하지 않으며, 이에 따른 로터 회전의 로크를 방지할 수 있다. 또, 예압수단은 링 형상의 판 스프링이 아니라도, 스프링 등으로 대체할 수도 있다.

다음으로, 도 7의 주요부 단면의 설명도를 이용하여, 회전축(4) 및 2개의 베어링의 움직임에 대해 설명한다. 도 7의 (A)는 2개의 베어링의 내측 링과 외측 링이 갖추어진 상태를 나타낸 것이며, 도 7의 (B) ~ 도 7의 (D)는 회전축(4) 및 2개의 베어링이 취할 수 있는 3가지의 상태를 나타낸 것이다. 또, 각 도면에서의 화살표는 각 베어링이나 회전축이, 각 베어링의 중앙위치(내측 링과 외측 링이 갖추어진 위치 ~점선으로 표기)로부터 어긋난 방향을 나타내고 있다.

도 7의 (A)를 이용하여 각 부의 구조를 설명한다. 스테이터(2)의 내주(內周) 부근 양 측면에는, 회전축(4)을 축지지하는 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b)이 배치되어 있다. 또한, 제 1 베어링(26a)은 외측 링(26a1)과 내측 링(26a2)과 이들 사이에 배치된 복수의 제 1 볼(26a3)로 구성되어 있다.

또한, 마찬가지로 제 2 베어링(26b)은 외측 링(26b1)과 내측 링(26b2)과 이들 사이에 배치된 복수의 제 2 볼(26b3)로 구성되어 있다. 또 내측 링(26a2)과 내측 링(26b2)은 회전축(4)에 고정되고, 제 2 베어링(26b)의 외측 링(26b1)은 스테이터(2)에 대한 압입에 의해 고정되어 있다. 한편, 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)은 스테이터(2)에 대해 자유롭게 되어 있다.

그리고, 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)은 판 스프링(33; 예압수단)에 의해 부하방향으로 예압되어 있다. 또한, 각 베어링의 외측 링과 볼, 상기 볼과 내측 링 간의 사이에는 각각 틈새가 존재한다. 따라서, 회전축(4)은 축 방향으로 그 틈새만큼 슬라이딩 이동하게 된다.

도 7의 (B)는 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)이 판 스프링(33)에 의해 부하방향으로 예압되며, 더욱이 회전축(4)이 전술한 틈새만큼 최대한 부하 측으로 슬라이딩 이동한 상태를 나타내고 있다. 따라서 2개의 베어링의 틈새가 없어져, 회전축(4)의 회전이 원활해지기 때문에 진동이나 소음을 저감할 수 있는 상태이다.

도 7의 (C)는 부하의 특성이나 자력의 흡인, 반발 등의 외적 요인에 의해, 회전축(4)이 부하와 반대방향(도 7의 우측)으로 전술한 틈새만큼 최대한 부하 측으로 슬라이딩 이동한 상태를 나타내고 있다. 이 경우에도 2개의 베어링의 틈새가 없어져, 회전축(4)의 회전이 원활해지기 때문에 진동이나 소음을 저감할 수 있는 상태이다.

도 7의 (D)는 도 7의 (C)의 상태로부터, 부하의 특성이나 자력의 흡인, 반발 등의 급격한 외적 요인에 의해, 회전축(4)이 부하 측으로 슬라이딩 이동한 상태를 나타내고 있다. 이 때문에, 판 스프링(33)의 반발력에 의한 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)의 슬라이딩 이동이, 회전축(4)의 부하 측으로의 슬라이딩 이동에 추종하지 않는 상태를 나타내고 있다. 그러나, 이 경우에도 2개의 베어링의 틈새가 없어져, 회전축(4)의 회전이 원활해지기 때문에 진동이나 소음을 저감할 수 있는 상태이다.

그러나, 회전축(4)의 축 방향의 슬라이딩 이동 주기와, 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)의 슬라이딩 이동 주기가 일치하여 공진한 상태, 즉 도 7의 (A)의 상태가 되면, 전술한 바와 같이 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)과 내측 링(26a2)간의 사이에 배치되어 있는 볼(26a3)이 전술한 틈새의 범위에서 난폭하게 회전하기 때문에, 진동이나 소음이 커지는 문제점이 있다. 이것이 배경기술에서 설명한 문제이다.

