KR20100096298A

KR20100096298A - 모터 회전자

Info

Publication number: KR20100096298A
Application number: KR1020090015103A
Authority: KR
Inventors: 이석원; 손병욱
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-02

Abstract

본 발명은 모터 회전자에 관한 것으로서, 정다각형의 모양을 동일하게 가지며 축방향으로 적층 형성되는 복수개의 코어층을 포함하고, 상기 복수개의 코어층은 상기 정다각형의 각 변을 따라 내측의 다수 개소에 형성되는 마그네트 삽입공을 가지고, 상기 마그네트 삽입공은 상기 복수개의 코어층 간 상하로 일치되게 형성되며, 각 코어층은 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 돌극부가 각각 연장 형성되되 상기 돌극부는 상기 복수개의 코어층 간에는 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 코깅토크를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 종래의 모터 회전자에 비해 작업공수를 줄일 수 있으며 제조오차 및 마그네트의 부착불량을 크게 줄일 수 있다.

BLDC 모터, 코깅토크(cogging torque), 돌극부, 마그네트(magnet)

Description

모터 회전자{MOTOR ROTOR}

본 발명은 모터 회전자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전자 측에 마그네트가 구비되는 마그네트 로터 타입의 모터 회전자에 관한 것이다.

일반적으로, 영구자석형 모터는 영구자석을 구비한 회전자(rotor)와 자성코어를 구비한 고정자(stator)를 포함하는 바, 이때 영구자석과 자성코어 간의 상호력으로 인해 모터에 전원을 공급하지 않아도 토크가 존재하게 되는데 이를 "코깅토크(cogging torque)"라 한다.

차량의 조향장치에 구비되어 운전자의 조향력을 보완하여 주는 장치, 즉 MDPS(Motor Driven Power Steering)에도 상기와 같은 영구자석형 모터가 채용되고 있다.

그러나, 이러한 영구자석형 모터는 상기한 바와 같은 코깅토크를 발생시키고, 이는 조향장치의 체결기어를 통해 증폭되어 차량의 핸들에 전달됨으로써, 운전자의 조향감이 떨어지게 된다는 문제가 있었다.

이러한 문제로 인해 코깅토크가 작은 모터가 요구되어 왔다.

본 발명의 목적은 모터의 코깅토크를 줄일 수 있도록 개선된 모터 회전자를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 모터 회전자에 있어서, 정다각형의 모양을 동일하게 가지며 축방향으로 적층 형성되는 복수개의 코어층을 포함하고, 상기 복수개의 코어층은 상기 정다각형의 각 변을 따라 내측의 다수 개소에 형성되는 마그네트 삽입공을 가지고, 상기 마그네트 삽입공은 상기 복수개의 코어층 간 상하로 일치되게 형성되며, 각 코어층은 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 돌극부가 각각 연장 형성되되 상기 돌극부는 상기 복수개의 코어층 간에는 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자를 제공한다.

여기서, 상기 마그네트 삽입공은 정육각형의 각 변을 따라 소정 폭으로 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 돌극부는 상기 정다각형의 해당 변을 따라 일정거리 이동하여 형성될 수도 있다.

이때, 상기 복수의 코어층의 돌극부 간에는 상기 정다각형의 각 변을 따라 일정 간격으로 순차적으로 일정 간격 이동하여 형성될 수도 있다.

또한, 상기 돌극부는 상기 정다각형의 각 변을 따라 원호 형상으로 연장 형 성될 수도 있다.

한편, 상기 복수개의 코어층은 3개의 층 또는 2개의 층으로 이루어질 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 코깅토크를 감소시킬 수 있는 모터 회전자를 제공할 수 있다. 또한, 코깅토크의 감소를 위한 종래의 모터 회전자에 비해 작업공수를 줄이고 제조오차 및 마그네트의 부착불량을 크게 줄일 수 있는 모터 회전자를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 코어층(110, 120, 130)이 상하로 적층 형성되고, 각 코어층(110, 120, 130) 간 상하로 일치되게 관통 형성되는 다수의 마그네트 삽입공(112)에 각각 삽입되는 다수의 마그네트(140)를 포함하여 구성된다.

제1 코어층(110)은 얇은 판상의 제1 코어판(도 5a의 110')이 다수개 적층된 것으로서, 정다각형의 모양으로 형성되는 내측의 몸체부(111)와, 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 원호 형상의 돌극부(113)를 갖는다.

또한, 제1 코어층(110)은 상기 정다각형의 내측에 상기 정다각형의 각 변을 따라 각각 소정 폭으로 형성되는 마그네트 삽입공(112)을 갖는다.

제1 코어층(110)의 중앙부에는 모터의 회전축을 수용하기 위한 축공(114)이 형성된다.

