KR20070119055A

KR20070119055A - 모터

Info

Publication number: KR20070119055A
Application number: KR1020077024934A
Authority: KR
Inventors: 유이치 요시카와; 히로시 무라카미; 유키노리 나카가와; 마사히코 모리사키; 후 리
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2007-12-18
Also published as: JP4670871B2; CN101322303A; US20090072650A1; EP1879283A4; WO2007123107A1; US7626299B2; KR100899913B1; EP1879283B1; JPWO2007123107A1; CN101322303B; EP1879283A1

Abstract

본 모터는, 환 형상의 스테이터 요크와, 이 스테이터 요크에서 내외를 향해 돌출한 복수의 내외 티스를 갖는 스테이터 코어와, 스테이터 코어에 감겨진 복수의 코일을 구비한 스테이터와, 내외 티스에 공극을 통해 대향하여 영구자석을 갖는 내측 로터와 외측 로터를 포함한다. 여기에서, 내외 슬롯수 S, 내외 영구자석의 극수 P는, S : P = 3 : 2N-1의 관계를 가진다. 단, N은 1이상의 정수이고, 2N-1이 3의 배수가 되는 경우를 제외한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은, 내측 로터와 외측 로터의 2개의 로터를 탑재하고, 스테이터에 토로이달 권선(Toroidal winding)이 감겨진 모터에 관한 것이다.

다이렉트 드라이브 세탁기의 구동용 모터 등에 사용되는 브러시리스 모터는, 저속 대토크로 저진동, 저소음인 것이 요망되고 있다. 다이렉트 드라이브 구동에 이용되는 모터는, 기어가 없고, 직접 구동하기 때문에, 모터의 대토크화가 필요하다. 이 때문에, 특허 문헌 1의 도 1과 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 외측 로터 구조에서, 스테이터에는 집중권 권선이 감겨진 모터가 사용되고 있다. 일반적으로, 저속 대토크가 요구되는 모터는, 집중권 권선이 감겨져 있다. 이것은, 분포권 권선의 모터는, 집중권 권선의 모터에 비해, 권선의 쇄교(鎖交) 자속이 증가하므로, 출력 토크가 10%에서 15% 정도, 커지는 경향이 있다.

그러나, 한편으로는, 집중권 권선의 모터는, 분포권 권선의 모터에 비해, 코일 엔드를 작게 할 수 있으므로, 권선의 저항치를 저감할 수 있고, 전체적으로 볼 때, 동일한 출력 토크를 필요로 하는 경우, 모터의 발열량을 억제하는 것이 가능하다. 또, 코일 엔드가 단축되므로, 모터 체적도 작게 할 수 있다. 이상으로부터, 집중권 권선의 모터는, 저속시에 대토크를 필요로 하고, 소형화가 특히 요구되는 용도에 적합하다. 또한, 고속시에는, 약화시킨 계자 제어(진행각 구동)에 의해, 전류 위상을 진행 위상각으로 구동하는 등의 방식이 채용되고 있다.

그러나, 집중권 권선의 모터는, 레이디얼력이 분포권 권선의 모터에 비해 커지므로, 진동, 소음이 증대한다. 도 7a는 싱글 로터형 모터에 있어서의 집중권 권선 방식의 경우의 시뮬레이션도를 도시한다. 동일하게, 도 7b는 싱글 로터형 모터에 있어서의 분포권 권선 방식의 경우의 시뮬레이션도를 도시한다. 이러한 도면으로부터 레이디얼력을 비교하면, 집중권 권선의 모터의 레이디얼력이 매우 큰 것을 확인할 수 있다. 또, 저속으로 운전되므로, 코깅 토크의 영향이 반영되기 쉬워진다. 따라서, 세탁기의 다이렉트 드라이브 구동 등, 저속, 고토크 모터에 있어서는, 코깅 토크가 작고, 레이디얼력이 작은 모터가 강하게 요구되고 있다.