본 실시예에서는 회전축(4)을 좌우 어느 쪽의 회전축방향으로 예압하는 수단을 설치하는 것, 즉 도 7의 (B), 또는 도 7의 (C)의 상태로 함으로써, 전술한 회전축(4)의 축 방향의 슬라이딩 이동 주기와, 제 1 베어링(26a)의 외측 링(26a1)의 슬라이딩 이동 주기와의 일치에 의한 공진을 저감시킨 것이 특징이다. 이 때문에, 2개의 로터의 자기적인 언밸런스를 의도적으로 만들어 냄으로써, 회전축(4)을 소정 의 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치한다. 이하, 상기 자기예압수단을 도 8을 이용하여 3개의 실시예로서 설명한다.

또, 판 스프링에 의한 예압수단을 자기예압수단과 병용함으로써, 전동기의 제조공정에서 2개의 볼베어링의 축방향 거리의 편차가 발생하였다고 하더라도, 그 거리의 편차를 예압수단으로 용이하게 보정할 수 있다.

도 8은 스테이터(2)와 로터(8, 9) 간의 주요부의 단면구조를 설명하는 설명도이다. 여기서 3개의 파라미터를 각각 소정의 값으로 함으로써, 한쪽 공극과 다른 쪽 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 내측 링을 축방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치한다. 상기 3개의 파라미터는, 각각의 로터에서의 영구자석의 착자량, 영구자석의 두께(t1과 t2), 및 스테이터(2)와 각 영구자석간의 공극거리(L1과 L2)이다. 또, 여기서 설명하는 공극거리는, 스테이터(2)의 치부(51)의 면과 각 영구자석면과의 공극거리를 규정하고 있다.

각 로터와 스테이터에서의 이들 3개의 파라미터 중, 1개 이상의 관계에서 각 균형을 무너뜨림으로써, 전술한 자기예압수단을 실현하고 있다.

도 8의 (A)는 본 실시예 1에서 이용하고 있는 자기예압수단으로서, 영구자석(8b)의 착자량을 영구자석(9b)보다 작게 하고 있다. 그리고, 각 영구자석의 두께(t1과 t2)를 같은 두께로 하고, 스테이터(2)와의 공극거리(L1과 L2)를 같은 거리로 하고 있다. 이 때문에, 로터(8, 9)는 도 8의 좌측방향으로 예압이 걸린 상태가 된다. 상기 착자량이란, 제조공정에서의 착자공정에서, 일률적인 강도로 착자된 경우만이 아니라, 예컨대 정현파 형상의 자력특성이 주어진 경우라도, 착자된 1개의 자석의 종합적인 자력을 의미한다.

이와 같이 구조나 부재의 치수를 종래와 동일하게 하고, 각 영구자석의 착자량만을 다르게 하였기 때문에, 이미 양산을 개시하고 있는 기종이라도 제조공정을 일부 변경하는 것만으로 대응할 수 있다,

또한, 자기예압수단을 착자량의 차가 아니라, 각 영구자석의 재질을 서로 다른 것으로 해도 된다. 예컨대, 도 8의 (A)와 동일한 구조에서, 영구자석(8b)의 자력이 영구자석(9b) 보다 약해지는 재질로 영구자석(8b)을 형성함으로써, 착자량의 차와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 영구자석 그 자체를 다른 부재로 하였기 때문에, 제조공정에서의 작업 편차로 인한 예압력의 편차를 방지할 수 있다.

도 8의 (B)는 자기예압수단의 다른 실시예를 나타내며, 영구자석(8b1)의 착자량을 영구자석(9b1)과 동일한 양으로 하고 있고, 각 영구자석의 두께(t1과 t2)와 동일한 두께로 하고 있다. 그리고, 스테이터(2)와 영구자석 간의 거리인 공극거리(L2)보다 공극거리(L1)를 길게 하고 있다. 이 때문에, 로터(8, 9)는 도 8의 좌측방향으로 예압이 걸린 상태가 된다.

이와 같이 부재의 치수를 종래와 동일하게 하고, 로터의 고정위치를 결정하기 위한 지그만을 변경하도록 하였기 때문에, 이미 양산을 개시하고 있는 기종이라도 제조공정을 변경하지 않고 대응할 수 있다.

도 8의 (C)는 자기예압수단의 다른 실시예를 나타내며, 영구자석(8b1)의 착자량을 영구자석(9b2)과 동일한 양으로 하고 있고, 스테이터(2)와 영구자석 간의 거리인 공극거리(L1과 L2)를 동일한 거리로 하고 있다. 그리고, 영구자석(8b1)의 두께(t1)보다 영구자석(9b2)의 두께(t2)를 두껍게 하고 있다. 이 때문에, 로터(8, 9)는 도 8의 좌측방향으로 예압이 걸린 상태가 된다. 여기서의 영구자석의 두께란, 치부(51)와 대향하는 면적이 일정한 경우를 의미한다. 따라서, 만약 치부(51)와 대향하는 면적이 일정하지 않다면, 그것은 영구자석의 체적을 의미하는 것이 된다.