여기서, 돌극부(113, 113')는 도 1 및 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(111)의 정다각형의 각 변에 연장 형성되되 일측단이 해당 변의 일측단과 일치하도록 치우치게 형성된다. 이러한 돌극부(113)는 후술하는 바와 같이 제2 코어층(120) 및 제3 코어층(130)의 각 돌극부(123, 133)와는 중첩되지 않는 영역을 갖게 된다.

제2 코어층(120)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 코어층(110)과 일치하는 정다각형의 몸체부(도 5b의 121' 참조)를 가지며, 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 원호 형상의 돌극부(123)를 갖는다.

또한, 제2 코어층(120)은 상기 제1 코어층(110)과 마찬가지로 상기 정다각형의 내측에 상기 정다각형의 각 변을 따라 각각 소정 폭으로 형성되는 마그네트 삽입공(도 5b의 122' 참조)을 가진다. 이에 따라, 제1 코어층(110)의 마그네트 삽입공(112)과 제2 코어층(120)의 마그네트 삽입공(122' 참조)은 서로 상하로 일치되게 형성된다.

제2 코어층(120)의 중앙부에는 모터의 회전축을 수용하기 위한 축공(도 5b의 124' 참조)이 형성된다.

여기서, 돌극부(123, 123')는 도 1 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(121' 참조)의 정다각형의 각 변에 연장 형성되되 해당 변의 정 중앙 영역에 위치된다. 따라서, 이러한 돌극부(123)는 상기한 제1 코어층(110)의 돌극부(113)와 모양은 갖으나 그 형성되는 위치면에서는 상기 제1 코어층(110)의 돌극부(113)가 형성된 위치로부터 해당 변을 따라 일정 거리 이동하여 형성됨으로써, 상기 제1 코 어층(110)의 돌극부(113)와 중첩되지 않는 영역을 가지게 된다. 마찬가지로, 상기 돌극부(123)는 후술하는 제3 코어층(130)의 돌극부(133)와도 중첩되지 않는 영역을 갖게 된다.

제2 코어층(130)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 코어층(110) 및 제2 코어층(120)과 일치하는 정다각형의 몸체부(도 5c의 131' 참조)를 가지며, 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 원호 형상의 돌극부(133)를 갖는다.

또한, 제3 코어층(130)은 상기 제1 코어층(110) 및 제2 코어층(120)과 마찬가지로 상기 정다각형의 내측에 상기 정다각형의 각 변을 따라 각각 소정 폭으로 형성되는 마그네트 삽입공(도 5c의 132' 참조)을 가진다. 이에 따라, 제3 코어층(130)의 마그네트 삽입공(132' 참조)은 상기 제1 코어층(110)의 마그네트 삽입공(112) 및 상기 제2 코어층(120)의 마그네트 삽입공(122' 참조)과 상하로 일치되게 형성된다.

제3 코어층(130)의 중앙부에는 모터의 회전축을 수용하기 위한 축공(도 5c의 134' 참조)이 형성된다.

여기서, 돌극부(133, 133')는 도 1 및 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(131' 참조)의 정다각형의 각 변에 연장 형성되되 그 일측단이 해당 변의 일측단과 일치하도록 치우치게 형성된다. 이때, 돌극부(133')는 상기한 제1 코어층(110)의 돌극부(도 1의 113 및 도 5a의 113' 참조)와는 상기 정다각형의 해당 변 상에서 서로 반대되는 일측단에 형성됨을 알 수 있다.

이에 따라, 이상과 같이 형성된 각 코어층(110, 120, 130)의 돌극부(113, 123, 133)는 서로 모양은 갖으나 그 형성되는 위치면에서는 상기 정다각형의 해당 변을 따라 일정 거리 이동하여 형성됨으로써 서로간 중첩되지 않는 영역을 가지게 된다. 구체적으로는, 상기 돌극부들(113, 123, 133)은 상기 정다각형의 해당 변을 따라 일정 간격으로 순차로 이동하여 형성 및 분포됨을 알 수 있다.

이상과 같은 돌극부들(113, 123, 133)의 배치상태는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같다.

도 3에서, 돌극부들(113, 123, 133)은 정다각형 몸체부(111)의 해당 변을 따라 순차 이동하여 형성됨을 알 수 있다.

도 4로부터 알 수 있듯이, 상기와 같은 배치상태로 인해 돌극부들(113, 123, 133)은 상하로 서로 수평 방향으로 순차 이동된 위치에서 돌출 형성됨을 알 수 있다.

