KR20070058870A - Core in electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 코어의 구성을 설명하기 위하여 도시한 전기모터의 평단면도이다.1 is a plan sectional view of an electric motor shown in order to explain the configuration of a conventional core.
도 2는 상기 도 1에 도시한 전기모터의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the electric motor illustrated in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어가 구비된 전기모터의 평단면도이다.3 is a plan sectional view of an electric motor provided with a core according to an embodiment of the present invention.
도 4는 상기 도 3에 도시한 코어의 사시도이다.4 is a perspective view of the core shown in FIG. 3.
도 5는 상기 도 3에 도시한 전기모터로부터 발생하는 진동특성을 파악하기 위하여 구성한 진동검출장치의 일 예를 참고적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a vibration detecting device configured to identify vibration characteristics generated from the electric motor shown in FIG. 3.
도 6은 상기 도 5에 도시한 진동검출장치를 이용해 측정한 모터의 토오크 특성을 참고적으로 나타내 보인 도면으로서, 도 6a는 종래의 일반적인 모터의 토오크 특성을, 도 6b는 본 발명의 코어가 내장된 모터의 토오크 특성을 디스플레이하는 화면을 캡쳐한 영상 자료이다.FIG. 6 is a diagram illustrating torque characteristics of a motor measured by using the vibration detector of FIG. 5. FIG. 6A is a torque characteristic of a conventional general motor, and FIG. 6B is a built-in core of the present invention. This image captures the screen displaying the torque characteristics of the motor.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
14:케이싱 16:자석14: Casing 16: magnet
18:코어 18a:코일감김부18:
18b:공간부 18c:자석대향면18b:
18e:코어슬롯 18x,18y:자석대향면18e:
20:구동샤프트 30:코어20: Drive shaft 30: Core
30c:자석대향면 30d:홈30c: magnetic facing
A:모터 B:벨트 C:토오크디텍터 D:측정모터A: Motor B: Belt C: Torque detector D: Measuring motor
M:영구자석M: Permanent magnet
본 발명은 전기모터의 코어에 관한 것이다.The present invention relates to a core of an electric motor.
전기모터의 케이싱 내부에는 스테이터와 로터가 구비된다. 상기 스테이터는 케이싱의 내벽면에 고정되는 다수의 영구자석과, 외부의 전기를 모터 내부로 인가하는 브러시 등을 포함한다. 상기 영구자석은 로터의 회전중심축을 중심으로 대칭을 이루며 그 사이에 원통형 공간을 형성한다. The stator and the rotor are provided inside the casing of the electric motor. The stator includes a plurality of permanent magnets fixed to the inner wall of the casing, a brush for applying external electricity into the motor, and the like. The permanent magnet is symmetrical about the center of rotation of the rotor and forms a cylindrical space therebetween.
또한 로터는, 상기 영구자석이 제공하는 원통형 내부공간에 회전 가능하게 설치되며 그 외주면이 상기 영구자석에 대향하는 코어와, 상기 코어의 회전중심축에 고정되는 구동샤프트와, 상기 코어(18)에 전자기를 유도하기 위해 코어에 감기는 코일(미도시)과, 상기 코일에 외부의 전기를 전달하는 정류자(미도시)를 포함한다.In addition, the rotor is rotatably installed in the inner cylindrical space provided by the permanent magnet, the outer peripheral surface of the core facing the permanent magnet, a drive shaft fixed to the central axis of rotation of the core, and to the
상기 코어는 (모터의 규격이나 종류에 따라 다르기는 하지만) 대략 원통의 형태를 취하며 그 외주면이 상기 영구자석의 내향면에 대향 위치하여, 전자기력이 유도됨에 따라 영구자석과 작용하여 축회전한다. 특히 상기 코어의 외주면은 구동축의 길이방향과 평행한 다수의 슬릿에 의해 등간격으로 분리되어 있다.The core is roughly cylindrical (although it depends on the specification and type of the motor) and its outer circumferential surface is positioned opposite to the inward face of the permanent magnet, and acts as a permanent magnet and rotates as the electromagnetic force is induced. In particular, the outer circumferential surface of the core is separated at equal intervals by a plurality of slits parallel to the longitudinal direction of the drive shaft.
