KR20160088260A - 모터의 로터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 모터의 로터는 샤프트; 상기 샤프트가 삽입되어 결합되는 샤프트 삽입홀을 갖는 로터 코어; 상기 로터 코어의 외주면에 결합되는 마그네트; 및 상기 로터 코어 및 상기 마그네트의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 캡 및 하부 캡을 포함하는 로터 커버를 포함하여 이루어지며, 상기 로터 코어의 외주는 제1 모서리부와 제2 모서리부로 이루어지고 상기 마그네트의 내주는 상기 제1 모서리부에 대응하는 제1 내주부와 상기 제2 모서리부에 대응하는 제2 내주부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 로터 및 그 제조 방법{Rotor for Motor and Method for Manufacturing the Rotor}

본 발명은 모터의 로터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 제조 공정이 간단하고 마그네트와 로터 코어가 견고하게 결합될 수 있는 구조를 갖는 모터의 로터에 관한 것이다.

일반적으로 모터의 로터는 스테이터와 대향하여 위치하면서 자기장의 변화에 따라 영향을 받아 회전하는 부품이다. 이러한 로터는 회전하는 샤프트와, 로터 코어 및 마그네트를 포함하여 이루어진다.

종래의 모터에 적용되는 로터는 샤프트가 중심부에 결합되어 있는 로터 코어의 표면에 복수 개의 마그네트를 접착재에 의하여 접착하는 방식으로 제조하는 것이 있다. 그런데, 이러한 방식에 의해 로터 코어를 제조하는 경우 마그네트를 부착하기 위해서 접착재가 완전히 경화되는 시간이 필요하므로 제조 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또한, 로터가 고속으로 회전하는 경우 마그네트가 원래의 위치로부터 이탈하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 특허 제10-1303009호에서는 로터 코어의 역할을 하는 부분을 마그네트 고정을 위한 고정체를 적용하고, 이러한 고정체를 금속 분말과 열가소성 수지의 혼합 수지를 인서트 사출에 의하여 제조하여 로터에 적용한 구조에 대하여 개시하고 있다.

그러나, 이러한 구조는 혼합 수지의 물성이 로터 코어를 대체하도록 제조하기 위해 그만큼 재료비가 상승하게 된다. 또한, 마그네트를 고정하는 구조에 있어서도 마그네트와 고정체가 서로 분리되어 마그네트가 헛도는 현상이 발생할 수 있다. 나아가, 진공 청소기 등과 같은 전기기기에 적용하는 경우에, 로터의 상부로 유입되는 지속적인 공기의 압력에 의해 고정체와 마그네트 사이에 갭(gap)이 발생함으로 인해 마그네트의 헛돔 현상이 더욱 심화될 수 있다.

본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 새로운 구조를 갖는 로터를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 인서트 사출 성형에 의해 제조됨으로써 로터의 회전 시 마그네트가 탈리되거나 헛도는 것을 방지할 수 있는 모터의 로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조 공정이 보다 간단하여 제조 비용을 낮출 수 있는 로터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 로터의 상부로부터 유입되는 공기가 로터 안쪽으로 지속적으로 유입되어 마그네트가 탈리되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 모터의 로터는

샤프트;

상기 샤프트가 삽입되어 결합되는 샤프트 삽입홀을 갖는 로터 코어;

상기 로터 코어의 외주면에 결합되는 마그네트; 및

상기 로터 코어 및 상기 마그네트의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 캡 및 하부 캡을 포함하는 로터 커버;

를 포함하여 이루어지며, 상기 로터 코어의 외주는 제1 모서리부와 제2 모서리부로 이루어지고 상기 마그네트의 내주는 상기 제1 모서리부에 대응하는 제1 내주부와 상기 제2 모서리부에 대응하는 제2 내주부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 상부 캡과 상기 하부 캡은 상기 로터 코어의 외주면에 형성된 측면 홈을 따라 형성되는 제1 상하 연결부에 의하여 연결되어 있어도 좋다.

