KR20160040866A - 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 자속모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축방향 자속모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 축방향 자속모터에 관한 것이다.
본 발명의 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 축방향 자속모터는, 중심에 회전축이 관통되는 관통공이 형성되어 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전판, 일단이 상기 회전판에 장착되는 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 타단에 인접하게 배치되는 자성체를 포함하여 이루어지되, 상기 회전자 코어는, 다수개의 원판으로 이루어져 상기 회전축방향으로 적층되고, 슬롯이 관통형성된 제1회전자 코어, 상기 제1회전자 코어의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯에 수용되는 다수개의 제2회전자 코어를 포함하여 이루어진다.

Description

회전자 어셈블리 및 이를 이용한 자속모터 {MOTOR ROTOR ASSEMBLY AXIAL FLUX PERMANENT MAGNET MOTOR}
본 발명은 축방향 자속모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 축방향 자속모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 얻는 장치로서 가정용 전자제품에서 각종 산업용 기기에 이르기까지 광범위한 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 최근에는 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 전기자동차에 대해 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.
상기 하이브리드 자동차는 기존의 연소식 엔진과 전기 구동식 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 차량을 구동하고, 전기자동차는 전기 구동식 모터로 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 감소와 함께 연비향상이 가능하여 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.
상기와 같은 하이브리드 자동차나 전기자동체에 있어서 모터는 전체적인 차량 성능을 좌우할 만큼 핵심 부품으로 자리 잡고 있으며, 고출력, 소형화된 모터의 개발이 하이브리드 자동차 등에 있어 화두로 떠오르고 있다.
이와 같은 모터는 공개특허공보 10-2014-0035020호의 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 하우징(1)에 고정됨과 아울러 전원의 인가에 의해 회전자계를 형성하도록 코일(42)이 권선되는 고정자 어셈블리(4)와, 상기 하우징(1) 내부의 회전축(2)에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전자 어셈블리(3)를 포함하여 이루어진다.
상기 모터는 상기 고정자 어셈블리(4)에 감겨진 코일(42)에 전류가 인가되면 코일(42)의 극성이 순차적으로 변하면서 회전자계가 발생되고, 회전자 어셈블리(3)에는 영구자석으로 이루어진 자성체(32)에 의한 전자기력이 형성된다.
그리고, 상기 고정자 어셈블리(4)에서 발생되는 회전자계의 극성과 상기 자서성체(32)에 의한 극성이 동일한 경우 발생되는 척력과, 극성이 상이한 경우에 발생되는 인력에 의해 상기 회전자 어셈블리(3)에 회전력이 발생된다.
이로 인해, 회전자 어셈블리(3)는 회전축(2)을 중심으로 회전하게 된다.
여기서, 회전자 어셈블리(3)에는 자성체(32)가 구비되는 원판 형태의 회전자 코어(34)가 배치된다.
회전자 코어(34)는 원판형으로 형성된 것으로서 다수개의 얇은 철판을 회전축(2) 방향으로 적층되어 회전자 어셈블리(3)에 장착된다.
이때, 회전자 코어(34)에서 자성체(32)가 배치된 면에는 자성체(32)로부터 발생된 자속으로 인한 와전류손이 발생된다.
그리고, 와전류손은 도 2에 도시된 바와 같이 회전자 코어(34)의 면적에 비례하여 그 크기도 커진다.
따라서, 축 방향으로 적층된 회전자 코어(34)는 면적이 넓기 때문에 자속에 의한 와전류손의 크기가 크고 이에 따라 회전자 코어(34)에 온도가 상승되어 자속모터의 효율이 저하된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전자 코어에 발생되는 와전류손을 저감시켜 자속모터의 효율을 높일 수 있는 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 축방향 자속모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전자 어셈블리 및 이를 이용한 축방향 자속모터는, 중심에 회전축이 관통되는 관통공이 형성되어 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전판, 일단이 상기 회전판에 장착되는 회전자 코어, 상기 회전자 코어의 타단에 인접하게 배치되는 자성체를 포함하여 이루어지되, 상기 회전자 코어는, 다수개의 원판으로 이루어져 상기 회전축방향으로 적층되고, 슬롯이 관통형성된 제1회전자 코어, 상기 제1회전자 코어의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯에 수용되는 다수개의 제2회전자 코어를 포함하여 이루어진다.
상기 슬롯은, 다수개가 상기 제1회전자 코어에서 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 관통형성된다.
상기 제2회전자 코어는, 상기 슬롯에 상기 회전축으로부터 상기 제1회전자 코어의 외측방향으로 적층되어 수용된다.
