KR20160131958A

KR20160131958A - 단상 외부 회전자 모터 및 그 회전자

Info

Publication number: KR20160131958A
Application number: KR1020160056463A
Authority: KR
Inventors: 유에 리; 추이 요우 조우; 용 왕; 강 리; 용 리; 웨이 장; 지에 차이
Original assignee: 존슨 일렉트릭 에스.에이.
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2016-11-16
Also published as: MX361394B; BR102016010234A2; JP2016226266A; MX2016005933A; CN205283353U; JP2017022970A; KR20160131945A; MX2016005938A; MX2016005935A; CN106130292A; BR102016010245A2; KR20160131942A; CN106130293A; BR102016010296A2; CN106130206A; MX364407B; CN106120248A; CN205178812U; CN205283361U; CN106130286A

Abstract

단상 외부 회전자 모터는 고정자 및 고정자를 둘러싸는 회전자를 포함한다. 회전자는 하우징 및 상기 하우징의 내부에 부착된 복수개의 영구 자석을 포함한다. 영구 자석은 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된다. 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함한다. 고정자 코어는 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 방사상 외부로 연장하는 복수개의 투쓰를 포함한다. 각각의 투쓰는 그 원위 단부에 투쓰 팁을 형성한다. 투쓰 팁은 회전자와 마주하는 외면을 갖는다. 영구 자석은 원주 방향을 따라 자화된다. 2개의 인접하는 영구 자석은 반대 자화 방향을 갖는다. 2개의 인접하는 영구 자석의 인접면은 동일 극성을 갖는다. 각각의 2개의 인접하는 영구 자석 사이에 자기 부재가 배치된다.

Description

단상 외부 회전자 모터 및 그 회전자{SINGLE-PHASE OUTER-ROTOR MOTOR AND ROTOR THEREOF}

본 발명은 단상 모터에 관한 것이고, 특히 단상 외부 회전자 모터에 관한 것이다.

단상 모터는 세탁기, 식기 세척기, 냉장고, 에어컨 등과 같은 소전력 가정용 기기에 공통적으로 이용된다. 고정자 및 회전자의 상대적 위치 측면에서, 단상 모터는 내부 회전자 모터 및 외부 회전자 모터로 분류된다. 용어가 의미하는 것처럼, 단상 외부 회전자 모터에서, 고정자는 내부에 배치되고, 회전자는 고정자를 둘러싸며, 부하가 회전자 내에 직접적으로 내장될 수 있다. 종래 기술의 단상 외부 회전자 모터의 회전자는 일반적으로 서로 이격된 복수개의 영구 자석을 포함하며, 각각의 영구 자석은 자극을 형성한다. 본 발명은 신규한 단상 외부 회전자 모터 및 그의 회전자를 제공한다.

일 측면에서, 본 발명은 단상 외부 회전자 모터용 회전자로서: 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 부착된 복수개의 영구 자석을 포함한다. 상기 영구 자석은 원주 방향을 따라 이격되어 배치된다. 자성체는 각각의 2개의 인접 영구 자석들 사이에 배치된다. 상기 영구 자석은 원주 방향을 따라서 자화된다. 2개의 인접 영구 자석은 반대 극성을 가지며, 2개의 인접 영구 자석의 대향면은 동일한 극성을 가진다.

바람직하게는, 상기 자성체의 내면과 상기 회전자의 중심축 사이의 거리는 상기 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중심을 향해 가면서 점차 변한다.

바람직하게는, 상기 자성체는 연자성 재료로 제조된다.

바람직하게는, 상기 자성체는 축 대칭 구조이며, 상기 자성체의 내벽면과 상기 회전자의 중심축 사이의 거리는 2개의 원주 방향의 측면으로부터 상기 자성체의 중심을 향해 가면서 점차 감소한다.

바람직하게는, 상기 자성체의 내면은 평탄면이다.

바람직하게는, 상기 자성체의 원주 방향의 폭은 상기 영구 자석의 폭 보다 크다.

바람직하게는, 상기 자성체 및 영구 자석의 내벽면은 모두 평탄면이고, 집단적으로 다각형을 형성한다.

다른 측면에서, 본 발명은 단상 외부 회전자 모터를 제공하되, 이는 고정자; 및 상기 고정자를 둘러싸는 회전자를 포함한다. 상기 회전자 및 상기 고정자는 그 사이에 불균일 갭을 규정한다.

바람직하게는, 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함하며, 상기 고정자 코어는 환형의 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 방사상 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함하며, 각각의 티쓰는 상기 요크와 연결되는 투쓰 본체 및 상기 투쓰 본체의 원위 단부에 형성된 투쓰 팁을 포함하며, 각각의 2개의 인접 투쓰 팁 사이에 슬롯 개구가 형성되고, 상기 영구 자석은 회전자가 정지된 경우에 상기 고정자의 투쓰 팁과 방사상 정렬된다.

바람직하게는, 상기 투쓰 팁은 상기 투쓰 본체의 것보다 큰 폭을 가지며, 상기 투쓰 팁의 2개의 원주 방향의 측면이 상기 투쓰 본체 너머로 연장하여 각각 2개의 윙부를 형성하며, 각각의 두개의 인접 투쓰 팁의 대향 윙부가 슬롯 개구 중 하나를 규정하고, 각각의 슬롯 개구에 인접한 2개의 윙부 중 적어도 하나는 상기 권선이 감기기 전에 외부로 틸트되며, 틸트된 윙부는 권선이 감긴 이후에 내부로 굽히도록 변형된다.