도 1은 종래 코어의 구성을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 전기모터의 평단면도이다.1 is a plan sectional view of an electric motor schematically shown to explain the configuration of a conventional core.
도시한 바와같이, 전기모터의 케이싱(14) 내벽면에 네 개의 자석(16)이 고정되어 있고, 상기 자석(16)이 제공하는 사이공간에 코어(18)가 설치되어 있다. As shown, four
상기 코어(18)는 전체적으로 원통의 형태를 취하며 그 회전중심에는 구동샤프트(20)가 고정되어 있다. 아울러 상기한 바와같이 코어(18)의 외주면에는 일정폭을 가지며 구동샤프트(20)와 나란한 방향으로 연장되는 코어슬롯(18e)이 등간격으로 형성되어 있다. The
또한 상기 코어(18)에 있어서 코어슬롯(18e)의 내측방향 (코어슬롯으로부터 구동축방향) 부위에는 공간부(18b)가 마련되어 있다. 상기 공간부(18b)와 공간부의 사이는 코일에 의해 감기는 코일감김부(18a)이며 상기 공간부(18b)는 코일(미도시)이 상향 또는 하향 통과하는 통로이다. 상기 코어슬롯(18e)에 의해 코어(18)의 외주면에는 다수의 분할된 자석대향면(18c)이 형성된다. 상기 각 자석대향면(18c)은 부분원통의 형태를 취하며 자석(16)측으로 당겨진다.Moreover, the
상기 구성을 갖는 모터에 있어서, 코일에 전기가 인가되면 코어(18)에 전자기력이 유도되며 플레밍의 왼손법칙에 의거 코어(18)가 화살표 c방향 또는 그 반대방향으로 회전한다.In the motor having the above configuration, when electricity is applied to the coil, an electromagnetic force is induced to the
도 2는 상기 도 1에 도시한 전기모터의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the electric motor illustrated in FIG. 1.
도시한 바와같이, 자석(16)의 자기력이 코어(18)의 자석대향면(18c)과 코일감김부(18a)를 통해 코어(18) 내측으로 미침을 알 수 있다. 기본적으로 상기 코어(18)는 자석에 붙는 금속으로 제작되므로 각각의 자석대향면(18c)은 자석(16)측으로 당겨진다. 그러나 도 1에 도시한 바와같이 코어(18)가 대칭이고 또한 자석(16)의 극(極)도 대칭으로 배치되므로 코어(18)가 한쪽으로 쏠릴 염려는 없다.As shown, it can be seen that the magnetic force of the
한편, 상기 구성을 갖는 코어를 회전시킬 때 코어(18)에는 회전에 따른 진동이 발생한다. 이는 코어(18)의 외주면에 코어슬롯(18e)이 형성되어 있기 때문에 나타나는 현상이다. On the other hand, when the core having the above configuration is rotated, the
상기한 코어(18)에 전기를 인가하여 코어(18)를 예컨대 화살표 c방향으로 회전시킬 때의 자석(16)과 자석대향면(18c)의 힘의 관계를 미시적으로 따져보기로 한다.The relationship between the force of the
도 2에 도시한 바와같이, 자석(16)의 내부영역에 네 개의 자석대향면(18c,18x)이 대향하며 화살표 f2방향으로 당겨지고 있다. 상기한 자석대향면 18c,18x 및 후술할 자석대향면 18y은 모두 동일한 것으로서, 설명의 편의상 18c,18x,18y로 구분하여 부호를 부여하였다. 상기 네 개의 자석대향면(18c,18x) 양 옆의 자석대향면(18y)은 자석(16)의 외부 영역에 위치하며, (상호 이웃하는) 두 개의 자석(16) 사이에서 화살표 f1방향의 자기력을 받고 있다. 상기 자석대향면(18y)에 미치는 자기력(f1)이 다른 자석대향면(18c,18x)에 미치는 자기력(f2)보다 작음은 물론이다.As shown in Fig. 2, four
이 상태에서 외력을 가하여 코어(18)를 화살표 c방향으로 한 피치(자석대향 면(18y)이 자석(16)의 내부 영역으로 처음 진입한 거리)만큼 이동시키면, 자석대향면 18y는 자석(16)의 내부 영역으로 진입하여 f2방향의 자기력을 받고, 내부영역에 있던 자석대향면 18x는 외부영역으로 빠져 화살표 f1방향의 힘을 받는다.In this state, when the external force is applied to move the
그런데 상기와 같이 코어(18)를 한 피치 이동시킴에 있어서 f2의 힘이 f1보다 크기 때문에 처음에는 코어(18)가 회전하지 않으려고 한다. 그러나 외력에 의해 코어(18)가 회전함에 따라 자석대향면(18x)이 자석으로부터 점차 멀어지고 다른 자석대향면(18y)은 자석에 가까워지므로 움직이지 않으려는 힘은 점차 약해진다. However, in the case of moving the