상기 자성체는 상기 제2회전자 코어의 타단에 장착되어 상기 회전판과 함께 회전한다.
상기 회전판의 일단에는 상기 회전자 코어가 장착되는 수용홈이 형성된다.
다수개로 이루어진 상기 제2회전자 코어의 전체면적이 상기 자성체의 면적보다 넓다.
상기 자성체는 다수개의 영구자석으로 이루어지되, 상기 영구자석은 상기 제2회전자 코어의 일단과 타단의 배치방향으로 분극되어 있다.
상기 고정자 어셈블리는, 상기 자성체와 대면하는 다수개의 고정자 코어, 상기 고정자 코어를 감싸는 코일로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 다수개의 원판으로 이루어진 상기 제1회전자 코어가 상기 회전축 방향으로 적층함으로써, 추가적인 작업없이 상기 제1회전자 코어를 기존 방식대로 용이하게 적층할 수 있다.
그리고, 상기 제1회전자 코어에 슬롯이 관통형성되며, 다수개의 상기 제2회전자 코어가 상기 제1회전자 코어의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯에 수용됨으로써, 와전류손이 발생되는 상기 회전자 코어의 면적이 좁게 형성되어 상기 회전자 코어에 발생되는 와전류손을 용이하게 저감시킬 수 있고, 이로 인해 자속모터의 효율을 높일 수 있다.
상기 슬롯이 상기 제1회전자 코어에서 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 다수개가 관통형성됨으로써, 상기 제2회전자 코어를 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 용이하게 배치시킬 수 있다.
상기 회전판의 일단에 상기 회전자 코어가 장착되는 수용홈이 형성됨으로써, 상기 코어를 상기 회전판에 용이하게 장착시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 자속모터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 일실시예에 따른 회전자 코어에 발생된 와전류손을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자속모터를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자속모터의 회전자 어셈블리를 분해한 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 코어 및 자성체를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 코어에 발생된 와전류손을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자속모터를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자속모터의 회전자 어셈블리를 분해한 분해도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 코어 및 자성체를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전자 코어에 발생된 와전류손을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 축방향 자속모터는, 하우징(100)과, 회전축(130)과, 회전자 어셈블리(140)와, 고정자 어셈블리(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(100)은 내부에 상기 회전자 어셈블리(140) 및 고정자 어셈블리(150) 등 각종 부품들을 수용할 수 있는 수용공간(110)이 형성된 몸체로서, 일단과 타단에는 상기 회전축(130)이 관통되어 지지되는 지지공(120)이 형성된다.
또한, 상기 하우징(100)은 상기 회전축(130)과 상기 회전자 어셈블리(140) 및 고정자 어셈블리(150) 등의 각종 부품들이 원활하게 조립될 수 있도록 2개 이상으로 분리되어 제작된 후 조립될 수도 있다.
상기 회전축(130)은 상기 수용공간(110)을 관통하고, 일단과 타단이 상기 하우징(100)의 지지공(120)에 지지되어 회전가능하게 장착된다.
상기 회전축(130)은 상기 고정자 어셈블리(150)에 전원이 인가됨에 의해 상기 고정자 어셈블리(150)와 상기 회전자 어셈블리(140)가 서로 상호작용하여 상기 회전자 어셈블리(140)와 함께 일체로 회전한다.
이때, 바람직하게는 상기 회전축(130)이 지지되는 상기 지지공(120)에 베어링(148)이 장착된다.
따라서, 상기 회전축(130)은 상기 베어링(148)을 매개로 하여 상기 지지공(120)으로부터 회전가능하게 지지된다.
상기 회전자 어셈블리(140)는 상기 하우징(100)에 수용되어 상기 회전축(130)에 장착되는 것으로서, 상기 고정자 어셈블리(150)와 상호작용하여 회전한다.
이러한 상기 회전자 어셈블리(140)는 회전판(141)과, 회전자 코어(144)와, 자성체(147)를 포함하여 이루어진다.
상기 회전판(141)은 상기 수용공간(110)에 수용된 것으로서, 바람직하게는 원판형으로 형성되고, 중심에는 상기 회전축(130)이 관통되는 관통공(142)이 형성되어 상기 회전축(130)을 중심으로 회전한다.
이러한 회전판(141)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고정자 어셈블리(150)를 사이에 둔 한 쌍으로 이루어지고, 상호 대면하도록 배치된다.
그리고, 상기 회전판(141)의 일단에는 상기 회전자 코어(144)가 장착되는 수용홈(143)이 형성되다.