바람직하게는, 상기 틸트된 윙부에는 절단 홈이 형성되며, 권선이 감긴 이후에, 상기 틸트된 윙부는 상기 절단 홈을 감소하거나 또는 제거하기 위하여 내부로 굽히도록 변형된다.

다른 측면에서, 본 발명은 고정자 및 상기 고정자를 둘러싸는 회전자를 포함하는 단상 외부 회전자 모터를 제공한다. 상기 회전자는 하우징 및 상기 하우징 내부에 부착된 복수개의 영구 자석을 포함한다. 상기 영구 자석은 원주 방향을 따라 이격되어 배치된다. 상기 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함한다. 상기 고정자 코어는 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 방사상 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함한다. 각각의 티쓰는 원위 단부에 투쓰 팁을 형성한다. 상기 투쓰 팁은 상기 회전자와 마주하는 외면을 갖는다. 상기 영구 자석은 원주 방향을 따라서 자화된다. 2개의 인접 영구 자석은 반대 자화 방향을 갖는다. 각 2개의 인접 영구 자석 사이에 자성체가 배치된다.

바람직하게는, 상기 자성체의 내면과 상기 고정자의 투쓰 팁의 외면 사이의 방사상 거리는 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중심을 향하여 가면서 점차 변하며, 상기 고정자 및 상기 회전자는 그 사이에 불균일 갭을 규정한다.

바람직하게는, 상기 갭은 2개의 원주 방향의 측면으로부터 상기 자성체의 중심을 향하여 가면서 크기가 점차 감소한다.

바람직하게는, 상기 갭은 대칭적 불균일 갭이다.

바람직하게는, 상기 자성체는 영구 자석 보다 더 큰 원주 폭을 갖는다.

바람직하게는, 상기 자성체는 축방향 대칭 구조이며, 그 내벽면은 평탄면이다.

바람직하게는, 상기 투쓰 팁은 상기 투쓰 본체의 폭보다 더 큰 폭을 가진다. 상기 투쓰 팁의 2개의 원주 방향의 측면은 상기 투쓰 본체 너머로 연장하여 각각이 2개의 윙부를 형성한다. 각 2개의 인접 투쓰 팁의 대향하는 윙부가 슬롯 개구를 규정한다. 상기 슬롯 개구의 원주 방향의 폭은 상기 갭의 최소 폭의 5배 보다 적거나 같다.

바람직하게는, 상기 슬롯 개구의 원주 방향의 폭은 상기 갭의 최소 폭의 3배 보다 적거나 같다.

바람직하게는, 각각의 슬롯 개구에 인접한 2개의 윙부 중 적어도 하나는 상기 권선이 감기기 전에 외부로 틸트된다. 틸트된 윙부에는 절단 홈이 형성되며, 상기 권선이 감긴 이후에, 상기 틸트된 윙부는 상기 절단 홈을 감소하거나 또는 제거하기 위하여 내부로 굽히도록 변형된다.

바람직하게는, 상기 갭의 최대 폭 대 최소 폭의 비는 2 보다 크다.

다른 측면에서, 본 발명은 단상 외부 회전자 모터를 포함하는 전기 장치를 제공한다. 상기 모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 상기 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함하며, 상기 고정자 코어는 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함하며, 각각의 티쓰는 그 원위 단부에 투쓰 팁을 형성하며, 상기 투쓰 팁은 외벽면을 가진다. 상기 회전자는 하우징 및 상기 하우징 내부에 고정된 영구 자극을 포함하고, 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 자화되고, 2개의 인접 영구 자극은 반대 자화 방향을 가지며, 각 2개의 인접 영구 자석 사이에 자성체가 배치된다. 상기 모터가 에너지 공급되지 않는 경우, 상기 회전자는 영구 자극에 의해 생성되는 누설 자계에 의해 초기 위치에 위치 지정될 수 있으며, 상기 누설 자계는 각각이 대응하는 영구 자극, 대응하는 영구 자극의 대향 측 상의 2개의 인접 자성체 및 대응하는 투쓰 팁을 통과하는 복수개의 자속 회로를 포함한다.

종래 기술의 외부 회전자 모터와 비교할 때, 상기 모터의 고정자의 투쓰 팁의 외면과 상기 회전자의 자성체의 내면은 그 사이에 불균일 갭을 규정하며, 이는 회전자가 사점 위치에서 정지하는 것을 방지하여, 모터가 에너지 공급되는 경우의 회전자의 성공적인 시작을 보장한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 회전자 모터의 고정자를 도시한다.
도 2는 도 1의 상면도이다.
도 3은 도 1의 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 4는 도 3의 상면도이다.
도 5는 도 3의 고정자 코어의 형성 이전을 도시한다.
도 6은 도 5의 상면도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 8은 도 7의 고정자 코어의 형성 이전을 도시한다.
도 9는 제3 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 10은 도 9의 고정자 코어의 형성 이전을 도시한다.
도 11은 제4 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 12는 도 11의 고정자 코어의 형성 이전을 도시한다.
도 13은 제5 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 14는 도 13의 고정자 코어의 형성 이전을 도시한다.
도 15는 제6 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 16은 제7 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 17은 제8 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 18은 제9 실시예에 따른 고정자의 고정자 코어를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 회전자 모터의 회전자를 도시한다.
도 20은 제2 실시예에 따른 회전자를 도시한다.
도 21은 제3 실시예에 따른 회전자를 도시한다.
도 22는 제4 실시예에 따른 회전자를 도시한다.
도 23은 제5 실시예에 따른 회전자를 도시한다.
도 24는 도 1 내지 도 4의 고정자 및 도 18의 회전자에 의해 형성된 모터를 도시한다.
도 25는 명확하게 하기 위하여 자기선이 제거된 도 24의 박스 X의 확대도이다.
도 26은 도 24의 모터가 사점 위치에 있는 경우의 위치적 관계를 도시한다.
도 27은 도 1 내지 도 4의 고정자 및 도 21의 회전자에 의해 형성되는 모터를 도시한다.
도 28은 도 9 및 도 10의 고정자 및 도 20의 회전자에 의해 형성되는 모터를 도시한다.
도 29는 도 9 및 도 10의 고정자 및 도 23의 회전자에 의해 형성되는 모터를 도시한다.
도 30은 도 18의 고정자 및 도 19의 회전자에 의해 형성되는 모터를 도시한다.
도 31은 도 17의 고정자 및 도 18의 회전자에 의해 형성되는 모터를 도시한다.
도 32는 전기 장치에서 채용된 본 발명의 모터(1)를 도시한다.

