KR20150072448A

KR20150072448A - 스포크 영구 자석 로터

Info

Publication number: KR20150072448A
Application number: KR1020157013118A
Authority: KR
Inventors: 치하드 에킨; 에민 귤테킨 썬메즈; 야꿉 이맷; 후세인 오란
Original assignee: 아세릭 에이. 에스
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-06-29
Also published as: CN104871403A; US20150295460A1; WO2014082837A3; WO2014082837A2; US10069357B2; KR101711136B1; EP2926438A2; CN104871403B

Abstract

본 발명은, 브러시리스 직류 전기 모터(16)에 이용되는 스포크 타입의 영구 자석 로터(1)로서, 그 고정부를 형성하는 스테이터(17) 내에 회전부를 형성하고, 스테이터(17)의 내부면과 로터(1) 사이에 에어 갭(18)을 갖는 로터(1)는, 강자성 적층체 또는 강자성 분말 금속으로 제조된 원통형 코어(2); 코어(2)에 고정되어 회전축을 형성하는 샤프트(3); 코어(2)의 중앙에 배치되며 샤프트(3)를 지탱하는 샤프트 구멍(4)을 갖는 허브(5); 허브(5) 주위에 모두 배치된 하나 이상의 폴 세그먼트(6); 폴 세그먼트(6)들 사이에 배치된 하나 이상의 자석 슬롯(7); 접선방향으로 자기화되고 자석 슬롯(7) 내에 배치되며 반경방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 자석(8); 및 플라스틱 또는 알루미늄과 같은 비자성 재료로 제조되며 사출 성형법에 의해 코어(2)의 전방면 및 후방면 상에 고정되는 2개의 단부 링(9)을 포함한다.

Description

스포크 영구 자석 로터{A SPOKE PERMANENT MAGNET ROTOR}

본 발명은 브러시리스 직류 모터에 이용되는 스포크 영구 자석 로터에 관한 것이다.

에너지 효율 분야에서의 발전 및 규정이 고효율 전기 모터에 대한 요구를 증대시키고 있다. 스포크 타입의 로터는 로터 코어를 형성하는 폴 세그먼트들 사이에 배치된 하나 이상의 자석을 포함하며, 상기 자석은 로터 코어의 외주부를 향해 로터 샤프트 둘레에서 반경방향으로 연장된다. 자석은 그 두께에 대해 접선방향으로 자기화되고, 상기 자석에 의해 발생되는 자기 플럭스는 폴 피스 상에 수집되며, 그 폴 피스 사이에 자석이 배치된다. 스포크 타입의 로터에서, 스테이터와 로터 사이의 에어 갭 내의 자식 플럭스 밀도, 즉 소정 속도와 토크에서 로터의 회전을 제공하는 유용한 양의 플럭스는, 다른 자석 로터에 대해 증대된다. 스포크 타입의 토어의 상기한 이점에도 불구하고, 코어의 기계적 구조가 약해지고, 원심력에 대한 로터의 저항성이 감소되는데, 그 이유는 자석이 중앙으로부터 반경방향 외측으로 연장되어 서로에 근접하게 배치되기 때문이다. 또한, 플럭스 누수의 증대가 관찰된다.

미국특허출원 US2007085437호에서는, 전기 모터에 이용되는 스포크 영구 자석 로터와, 그 제조 방법이 설명되어 있다.