상기 회전자 코어(144)는 일단이 상기 회전판(141)의 수용홈(143)에 장착된 것으로서, 제1회전자 코어(145)와, 제2회전자 코어(146)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1회전자 코어(145)는 원판형으로 형성된 것으로서, 다수개의 얇은 철판이 상기 회전축(130)방향으로 적층되어 상기 회전판(141)에 장착된다.
따라서, 상기 제1회전자 코어(145)는 별도의 추가적인 없이 상기 회전판(141)에 용이하게 장착시킬 수 있다.
이러한 상기 제1회전자 코어(145)에는 상기 제2회전자 코어(146)가 수용되는 슬롯(149)이 관통형성된다.
상기 제2회전자 코어(146)는 바람직하게는 다수개의 시트플레이트(SEAT PLATE)형상으로 이루어진 것으로서, 상기 제1회전자 코어(145)의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯(149)에 수용된다.
그리고, 플레이트형상으로 이루어진 상기 제2회전자 코어(146)는 상기 회전축(130)으로부터 상기 제1회전자 코어(145)의 외측방향으로 적층되어 상기 슬롯(149)에 수용됨이 바람직하다.
일반적으로 와전류손은 회전자 코어(144)의 면적에 비례하여 그 크기가 달라지는데, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 회전자 코어(144)가 다수개의 원판형 철판을 회전축(130) 방향으로 상호 적층하여 상기 회전자 어셈블리(140)에 장착됨으로써, 와전류손이 발생되는 회전자 코어(144)의 면적이 넓어 자속으로 인한 와전류손이 크게 발생된다.
그러나 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2회전자 코어(146)는 폭이 좁은 시트플레이트형상으로 형성되어 와전류손이 발생되는 면적이 좁다.
따라서, 상기 회전자 코어(144)에 발생되는 와전류손을 저감할 수 있고, 이로 인해, 상기 회전자 코어(144)에 발생되는 발열을 줄일 수 있으며, 자속모터의 효율을 높일 수 있다.
여기서, 상기 제1회전자 코어(145)에 관통형성된 상기 슬롯(149)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1회전자 코어(145)에서 다수개가 상기 회전축(130)을 중심으로 방사형으로 관통형성된다.
이로 인해, 상기 슬롯(149)에 수용되는 상기 제2회전자 코어(146)가 상기 회전축(130)을 중심으로 방사형으로 용이하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 회전자 코어(144)는 상술한 바와 같이 상기 회전판(141)의 일단에 형성된 수용홈(143)에 장착된다.
상기 수용홈(143)은 상기 회전판(141)의 일단에 형성된 것으로서, 상기 수용홈(143)의 깊이는 상기 회전자 코어(144)의 일단으로부터 타단까지의 거리와 같거나 더 깊게 형성된다.
따라서, 상기 회전자 코어(144)는 상기 수용홈(143)에 장착되어 외부로 돌출되지 않은 상태로 상기 회전판(141)에 장착되게 된다.
이로 인해, 상기 수용홈(143)은 상기 회전자 코어(144)를 상기 회전판(141)에 용이하게 장착시킬 수 있고, 상기 회전자 코어(144)가 상기 회전판(141)으로부터 돌출되지 않아 상기 회전판(141)의 회전시 상기 코어를 안전하게 보호할 수 있다.
상기 자성체(147)는 바람직하게는 다수개의 영구자석으로 이루어지고, 상기 제2회전자 코어(146)의 타단에 장착된 것으로서, 상기 고정자 어셈블리(150)에 전원이 인가됨에 의해 상기 고정자 어셈블리(150)와 상기 회전자 어셈블리(140)가 서로 상호작용하여 일체로 회전시, 상기 회전판(141)과 함께 회전한다.
그리고, 상기 자성체(147)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회전자 코어(144)의 일단과 타단의 배치방향으로 분극되어 형성된다.
이로 인해, 상기 자성체(147)는 상기 회전자 코어(144)방향으로 자속을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 자성체(147)는 상기 고정자 어셈블리(150)로부터 형성된 회전자계와 상호 작용하여 회전력을 발생시킨다.
여기서, 상기 자성체(147)는 상기 슬롯(149)의 면적 및 상기 제2회전자 코어(146)의 전체 면적보다 좁게 형성된다.
따라서, 상기 자성체(147)는 폭이 좁은 시트플레이트 형상으로 이루어진 상기 제2회전자 코어(146)의 타단에만 접하게 된다.
이로 인해, 상기 회전자 코어(144)에 발생되는 와전류손을 저감할 수 있다.
