KR20140021912A

KR20140021912A - 에이에프피엠 모터

Info

Publication number: KR20140021912A
Application number: KR1020120088445A
Authority: KR
Inventors: 이상종; 윤희수; 배한경
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-21
Also published as: JP2014039461A; US20140042852A1

Abstract

본 발명에 따른 에이에프피엠 모터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권취된 마그네트 와이어와, 샤프트와, 상기 스테이터 코어를 상기 샤프트에 고정지지하는 스테이터 코어 지지부재를 포함하는 스테이터; 및
상기 스테이터 코어가 수용되도록 내부에 공간부가 형성된 로터 케이스와, 상기 스테이터 코어에 대향되도록 상기 로터 케이스의 내측부에 고정결합된 마그네트와, 상기 로터 케이스를 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지시키는 베어링을 포함하는 로터로 이루어지고, 상기 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 상기 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 ×n + 9) : ((6 × n + 9) + 1)또는 (6 ×n + 9) : ((6 ×n + 9) -1)이고, n은 0을 포함하는 양의정수이다.

Description

에이에프피엠 모터{Axial Flux Permanent Magnet Motor}

본 발명은 에이에프피엠 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터는 자석이 설치된 회전자와 코일이 설치된 고정자가 구비되고, 코일에 전압을 가하면 회전자가 회전된다.

그리고 이에 따른 모터는 에이에프피엠(AFPM:Axial Flux Permanent Magnet) 모터와 알에프피엠(RFPM : Radial Flux Permanent Magnet) 모터의 두 종류가 있다.

또한, 에이에프피엠 모터는 알에프피엠 모터에 비해 축방향 길이가 매우 짧을 특성을 지니고 있으며, 이와 같은 특징은 축방향 길이가 짧은 모터가 요구되는 구동시스템에 매우 유용하다.

그러나, 종래기술에 따른 모터는 거의 알에프피엠 모터이고, 에이에프피엠 모터의 경우 스테이터 코어의 제작이 어려움으로 인해 코어방식의 개발이 다소 부진하다. 이에 따라 하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌과 같이 종래기술에 따른 상기 에이에프피엠 모터는 코어가 없는 코어리스 모터로 개발되고 있으나, 코어리스 모터는 코일이 공극에 배치됨에 따라 넓은 공극이 요구되고, 이로 인해 손실이 크고 코어방식의 모터에 비해 단위부피당 출력이 낮고, 토크리플에 따른 소음 및 진동이 작은 문제점을 지니고 있다.