이와 같이 영구자석 그 자체를 다른 부재로 하였기 때문에, 제조공정에서의 작업편차로 인한 예압력의 편차를 방지할 수 있다.

또한, 이상과 같이 3개의 자기예압수단을 설명하였는데, 1개만 이용하지 않고, 복수의 자기예압수단을 조합하여 이용할 수도 있다.

도 9는 스테이터(2)와 로터(8, 9) 간의 주요부의 단면구조를 설명하는 설명도이다. 상기 도면에서는 치부(51; 철심)의 형상도 기재되어 있다. 여기서는 전술한 3개의 파라미터의 균형을 맞춘 상태에서, 또한 다른 2개의 파라미터의 균형을 무너트림으로써, 자기예압수단을 설치하고 있다. 이 이외의 2개의 파라미터는, 치부(51)의 형상과, 공극거리(L1과 L2)에서의 자력의 강도이다. 각 로터와 스테이터에서의 이들의 2개의 파라미터 중, 1개 이상의 관계에서 각 균형을 무너트림으로써, 도 9에서의 좌측방향에 대한 자기예압수단을 실현하고 있다. 또, 전술한 3개의 파라미터에 더하여, 상기 2개의 파라미터도 포함시킨 5개의 파라미터의 조합에 의해 자기예압수단을 구성해도 된다.

도 9의 (A)는 스테이터(2)의 양 단면에 대응하는 치부(51)의 단면 면적, 즉, S1과 S2의 화살표로 나타내는 에어갭면의 면적을, S1과 S2로 다르게 형성하고 있 다. S1의 면적을 S2의 면적보다 작게 함으로써, 도 9에서의 좌측방향에 대한 자기예압수단을 실현하고 있다. 이에 따라, 로터나 영구자석의 구조를 변경하지 않고 스테이터의 철심만을 변경해도 되기 때문에, 전동기의 설계기간을 단축할 수 있다.

도 9의 (B)는 영구자석(9b)의 에어갭과 대향하는 면에 자성시트(9bb)를 부착한 구조를 나타내고 있다. 즉, 공극거리(L1)에서의 투자율과 공극거리(L2)에서의 투자율을 자성시트(9bb)에 의해 다르도록 하여, 도 9에서의 좌측방향에 대한 자기예압수단을 실현하고 있다. 이에 따라, 제조공정에서 시트의 유무나 재질을 변경함으로써 예압력을 용이하게 조정할 수 있기 때문에, 예압력이 다른 다품종의 전동기를 용이하게 제조할 수 있다.

또, 자성시트(9bb)를 영구자석(9b)에 부착시키지 않고, 영구자석(9b)과 대향하는 치부(51)의 단면에 부착시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 9의 (C)는 영구자석(9b)과 대향하는 치부(51)의 단면을, 영구자석(9b)의 방향으로 높이(h)만큼, 원호형상으로 돌출시킨 구조를 나타내고 있다. 이 때문에, 공극거리(L1)와 공극거리(L2)는 동일하지만, 공극거리(L1)에서의 평균거리(L1’)보다 공극거리(L2)에서의 평균거리(L2’)가 작게 되어 있다. 이 때문에, 도 9에서의 좌측방향에 대한 자기예압수단을 실현하고 있다. 이로써, 로터나 영구자석의 구조를 변경하지 않고 스테이터의 철심만을 변경하면 되어, 전동기의 설계기간을 단축할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았으나, 각 영구자석의 에어갭과 대향하는 면에 원호형상으로 돌출시킨 구조로 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 이상 5개의 예에서는 자기예압수단을 이용하여 로터(회전축도 포함함)를 부하 측(도 8 또는 도 9의 좌측방향)으로 예압하고 있는데, 각 파라미터의 대소관계를 역으로 함으로써, 로터(회전축도 포함함)를 반(反)부하 측(도 8 또는 도 9의 우측방향)으로 예압할 수 있다. 어느 방향으로 예압할지는, 부하에 의한 스러스트 방향의 가압을 고려하여 결정한다.