한편, 도 3에서, 마그네트 삽입공(112, 122, 132)은 코어층(110, 120, 130) 간 서로 일치되게 상하로 관통 형성됨을 확인할 수 있다. 이에 따라, 이들 공통되게 형성된 마그네트 삽입공(112, 122, 132)에는 하나의 막대 형상의 마그네트(140)가 공통적으로 삽입되어 코어층(110, 120, 130) 간을 관통하여 각각 구비됨을 알 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 막대 형상의 마그네트(140)는 하나씩 코어층(110, 120, 130) 간을 관통하여 형성된다.

따라서, 이상과 같이 구성된 모터 회전자(100)에 의하면, 마그네트(140)으로부터 발생되는 자기장은 각 코어층(110, 120, 130)의 돌극부(113, 123, 133)를 통 해 외측 둘레의 고정자(도면 미도시) 측으로 분산 유도되므로, 이들 자기장이 회전자의 특정 위치에서만 유도됨으로 인해 나타나는 코깅토크의 발생 현상을 방지할 수 있다.

도 6은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)의 장점을 비교 설명하기 위하여 종래의 모터 회전자 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 6에 도시된 종래의 모터 회전자를 제조하기 위해서는, 서로 분리된 3개의 회전자 코어(12, 22, 32)의 각 표면에 마그네트(11, 21, 31)를 부착한 뒤 중앙의 축을 중심으로 각 회전자 코어(12, 22, 32)를 소정 각도로 회전시켜 상하 부착하는 방식에 의한다.

이에 반해, 상기한 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)를 제조하기 위해서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자 코어층(110, 120, 130)의 적층 구조는 마그네트(140)의 삽입만으로 쉽게 달성될 수 있으므로 종래기술과 달리 코어층 간 회전 각도의 오차 발생의 문제를 해소할 수 있을 뿐 아니라 이를 위한 별도의 장비가 필요하지 않게 된다.

또한, 도 6의 모터 회전자에서는, 마그네트를 상하 3단으로 분할 및 분리하여 각각 부착함으로써 이 또한 작업공수를 증가시키는 원인이 되었을 뿐 아니라 마그네트의 부착 불량의 발생 빈도가 높아지는 문제가 있었으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)에 의하면 단일의 마그네트(140)를 서로 상하로 일치되게 형성된 마그네트 삽입공(112, 122, 132)에 축방향과 평행 하게 삽입 부착하면 되므로 작업공수 및 부착 불량의 문제를 크게 개선할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자(100)에서 코어층은 3개의 층으로 이루어진 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 코어층은 2개이거나 필요하다면 4개 이상일 수도 있다.

또한, 도 1 내지 도 5c에서와 본 바와 같이, 각 코어층(110, 120, 130)의 몸체부 (111 참조) 형상은 정육각형인 것으로 도시되었으나 상기 몸체부의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 이를 제외한 다른 정다각형일 수도 있다.

상기한 모터 회전자(100)는 본 발명의 설명을 위한 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 되며, 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 회전자를 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 모터 회전자의 투명사시도,

도 3은 도 1의 모터 회전자의 적층된 코어층을 도시한 평면도,

도 4는 도 1의 모터 회전자의 정면도,

도 5a 내지 도 5c는 도 1의 모터 회전자의 각 코어층을 구성하는 단위 코어판을 도시한 평면도,

도 6은 종래의 모터 회전자를 도시한 분해사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 모터 회전자 110: 제1 코어층

111: 몸체부 112: 마그네트 삽입공

113, 123, 133: 돌극부 114: 축공

120: 제2 코어층 130: 제3 코어층

Claims

모터 회전자에 있어서,

정다각형의 모양을 동일하게 가지며 축방향으로 적층 형성되는 복수개의 코어층을 포함하고,

상기 복수개의 코어층은 상기 정다각형의 각 변을 따라 내측의 다수 개소에 형성되는 마그네트 삽입공을 가지고, 상기 마그네트 삽입공은 상기 복수개의 코어층 간 상하로 일치되게 형성되며,

각 코어층은 상기 정다각형의 각 변마다 외측으로 돌출되는 돌극부가 각각 연장 형성되되 상기 돌극부는 상기 복수개의 코어층 간에는 적어도 일부가 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제1항에 있어서,

상기 마그네트 삽입공은 정육각형의 각 변을 따라 소정 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 돌극부는 상기 정다각형의 해당 변을 따라 일정거리 이동하여 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제3항에 있어서,

상기 복수의 코어층의 돌극부 간에는 상기 정다각형의 각 변을 따라 일정 간격으로 순차적으로 일정 간격 이동하여 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제4항에 있어서,

상기 돌극부는 상기 정다각형의 각 변을 따라 원호 형상으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 코어층은 3개의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 회전자.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 코어층은 2개의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 모터 회전자.