본 발명에서, 상기 상부 캡과 상기 하부 캡은 상기 로터 코어의 샤프트 삽입홀 주변에 형성된 내부 홀을 따라 형성되는 제2 상하 연결부에 의하여 연결되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 상부 캡은 샤프트 중심에서 바깥 쪽으로 갈 수록 높이가 낮아지는 상부 경사면을 가져도 좋다.

본 발명에서, 상기 로터 코어의 높이는 상기 마그네트의 높이보다 작게 형성되어 상시 로터 코어의 상부에는 상기 마그네트의 상부와 단차를 이루는 공간인 상부 단차부가 형성되고, 상기 로터 코어의 하부에는 상기 마그네트의 하부와 단차를 루는 공간인 하부 단차부가 형성되어, 상기 상부 단차부에는 상기 로터 커버의 상부 지지부가, 상기 하부 단차부에는 상기 로터 커버의 하부 지지부가 형성되어 결합되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 로터의 제조 방법은

샤프트를 로터 코어의 중심에 결합하는 단계;

상기 로터 코어의 외주면에 원통형 마그네트를 결합하는 단계;

상기 로터 코어와 마그네트가 결합된 상태로 인서트 사출 금형에 위치시키는 단계; 및

인서트 사출에 의하여 상기 마그네트의 상부 및 하부에 형성되는 로터 커버를 형성하는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 인서트 사출 성형에 의해 제조됨으로써 로터의 회전 시 마그네트가 탈리되거나 헛도는 것을 방지할 수 있고, 제조 공정이 보다 간단하여 제조 비용을 낮출 수 있으며, 로터의 상부로부터 유입되는 공기가 로터 안쪽으로 지속적으로 유입되어 마그네트가 탈리되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 로터 및 그 제조 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 로터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 절단하여 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터의 로터에서 로터 커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 로터에 적용되는 로터 코어를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터의 로터에 사용되는 마그네트를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터의 로터에 인서트 사출에 의해 형성되는 로터 커버 부분만을 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 로터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선을 절단하여 바라본 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터의 로터는 샤프트(10), 로터 코어(20), 마그네트(30), 및 상부 캡(41)과 하부 캡(42)을 포함하는 로터 커버(40)로 이루어진다.

샤프트(10)는 로터 코어(20)의 샤프트 삽입홀(24)에 압입되어 결합됨으로써, 로터 코어(20)와 함께 회전한다. 본 발명에서, 로터 코어(20)의 코어 본체(21)는 얇은 금속 강판을 다수 개로 적층한 적층형의 코어일 수도 있고, 자성체를 다이캐스팅에 의해 제조된 것일 수도 있으며 기타 자성체를 다양한 형태로 제조하여 적용할 수 있다.

마그네트(30)는 바람직하게 원통형 형상을 가지며, 로터 코어(20)의 바깥 둘레면에 끼워져 결합된다. 로터 커버(40)는 로터 코어(20) 및 마그네트(30)의 상부를 덮는 상부 캡(41)과 이들의 하부를 덮는 하부 캡(42)을 포함하여 이루어진다. 상부 캡(41)과 하부 캡(42)은 제1 상하 연결부(44) 및/또는 제2 상하 연결부(45)에 의하여 서로 연결되어 하나의 부재를 이루게 된다. 이러한 로터 커버(40)는 인서트 사출에 의하여 절연성 플라스틱 수지와 같은 재질로 제조한다.