본 발명의 기술적 해법 및 결과를 더욱 설명하기 위하여, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명된다.

단상 외부 회전자 모터는 고정자 및 고정자를 둘러싸는 회전자를 포함한다. 고정자 및 회전자는 다양한 상이한 구조를 가질 수 있으며, 상이한 고정자 및 회전자가 결합되어 상이한 특징을 갖는 모터가 될 수 있다. 도 1 내지 도 16은 고정자의 다양한 실시예를 도시하며, 도 17 내지 도 21은 회전자의 다양한 실시예를 도시하며, 도 22 내지 도 28은 상기 고정자 및 회전자에 의해 형성되는 수개의 모터를 예시적으로 도시한다. 도면들은 단지 참조 및 설명을 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 고정자 및 회전자는 도면에 도시된 실시예에 국한되려는 의도가 아니며, 고정자 및 회전자에 의해 형성되는 모터 또한 도시된 것과 같은 실시예에 국한되려는 의도가 아니다.

도 1 내지 도 4는 제1 실시예에 따른 고정자(10)를 도시한다. 이 실시예에서, 고정자(10)는 고정자 코어(12), 상기 고정자 코어(12) 주위를 둘러싸는 절연 브라켓(14), 상기 절연 브라켓(14) 주위를 감는 권선(16)을 포함한다.

고정자 코어(12)는 실리콘 강판과 같은 자기-도전성 재료를 적층함에 의해 제조된다. 고정자 코어(12)는 환형 요크(18), 및 상기 요크(18)의 외부 에지로부터 일체로 및 방사상 외부로 연장하는 복수개의 티쓰(20)를 포함한다. 티쓰(20)는 요크(18)의 원주 방향을 따라 균일하게 배치된다. 각각의 투쓰(20)는 요크(18)와 연결된 투쓰 본체(22) 및 투쓰 본체(22)의 원위 단부에 형성된 투쓰 팁(24)을 포함한다. 투쓰 본체(22)는 직선을 따라 연장한다. 바람직하게는, 투쓰 본체(22)는 환형 요크(18)의 방사 방향을 따라 연장한다. 권선 슬롯(26)이 각각의 2개의 인접하는 투쓰 본체(22) 사이에 형성된다. 권선 슬롯(26)은 일반적으로 요크(18)로부터 방사상 외부 방향으로 점차 증가하는 폭을 갖는 섹터 형상이다. 투쓰 팁(24)은 대체로 호 형상(arc-shaped)으로, 일반적으로 그 원주 방향을 따라 연장하고, 일반적으로 투쓰 본체(22)에 대해 대칭이다. 바람직하게는, 각각의 투쓰 팁(24)은 투쓰(20)의 투쓰 본체(22)의 중심을 통과하는 모터의 반경에 대해 대칭이다. 원주 방향에서, 투쓰 팁(24)은 투쓰 본체(22)의 폭 보다 더 큰 폭을 가지며, 투쓰 팁(24)의 2개의 원주 방향의 측면은 투쓰 본체(22) 너머로 연장하여, 각각이 2개의 윙부(28)를 형성한다. 이 실시예에서, 좁은 슬롯 개구(30)가 인접 투쓰 팁(24)의 윙부(28)들 사이에 형성된다.

각각의 투쓰 팁(24)은 투쓰 본체(22)와 마주하는 내면(32) 및 회전자(50)와 마주하는 외면(34)을 포함한다. 바람직하게는, 외면(34)은 호면(arc surface)이다. 투쓰 팁(24)의 외면(34)은 고정자(10)의 외면으로서 기능하며, 일반적으로 동일한 원통형 표면에 위치되며, 고정자(10)의 요크(18)와 동축이다. 절단 홈(36)이 투쓰 팁(24)의 내면(32)에 형성된다. 이 실시예에서, 투쓰 본체(22)에 가까이에 및 투쓰 본체(22)로부터 이격되어 있는 2개의 윙부(28)에 대칭으로 배치된 2개의 절단 홈(36)이 있다. 각각의 절단 홈(36)은 방사 방향 즉, 투쓰 팁(24)의 두께 방향을 따라 투쓰 팁(24)의 내면(32)으로 연장한다. 절단 홈(36)은 일반적으로 절단 홈(36)에 있는 투쓰 팁(24)의 두께의 절반인 깊이를 가져서, 절단 홈(36)은 자기 경로에 큰 영향을 주지 않는다.