또한, 특허 문헌 2는, 내측 로터와 외측 로터의 2개의 로터를 구비하는 모터(이후는, 집중권 더블 로터형 모터라고 칭한다)가 개시되어 있다. 집중권 더블 로터형 모터는, 분할된 티스(teeth)에 집중권으로 권선을 감고, 몰드 등에 의해, 티스를 연결시켜 스테이터를 구성하며, 스테이터에 균일한 갭을 갖고, 내측과 외측에 영구자석을 접합시킨 로터를 2개 구비하는 구성으로 되어 있다(특허 문헌 2의 도 8 참조). 이 때의 내측과 외측의 영구자석의 자극은 내측과 외측에서 이극으로 되어 있고, 집중권 더블 로터형 모터의 자속은, 외측의 로터에서 스테이터의 티스를 통해 내측의 로터로 들어가고, 스테이터의 티스를 통해 외측의 로터로 되돌아오는 자속 루프로 되어 있다. 집중권 더블 로터형 모터는, 종래의 싱글 로터형 모터에 비해, 내측과 외측의 자속을 사용할 수 있으므로, 출력 밀도를 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 싱글 로터형 모터와 동일하게, 권선이 집중권이기 때문에, 레이디얼력이 커지므로, 진동, 소음이 커지는 문제가 있었다.

다음으로 토로이달 권선으로 권선이 감겨지고, 외측 로터와 내측 로터의 2개의 로터를 갖는 모터가 특허 문헌 3에 개시되어 있다. 이 모터의 단면도를 도 8에 도시한다.

도 8은, 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 브러시리스 모터를 나타내고 있고, 스테이터(110)와 내측 로터(120)와 외측 로터(130)로 구성된 8극 12슬롯의 더블 로터형 토로이달 권선 방식의 모터의 단면도이다.

스테이터(110)는, 스테이터 요크(114)와, 스테이터 요크(114)에 설치된 외측 티스(112)와 내측 티스(113)로 이루어지고, 스테이터 요크(114)에는 3상 코일(115)이 감겨져 있다. 통상, 코일(115)은 스타 내지는 델타 결선되어 있다.

내측 로터(120)는, 스테이터(110)의 내측에 회전 가능하게 유지되고, 내측 로터 요크(121)와 내측 영구자석(122)으로 이루어진다. 또, 외측 로터(130)는, 스테이터(110)의 외측에 회전 가능하게 유지되고, 외측 로터 요크(131)와 외측 영구자석(132)으로 이루어진다. 내측 로터(120) 및 외측 로터(130)는, 코일(115)에 흐르는 전류에 의한 자계에 의해 회전한다. 또한, 도 8은, 내측 로터(120) 및 외측 로터(130)에 영구자석(122 및 132)을 각각 설치한, 표면 자석형 로터를 나타내고 있다.

도 9a에, 24극 18슬롯의 경우의 로터 위치에 대한 유기 전압 파형의 실측 결과를 나타낸다. 동일하게, 도 9b에, 8극 12슬롯의 경우의 로터 위치에 대한 유기 전압 파형의 실측 결과를 나타낸다. 가로축은, 모두 로터 위치(전기각)이다. 이러한 도면으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 유기 전압 파형이, 비대칭으로 왜곡되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이것은, 외측 로터(130)와 내측 로터(120)의 상호 완충 작용에 의한 것이고, 이와 같이 유기 전압이 왜곡됨으로써, 진동과 소음이 대폭으로 증가한다.

상기 종래 기술에 의하면, 2개의 로터를 탑재함으로써, 출력 토크를 크게 할 수 있지만, 예를 들면, 슬롯수 S와 극수 P를, S : P = 3 : 2N(단, N은 1이상의 정수)으로 한 경우, 권선 배치가 집중권과 동등해져 레이디얼력이 커지므로, 소음이 증가하는 과제가 있었다.