US 2009-0309430 A1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 관점은 스테이터 코어를 구비하고 상기 스테이터 코어에 마그네트 와이어를 권취함으로써 단위부피당 높은 출력을 얻을 수 있고, 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 마그네트에 의한 로터 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1) 또는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1), (n= 0, 1, 2...)으로 이루어짐에 따라 토크리플이 감소됨에 따라 소음 및 진동이 감소된 에이에프피엠 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권취된 마그네트 와이어와, 샤프트와, 상기 스테이터 코어를 상기 샤프트에 고정지지하는 스테이터 코어 지지부재를 포함하는 스테이터; 및 상기 스테이터 코어가 수용되도록 내부에 공간부가 형성된 로터 케이스와, 상기 스테이터 코어에 대향되도록 상기 로터 케이스의 내측부에 고정결합된 마그네트와, 상기 로터 케이스를 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지시키는 베어링을 포함하는 로터로 이루어지고, 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1), (n= 0, 1, 2...) 또는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1)이고, n은 0을 포함하는 양의정수이다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어는 상기 마그네트 와이어가 권취되는 마그네트 와이어 수용부가 상기 샤프트의 반경방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 형성된다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어는 상기 마그네트 와이어 수용부에 권취된 마그네트 와이어를 지지하기 위한 가이드부가 상기 샤프트의 축방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 서로 대칭되도록 형성된다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 가이드부는 상기 마그네트 와이어 수용부에 연결되고 상기 스테이터 코어의 외부로 돌출되도록 형성된다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어 분말자성소재를 이용한 몰딩방법으로 형성될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권취된 마그네트 와이어와, 샤프트와, 상기 스테이터 코어를 상기 샤프트에 고정지지하는 스테이터 코어 지지부재를 포함하는 스테이터; 및 상기 샤프트의 반경방향에 대하여 상기 스테이터 코어와 평행하도록 위치된 로터 케이스와, 상기 스테이터 코어에 대향되도록 상기 로터 케이스의 내측부에 고정결합된 마그네트와, 상기 로터 케이스를 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지시키는 베어링을 포함하는 로터로 이루어지고, 상기 스테이터 코어 지지부의 일면에 상기 스테이터 코어의 일면이 결합되고, 상기 스테이터 코어의 타면은 상기 마그네트에 대향되도록 위치되고, 스테이터 코어에 의한 스테이터와 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1) 또는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1)이고, n은 0을 포함하는 양의정수이다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어는 상기 마그네트 와이어가 권취되는 마그네트 와이어 수용부가 상기 샤프트의 반경방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 형성된다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어는 상기 마그네트 와이어 수용부에 권취된 마그네트 와이어를 지지하기 위한 가이드부가 상기 샤프트의 축방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 서로 대칭되도록 형성된다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 가이드부는 상기 마그네트 와이어 수용부에 연결되고 상기 스테이터 코어의 외부로 돌출되도록 형성된다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터의 상기 스테이터 코어는 분말자성소재를 이용한 몰딩방법으로 형성될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 스테이터 코어를 구비하고 상기 스테이터 코어에 마그네트 와이어를 권취함으로써 단위부피당 높은 출력을 얻을 수 있고, 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 마그네트에 의한 회전자의 로터 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1) 또는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1), (n= 0, 1, 2...)으로 이루어짐에 따라 토크리플이 감소됨에 따라 소음 및 진동이 감소된 에이에프피엠 모터를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터를 개략적으로 도시한 부분 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 하나의 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 정면도.
도 3은 도 2에 스테이터 코어의 개략적인 단면도.
도 4는 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 하나의 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 도 4에 도시한 스테이터 코어의 개략적인 단면도.
도 6은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 일실시예에 따른 스테이터를 개략적으로 도시한 평면도.
도 7은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 일실시예에 따른 로터를 개략적으로 도시한 평면도.
도 8은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 다른 실시예에 따른 로터를 개략적으로 도시한 평면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터를 개략적으로 도시한 부분 단면도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 에이에프피엠 모터(100)는 스테이터 코어(110), 마그네트 와이어(120), 샤프트(130) 및 스테이터 코어 지지부재(140)을 포함하는 스테이터와 로터 케이스(150), 마그네트(160) 및 베어링(170)을 포함하는 로터로 이루어진다.

보다 구체적으로, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 스테이터 코어(110)는 마그네트 와이어(120)가 권취되는 마그네트 와이어 수용부(111)가 상기 샤프트의 반경방향으로 상기 스테이터 코어(110)의 양단부에 형성되고, 상기 마그네트 와이어 수용부(111)에 권취된 마그네트 와이어(120)를 지지하기 위한 가이드부(112)가 상기 샤프트의 축방향으로 상기 스테이터 코어(110)의 양단부에 서로 대칭되도록 형성된다. 즉, 상기 가이드부(112)는 상기 마그네트 와이어 수용부(111)에 연결되고 상기 스테이터 코어(110)의 외부로 돌출되도록 형성된다.

또한, 상기 스테이터 코어(110)는 분말자성소재를 이용한 몰딩방법으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 마그네트 와이어(120)는 전술된 상기 스테이터 코어(110)의 마그네트 와이어 수용부(111)에 권취된다. 이때 상기 마그네트 와이어(120)는 상기 스테이터 코어(110)의 가이드부(112)에 의해 지지되어 상기 마그네트 와이어(120)가 스테이터 코어(110)의 외부로 이탈되는 것이 방지된다.