권선(16)은 투쓰 본체(22) 주위로 감기고 투쓰 팁(24)의 내부 측면에 위치된다. 권선(16), 투쓰 본체(22) 및 투쓰 팁(24)의 내면(32)은 절연 브라켓(14)에 의해 분리된다. 절연 브라켓(14)은 일반적으로 플라스틱 소재로 되어 권선(16)의 단락 회로를 방지한다. 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 고정자 코어(12) 주위로 권선을 감기 이전에, 절단 홈(36) 외부의 투쓰 팁(24)의 일부분은 외부로 틸트되어 인접 투쓰 팁(24)들 사이의 거리를 확대하여, 권선(16)이 쉽게 투쓰 본체(22) 주위로 감길 수 있게 된다. 감김이 완료된 이후에, 투쓰 팁(24)의 외면(34)이 내부로 밀리게 되고, 투쓰 팁(24)이 투쓰 본체(22) 쪽으로 굽히도록 변형되어, 원호 외면(34)을 형성한다. 이 공정 동안, 투쓰 팁(24) 사이의 거리가 감소되어 슬롯 개구(30)를 좁게 하여, 좁은 슬롯 개구(30)가 형성되고, 절단 홈(36)이 좁아지거나 또는 심지어 슬릿 형상이 된다. 바람직하게는, 변형 이전의 절단 홈(36) 외부의 투쓰 팁(24)의 부분과 변형 후의 부분 사이의 각도 즉, 변형 각도는 15° 내지 60°의 범위에 있다. 보다 바람직하게는, 절단 홈(36) 외부의 투쓰 팁(24)의 부분의 변형 각도는 20° 내지 45°의 범위에 있다.

동일한 크기의 고정자에 있어서, 고정자(10)의 고정자 코어(12)의 투쓰 팁(24)은 권선의 감김 이전에 외부로 틸트되어, 권선의 감김을 용이하게 한다. 감김 공정이 완료된 이후에, 투쓰 팁(24)은 내부로 굽히도록 변형된다. 단일 단계의 펀칭에 의해 형성되는 실리콘 강판을 적층함에 의해 형성되는 종래 기술의 고정자 코어 구조와 비교할 때, 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 더 큰 폭을 가지며, 투쓰 팁(24)들 사이의 슬롯 개구(30)의 폭은 현저하게 바람직하게는 종래 기술의 고정자 코어 구조의 슬롯 개구(30)의 폭의 절반까지 또는 그보다 더 작게 감소하여, 코깅 토크를 효율적으로 감소시킨다. 절단 홈(36)이 투쓰 팁(24)의 내부 굽힘 변형을 용이하게 하도록 형성되지만, 일부 실시예에서, 투쓰 팁(24)의 소재 자체가 일정 정도의 변형 능력을 가지는 경우에는 절단 홈(36)이 생략될 수 있음이 이해되어야 한다.

도 7은 제2 실시예에 따른 고정자(10)의 고정자 코어(12)를 도시하는 것으로, 이는 본 실시예의 각각의 투쓰 팁(24)이 단 하나 또는 단일 개체의 윙부(28)에 절단 홈(36)을 형성한다는 점에서 전술한 고정자 코어와는 상이하다. 도면에 도시된 배향을 예로서 들면, 각각의 절단 홈(36)은 대응하는 투쓰 본체(22)의 반시계 방향 측 상의 윙부(28)에 형성된다. 도 8에 도시된 것처럼, 고정자 코어(12)를 형성하기 이전에, 투쓰 본체(22)의 반시계 방향 측 상의 투쓰 팁(24)의 윙부(28) 만이 외부로 틸트된다. 투쓰 팁(24)의 동일 측 상의 모든 윙부(28)가 외부로 틸트되므로, 각각의 틸트된 윙부(28) 및 틸트되지 않은 인접 투쓰 팁(24)의 윙부(28)는 원주 방향으로 서로로부터 오프셋되어, 인접 윙부(28)는 감김을 용이하게 하기 위하여 그들 사이에 여전히 큰 거리를 형성할 수 있다. 감김 공정이 완료된 이후에, 틸트된 윙부(28)는 내부로 굽히고, 이는 인접 윙부(28) 사이의 거리를 감소시켜 좁은 슬롯 개구(30)를 형성하여, 코깅 토크를 감소시킨다.

도 9는 제3 실시예에 따른 고정자(10)의 고정자 코어(12)를 도시한다. 이전 실시예와 비교할 때, 제3 실시예의 고정자 코어(12)는 절단 홈(36)이 윙부(28)와 투쓰 본체(22)의 연결 영역에 형성되고, 두 윙부(28) 중 하나만이 도 10에 도시된 것처럼 감김 이전에 외부로 틸트된다는 점이 상이하다. 따라서, 절단 홈(36)은 큰 깊이를 가질 수 있고, 투쓰 팁(24)은 더 큰 틸팅 각도를 가질 수 있으며, 투쓰 팁(24)은 고정자 코어의 형성 이전에 그들 사이에 큰 거리를 가질 수 있어서, 감김이 보다 용이하게 수행될 수 있다. 또한, 윙부(28)와 투쓰 본체(22)의 연결 영역이 절단 홈(36)을 형성할 수 있으며, 두 윙부(28)가 감기기 이전에 외부로 틸트된다는 점이 이해되어야 한다.