본 발명의 목적은 원심력에 대한 로터의 저항성이 증대되고 플럭스 누수가 감소되는 스포크 타입의 영구 자석 로터를 구현하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 구현되며 청구항 1 및 그 종속항에서 설명된 스포크 타입의 로터는, 브러시리스 직류 모터 내의 스테이터 내에 회전부를 형성하는 로터로서, 강자성 코어; 회전축을 형성하는 샤프트; 상기 코어의 중앙에서 상기 샤프트를 지탱하는 허브; 상기 허브 주위에 모두 배치된 폴 세그먼트; 상기 폴 세그먼트들 사이의 자석 슬롯 내에 위치된 자석, 및 플라스틱 또는 알루미늄과 같은 비자성 물질로 제조되며 사출 성형법에 의해 상기 코어의 전방면 및 후방면 상에 고정되는 단부 링을 포함하며, 상기 허브는 상기 폴 세그먼트와의 단일 피스로서 강자성 물질로 제조되고, 상기 폴 세그먼트는 얇은 브릿지에 의해 상기 허브에 연결된다. 상기 브릿지는 상기 폴 세그먼트의 양측부 상에서 인접하는 자석들 사이에 플럭스 배리어(flux barriers)로서 기능한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 로터 허브 주위로부터 각각의 자석 슬롯 내로 반경방향으로 연장하는 자석 지지 연장부는 상기 허브로부터 상기 자석 슬롯 내에 약간 떨어지게 배치되도록 상가 자석을 제공하여, 플럭스 누수를 감소시킨다. 상기 자석 지지 연장부는 상기 허브로부터 상기 자석을 향해 좁아지는 삼각형으로 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 코어를 따라 연장되는 개구는 상기 브릿지와 상기 지지 연장부 사이에 배치되고; 상기 개구 내에 플라스틱을 주입함으로써 상기 허브 주위에 케이지가 형성되고, 원심력에 대한 상기 로터의 저항성이 증대된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 샤프트 주위로부터 상기 허브 내측을 향해 개방하는 리세스는 상기 로터 샤프트 구멍 내에 배치되고; 상기 리세스 내에 플라스틱을 주입함으로써 상기 샤프트 주위에 케이지가 형성되고, 샤프트-허브 연결이 강화된다.

본 발명의 로터의 원심력에 대한 저항성이 증대되고; 자기 플럭스 누수가 감소되고, 상기 모터의 성능이 증대된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 구현된 로터는 첨부한 도면에 도시된다.

도 1은 전기 모터의 개략도,
도 2는 스포크 로터의 사시도,
도 3은 스포크 로터의 분해도,
도 4는 스포크 로터의 부분도,
도 5는 스포크 로터의 정면도,
도 6은 스포크 로터의 허브 영역의 세부도,
도 7은 도 3의 단면 A-A에 대한 도면,

세탁기 및/또는 건조기 및 식기세척기 등의 가전 제품 내의 드럼, 순환 펌프 및 배출 펌프와 같은 구성요소를 구동하는 브러시리스 직류 전기 모터(16)에 이용되는 스포크 타입의 영구 자석 로터(1)로서, 그 고정부를 형성하는 스테이터(17) 내에 회전부를 형성하고, 스테이터(17)의 내부면과 로터(1) 사이에 에어 갭(18)을 갖는 로터(1)는, 강자성 적층체 또는 강자성 분말 금속으로 제조된 원통형 코어(2); 코어(2)에 고정되어 회전축을 형성하는 샤프트(3); 코어(2)의 중앙에 배치되며 샤프트(3)를 지탱하는 샤프트 구멍(4)을 갖는 허브(5); 허브(5) 주위에 모두 배치된 하나 이상의 폴 세그먼트(6); 폴 세그먼트(6)들 사이에 배치된 하나 이상의 자석 슬롯(7); 접선방향으로 자기화되고 자석 슬롯(7) 내에 배치되며 반경방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 자석(8); 및 플라스틱 또는 알루미늄과 같은 비자성 재료로 제조되며 사출 성형법에 의해 코어(2)의 전방면 및 후방면 상에 고정되는 2개의 단부 링(9)을 포함한다(도 1, 2 및 3).

본 발명의 로터(1)는, 폴 세그먼트(6)와의 단일 피스로서 강자성 물질로 제조된 허브(5); 및 상기 폴 세그먼트(6)와 상기 허브(5) 사이에서 반경방향으로 연장되고, 상기 폴 세그먼트(6)와 상기 허브(5)를 연결하는 하나 이상의 브릿지(10)를 포함한다(도 4, 5, 및 6).