샤프트(10)가 로터 코어(20)의 샤프트 삽입홀(24)에 결합되고, 마그네트(30)가 로터 코어(20)의 외주면에 결합된 상태에서, 인서트 사출에 의해 수지 용융물을 주입함으로써 상부 캡(41)과 하부 캡(42)의 형상을 포함한 로터 커버(40)를 제조한다. 상부 캡(41)의 하부에는 로터 코어(20)의 상부와 마그네트(30)의 상부가 이루는 단차 공간에 형성되는 상부 지지부(41a)가 형성된다. 상부 캡(41)의 상부에는 원의 중심으로부터 바깥 쪽으로 갈 수록 낮아지는 경사의 형상인 상부 경사면(41b)이 형성되어 있다. 이 상부 경사면(41b)에 의해 상부로부터 유입되는 공기를 로터의 바깥 쪽으로 유도함으로써 공기의 압력에 의해 로터 코어(20), 마그네트(30)나 로터 커버(40)가 결합되어 있는 경계면이 벌어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 하부 캡(42)의 상부에는 로터 코어(20)의 하부와 마그네트(30)의 하부가 이루는 단차 공간에 형성되는 하부 지지부(42a)가 형성된다.

도 3은 본 발명에 따른 모터의 로터에서 로터 커버(40)를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 로터는 샤프트(10)가 결합된 로터 코어(20)의 외주면에 마그네트(30)가 강제로 압입되어 결합되며, 도 3에 도시된 상태로 인서트 사출 금형에 위치시킨 다음, 수지 용융물을 금형에 주입하여 로터 커버(40)의 형상을 제조한다.

도 4는 본 발명에 따른 모터의 로터에 적용되는 로터 코어(20)를 나타낸 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로터 코어(20)는 둘레가 4 군데가 절단된 원형의 형상을 갖는다. 즉, 로터 코어(20)를 평면으로 보았을 때, 0, 180 90, 270도 부분의 호가 대칭인 모양으로 절단된 형상을 갖는다. 절단된 직선 부분은 제1 모서리부(22)이며, 절단되지 않은 호의 형상을 갖는 부분은 제2 모서리부(23)이다. 로터 코어(20)의 중심에는 샤프트(10)가 결합되는 샤프트 삽입홀(24)이 관통되어 형성되어 있고, 샤프트 삽입홀(24)의 주위에는 복수 개의 내부 홀(25)이 형성되어 있다. 내부 홀(25)의 개수는 도 4에 4 개가 형성된 것을 도시하고 있으나 반드시 4 개에 한정되는 것은 아니며, 2개 또는 3개, 5개 이상을 적용할 수도 있다. 이 경우, 각각의 내부 홀(25)의 위치는 로터의 회전 밸런스를 고려하여 서로 대칭인 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

제1 모서리부(22)에는 측면 홈(22a)이 형성되어 있다. 이 측면 홈(22a)을 따라 수지 용융물이 채워지면서 로터 커버(40)의 제1 상하 연결부(44)를 형성한다. 이러한 제1 상하 연결부(44)는 마그네트(30)가 로터 코어(20)와 헛도는 현상을 방지하는 동시에 로터 커버(40)의 결합력을 증대시키는 역할을 한다. 측면 홈(22a)은 도 4에서 제1 모서리부(22)에 형성하는 것으로 도시하고 있으나, 제1 모서리부(22)가 아닌 제2 모서리부(23)에 형성할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 모터의 로터에 사용되는 마그네트(30)를 나타낸 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 마그네트(30)는 원통형의 형상을 가지며, 바깥쪽은 원형을 갖는 원통형 외주부(31)이고 안쪽은 로터 코어(20)의 제1 및 제2 모서리부(22, 23)와 대응하는 형상인 제1 및 제2 내주부(32, 33)를 갖는다. 제1 내주부(32)는 제1 모서리부(22)와 대응하며, 제2 내주부(33)는 제2 모서리부(23)와 대응한다. 이들 대응하는 부분이 서로 압입되면서 결합되어, 마그네트(30)가 로터 코어(20)의 외주면에서 헛도는 것을 방지하게 된다. 마그네트(30)의 높이는 바람직하게, 로터 코어(20)의 높이보다 크게 형성된다. 따라서, 마그네트(30)와 로터 코어(20)가 결합되었을 때, 그 상부 및 하부에 각각 상부 단차부(26) 및 하부 단차부(27)가 형성되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 모터의 로터에 인서트 사출에 의해 형성되는 로터 커버(40) 만을 나타낸 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로터 커버(40)는 상부 캡(41), 하부 캡(42), 축 결합부(43), 제1 및 제2 상하 연결부(44, 45)로 이루어진다.