코어의 회전이 계속되어 마침내 자석대향면 18x에 가해지는 자기력과 다른 자석대향면 18y에 가해지는 자기력이 같아지는 순간이 오고 그 순간이 지나면, 자석대향면 18y에 가해지는 인력이 더 커져서 외력을 가하지 않더라도 코어(18)는 자기력에 의해 반피치 이동한 후 멈추려고 한다. 이와같이 멈추려고 하는 성질이 미세한 진동을 발생하는 원인이 된다. 이러한 현상은 코어(18)를 빠른 회전속도로 구동할 때에도 발생한다. When the core continues to rotate, the moment that the magnetic force applied to the
상기와 같이 모터를 구동할 때에 코어로부터 발생하는 진동은 모터의 케이싱은 물론 구동축을 통해 모터 외부로 전달된다. 따라서 진동에 매우 민감한 정밀기계나 각종 계측기 등의 경우 사용되는 모터로부터 나오는 미세한 진동에 의해 동작 정밀성이 불량할 수 있다.The vibration generated from the core when driving the motor as described above is transmitted to the outside of the motor through the drive shaft as well as the casing of the motor. Therefore, in the case of precision instruments or various measuring instruments, which are very sensitive to vibration, the operation precision may be poor due to the minute vibration from the motor used.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 로터의 자석대향면에 소정형상의 홈을 형성함으로서 모터의 구동시 코어로부터 발생하는 진동이 감소함 은 물론 중량이 가벼워 기동시 그만큼 전력소모를 줄일 수 있는 전기모터의 코어를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and by forming a groove of a predetermined shape on the magnet opposing surface of the rotor, the vibration generated from the core during the driving of the motor is reduced as well as the weight is light, so that the power consumption can be reduced when starting. The purpose is to provide a core of an electric motor.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기모터의 케이싱 내벽면에 구비되어 있는 자석에 그 외주면이 대향하되 다수의 코어슬롯에 의해 분할된 자석대향면을 가지며 외부로부터 공급된 전기에 의해 회전하는 전기모터의 코어에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention, the outer peripheral surface of the magnet provided on the inner wall surface of the casing of the electric motor, but has a magnet opposing surface divided by a plurality of core slots and rotates by electricity supplied from the outside In the core of the motor,
상기 자석대향면에는 하나 이상의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.The magnet opposing surface is characterized in that at least one groove is formed.
또한, 상기 홈은 코어의 회전방향에 직교하는 방향으로 연장되며 일정 폭 및 깊이를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the groove extends in a direction orthogonal to the direction of rotation of the core, characterized in that it has a predetermined width and depth.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어(30)가 구비된 전기모터의 평단면도이다.3 is a plan sectional view of an electric motor having a
상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.The same reference numerals as the above reference numerals denote the same members having the same function.