또, 일반적인 1개 로터를 갖는 분포권 모터의 경우, 레이디얼력을 상쇄하는 것이 가능하지만, 코일 엔드부가 커지므로, 권선 저항이 증가하여, 효율의 저하나 모터 체격의 대형화가 문제가 되고 있었다.

[특허 문헌 1 : 일본 특허 제3725510호 공보]

[특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 특표 2005-521378호 공보]

[특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 특개 2001-37133호 공보]

본 발명의 모터는 다음의 구성을 갖는다. 환 형상(環狀)의 스테이터 요크와, 이 스테이터 요크에서 직경방향 내측을 향해 돌출한 복수의 내측 티스와, 이 내측 티스와 동수로 스테이터 요크에서 직경방향 외측을 향해 돌출한 복수의 외측 티스와, 내측 티스 사이에 구성된 내측 슬롯과, 외측 티스 사이에 구성된 외측 슬롯을 갖는 스테이터 코어와, 내측 슬롯과 외측 슬롯 사이의 스테이터 요크에 감겨져, 3상 스타 또는 델타 형상으로 결선된 복수의 코일을 구비한 스테이터를 갖는다.

내측 티스에 공극을 통해 대향한 내측 로터와, 외측 티스에 공극을 통해 대향한 외측 로터를 포함하고, 내측 로터와 외측 로터는, 동일 회전축에 접속된다. 내측 로터는 내측 로터 요크와 내측 영구자석을 갖고, 외측 로터는 외측 로터 요크와 외측 영구자석을 갖는다.

여기에서, 내측 슬롯의 슬롯수와 외측 슬롯의 슬롯수는 동수의 슬롯수 S를 갖고, 내측 영구자석의 극수와 외측 영구자석의 극수는 동수의 극수 P를 가지며, 슬롯수 S와 극수 P는, S : P = 3 : 2N-1의 관계를 구비한다. 단, N은 1이상의 정수이고, 2N-1이 3의 배수가 되는 경우를 제외한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모터의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모터의 로터 위치에 대한 유기 전압 파형을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모터의 로터 위치에 대한 레이디얼력을 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모터의 로터 위치에 대한 코깅 토크를 나타낸 그래프이다.

도 5는 모터의 형태에 의한 출력 밀도의 비교를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 모터의 극수에 대한 토크 정수의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 7a는, 종래의 모터에 있어서의 레이디얼력의, 싱글 로터형 모터에 있어서의 집중권 권선 방식의 경우의 시뮬레이션도이다.

도 7b는, 종래의 모터에 있어서의 레이디얼력의, 싱글 로터형 모터에 있어서의 분포권 권선 방식의 경우의 시뮬레이션도이다.

도 8은 종래의 모터의 단면도이다.

도 9a는 종래의 24극 18슬롯의 모터에 있어서의 로터 위치에 대한 유기 전압 파형의 그래프이다.

도 9b는 종래의 8극 12슬롯의 모터에 있어서의 로터 위치에 대한 유기 전압 파형의 그래프이다.

[부호의 설명]

10 : 스테이터 11 : 스테이터 코어

12 : 외측 티스 13 : 내측 티스

14 : 스테이터 요크 15 : 코일

16 : 외측 슬롯 17 : 내측 슬롯

20 : 내측 로터 21 : 내측 로터 요크

22 : 내측 영구자석 30 : 외측 로터

31 : 외측 로터 요크 32 : 외측 영구자석

40 : 회전축

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 더블 로터를 갖는 토로이달 권선 방식의 브러시리스 모터의 단면도이다. 본 실시 형태의 모터는, 스테이터(10)와, 이 스테이터(10)의 내경측에 대향하는 내측 로터(20)와, 외경측에 대향하는 외측 로터(30)로 구성된다.