코어(2)를 형성하는 폴 세그먼트(6)는 브릿지(10)에 의해 허브(5)에 연결되는 것으로 제조된다. 코어(2)는 몰드(적층 몰드, 소결-프레싱 몰드 등) 내에 단일 피스로서 제조되고, 허브(5)와 폴 세그먼트(6)가 공동 중심설정됨으로써 이를 연결하기 위해 추가적인 작업 또는 중심설정 장치 등이 요구되지 않는다. 로터(1)의 제조에서, 작업 수가 감소되고, 제조 시간이 단축되며, 비용 이점이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에서, 로터(1)는 에지보다 좁은 두께를 갖는 브릿지(10)를 포함하며, 그 에지로부터 폴 세그먼트(6)를 허브(5)에 연결하여, 폴 세그먼트(6)의 양측부 상에서 인접하는 자석(8)의 대향하는 폴들 사이의 플럭스 배리어(flux barriers)로서 기능한다. 얇은 브릿지(10)는 자석(8)들 사이의 허브(5) 영역에 형성하는 자기 플럭스로 포화(saturated)(자기 플럭스로 막힘)되어, 플럭스 통로를 허용하지 않는다. 로터(1)의 허브(5) 영역에서 자석(8)들 사이의 자기 플럭스 누수가 최소화되고, 에어 갭(18) 측에서의 자석(8)의 단부들 사이의 유용한 플럭스 밀도가 증가되도록 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 로터(1)는 허브(5) 주위로부터 각각의 자석 슬롯(7) 내로 반경방향으로 연장됨으로써 자석(8)을 지지하는 하나 이상의 지지 연장부(11)를 포함하여, 허브(5)로부터 자석 슬롯(7) 내에 약간 떨어지게 위치되도록 자석(8)을 제공하고, 자석(8)으로부터 허브(5)로의 플럭스 누수가 감소한다(도 4, 5 및 6).

본 발명의 또 다른 실시예에서, 지지 연장부(11)는 삼각형으로 형성되며 그 꼭지점이 상기 자석(8)과 접촉하여 상기 허브(5)로부터 상기 자석(8) 쪽으로 좁아지고, 각각의 자석(8)의 대향 폴들 사이의 플럭스 배리어로서 기능한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 로터(1)는 브릿지(10)와 지지 연장부(11) 사이에 배치된 하나 이상의 개구(12)를 포함하여 허브(5)를 둘러싼다(도 4, 5 및 6).

본 발명의 또 다른 실시예에서, 로터(1)는 개구(12) 내에 플라스틱과 같은 비자성 물질을 주입함으로써 제조된 하나 이상의 바아(13)를 포함하여, 단부 링(9)들 사이에서 축방향으로 코어(2)를 따라 연장되며 허브(5) 둘레에 케이지를 형성한다(도 7). 바아(13)는 허브(5)를 강화하고, 허브(5) 주위에서 원심력에 대한 저항성을 증대시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 로터(1)는 샤프트 구멍(4) 내에 배치된 하나 이상의 리세스(14)를 포함하여, 샤프트(3) 주위로부터 허브(5) 내로 개방한다(도 4, 5 및 6).

리세스(14)는 샤프트 구멍(4)과 샤프트(3)의 접촉 표면의 영역을 감소시키고, 허브(5)의 가요성을 증대시킨다. 로터(1)의 제조 동안에 샤프트(3)가 샤프트 구멍(4)에 고정되지만, 허브(5)는 반경방향 외측으로 스트레치 가능함으로써, 허브(5)의 기계적 저항성이 증대되고, 허브(5)는 균열 등과 같은 손상으로부터 보호된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 로터(1)는 리세스(14) 내에 비자성 물질을 주입함으로써 제조된 하나 이상의 내측 칼럼(15)을 포함하여, 단부 링(9)들 사이에서 축방향으로 코어(2)를 따라 연장되며 샤프트(3) 둘레에 케이지를 형성한다(도 7). 내측 칼럼(15)은 샤프트(3)-허브(5) 연결을 강화하고, 샤프트(3) 주위에서 원심력에 대한 로터(1)의 저항성을 증대시킨다.