상부 캡(41)과 하부 캡(42)은 로터 코어(20) 및 마그네트(30)의 상부를 덮도록 형성되며, 마그네트(30)의 상하 이탈을 방지하여 준다. 축 결합부(43)는 로터 코어(20)에 결합된 샤프트(10) 부분의 상부 및 하부를 감싸주는 역할을 하며, 샤프트(10)와의 결합력을 증대시키는 역할을 한다.

제1 상하 연결부(44)는 로터 코어(20)의 외주면에 형성된 측면 홈(22a)을 따라 형성된다. 이 제1 상하 연결부(44)는 로터 코어(20)와 로터 커버(40)의 결합력을 증대시켜 주는 동시에 마그네트(30)와의 결합력도 증대시켜 주며, 마그네트(30)의 헛도는 현상을 방지하여 주는 역할도 한다.

제2 상하 연결부(45)는 로터 코어(20)의 내부에 형성되는 내부 홀(25)을 따라 형성되며, 로터 커버(40)의 상부 캡(41)과 하부 캡(42)의 결합력을 견고하게 유지시켜 주어 마그네트(30)의 상하 이탈도 효과적으로 방지하여 준다.

로터 코어(20)와 마그네트(30)가 결합된 상태의 그 상부에 형성된 상부 단차부(26)에 주입되는 수지 용융물은 상부 지지부(41a)를 형성한다. 마찬가지로, 로터 코어(20)와 마그네트(30)가 결합된 상태의 그 하부에 형성된 하부 단차부(27)에 주입되는 수지 용융물은 하부 지지부(42a)를 형성한다. 이들 상부 및 하부 지지부(41a, 42a)는 로터 코어(20)가 안정적으로 위치하여 결합될 수 있도록 한다. 하부 지지부(42a)의 일부분에는 서로 대칭의 위치에 동일한 형상으로 형성되는 복수 개의 하부 개방부(42b)가 형성되는 것이 좋다. 이 하부 개방부(42b)가 위치하는 부분으로 인서트 사출 시에 수지 용융물을 주입함으로써 로터 커버(40)의 안정적인 형상을 구현할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 명심하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 샤프트 20: 로터 코어
21: 코어 본체 22: 제1 모서리부
22a: 측면 홈 23: 제2 모서리부
24: 샤프트 삽입홀 25: 내부 홀
26: 상부 단차부 27: 하부 단차부
30: 마그네트 31: 원통형 외주부
32: 제1 내주부 33: 제2 내주부
40: 로터 커버 41: 상부 캡
41a: 상부 지지부 41b: 상부 경사면
42: 하부 캡 42a: 하부 지지부
42b: 하부 개방부 43: 축 결합부
44: 제1 상하 연결부 45: 제2 상하 연결부

Claims (2)

1. 샤프트;
   상기 샤프트가 삽입되어 결합되는 샤프트 삽입홀을 갖는 로터 코어;
   상기 로터 코어의 외주면에 결합되는 마그네트; 및
   상기 로터 코어 및 상기 마그네트의 상부 및 하부를 각각 덮는 상부 캡 및 하부 캡을 포함하는 로터 커버;
   를 포함하여 이루어지며, 상기 로터 코어의 외주는 제1 모서리부와 제2 모서리부로 이루어지고 상기 마그네트의 내주는 상기 제1 모서리부에 대응하는 제1 내주부와상기 제2 모서리부에 대응하는 제2 내주부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 로터.
2. 샤프트를 로터 코어의 중심에 결합하는 단계;
   상기 로터 코어의 외주면에 원통형 마그네트를 결합하는 단계;
   상기 로터 코어와 마그네트가 결합된 상태로 인서트 사출 금형에 위치시키는 단계; 및
   인서트 사출에 의하여 상기 마그네트의 상부 및 하부에 형성되는 로터 커버를 형성하는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터의 로터의 제조 방법.
   

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