스테이터(10)를 구성하는 스테이터 코어(11)는, 대략 환 형상의 스테이터 요크(14)와, 이 스테이터 요크(14)에서 외주 방향으로 돌출한 외측 티스(12)와, 외측 티스(12)와 동수로 스테이터 요크(14)에서 내주 방향으로 돌출한 내측 티스(13)로 이루어진다. 각각의 외측 티스(12) 사이에는 외측 슬롯(16)이, 각각의 내측 티스(13) 사이에는 내측 슬롯(17)이 각각 구성되어 있다. 그리고, 3상 스타 혹은 델타 형상으로 결선되어 토로이달 권선 형식에 의한 복수의 코일(15)이, 외측 슬롯(16)과 내측 슬롯(17) 사이의 스테이터 요크(14)에 집중 권선 방식으로 감겨져 있다.

외측 티스(12)에 대향하여 소정의 에어 갭을 통해 외측 로터(30)가 배치되어 있다. 동일하게, 내측 티스(13)에 대향하여 소정의 에어 갭을 통해 내측 로터(20)가 배치되어 있다.

외측 로터(30)는, 외측 로터 프레임(도시하지 않음)의 내경측에 외측 로터 요크(31)가 고착되고, 또한 그 내경측에 링 형상의 외측 영구자석(32)이 고착되어 구성되어 있다. 외측 로터 프레임과 외측 로터 요크(31)는, 압입, 수축박음, 혹은 접착 등의 수단으로 결합된다. 외측 로터 요크(31)는 소정의 형상으로 천공된 전자(電磁) 강판을 적층하여 이루어지고, 자기 회로를 구성한다.

동일하게, 내측 로터(20)는, 내측 로터 프레임(도시하지 않음)의 외경측에 내측 로터 요크(21)가 고착되고, 또한 그 외경측에 링 형상의 내측 영구자석(22)이 고착되어 구성되어 있다. 내측 로터 프레임과 내측 로터 요크(21)는, 압입, 수축열박음, 혹은 접착 등의 수단으로 결합된다. 내측 로터 요크(21)는 소정의 형상으로 천공된 전자 강판을 적층하여 이루어지고, 자기 회로를 구성한다.

그리고, 내측 로터 프레임과 외측 로터 프레임은, 회전축(40)에 연결되고, 코일(15)에 소정의 통전을 행함으로써, 일체로 회전한다. 이와 같이, 본 실시 형태의 모터는, 내측 로터(20)의 구동 토크와 외측 로터(30) 구동 토크가 가산되어, 일반적인 내측 로터형 모터나 외측 로터형 모터에 비해, 고토크, 고출력을 실현할 수 있다.

여기에서, 본 실시 형태에 따른 모터에서는, 내측 로터(20)의 극수 및 외측 로터(30)의 극수는, 모두 20극이고, 슬롯수는 모두 12슬롯이다. 20극 12슬롯의 조합으로 함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이, 권선 배치가 분포권과 동등한 효과를 실현할 수 있다. 도 2는, 로터의 회전 위치(전기각)에 대한 유기 전압 파형을 나타낸 그래프이고, 권선 배치가 분포권의 경우와 동일한 대략 정현파가 되는 것을 확인할 수 있다. 이러한, 분포권의 자속 배치가 되는 조합은, 식 S : P = 3 : 2N-1로 나타내어진다. 단, N은 1이상의 정수이고, 2N-1이 3의 배수가 되는 경우를 제외한다.

내외 스테이터의 슬롯수와 내외 로터의 극수가 이 식으로 나타내어지는 관계를 만족하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 유기 전압 파형이 정현파 형상이 되므로, 모터의 진동과 소음이 억제된다. 이것은, 일반적으로, 분포권 권선이 집중권 권선에 비해, 유기 전압 파형이 정현파 형상이 되는 것을 이용하기 때문이다.