도 11 내지 도 14는 다른 2개의 실시예에 따른 고정자(10)의 고정자 코어(12)를 도시하는데, 이는 일부 투쓰 팁(24)이 절단 홈(36)을 형성하고, 다른 일부는 절단 홈(36)을 형성하지 않는다는 점이 상이하다. 절단 홈을 갖는 투쓰 팁(24)이 절단 홈 없는 투쓰 팁(24)과 교대로 정렬된다. 바람직하게는, 절단 홈(36)을 갖는 투쓰 팁(24)의 절단 홈(36)은 각각이 2개의 윙부(28) 내에 형성된다. 고정자 코어의 형성 이전에, 윙부(28)는 둘 다 외부로 틸트되고, 이는 절단 홈(36) 없는 인접한 투쓰 팁에 대해 더 큰 거리를 형성하여, 감김을 용이하게 한다. 절단 홈(36)은 각각이 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼, 윙부(28) 및 투쓰 본체(22)의 연결 영역에 형성될 수 있다. 다르게는, 절단 홈(36)은 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼 윙부(28)의 중간에서 투쓰 본체(22)로부터 이격되어 형성될 수 있다.

상술한 실시예에서, 고정자 코어(12)의 투쓰 팁(24)의 윙부(28)는 감김 이전에 외부로 틸트되고, 감김 이후에 내부로 굽히도록 변형된다. 따라서, 권선(16)의 감김이 용이하게 되고, 고정자 코어의 최종 형성 이후에, 투쓰 팁은 원주 방향으로 큰 폭을 가져서 작은 슬롯 개구(30)를 형성하고, 따라서 코깅 토크를 감소한다. 실제로, 각 슬롯 개구(30)의 반대측에 윙부(28) 중 하나가 외부로 틸트되는 한, 동일 고정자 코어(12)의 각 투쓰 팁(24)의 2개의 윙 중 하나만 또는 둘다 외부로 틸트될 수 있거나 또는 두 윙 모두가 외부로 틸트되지 않을 수 있다. 상술한 목적은 틸트된 윙과 틸트되지 않은 권선을 다양한 적절한 패턴으로 결합함에 의해 달성될수 있으며, 이는 도면에 도시된 실시예에 국한되지 않는다. 도시된 다양한 실시예에서, 고정자 코어(12)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향을 따라 불연속이며, 이는 그들 사이에 좁은 슬롯 개구(30)를 형성한다. 일부 다른 실시예에서, 투쓰 팁(24)은 원주 방향을 따라 서로 연결될 수 있어서, 코깅 토크를 최소화한다.

도 15 및 도 16은 다른 2개의 실시예에 따른 고정자(10)의 고정자 코어(12)를 도시한다. 이들 두 실시예에서, 자기 브리지(38)가 인접 투쓰 팁(24)들 사이에 형성된다. 자기 브리지(38)는 투쓰 팁(24)과 일체로 연결되어 집단적으로 닫힌 환형 에지를 형성한다. 바람직하게는, 닫힌 환형 에지는 자기 브리지(38)의 위치에 최소 방사 두께를 갖는다. 보다 바람직하게는, 하나 이상의 축방향 연장 홈(40)이 자기 브리지(38)의 내면에 형성된다. 도시된 것처럼, 각각의 자기 브리지(38)는 원주 방향을 따라 균일하게 배치된 복수개의 홈(40)을 형성한다. 감김이 수행되도록 하기 위하여, 투쓰 팁은 그들 사이의 연결 영역에서 투쓰 본체(22)로부터 떨어져 분리될 수 있다(도 15에 도시됨). 따라서, 감김 공정이 완료된 이후에, 투쓰 팁(24)에 의해 집단적으로 형성된 환형 에지는 축방향을 따라 투쓰 본체(22) 주위로 다시 연결되어 고정자 코어(12)를 형성한다. 도 16에 도시된 실시예에서, 투쓰 본체(22)는 그들 사이의 연결 영역에서 요크(18)로부터 떨어져 분리되고, 감김이 처리된 이후에, 요크(18)는 투쓰 본체(22) 내에서 조립되어 고정자 코어(12)를 형성한다.

도 17 및 도 18은 다른 2개의 실시예에 따른 고정자 코어(12)를 도시한다. 이들 두 실시예의 고정자 코어(12)의 구조는 일반적으로 도 15 및 도 16의 실시예와 각각 동일하며, 단지 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)이 윙부(28)에 배치되고 투쓰 팁(24)의 중심으로부터 벗어난 하나의 위치 지정 홈(42)을 구비하여, 투쓰 팁(24)이 투쓰(20)의 투쓰 본체(22)의 중심을 관통하는 모터의 반경에 대해 비대칭인 점이 상이하다.

도 19 내지 도 23은 본 발명의 각종 실시예에 따른 회전자(50)를 도시한다. 회전자(50)는 하우징(52) 및 하우징(52)의 내부에 부착된 하나 또는 복수개의 영구 자석(54)을 포함하는 외부 회전자이다. 영구 자석(54)의 원주 외면은 하우징(52)에 부착되는데, 이는 접착제를 이용하여 또는 인서트 성형에 의해 일체로 연결되어 위치 지정될 수 있다. 영구 자석(54)의 내면(56)은 그 내부에 고정자(10)를 실장하기 위한 공간을 규정한다. 공간은 고정자(10)에 비해 크기면에서 약간 더 커서, 고정자(10) 및 회전자(50)는 그 사이에 갭을 규정한다.