허브(5)에서의 원심력에 대한 본 발명의 로터(1)의 저항성이 증대되고, 자기 플럭스 누수가 감소되고, 모터(16)의 성능이 증대된다.

1: 로터
2: 코어
3: 샤프트
4: 샤프트 구멍
5: 허브
6: 폴 세그먼트
7: 자석 슬롯
8: 자석
9: 단부 링
10: 브릿지
11: 지지 연장부
12: 개구
13: 바아
14: 리세스
15: 내측 칼럼
16: 모터
17: 스테이터
18: 에어 갭

Claims

전기 모터(16)의 회전부를 스테이터(17) 내에 형성하는 로터(1)로서, 상기 스테이터(17)의 내부면과 상기 로터(1) 사이에 에어 갭(18)을 갖는 로터(1)에 있어서,
원통형 강자성 코어(2);
회전축을 형성하는 샤프트(3);
상기 코어(2)의 중앙에 배치되며 상기 샤프트(3)를 지탱하는 샤프트 구멍(4)을 갖는 허브(5);
상기 허브(5) 주위에 모두 배치된 하나 이상의 폴 세그먼트(6);
상기 폴 세그먼트(6)들 사이에 배치된 하나 이상의 자석 슬롯(7);
상기 자석 슬롯(7) 내에 배치되며 반경방향 외측으로 연장되는 하나 이상의 자석(8); 및
비자성 재료로 제조되며 사출 성형법에 의해 상기 코어(2)의 전방면 및 후방면 상에 고정되는 2개의 단부 링(9)
을 포함하며,
상기 허브(5)는 상기 폴 세그먼트(6)와의 단일 피스로서 강자성 물질로 제조되고, 상기 폴 세그먼트(6)와 상기 허브(5) 사이에서 반경방향으로 연장되는 하나 이상의 브릿지(10)는 상기 폴 세그먼트(6)와 상기 허브(5)를 연결하는
것을 특징으로 하는,
로터.
제1항에 있어서,
상기 브릿지(10)는 상기 폴 세그먼트(6)를 상기 허브(5)에 연결하는 에지보다 좁은 두께를 갖고, 상기 폴 세그먼트(6)의 양측부 상에서 인접하는 자석(8)의 대향하는 폴들 사이의 플럭스 배리어(flux barriers)로서 기능하는 것을 특징으로 하는,
로터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 허브(5) 주위로부터 각각의 자석 슬롯(7) 내로 반경방향으로 연장함으로써 하나 이상의 지지 연장부(11)가 상기 자석(8)을 지지하는 것을 특징으로 하는,
로터.
제3항에 있어서,
상기 지지 연장부(11)는 삼각형으로 형성되며 그 꼭지점이 상기 자석(8)과 접촉하여 상기 허브(5)로부터 상기 자석(8) 쪽으로 좁아지고, 각각의 자석(8)의 대향 폴들 사이의 플럭스 배리어로서 기능하는 것을 특징으로 하는,
로터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브릿지(10)와 상기 지지 연장부(11) 사이에는 하나 이상의 개구(12)가 배치되어 상기 허브(5)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
로터.
제5항에 있어서,
상기 개구(12) 내에 비자성 물질을 주입함으로써 제조된 하나 이상의 바아(13)는 상기 단부 링(9)들 사이에서 축방향으로 상기 코어(2)를 따라 연장되며 상기 허브(5) 둘레에 케이지를 형성하는 것을 특징으로 하는,
로터.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샤프트 구멍(4) 내에는 하나 이상의 리세스(14)가 배치되어 상기 샤프트(3) 주위로부터 상기 허브(5) 내로 개방하는 것을 특징으로 하는,
로터.
제7항에 있어서,
상기 리세스(14) 내에 비자성 물질을 주입함으로써 제조된 하나 이상의 내측 칼럼(15)은 상기 단부 링(9)들 사이에서 축방향으로 상기 코어(2)를 따라 연장되며 상기 샤프트(3) 둘레에 케이지를 형성하는 것을 특징으로 하는,
로터.