도 3은 로터 회전 위치(전기각)에 대한 레이디얼력을 나타낸 그래프이고, 실선은 본 실시 형태에 있어서의 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터, 파선은 비교를 위한 분포권 싱글 로터형 모터를 나타내고 있다. 이 도면으로부터, 분포권 권선의 싱글 로터형 모터에 비해, 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터는, 분포권 권선과 동일한 권선 배치를 실현할 수 있고, 또한, 내측 로터와 외측 로터의 진동 상쇄 효과에 의해, 레이디얼력을 저감할 수 있는 것을 확인할 수 있다.

예를 들면, 다이렉트 드라이브 세탁기의 구동용 모터 등은, 세탁시에 있어서, 10rpm에서 100rpm의 저속으로 회전한다. 매우 저속이므로, 세탁기의 진동, 소음에 코깅 토크가 영향을 미치기 쉽다. 그래서, 본 실시 형태에 나타낸 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터로 함으로써, 내측 로터와 외측 로터의 코깅 토크의 위상을 반전시킴으로써, 코깅 토크를 상쇄하는 것이 가능해진다.

도 4는, 로터 회전 위치(전기각)에 대한 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터의 코깅 토크 파형을 나타낸다. 가는 파선은 내측 로터(20)에 의한 코깅 토크, 가는 실선은 외측 로터(30)에 의한 코깅 토크이고, 중앙의 굵은 실선은 이것들을 합성한 모터 전체의 코깅 토크를 나타내고 있다. 이 그래프로부터, 내측 로터(20)의 코깅 토크의 위상과 외측 로터(30)의 코깅 토크의 위상을 반전시키고, 또 한, 파고치를 내측 로터와 외측 로터에서 거의 동일하게 함으로써, 모터 전체로서의 코깅 토크를 대폭으로 저감할 수 있는 것을 나타내고 있다. 따라서, 상기 식에서 나타내어지는 조합을 이용함으로써, 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터로서는, 진동, 소음을 대폭으로 저감할 수 있는 것이 명확해진다.

도 5에 본 발명의 모터와 종래 모터의 출력 밀도의 비교를 나타낸다. 출력 밀도란 모터 체적당의 출력이다. A는 내측 로터형 모터의 경우, B는 외측 로터형 모터의 경우, C는 집중권 더블 로터형 모터의 경우, D는 본 실시 형태에 있어서의 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터의 경우를 각각 나타내고 있다. 흰색 부분은 내측 로터에 의한 출력 밀도, 해칭 부분은 외측 로터에 의한 출력 밀도이고, C와 D에 나타낸 더블 로터형 모터에 있어서는, 내외 로터의 출력 밀도가 가산된 것이 된다.

도 6은, 극수에 대한 토크 정수의 관계를 나타내고 있다. 굵은 실선은, 본 발명의 실시 형태의 모터의 경우, 가는 파선과 가는 실선은, 비교를 위해 본 발명의 모터 이외의 경우를 나타낸다. 굵은 실선은, 본 발명의 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터에 있어서의 극수와 슬롯수(12슬롯시)의 관계를 나타내고, 여기에서는 슬롯수를 12로 고정하여 극수를 변화시켜 나타내고 있다. 20극 12슬롯시의 토크 정수를 1로 하여, 상기 식을 만족하는 4극 12슬롯, 20극 12슬롯, 28극 12슬롯, 44극 12슬롯의 경우를 나타내고 있다.

또, 가는 파선은, 종래의 일반적인 모터에 있어서의 극수와 슬롯수(12슬롯시)의 관계를 나타낸다. 종래의 일반적인 모터의 슬롯수와 극수의 비율은, S : P = 3 : 2N(N=1 이상의 정수)이고, 이 조합으로서, 8극 12슬롯, 16극 12슬롯, 32극 12슬롯, 40극 12슬롯을 나타내고 있다. 또, 가는 실선은, 본 발명과 종래의 조합 이외를 나타내고 있다. 이 그래프로부터, 본 발명과 종래예를 동극수로 비교하면, 본 발명의 모터는, 모든 극수에 있어서 토크 정수가 우수한 것을 알 수 있다.