도 19는 제1 실시예에 따른 회전자(50)를 도시한다. 이 실시예에서, 영구 자석(54)은 하우징(52)의 원주 방향을 따라 균일하게 배치된 복수개의 스피릿 자석을 포함하며, 각 두개의 인접 영구 자석(54) 사이에 갭이 형성된다. 각각의 영구 자석(54)이 회전자(50)의 하나의 영구 자극의 역할을 하고, 인접 영구 자석(54)은 반대 극성을 갖는다. 이 실시예에서, 각각의 영구 자석(54)은 원형 링의 일부이고, 고정자(10)와 마주하는 영구 자석(54)의 내면(56)은 원호면이다. 전체 영구 자석(54)의 내면(56)은 회전자(50)의 내면을 형성하고, 이는 회전자(50)와 동축인 동일한 원통형 표면 상에 위치된다. 전술한 고정자 중 임의의 하나가 회전자(50) 내에 장착되는 경우, 고정자(10)의 투쓰 팁(24)의 외면과 회전자(50)의 영구 자석(54)의 내면(56) 사이의 방사상 거리는 원주 방향을 따라 일정하고, 따라서 고정자 및 회전자(10, 50)는 그들 사이에 실질적으로 균일한 갭을 규정한다.

바람직하게는, 각 영구 자석(54)의 극-호 계수 즉, 영구 자극(54)의 스패닝 각도(α) 대 360도를 회전자 극 개수(N)로 나눈 몫의 비 즉, α:360/N는 0.7 보다 크고, 이는 모터의 토크 특성을 개선하고 모터 효율을 강화할 수 있다. 모터의 고정자(10) 및 회전자(50)의 각종 실시예에서, 영구 자석(54)의 개수는 티쓰(20)의 개수와 동일하고, 즉, 고정자(10) 및 회전자(50)의 자극은 동일하다. 도시된 것처럼, 8개의 영구 자석(54) 및 8개의 티쓰(20)가 존재하고, 8개의 자석(54)은 회전자(50)의 8개의 자극을 형성하고, 8개의 티쓰(20)는 그들 사이에서 8개의 권선 슬롯(26)을 규정하여, 협력하여 8-극 8 슬롯 모터를 형성한다. 다른 실시예에서, 고정자(10)의 티쓰(20)의 개수는 회전자(50)의 영구 자석(54)의 개수와 배수 관계를 가질 수 있다. 예를 들면, 티쓰(20)의 개수는 영구 자극(54)의 개수의 2 또는 3배이다. 바람직하게는, 고정자(10)의 권선(16)은 전기적으로 연결되고, 단상 브러시리스 직류 모터 구동기에 의해 단상 직류 전기가 공급되어, 단상 직류 브러시리스 모터를 형성한다. 다른 실시예에서, 본 발명의 디자인은 단상 영구 자석 동기식 모터와 동일하게 적용될 수 있다.

도 20 내지 도 23은 수개의 다른 실시예에 따른 회전자(50)를 도시한다. 이 실시예에서, 자석(54)의 원주 내면(56)은 원통형 원호면이 아니며, 고정자(10)가 장착된 이후에, 고정자(10) 및 회전자(50)는 그들 사이에 불균일 갭을 규정한다. 이들 실시예는 아래에 상세히 설명한다.

도 20은 제2 실시예에 따른 회전자(50)를 도시한다. 제2 실시예에서, 영구 자석(54)은 자석(54)의 두께 방향을 따라 연장하는 중간선에 대해 대칭이다. 영구 자석(54)은 영구 자석(54)의 원주 중심으로부터 2개의 원주 방향의 측면까지 점차 감소하는 두께를 갖는다. 고정자(10)와 마주하는 각 영구 자석(54)의 내면(56)은 고정자의 방사상 외면의 접선 방향으로 나란히 연장하는 평탄면이다. 각 영구 자석(54)은 영구 자극을 형성한다. 도 20에 도시된 것과 같은 방사상 횡단면에서, 영구 자석(54)의 내면은 각각이 정다각형의 측면 상에 위치된다. 따라서, 영구 자극(54)과 고정자(10) 사이에 형성되는 갭은 대칭적 불균일 갭이다. 갭의 크기는 영구 자석(54)의 원주 중심에 대응하는 위치에서 최소값을 가지며, 최소값의 위치로부터 영구 자석(54)의 2개의 원주 방향의 측면으로 향하여 점차 증가한다. 대칭적 불균일 갭의 제공은 모터가 전원이 차단된 경우의 사점 위치로부터 벗어난 위치에 회전자(50)를 위치 지정하는 것을 용이하게 하여, 회전자(50)는 모터가 에너지 공급되는 경우에 성공적으로 시작될 수 있다.

도 21은 제3 실시예에 따른 회전자(50)를 도시하는데, 이는 영구 자석(54)이 원주 방향으로 닫힌 링 형상의 일체형 구조라는 점에서 주로 도 20의 실시예와 상이하다. 링 형상 영구 자석(54)은 원주 방향으로 복수개의 섹션을 포함한다. 각각의 섹션은 회전자(50)의 하나의 자극으로서 기능하고, 인접 섹션들은 상이한 극성을 갖는다. 도 20의 회전자(50)의 각 영구 자석(54)과 유사하게, 영구 자석(54)의 각 섹션은 원주 중심으로부터 2개의 원주 방향의 측면까지 점차 감소하는 두께를 갖는다. 고정자(10)와 마주하는 각 섹션의 내면(56)은 평탄면이다. 도 21에 도시된 것처럼 방사상 횡단면에서, 영구 자석(54)의 전체 섹션은 협력하여 회전자(50)의 정다각형 내면을 형성한다. 도 20의 실시예와 유사하게, 영구 자석(54)의 각 자극과 고정자(10)의 외면 사이에 형성된 갭은 대칭적 불균일 갭이다.