또한, 본 실시예에서 배경기술에서 설명한 예압수단(링형상의 판 스프링(33))과, 본 실시예의 특징인 자기예압수단을 병용하고 있는데, 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b)간의 회전축(4)방향의 거리를 정확히 유지할 수 있다면, 예압수단(링형상의 판 스프링(33))이 없어도 도 8 또는 도 9에서 설명한 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 2)

다음으로, 도 10을 이용하여 다른 실시예를 설명한다. 도 10은 본 발명을 이용한 축방향 에어갭타입 모터의 단면도이다. 기본적으로는 실시예 1의 구조와 동일하므로, 동일한 기능을 갖는 부품에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 그에 대한 설명을 생략한다.

실시예 1과의 큰 차이는 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b) 간의 배치 장소이다. 실시예 1에서는 스테이터 내부에 배치되어 있었는데, 본 실시예에서는 2개의 브래킷(15, 16)의 각각의 장착부(15a, 16b)에, 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b)을 각각 배치하고 있다.

스테이터(2)는, 그 측면으로부터 브래킷(15, 16)이 압입되어 있기 때문에, 2 개의 브래킷과 스테이터(2)는 고정된 상태로 되어 있다. 또한, 각각의 브래킷(15, 16)에는, 단면이 L자형상인 장착부(15a, 16a)가 프레스 가공에 의해 설치되어 있으며, 여기에 각 베어링이 장착된다.

로터(8, 9)에 구비되어 있는 영구자석(8b, 9b)은 실시예 1에서 설명한 바와 같이 착자량이 다르도록 형성되어 있으며, 그 자력의 차에 의해 자기예압수단을 형성하고 있다. 또한, 제 1 베어링(26a)과 제 2 베어링(26b) 간의 회전축(4)방향의 거리를 정확히 규정하고 있기 때문에, 각 베어링의 외측 링은 각각의 장착부(15a, 16a)에 압입되어 고정되어 있다. 또, 자기예압수단은 이들에 한정되지 않으며, 전술한 방법을 동일하게 이용할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 베어링의 외측 링을 예압하는 예압수단이 설치되어 있지 않은데, 필요에 따라 설치해도 된다. 또 그 경우에는, 한쪽의 장착부의 내부 직경을 베어링의 외부 직경보다 약간 크게 하여, 실시예 1에서 설명한 외측 링의 예압수단을 설치해도 된다. 이 경우, 예압방향은 스테이터의 측면을 향하는 방향이 된다.

또한, 본 발명은 이상 설명한 3상 9슬롯의 전동기에 한정되는 것이 아니라, 3상 12슬롯이나, 링 형상의 스테이터 내부에 래디얼 볼베어링을 갖는 축방향 에어갭타입 전동기 등에 널리 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 실시예에서 설명한 로터나 스테이터의 형상에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 돌출부(2f, 2g)나 오목부(8d, 9d)나 스토퍼(2c)가 없어도 본 발명의 효과를 갖는 것이다.

이상의 수단을 이용함으로써, 본 발명에 따른 축방향 에어갭타입 전동기에 따르면,

청구항 1 및 청구항 2에 따른 발명은, 한쪽의 공극과 다른 쪽의 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치함으로써,

기계적인 기구에 의해 예압하는 일이 없기 때문에, 추가 부품을 설치하지 않고 회전축, 즉 이것에 고정된 래디얼 볼베어링의 내측 링을 회전축방향으로 예압할 수 있어, 진동이나 소음을 저감시킬 수 있다.

청구항 3 및 청구항 4에 따른 발명은, 한쪽의 볼베어링의 외측링이 스테이터에 고정되도록 구성되며,

축 방향으로 슬라이딩 이동하는 다른 쪽의 볼베어링의 외측 링을 축 방향으로 예압하는 예압수단과, 한쪽의 공극과 다른 쪽의 공극에서의 축방향 자력의 차이에 따라 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치함으로써,

전동기의 제조공정에서 2개의 볼베어링의 축방향 거리의 편차가 발생하였다고 하더라도, 그 거리의 편차를 예압수단으로 용이하게 보정할 수 있어, 확실히 청구항 1이나 청구항 2의 효과를 얻을 수 있다.

청구항 5에 따른 발명은, 자기예압수단은 각각의 로터에 구비된 영구자석을 형성하는 착자량의 차로 이루어지도록 함으로써,

전동기의 구조나 부재의 치수를 종래와 동일하게 하고, 각 영구자석의 착자 량만을 다르도록 하였기 때문에, 이미 양산을 개시하고 있는 기종이라도 제조공정의 일부를 변경하는 것만으로 대응할 수 있다.