도 5로부터, 내측 로터의 싱글 로터형 모터에 비해, 본 발명의 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터는 1.9배의 출력 밀도로 되어 있다. 또, 외측 로터의 싱글 로터형 모터에 비해, 본 발명의 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터는 1.5배의 출력 밀도로 되어 있다. 본 발명의 모터는, 내측 로터의 출력과 외측 로터의 출력이 가산됨으로써, 구동 모터의 스페이스를 유효적으로 활용하는 것이 가능하므로, 출력을 종래에 비해, 대폭으로 향상할 수 있다. 또한, 도 6으로부터, 본 발명의 슬롯수와 극수의 조합을 이용함으로써, 출력 토크를 대폭으로 향상시키는 것이 가능하다. 이로부터, 본 발명의 모터를 세탁기의 구동 모터로서 적용하면, 동일한 구동 모터 체적으로, 세탁 용량을 1.5배에서 1.9배로 크게 할 수 있다. 또, 이는, 동일한 출력이면, 구동 모터의 체적을 35%에서 50% 저감할 수 있는 것을 나타내고 있다.

또한, 집중권 더블 로터형 모터와 비교하면, 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터는 출력 밀도를 1.4배로 할 수 있으므로, 동일한 구동 모터 체적이면, 세탁 용량을 1.4배로 할 수 있다. 집중권 더블 로터형 모터에서의 자속은, 외측의 로터에서 스테이터의 티스를 통해 내측의 로터로 들어가고, 스테이터의 티스를 통해 외측의 로터로 되돌아오는 자속 루프로 되어 있다. 외측과 내측의 자석을 통과 하기 때문에, 외관상의 에어 갭이 많아지므로, 자석의 자속이 유효적으로 활용되지 않는다.

이것에 반해, 토로이달 권선 방식의 더블 로터형 모터의 자속은, 외측 로터(30)에서 스테이터(10)의 외측 티스(12), 스테이터 요크(14)를 통해 외측 로터(30)로 되돌아오는 루프와, 내측 로터(20)에서 스테이터(10)의 내측 티스(13), 스테이터 요크(14)를 통해 내측 로터(20)로 되돌아오는 루프의 2개이다. 이것에 의해, 외관상의 에어 갭은, 싱글 로터형 모터와 동일해지므로, 싱글 로터형 모터를 2개 합한 출력을 얻을 수 있다.

본 발명의 모터는, 토로이달권 권선이므로, 종래의 분포권의 모터에 비해, 코일 엔드나, 권선 둘레길이를 단축할 수 있다. 따라서, 권선 저항치를 저감함으로써 구리손실을 저감하여, 고효율 모터를 실현할 수 있다.

이상으로부터, 본 발명의 슬롯수 S와 영구자석의 극수 P의 조합을 이용함으로써, 저진동·저소음, 고효율, 및 소형화를 실현한 모터를 제공하는 것이 가능해진다. 특히, S : P = 3 : 5의 관계가 최적이고, 본 발명의 효과를 최대한으로 발휘할 수 있다. 이것은, 도 6으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 슬롯수 12의 경우에 있어서는, S : P = 12 : 20이 최대의 토크 정수가 되는 것으로부터 알 수 있다.

본 실시 형태에서는, 내측 로터(20)와 외측 로터(30)는, 모두 로터 요크의 표면에 영구자석을 구비한 이른바 표면 자석형 모터(SPM형 모터)로서 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 로터 요크에 영구자석 매설 구멍 을 갖고, 거기에 영구자석을 매설하는 구성의 이른바 영구자석 매설형 모터(IPM형 모터)로 할 수도 있다. 내측 로터(20)와 외측 로터(30) 중 어느 한 쪽을 영구자석 매설형 모터로 하는 구성도 가능하다.