그리고 상기 스테이터 코어 지지부재(140)는 상기 스테이터 코어(110)를 샤프트(130)에 고정 지지시킨다.

다음으로, 상기 로터의 로터 케이스(150)는 내부에 상기 스테이터 코어(110)가 수용되도록 공간부가 형성된다. 그리고 상기 베어링(170)에 의해 회전가능하도록 상기 샤프트에 지지된다.

그리고 상기 마그네트(160)는 상기 스테이터 코어(110)에 대향되도록 상기 로터 케이스(150)의 내측부에 고정결합된다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터(100)의 상기 마그네트(160)는 상기 스테이터 코어(110)을 중심으로 상기 로터 케이스(150)의 양 내측부에 각각 결합됨에 따라 이중 로터구조로 구현된다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터(100)는 스테이터 코어(110)를 구비함으로써 단위부피당 높은 출력을 얻을 수 있게 된다.

도 6은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 일실시예에 따른 스테이터를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 일시실예에 따른 로터를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 발명의 에이에프피엠 모터에 있어서, 일실시예에 따른 스테이터 코어에 의한 스테이터와 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1)으로 이루어질 수 있다. 여기서 n= 0, 1, 2...이다.

그리고, 도시된 바와 같이, 도 6 및 도 7에 도시된 상기 에이에프피엠 모터는 10극 9슬롯 구조로 이루어진다. 즉, 상기 마그네트(160)에 의한 로터의 극수는 10극이고, 이를 위해 샤프트(130)의 원주방향으로 로터 케이스(150)에 상기 마그네트(160)은 10개가 구비된다. 또한 상기 스테이터 코어(110)에 의한 스테이터 슬롯은 9슬롯이다.

도 8은 도 1에 도시한 에이에프피엠 모터에 있어서, 다른 실시예에 따른 로터를 개략적으로 도시한 평면도이다.

본 발명의 에이에프피엠 모터에 있어서, 스테이터 코어에 의한 스테이터와 다른 실시예에 따른 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 n= 0, 1, 2...이다.

그리고, 도시된 바와 같이, 도 8에 도시된 상기 에이에프피엠 모터의 로터는 상기 마그네트(160)에 의한 로터의 극수는 8극이고, 이를위해 샤프트(130)의 원주방향으로 로터 케이스(350)에 상기 마그네트(360)은 8개가 구비된다.

이와 같이 이루어지고, 하기의 표 1은 n배수에 따른 병렬로 조합할 경우, 슬롯수 및 극수를 나타낸 것이다.

이와 같이 이루어짐에 따라, 상기 에이에프피엠 모터는 토크리플이 감소되고, 이에 따라 소음 및 진동이 감소된 에이에프피엠 모터를 제공하기 위한 것이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 에이에프피엠 모터(200)는 제1 실시예에 따른 에이에프피엠 모터(100)와 비교하여 로터의 구조만이 상이하다.

보다 구체적으로, 상기 에이에프피엠 모터(200)는 스테이터 코어(210), 마그네트 와이어(220), 샤프트(230) 및 스테이터 코어 지지부(240)를 포함하는 스테이터와 로터 케이스(250), 마그네트(260) 및 베어링(270)을 포함하는 로터로 이루어진다.

그리고 상기 로터 케이스(250)는 상기 샤프트(230)의 반경방향에 대하여 상기 스테이터 코어(210)에 대향되고 평행하도록 상기 베어링(270)에 의해 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지된다.

그리고 상기 스테이터 코어 지지부(240)의 일면에 상기 스테이터 코어(210)의 일면이 결합되고, 상기 스테이터 코어(210)의 타면은 상기 마그네트에 대향되도록 위치된다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터(200)의 상기 마그네트(260)는 상기 스테이터 코어(210)에 대향되어 상기 로터 케이스(250)의 내측부에 결합되어 단일 로터구조로 구현된다.

