KR20140078206A

KR20140078206A - 모터의 회전자

Info

Publication number: KR20140078206A
Application number: KR1020120147296A
Authority: KR
Inventors: 박영일; 신동주
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-06-25
Also published as: EP2744077A3; EP2744077B1; KR101461596B1; CN103872816B; US20140167532A1; EP2744077A2; CN103872816A; US20170149297A1; US10367387B2; US9601953B2

Abstract

본 발명은 링 마그넷과 레진의 결합력을 높임으로써 모터의 견고성을 향상시킬 수 있는 모터의 회전자에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 모터의 회전자는 중심부를 관통하는 삽입공이 형성된 링 마그넷; 상기 삽입공에 삽입되는 샤프트; 및 상기 삽입공과 상기 샤프트 사이에 배치되어 상기 링 마그넷과 상기 샤프트를 고정하는 레진을 포함하고, 상기 레진은 상기 링 마그넷의 상하면으로 연장되어, 상기 링 마그넷 상하면의 적어도 일부를 덮는다.

Description

모터의 회전자{ROTOR OF MOTOR}

본 발명은 모터의 회전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페라이트 마그넷 모터를 구성하는 회전자에 관한 것이다.

자동차의 변속기(Transmission)는 사용자의 클러치 조작에 따라 수동 조작되거나, 미션에 의해 속도에 따라 자동 조작되는 변속장치로서, 모터를 포함하여 구성된다.

일반적으로 이러한 변속기의 모터로는 영구자석을 회전자 내부에 매립하는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터가 사용된다.

IPM 타입의 모터는 중량이 가벼우면서도 자성이 매우 강한 NdFeB계 영구자석을 사용기 때문에 효율과 출력밀도가 높은 장점이 있다.

하지만, NdFeB계 영구자석이 희토류인 네오디뮴(Nd)을 포함하고 있어, 희토류의 가격 상승으로 인해 모터 자체의 제조비용이 높아질 수밖에 없는 문제가 있다.

이에 따라, 최근에는 희토류를 사용하지 않는 비희토류계 모터로 관심이 집중되고 있는 추세이다.

비희토류계 모터로는 페라이트 마그넷 모터, 유도 모터, 릴럭턴스 모터 등이 있으며, 이 중 페라이트 마그넷 모터가 가장 대표적이다.

페라이트 마그넷 모터는 자성체 세라믹인 페라이트(Ferrite) 마그넷을 사용하는 모터로서, 희토류계 모터에 비해 가격이 저렴하면서도 설계가 용이한 장점이 있다.

일반적으로 페라이트 마그넷 모터는 삽입공이 형성된 페라이트 링 마그넷(Ring magnet) 및 삽입공에 삽입되는 샤프트(Shaft)로 구성되고, 링 마그넷과 샤프트는 레진으로 고정된다.

이때, 레진은 샤프트와 링 마그넷 간의 접촉 부위에만 배치된다.

이로 인해 종래의 페라이트 마그넷 모터는 링 마그넷과 레진 간의 결합력이 낮아, 모터가 급정지하는 경우 회전자의 관성으로 인해 링 마그넷이 레진으부터 분리되는 문제가 발생한다.

또한, 페라이트 마그넷의 특성상 충격에 매우 취약한 것은 물론, 링 마그넷의 상하면이 외부로 노출되어 있기 때문에, 모터 사용 시 크랙 발생이 빈번하며, 발생한 크랙의 유출로 인해 모터 성능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 링 마그넷과 레진의 결합력을 높임으로써 모터의 견고성을 향상시킬 수 있는 모터의 회전자를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 링 마그넷의 크랙 발생을 저감할 수 있는 모터의 회전자를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 중심부를 관통하는 삽입공이 형성된 링 마그넷; 상기 삽입공에 삽입되는 샤프트; 및 상기 삽입공과 상기 샤프트 사이에 배치되어 상기 링 마그넷과 상기 샤프트를 고정하는 레진을 포함하고, 상기 레진은 상기 링 마그넷의 상하면으로 연장되어, 상기 링 마그넷 상하면의 적어도 일부를 덮는 모터의 회전자를 제공한다.

상기 링 마그넷은 상기 레진과의 접합면에 형성된 적어도 하나의 마그넷 고정홈을 포함하고, 상기 마그넷 고정홈에는 상기 레진이 삽입된다.

상기 샤프트는 상기 레진과의 접합면에 형성된 적어도 하나의 샤프트 고정홈을 포함하고, 상기 샤프트 고정홈에는 상기 레진이 삽입된다.

상기 링 마그넷의 표면은 코팅재를 통해 코팅된다.

상기 링 마그넷의 표면은 일부가 코팅재를 통해 코팅된다.

상기 링 마그넷의 상하면 및 외경면의 적어도 일부는 코팅재를 통해 코팅된다.

상기 코팅재는 테프론이다.

상기 코팅재는 10~30㎛의 두께로 형성되는 모터의 회전자.

상기 레진은 사출 성형된다.