도 22는 제4 실시예에 따른 회전자(50)를 도시하는데, 이는 도 20의 실시예와 유사하며, 회전자(50)는 원주 방향으로 간격을 두고 정렬된 복수개의 영구 자석(54)을 포함하며, 각각의 영구 자석(54)은 평탄한 원주 내면(56)을 갖는다. 상이하게, 이 실시예에서, 영구 자석(54)은 하나의 원주 측면에서 다른 원주 측면으로 향하여 점차 증가하고, 다른 원주 측면에 인접한 위치로부터 점차 감소하는 두께를 가지는 비대칭 구조이다. 영구 자석(54)은 영구 자석(54)의 원주 중심으로부터 벗어나는 위치에 최대 두께를 가지며, 영구 자석(54)의 2개의 원주 방향의 측면은 상이한 두께를 갖는다. 영구 자석(54)의 내면(56)의 2개의 단부 측면과 회전자(50)의 중심 사이의 연결선이 비이등변 삼각형을 형성한다. 따라서, 고정자(10)와의 조립 이후에, 고정자(10) 및 회전자(50)는 그들 사이에 불균일 비대칭 갭을 규정한다. 비대칭 불균일 갭의 제공은 모터가 전원이 차단된 경우에 사점 위치로부터 벗어난 위치에 회전자(50)를 위치 지정하는 것을 용이하게 하여, 회전자(50)는 모터가 에너지 공급되는 경우에 성공적으로 시작될 수 있다.

도 23은 제5 실시예에 따른 회전자(50)를 도시한다. 이 실시예에서, 회전자(50)는 하우징(52) 및 하우징(52)의 내측면에 부착된 복수개의 영구 자석(54) 및 자성체(58)를 포함한다. 자성체(58)는 방사상의 분극 방향을 갖는 강자성 또는 희토류 자석과 같은 경자성 재료 또는 철과 같은 연자성 재료로 제조될 수 있다. 영구 자석(54) 및 자성체(58)는 하나의 자성체(58)가 각각의 두개의 인접 영구 자석(54) 사이에 삽입되는 식으로 원주 방향으로 교대로 이격되어 배치된다. 이 실시예에서, 영구 자석(54)은 일반적으로 정사각형 횡단면을 갖는 기둥 형상이다. 각각의 2개의 인접 영구 자석(54)은 그들 사이에서 영구 자석(54) 보다 훨씬 큰 원주 폭을 갖는 대형 공간을 규정한다. 따라서, 자성체(58)는 영구 자석(54) 보다 큰 원주 폭을 가지며, 폭은 영구 자석(54)의 폭의 몇배일 수 있다.

자성체(58)는 자성체(58)의 가운데를 통과하는 회전자의 반경에 대해 대칭이다. 자성체(58)는 원주 가운데/중심에서 2개의 원주 방향의 측면까지 점차 감소하는 두께를 갖는다. 자성체(58)의 최소 두께, 즉 원주 측면에서의 두께는 영구 자석(54)의 것과 대체로 동일하다. 고정자(10)와 마주하는 자성체(58)의 원주 내면(60)은 고정자(10)의 외면의 접선 방향으로 평행하게 연장하는 평탄면이다. 따라서, 영구 자석(54)의 원주 내면(56) 및 자성체(58)의 원주 내면(60)은 집단적으로 회전자(50)의 방사 단면으로 대칭의 다각형인 회전자(50)의 내면을 형성한다. 회전자(50)가 고정자(10)와 조립된 이후에, 고정자(10)와 회전자(50) 사이에 형성된 갭은 대칭인 불균일 갭이다. 바람직하게는, 영구 자석(54)은 원주 방향을 따라 자화 즉, 영구 자석(54)의 원주 측면은 대응하는 극성을 가지도록 방사상으로 분극된다. 2개의 인접 영구 자석(54)은 반대 극성 방향을 갖는다. 즉, 서로 대향하는 2개의 인접 영구 자석(54)의 2개의 인접면은 동일한 극성을 갖는다. 따라서, 2개의 인접 영구 자석(54) 사이의 자성체(58)는 대응하는 자기 극성으로 방사상으로 분극되고, 2개의 인접 자성체(58)는 상이한 극성을 갖는다.

상이한 특징을 갖는 모터가 상술한 고정자(10) 및 회전자(50)의 상이한 결합으로부터 취득될 수 있으며, 그 일부가 아래에 예시된다.

도 24는 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 실시예의 고정자(10) 및 도 20에 도시된 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 이격되어 슬롯 개구(30)를 형성하며, 투쓰 팁(24)의 외면(34)은 동일한 원통형 표면 상에 위치되어, 고정자(10)의 전체 외면은 원 형상이다. 회전자(50)의 영구 자극(54)은 원주 방향으로 이격되고, 고정자(10)와 마주하는 영구 자극(54)의 내면(56)은 평탄면이어서, 회전자(50)의 전체 내면은 정다각형 형상이다. 고정자(10)의 외면(34) 및 회전자(50)의 내면(56)은 방사상으로 이격되어 갭(62)을 형성한다. 갭(62)은 영구 자극(54)의 원주 방향을 따라 가변하는 방사상 폭을 가지며, 이는 영구 자극(54)의 중간선에 대해 대칭인 대칭적 불균일 갭(62)이다. 갭(62)의 방사상 폭은 원주 중심으로부터 영구 자석(54)의 내면(56)의 두 원주 측면을 향하여 점차 증가한다.