또, 영구자석으로서 희토류 자석을 사용하는 것이나, 자석을 로터 내부의 영구자석 매설 구멍에 매몰시킴으로써, 자석의 자속이나, 릴럭턴스 토크를 활용할 수 있으므로, 한층 더 효과를 발휘할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 외측 로터 프레임 및 내측 로터 프레임을 채용하고, 외측 로터 프레임과 내측 로터 프레임이 회전축(40)에 연결되는 구성으로 되어 있다. 그러나, 외측 로터 프레임 및 내측 로터 프레임을 채용하지 않고, 외측 로터(30)와 내측 로터(20)는, 수지 몰드에 의해 결합되는 구성으로 해도 된다.

본 발명의 모터는, 종래의 분포권 모터의 특징인 저소음·저진동화와, 집중권 모터의 특징인 고효율·소형화를 조합한 것이 된다. 또한, 토로이달 권선 방식의 더블 로터 구조의 특징을 살린, 슬롯수 S와 영구자석의 극수 P의 조합을 이용하고, 내외의 2개 로터의 레이디얼력을 캔슬시킴으로써, 한층 더 저진동·저소음화를 실현할 수 있다.

본 발명은, 가전제품이나 전장품 등, 소형화가 요구되고, 또한 고출력으로 고효율, 저진동·저소음, 저비용이 요구되는 용도의 모터에 유용하다.

Claims

환 형상의 스테이터 요크와, 상기 스테이터 요크에서 직경방향 내측을 향해 돌출한 복수의 내측 티스(teeth)와, 상기 내측 티스와 동수로 상기 스테이터 요크에서 직경방향 외측을 향해 돌출한 복수의 외측 티스와, 상기 내측 티스 사이에 구성된 내측 슬롯과, 상기 외측 티스 사이에 구성된 외측 슬롯을 갖는 스테이터 코어와, 상기 내측 슬롯과 상기 외측 슬롯 사이의 상기 스테이터 요크에 감겨져, 3상 스타 또는 델타 형상으로 결선된 복수의 코일을 구비한 스테이터와,

상기 내측 티스에 공극을 통해 대향한 내측 로터와, 상기 외측 티스에 공극을 통해 대향한 외측 로터를 포함하고, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터는, 동일 회전축에 접속되며,

상기 내측 로터는 내측 로터 요크와 내측 영구자석을 갖고, 상기 외측 로터는 외측 로터 요크와 외측 영구자석을 가지며,

상기 내측 슬롯의 슬롯수와 상기 외측 슬롯의 슬롯수는 동수의 슬롯수 S를 갖고, 상기 내측 영구자석의 극수와 상기 외측 영구자석의 극수는 동수의 극수 P를 가지며,

상기 슬롯수 S와 상기 극수 P는, S : P = 3 : 2N-1(단, N은 1이상의 정수이고, 2N-1이 3의 배수가 되는 경우를 제외한다)의 관계를 구비한, 모터.
청구항 1에 있어서,

상기 슬롯수 S와 상기 극수 P가, S : P = 3 : 5의 관계를 구비한, 모터.
청구항 1에 있어서,

상기 내측 영구자석과 상기 외측 영구자석의 적어도 한 쪽은, 상기 내측 로터 요크와 상기 외측 로터 요크의 표면에 구비된, 모터.
청구항 1에 있어서,

상기 내측 영구자석과 상기 외측 영구자석의 적어도 한 쪽은, 상기 내측 로터 요크와 상기 외측 로터 요크의 내부에 매설된, 모터.
청구항 1에 있어서,

상기 회전축의 회전수는, 10rpm에서 100rpm의 범위의 저속을 포함하는, 모터.
청구항 1에 있어서,

상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 구동 토크는 가산되고, 상기 내측 로터와 상기 외측 로터의 코깅 토크(cogging torque)는 상쇄되는, 모터.