본 발명에 따르면, 레진이 링 마그넷의 삽입공과 샤프트 사이에 배치됨은 물론, 링 마그넷의 상하부면의 적어도 일부를 덮도록 형성됨으로써, 링 마그넷의 고정력이 향상되어 모터의 견고성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따르면, 레진이 링 마그넷의 상하부면을 덮기 때문에 링 마그넷의 노출 면적이 줄어들어 크랙 발생이 감소한다. 아울러 링 마그넷에 크랙이 발생한다 하더라도 링 마그넷의 상하면에 배치된 레진이 링 마그넷을 보호하고 있어, 회전자 외부로 크랙 물질이 유출됨으로 인한 모터 성능 저하의 염려가 없다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 링 마그넷을 코팅함으로써, 링 마그넷의 크랙 방지 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 회전자의 측단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 회전자의 상부면을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모터 회전자의 측단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모터 회전자의 상부면을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 회전자를 적용한 모터의 슬립 토크를 측정한 그래프, 및
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테프론 코팅의 효과를 측정한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 회전자의 측단면도이고, 도 2는 그 상부면을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 회전자는 샤프트(100), 링 마그넷(200), 및 레진(300)을 포함한다.

링 마그넷(200)은 중심부를 관통하는 삽입공(201)을 포함하고, 샤프트(100)는 링 마그넷(200)의 삽입공(201)에 삽입된다.

레진(300)은 삽입공(201)의 내측면과 샤프트(100) 사이에 배치되어 링 마그넷(200)과 샤프트(100)를 고정한다. 아울러, 레진(300)은 링 마그넷(200)의 상하면으로 연장되어, 링 마그넷(200)의 상하면을 덮도록 형성된다. 구체적으로, 레진(300)은 링 마그넷(200)의 상하면 중 적어도 일부를 덮을 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 링 마그넷(200)의 상하면 일부를 덮도록 형성될 수도 있고, 상하면 전부를 덮도록 형성될 수도 있다.

종래 페라이트 마그넷 모터의 회전자에서는 레진이 링 마그넷의 삽입공과 샤프트 사이에만 배치된다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명과는 달리 종래에는 레진의 상하면이 링 마그넷의 상하면과 일직선을 이루게 된다.

즉, 종래에는 레진과 링 마그넷의 접합 부위가 삽입공의 내측면에만 존재하므로, 종래 기술 부분에서도 언급한 바와 같이 링 마그넷과 샤프트 간의 결합력이 낮을 수밖에 없고, 링 마그넷의 상하면이 외부로 노출되어 크랙 발생 및 유출의 문제가 있다.

이에 반해, 본 발명에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 레진(300)이 링 마그넷(200)의 상하면을 덮도록 형성되기 때문에, 링 마그넷(200)과 레진(300) 간의 접합면이 종래에 비해 확장되어, 상호 결합력이 향상될 수 있다. 또한, 레진(300)으로 인해 링 마그넷(200) 상하면의 노출 면적이 줄어들기 때문에, 링 마그넷(200)의 크랙 발생이 감소함은 물론, 크랙이 발생하는 경우에도 크랙 물질의 외부 유출이 방지될 수 있어 모터 성능이 향상될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 레진(300)은 사출 성형 등의 방법으로 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 모터 회전자를 나타내는 도면으로서, 도 3은 측단면도, 도 4는 그 상부면을 각각 나타낸다.

도 1 및 도 2의 일 실시 예에서는 링 마그넷(200)의 상하면 및 삽입공(201)의 내측면 등이 일직선으로 형성되어 있으나, 도 3 및 도 4의 실시 예에서는 링 마그넷(200)의 상하면 및 삽입공(201)의 내측면 중 적어도 일부에 마그넷 고정홈(202)이 형성된다. 샤프트(100), 링 마그넷(200), 및 레진(300)의 배치는 일 실시 예와 동일하다.

레진(300)이 링 마그넷(200)의 삽입공(201) 내부와 상하면 부위에 형성될 때, 이러한 마그넷 고정홈(202)에도 레진(300)이 삽입되게 된다. 이를 통해, 링 마그넷(200)과 레진(300) 간의 결합력이 더욱 향상될 수 있다.

보다 상세히 하면, 링 마그넷(200)과 레진(300)의 접촉면이 평평한 경우, 회전과 정지를 반복하게 되는 회전자의 특성상 회전 후 정지가 이루어지는 과정에서 링 마그넷(200)의 관성력에 의해 링 마그넷(200)의 평평한 면이 레진(300)으로부터 떨어져 이탈될 가능성이 있다.

하지만, 마그넷 고정홈(202)에 레진(300)이 삽입되는 경우, 레진(300)이 링 마그넷(200)을 붙잡아주게 되는 일종의 체결 구조가 형성되기 때문에 결합력이 향상될 수 있는 것이다.

마그넷 고정홈(202)은 레진(300)과의 접합면에 국부적 또는 연속적으로 적어도 하나 이상이 형성될 수 있으며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 단턱 형태로 형성될 수도 있다.