또한, 상기 제2 실시예에 따른 에이에프피엠 모터는 전술한 바와 같이, 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) + 1) 또는 (6 x n + 9) : ((6 x n + 9) - 1)로 이루어진다. 여기서 n= 0, 1, 2...이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 에이에프피엠 모터 110 : 스테이터 코어
111 : 마그네트 와이어 수용부 112 : 가이드부
120 : 마그네트 와이어 130 : 샤프트
140 : 스테이터 코어 지지부 150 : 로터 케이스
160 : 마그네트 170 : 베어링
200 : 에이에프피엠 모터 210 : 스테이터 코어
220 : 마그네트 와이어 230 : 샤프트
240 : 스테이터 코어 지지부 250 : 로터 케이스
260 : 마그네트 270 : 베어링
350 : 로터 케이스 360 : 마그네트

Claims

스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권취된 마그네트 와이어와, 샤프트와, 상기 스테이터 코어를 상기 샤프트에 고정지지하는 스테이터 코어 지지부재를 포함하는 스테이터; 및
상기 스테이터 코어가 수용되도록 내부에 공간부가 형성된 로터 케이스와, 상기 스테이터 코어에 대향되도록 상기 로터 케이스의 내측부에 고정결합된 마그네트와, 상기 로터 케이스를 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지시키는 베어링을 포함하는 로터로 이루어지고,
상기 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 상기 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 ×n + 9) : ((6 × n + 9) + 1) 또는 (6 ×n + 9) : ((6 ×n + 9) -1)이고, n은 0을 포함하는 양의정수인 에이에프피엠 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 스테이터 코어는
상기 마그네트 와이어가 권취되는 마그네트 와이어 수용부가 상기 샤프트의 반경방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 2에 있어서,
상기 스테이터 코어는
상기 마그네트 와이어 수용부에 권취된 마그네트 와이어를 지지하기 위한 가이드부가 상기 샤프트의 축방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 서로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 3에 있어서,
상기 가이드부는 상기 마그네트 와이어 수용부에 연결되고 상기 스테이터 코어의 외부로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 스테이터 코어는 분말자성소재를 이용한 몰딩방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권취된 마그네트 와이어와, 샤프트와, 상기 스테이터 코어를 상기 샤프트에 고정지지하는 스테이터 코어 지지부재를 포함하는 스테이터; 및
상기 샤프트의 반경방향에 대하여 상기 스테이터 코어와 평행하도록 위치된 로터 케이스와, 상기 스테이터 코어에 대향되도록 상기 로터 케이스의 내측부에 고정결합된 마그네트와, 상기 로터 케이스를 상기 샤프트에 회전가능하도록 지지시키는 베어링을 포함하는 로터로 이루어지고,
상기 스테이터 코어 지지부의 일면에 상기 스테이터 코어의 일면이 결합되고, 상기 스테이터 코어의 타면은 상기 마그네트에 대향되도록 위치되고, 상기 스테이터 코어에 의한 스테이터 슬롯과 상기 마그네트에 의한 로터의 극 수의 비는 (6 ×n + 9) : ((6 × n + 9) + 1) 또는 (6 ×n + 9) : ((6 ×n + 9) -1)이고, n은 0을 포함하는 양의정수인 에이에프피엠 모터.
청구항 6에 있어서,
상기 스테이터 코어는
상기 마그네트 와이어가 권취되는 마그네트 와이어 수용부가 상기 샤프트의 반경방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 7에 있어서,
상기 스테이터 코어는
상기 마그네트 와이어 수용부에 권취된 마그네트 와이어를 지지하기 위한 가이드부가 상기 샤프트의 축방향으로 상기 스테이터 코어의 양단부에 서로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 8에 있어서,
상기 가이드부는 상기 마그네트 와이어 수용부에 연결되고 상기 스테이터 코어의 외부로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.
청구항 8에 있어서,
상기 스테이터 코어는 분말자성소재를 이용한 몰딩방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 에이에프피엠 모터.