도면을 참조하면, 자석(16)이 제공하는 원통형 사이공간에 코어(30)가 설치되어 있고, 상기 코어(30)의 회전중심에는 구동샤프트(20)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 상기 코어(30)는 외부로부터 전기를 공급받아 자석(16)과의 상호 작용에 의해 축회전함으로써 상기 구동샤프트(20)에 회전토오크를 인가한다.Referring to the drawings, it can be seen that the
상기 코어(30)의 자석대향면(30c)에는 두 개씩의 홈(30d)이 형성되어 있다. 상기 홈(30d)은 도 4에 도시한 바와같이 각각의 자석대향면(30c)에 나란하게 형성된 것으로서, 자석(16)에 대한 자석대향면(30c)의 평균 이격거리를 증가시킨다. 즉 상기와 같이 홈(30d)을 형성함으로써 자석(16)에 대한 자석대향면(30c)의 평균 이격거리가 증가하는 것이다. Two
상기 이격거리는 자석으로부터 자석대향면(30c)에 가해지는 자기력의 세기와 관계되는 것으로서, 홈(30d)의 개수가 증가하거나 또는 홈의 넓이나 깊이가 커지더라도 이격거리는 증가한다. 상기한 이격거리가 커질 경우 자석대향면(30c)에 미치는 자기력이 그만큼 작아지게 됨은 물론이다.The separation distance is related to the strength of the magnetic force applied to the
상기 자석대향면(30c)에 미치는 자석(16)의 자기력이 작을수록 그만큼 코어가 상기한 한 피치 이동하기가 쉽고, 한 피치 이동이 끝나는 순간 발생하는 진동의 크기도 작아진다. 그렇다고 상기 자석대향면(30c)의 자석(16)에 투영되는 면적이 줄어드는 것은 아니므로 코일에 의해 유도된 코어(30)의 유도자기력은 변함없어 토오크의 저하는 발생하지 않는다.The smaller the magnetic force of the
도 4는 상기 도 3에 도시한 코어의 사시도이다.4 is a perspective view of the core shown in FIG. 3.
도시한 바와같이, 코어(30)의 외주면으로서 코어슬롯(18e)에 의해 등간격으로 분할되며 자석(16)에 대향 위치하는 각각의 자석대향면(30c)에 두 줄씩의 홈(30d)이 형성되어 있다. 상기 홈(30d)의 개수나 형상은 경우에 따라 얼마든지 변형 가능함은 물론이다.As shown, two rows of
도 5는 상기 도 3에 도시한 전기모터로부터 발생하는 진동특성을 파악하기 위하여 구성한 진동검출장치의 일 예를 참고적으로 도시한 도면이다. 이러한 진동 검출장치는 공지의 것이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a vibration detecting device configured to identify vibration characteristics generated from the electric motor shown in FIG. 3. Such a vibration detecting device is known.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 코어(30)가 적용되어 있는 측정모터(D)에 토오크디텍터(C)가 연결되어 있고, 상기 토오크디텍터(C)는 벨트(B)를 통해 모터(A)에 동력이음 되어 있음을 알 수 있다. 따라서 상기 모터(A)를 구동하면 모터(A)의 회전력은 토오크디텍터(C)를 통해 측정모터(D)로 전달되어 측정모터(D) 내부의 코어(30)를 회전시킨다. 이 때 상기 토오크디텍터(C)는 코어(30)를 회전시키는데 소요되는 토오크를 계측하여 외부로 디스플레이한다. 상기 코어(30)의 자석대향면에 미치는 힘이 강할 경우 토오크의 최대치 및 최저치가 커지게 됨은 물론이다.Referring to the drawings, the torque detector C is connected to the measurement motor D to which the
도 6a 및 도 6b는 상기 도 5에 도시한 진동검출장치를 이용해 측정한, 모터의 토오크 특성을 참고적으로 나타내 보인 그래프 도면이다. 도 6a는 종래의 일반적인 코어(도 1의 18)가 내장된 모터의 토오크 특성을, 도 6b는 본 발명의 코어(도 3의 30)가 내장된 모터의 토오크 특성을 디스플레이하는 형상 화면을 캡쳐하여 나타내었다. 특히 시험시 사용되는 코어에 있어서 홈(30d)을 제외한 다른 부분의 사이즈는 모두 동일하다.6A and 6B are graphs showing, as a reference, torque characteristics of a motor measured using the vibration detection device shown in FIG. FIG. 6A shows a torque characteristic of a motor in which a conventional general core (18 in FIG. 1) is embedded, and FIG. 6B captures a shape screen displaying the torque characteristic of a motor in which the core (30 in FIG. 3) of the present invention is embedded. Indicated. In particular, in the core used in the test, the sizes of the other portions except for the
도 6a 및 도 6b에 도시한 그래프에 있어서 Y축은 토오크이고, X축은 시간이다. In the graphs shown in Figs. 6A and 6B, the Y axis is torque and the X axis is time.