청구항 6에 따른 발명은, 자기예압수단은 한쪽의 공극의 거리와, 다른 쪽의 공극의 거리간의 차로 이루어지도록 함으로써,

전동기의 부재와 치수를 종래와 동일하게 하고, 로터의 고정위치를 결정하기 위한 지그만을 변경하도록 하였기 때문에, 이미 양산을 개시하고 있는 기종이라도 제조공정을 변경하지 않고 대응할 수 있다.

청구항 7에 따른 발명은, 자기예압수단은 각각의 로터에 구비된 영구자석의 체적의 차로 이루어지도록 함으로써, 영구자석 그 자체를 다른 부재로 하였기 때문에, 제조공정에서의 작업 편차로 인한 예압력의 편차를 방지할 수 있다.

청구항 8에 따른 발명은, 자기예압수단은 각각의 로터에 구비된 영구자석의 재질의 차에 의한 자력의 차로 이루어지도록 함으로써, 영구자석 그 자체를 다른 부재로 하였기 때문에, 제조공정에서의 작업 편차로 인한 예압력의 편차를 방지할 수 있다.

청구항 9에 따른 발명은, 자기예압수단은 한쪽의 공극과 대향되는 치부의 대향면적과, 다른 쪽의 공극과 대향되는 치부의 대향면적의 차로 이루어지도록 함으로써, 로터나 영구자석의 구조를 변경하지 않고 스테이터의 철심만을 변경해도 되기 때문에, 전동기의 설계기간을 단축할 수 있다.

청구항 10에 따른 발명은, 자기예압수단은 한쪽의 공극에서의 투자율과, 다른 쪽의 공극에서의 투자율의 차로 이루어지도록 함으로써, 예컨대 에어갭의 투자 율과 다른 투자율을 구비한 자기시트를, 치부면이나 영구자석면에 부착하도록 하여, 제조공정에서 용이하게 예압력을 조정할 수 있기 때문에, 예압력이 다른 다품종의 전동기를 용이하게 제조할 수 있다.

청구항 11에 따른 발명은, 자기예압수단은 한쪽의 공극의 평균거리와 다른 쪽의 공극의 평균거리의 차로 이루어지도록 함으로써, 회전축이나 로터와, 영구자석 또는 치부의 구조를 변경하지 않고, 영구자석 또는 치부만을 변경해도 되므로, 전동기의 설계기간을 단축할 수 있다.

Claims

양 측면에 치부(齒部)를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정되고, 외측 링이 상기 스테이터에 고정된 2개의 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 의해 상기 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선 상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링과, 상기 볼베어링이 각각 장착되는 장착부가 형성된 2개의 브래킷을 구비하며, 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 장착부에 고정된 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 의해 상기 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선 상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 스테이터에 고정되어 이루어지고,

다른 쪽의 상기 볼베어링의 외측 링을 축방향으로 예압하는 예압수단과, 한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 의해 상기 내측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
양 측면에 치부를 구비한 스테이터와, 상기 치부에 소정의 공극을 가지고 각각 대향적으로 배치되어 있는 영구자석을 구비한 로터와, 상기 로터의 회전축선 상에 배치되는 동시에, 2개의 상기 로터가 고정된 회전축과, 상기 회전축을 축지지하며 내측 링이 상기 회전축에 고정된 2개의 볼베어링과, 상기 볼베어링이 각각 장착되는 장착부가 형성된 2개의 브래킷을 구비한 축방향 에어갭타입 전동기로서,

한쪽의 상기 볼베어링의 외측 링이 상기 장착부에 고정되어 이루어지고,

다른 쪽의 상기 볼베어링의 외측 링을 축 방향으로 예압하는 예압수단과, 한쪽의 상기 공극과 다른 쪽의 상기 공극에서의 축방향 자력의 차이에 의해 상기 내 측 링을 축 방향으로 예압하는 자기예압수단을 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 착자량의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극의 거리와, 다른 쪽의 상기 공극의 거리간의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 체적의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 각각의 상기 로터에 구비된 상기 영구자석의 재질의 차에 의한 자력의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극과 대향되는 상기 치부의 대향면적과, 다른 쪽의 상기 공극과 대향되는 상기 치부의 대향면적의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극에서의 투자율과, 다른 쪽의 상기 공극에서의 투자율의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기예압수단은 한쪽의 상기 공극의 평균거리와 다른 쪽의 상기 공극의 평균거리의 차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 에어갭타입 전동기.