아울러, 샤프트(100)에도 링 마그넷(200)의 고정홈(202)과 동일한 기능을 위하여, 레진(300)과의 접합면에 적어도 하나의 샤프트 고정홈(101)이 형성될 수 있다. 이러한 샤프트 고정홈(101) 또한 측면에 국부적 또는 연속적으로 적어도 하나 이상이 형성되어, 레진(300)과 샤프트(100) 간의 결합력을 향상시키게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 회전자를 적용한 모터의 슬립 토크(Slip torque)를 측정한 그래프이다. 슬립 토크란 회전자가 회전하다가 갑자기 정지하였을 때, 마그넷이 레진으로부터 떨어져 미끄러지는 토크를 의미한다.

도 5에서 세로축은 토크 수치(N.mm)를 나타내며, 가로축 중 좌측(Before)은 종래 모터의 토크 데이터, 우측(After)은 본 발명에 따른 회전자를 사용한 모터의 토크 데이터를 각각 나타낸다.

도 5를 참조하면, 종래 모터의 경우 25N.m 대의 토크를 발생하는 반면, 본 발명에 따른 모터의 경우 45N.m 대의 토크를 발생하는 것으로 나타나, 본 발명을 적용한 모터의 토크 데이터가 종래에 비해 현저하게 향상됨을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 링 마그넷(200)을 코팅재로 코팅할 수 있으며, 코팅재로는 테프론(Teflon) 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예(도 1, 도 2) 및 다른 실시 예(도 3, 도 4)에서는 링 마그넷(200)의 노출 표면, 즉 상하면 일부와 외경면이 코팅재(400)로 코팅되어 있으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 링 마그넷(200)은 표면의 일부 또는 전체가 코팅될 수 있다.

코팅 방법은 코팅될 링 마그넷(200)의 표면을 샌딩(Sanding)하는 단계, 코팅재(400)를 예열하여 샌딩된 링 마그넷(200) 표면에 코팅하는 단계, 및 코팅된 코팅재(400)를 후열하는 단계를 포함할 수 있다. 하지만 이러한 코팅 방법은 실시 예에 불과할 뿐, 이에 한정되지 않고, 코팅재(400)의 종류에 따라 다양한 코팅 방법을 적용할 수도 있다.

이때, 코팅재(400)는 10~30㎛의 두께로 형성될 수 있다.

이와 같이 박막으로 형성된 코팅은 링 마그넷(200)의 자성에 영향을 끼치지 않으면서도, 링 마그넷(200) 표면을 보호할 수 있어 크랙 방지의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 코팅으로 인해 링 마그넷(200) 자체의 부식을 방지하는 효과를 추가적으로 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테프론 코팅의 효과를 측정한 그래프이다.

도 6에서 세로축은 링 마그넷(200)의 내압 수치를 나타내며, 가로축 중 좌측은 테프론 코팅을 형성하지 않은 경우의 내압 데이터, 우측은 20㎛ 두께의 테프론 코팅이 형성된 경우의 내압 데이터를 각각 나타낸다.

도 6을 참조하면, 테프론 코팅을 형성한 경우, 코팅을 형성하지 않았을 때보다 내압 성능이 향상되었음을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 모터 회전자는 페라이트 마그넷 모터에 적용될 수 있음은 물론, 페라이트 마그넷 모터 외에도 레진을 통해 샤프트와 마그넷이 고정되는 구조의 모터라면 필요에 따라 다양하게 적용 가능하다.

아울러, 적용 범위 또한 자동차의 변속기용 모터에 한정되지 않으며, 모터가 사용되는 장치라면 어느 장치에도 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 100 : 샤프트 20, 200 : 링 마그넷
21, 201 : 삽입공 30, 300 : 레진
101 : 샤프트 고정홈 202 : 마그넷 고정홈
400 : 코팅재

Claims

중심부를 관통하는 삽입공이 형성된 링 마그넷;
상기 삽입공에 삽입되는 샤프트; 및
상기 삽입공과 상기 샤프트 사이에 배치되어 상기 링 마그넷과 상기 샤프트를 고정하는 레진
을 포함하고,
상기 레진은 상기 링 마그넷의 상하면으로 연장되어, 상기 링 마그넷 상하면의 적어도 일부를 덮는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 링 마그넷은 상기 레진과의 접합면에 형성된 적어도 하나의 마그넷 고정홈을 포함하고,
상기 마그넷 고정홈에는 상기 레진이 삽입되는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 레진과의 접합면에 형성된 적어도 하나의 샤프트 고정홈을 포함하고,
상기 샤프트 고정홈에는 상기 레진이 삽입되는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 링 마그넷의 표면은 코팅재를 통해 코팅되는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 링 마그넷의 표면은 일부가 코팅재를 통해 코팅되는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 링 마그넷의 상하면 및 외경면의 적어도 일부는 코팅재를 통해 코팅되는 모터의 회전자.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅재는 테프론인 모터의 회전자.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅재는 10~30㎛의 두께로 형성되는 모터의 회전자.
제1항에 있어서,
상기 레진은 사출 성형되는 모터의 회전자.