도면을 참조하면, 각각의 그래프에 불규칙적인 사인곡선이 디스플레이 되어 있음을 알 수 있다. 상기 사인곡선의 한 사이클은, 코어가 상기한 한 피치만큼 이동하는 동안 구동샤프트(20)에 인가되는 토오크의 변화를 나타낸다. Referring to the drawings, it can be seen that irregular sinusoids are displayed in each graph. One cycle of the sinusoid represents the change in torque applied to the
또한 상기 사인곡선의 각 사이클에 있어서 최대점은 토오크디텍터(C)의 회전 축이 모터의 구동샤프트를 회전시켜 이를테면 도 2에 도시한 바와같이 자석대향면(18y)을 자석의 내측영역으로 진입시키는 순간의 토오크값이고, 최소값은 상기 자석대향면(18y)이 자석의 내측영역에 진입 완료한 순간의 토오크값이다. 상기 최대값 이후의 자석대향면(18y)의 진입은 자석(16)의 자기력에 의해서만 이루어지므로 토오크디텍터(C)에 가해지는 토오크는 마이너스 값이 된다. In addition, the maximum point in each cycle of the sinusoidal curve is that the rotation axis of the torque detector C rotates the drive shaft of the motor so that the
상기 토오크의 최대값과 최소값의 차이는 진동의 크기와 비례한다. 예컨대 최대값과 최소값의 차이가 없다면 코어의 회전에 따른 진동이 없을 것이다. 반대로 상기 차이값이 클수록 코어와 자석사이에 발생하는 진동이 커진다.The difference between the maximum and minimum values of the torque is proportional to the magnitude of the vibration. For example, if there is no difference between the maximum value and the minimum value, there will be no vibration due to the rotation of the core. On the contrary, the larger the difference, the greater the vibration generated between the core and the magnet.
여하튼 상기와 같이 자석대향면에 홈을 형성하여 자석에 대한 자석대향면의 평균 이격거리를 확장시킴으로써 토오크의 최대값과 최소값의 차이를 줄여 그만큼 모터로부터 발생하는 진동을 감소시킬 수 있었다. 본 출원인의 시험에 의하면 20% 이상의 진동감소 효과를 확인할 수 있었다. In any case, by forming a groove in the magnet opposing face as described above, by extending the average separation distance of the magnet opposing face with respect to the magnet, it was possible to reduce the difference between the maximum and minimum values of the torque to reduce the vibration generated from the motor. Applicant's test confirmed a vibration reduction effect of 20% or more.
아울러 상기 홈(30d)을 형성함으로써 그만큼 코어(30)의 관성모멘트가 작아지므로 코어가 한 피치 회전하고 멈추는 순간의 관성력이 작아져 상기한 토오크의 최소값도 작아진다. 즉 상기 홈은 코어의 무게를 줄임과 동시에 진동을 감소시키는 역할을 겸하는 것이다.In addition, since the inertia moment of the
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 로터 코어의 자석대향면에 소정형상의 홈을 형성함으로서 모터의 구동시 코어로부터 발생하는 진동이 감소함은 물론 중량도 가벼워 기동시 그만큼 전력소모를 줄일 수 있다.According to the present invention made as described above, by forming a groove of a predetermined shape on the magnet opposing surface of the rotor core, the vibration generated from the core when driving the motor is reduced as well as the weight is light, so that the power consumption can be reduced accordingly.
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