상기 고정자 어셈블리(150)는 상기 자성체(147)와 대면하는 다수개의 고정자 코어(151)와, 상기 고정자 코어(151)를 감싸는 코일(152)로 이루어진 것으로서, 이는 공지된 기술과 동일한 바, 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명의 축방향 자속모터는 다수개의 원판으로 이루어진 상기 제1회전자 코어(145)가 상기 회전축(130) 방향으로 적층함으로써, 추가적인 작업 없이 상기 제1회전자 코어(145)를 기존 방식대로 용이하게 적층할 수 있다.
그리고, 상기 제1회전자 코어(145)에 상기 슬롯(149)이 관통형성되며, 다수개의 상기 제2회전자 코어(146)가 상기 제1회전자 코어(145)의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯(149)에 수용됨으로써, 와전류손이 발생되는 상기 회전자 코어(144)의 면적이 좁게 형성되어 상기 회전자 코어(144)에 발생되는 와전류손을 용이하게 저감시킬 수 있고, 이로 인해 자속모터의 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 슬롯(149)이 상기 제1회전자 코어(145)에서 상기 회전축(130)을 중심으로 방사형으로 다수개가 관통형성됨으로써, 상기 제2회전자 코어(146)를 상기 회전축(130)을 중심으로 방사형으로 용이하게 배치시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 하우징, 110: 수용공간, 120: 지지공
130: 회전축
140: 회전자 어셈블리, 141: 회전판, 142: 관통공, 143: 수용홈, 149: 슬롯, 144: 회전자 코어, 145: 제1회전자 코어, 146: 제2회전자 코어, 147: 자성체, 148: 베어링,
150: 고정자 어셈블리, 151: 고정자 코어. 152: 코일

Claims (14)

  1. 중심에 회전축이 관통되는 관통공이 형성되어 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전판;
    일단이 상기 회전판에 장착되는 회전자 코어;
    상기 회전자 코어의 타단에 인접하게 배치되는 자성체;를 포함하여 이루어지되,
    상기 회전자 코어는,
    다수개의 원판으로 이루어져 상기 회전축방향으로 적층되고, 슬롯이 관통형성된 제1회전자 코어;
    상기 제1회전자 코어의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯에 수용되는 다수개의 제2회전자 코어;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯은,
    다수개가 상기 제1회전자 코어에서 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 관통형성된 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2회전자 코어는,
    상기 슬롯에 상기 회전축으로부터 상기 제1회전자 코어의 외측방향으로 적층되어 수용되는 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체는 상기 제2회전자 코어의 타단에 장착되어 상기 회전판과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전판의 일단에는 상기 회전자 코어가 장착되는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  6. 청구항 5에 있어서,
    다수개로 이루어진 상기 제2회전자 코어의 전체면적이 상기 자성체의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성체는 다수개의 영구자석으로 이루어지되,
    상기 영구자석은 상기 제2회전자 코어의 일단과 타단의 배치방향으로 분극되어 있는 것을 특징으로 하는 회전자 어셈블리.
  8. 내부에 수용공간이 형성된 하우징;
    상기 수용공간을 관통하는 회전축;
    상기 하우징에 수용되어 상기 회전축에 장착되고, 자성체가 결합된 회전자 어셈블리;
    상기 하우징에 고정결합되어 상기 회전자 어셈블리를 회전시키는 고정자 어셈블리;를 포함하여 이루어지고,
    상기 회전자 어셈블리는,
    중심에 회전축이 관통되는 관통공이 형성되어 상기 회전축을 중심으로 회전하는 회전판;
    일단이 상기 회전판에 장착되는 회전자 코어;
    상기 회전자 코어의 타단에 인접하게 배치되는 자성체;를 포함하여 이루어지되,
    상기 회전자 코어는,
    다수개의 원판으로 이루어져 상기 회전축방향으로 적층되고, 슬롯이 관통형성된 제1회전자 코어;
    상기 제1회전자 코어의 적층방향과 직교하는 방향으로 상기 슬롯에 수용되는 다수개의 제2회전자 코어;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 슬롯은,
    다수개가 상기 제1회전자 코어에서 상기 회전축을 중심으로 방사형으로 관통형성된 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2회전자 코어는,
    상기 슬롯에 상기 회전축으로부터 상기 제1회전자 코어의 외측방향으로 적층되어 수용되는 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 자성체는 상기 제2회전자 코어의 타단에 장착되어 상기 회전판과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 회전판의 일단에는 상기 회전자 코어가 장착되는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 자성체는 다수개의 영구자석으로 이루어지되,
    상기 영구자석은 상기 제2회전자 코어의 일단과 타단의 배치방향으로 분극되어 있는 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정자 어셈블리는,
    상기 자성체와 대면하는 다수개의 고정자 코어;
    상기 고정자 코어를 감싸는 코일;로 이루어진 것을 특징으로 하는 축방향 자속모터.
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