또한 도 25를 참조로, 영구 자석(54)의 내면(56)의 원주 중심과 투쓰 팁(24)의 외면(34) 사이의 방사상 거리는 갭(62)의 최소 폭(Gmin)이고, 영구 자석(54)의 내면(56)의 원주 측면과 투쓰 팁(24)의 외면(34) 사이의 방사상 거리는 갭(62)의 최대 폭(Gmax)이다. 바람직하게는, 갭의 최대 폭(Gmax) 대 최소 폭(Gmin)의 비는 1.5 보다 크다 즉, Gmax: Gmin > 1.5 이다. 보다 바람직하게는, Gmax: Gmin >2 이다. 바람직하게는, 슬롯 개구(30)의 폭(D)은 갭(62)의 최소 폭(Gmin)의 5배 보다 크지 않다 즉, D ≤ 5Gmin 이다. 바람직하게는, 슬롯 개구(30)의 폭(D)은 갭(62)의 최소 폭(Gmin) 보다 크거나 같지만, 갭(62)의 최소 폭(Gmin)의 3배 보다 적거나 같다 즉, Gmin ≤ D ≤ 3Gmin 이다.

도 24 및 도 26을 참조로, 모터가 에너지 공급되지 않는 경우, 회전자(50)의 영구 자석(54)은 고정자(10)의 티쓰(20)를 이끄는 인력을 생성한다. 도 24 및 도 26은 상이한 위치에서의 회전자(50)를 도시한다. 구체적으로, 도 26은 사점 위치에서의 회전자(50)를 도시한다(즉, 회전자(50)의 자극의 중심은 고정자(10)의 투쓰 팁(24)의 중심과 정렬된다). 도 24는 초기 위치(즉, 모터가 에너지 공급되지 않거나 전원 차단된 경우의 회전자(50)의 중지 위치)에 있는 회전자(50)를 도시한다. 도 24 및 도 26에 도시된 것처럼, 회전자(50)가 사점 위치에 있는 경우의 고정자(10)를 통과하는 회전자(50)의 자극에 의해 생성된 자계의 자속은 Φ1 이고, 회전자(50)가 초기 위치에 있는 경우의 고정자(10)를 통과하는 회전자(50)의 자극에 의해 생성되는 자계의 자속은 Φ2 이다. Φ2 > Φ1 이고, Φ2의 경로가 Φ1의 경로 보다 더 짧고, Φ2의 자기 저항이 Φ1의 자기 저항 보다 적으므로, 회전자(50)는 모터가 에너지 공급되지 않는 경우에 초기 위치에 위치될 수 있어서, 도 24에 도시된 사점 위치에 정지하는 것을 방지할 수 있고, 따라서 모터가 에너지 공급되는 경우의 회전자(50)의 시작 불량을 방지할 수 있다.

도 24를 참조로, 초기 위치에서, 고정자의 투쓰 팁의 중간선은 2개의 인접 자극(54)의 중간선 보다 2개의 인접 자극(54) 사이의 중립 영역의 중간선에 더 가깝다. 바람직하게는, 고정자(10)의 투쓰(20)의 투쓰 팁(24)의 중간선은 2개의 인접 영구 자극(54) 사이의 중립 영역의 중간선과 정렬된다. 이 위치는 사점 위치로부터 가장 멀리 벗어나고, 이는 모터가 에너지 공급되는 경우 회전자 시작 불량을 효율적으로 방지할 수 있다. 실제의 마찰과 같은 다른 요인으로 인하여, 초기 위치에서 투쓰 팁(24)의 중간선은 2개의 인접 영구 자극(54) 사이의 중립 영역의 중간선으로부터 일정 각도 예를 들면, 0 내지 30도의 각도 만큼 벗어날 수 있으나, 초기 위치는 여전히 사점 위치로부터 멀리 있다. 본 발명의 상술한 실시예에서, 회전자(50)는 고정자의 투쓰 팁(24)과 함께 동작하는 회전자(50)의 영구 자석(54)에 의해 생성되는 누설 자계만큼 사점 위치로부터 벗어나는 초기 위치에 위치 지정될 수 있다. 영구 자석(54)에 의해 생성되는 누설 자속은 투쓰 본체(22) 및 권선(16)을 통과하지 않는다. 그렇게 구성된 단상 영구 자석 브러시리스 모터의 코깅 토크는 효율적으로 억제될 수 있어서, 모터는 효율 및 성능을 강화할 수 있다. 실험은 상기와 같이 구성된(정격 토크는 1Nm, 정격 회전 속도는 1000rpm, 고정자 코어의 스택 높이는 30mm) 단상 외부 회전자 브러시리스 직류 모터의 코깅 토크의 피크값은 80mNm 보다 적음을 보인다.

도 27은 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 실시예의 고정자(10) 및 도 21에 도시된 제3 실시예의 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 이격되어 슬롯 개구(30)를 형성하고, 투쓰 팁(24)의 외면(34)은 동일한 원통형 표면 상에 위치된다. 회전자(50)의 영구 자석(54)은 서로 원주 방향으로 연결된 복수개의 섹션을 포함하며, 각 섹션은 회전자(50)의 하나의 자극의 역할을 하며, 자극의 원주 내면(56)은 평탄면이어서, 전체 회전자(50)의 내면은 정다각형 형상이다. 고정자(10) 및 회전자(50)는 그들 사이에서 대칭적 불균일 갭(62)을 형성하며, 갭(62)의 폭은 2개의 원주 방향의 측면에서 각 자극의 원주 중심으로 향하여 점차 증가하고, 자극의 원주 중심에서 최대 폭(Gmax)과 원주 측면에서 최소 폭(Gmin)을 갖는다. 회전자(50)가 정지하는 경우, 각 투쓰 팁(24)의 중심은 영구 자석(54)의 2개의 대응하는 섹션의 접합과 정렬되고, 이는 사점 위치를 회피하여, 회전자(50)의 재시작을 용이하게 한다.

도 28은 도 9 및 도 10에 도시된 제3 실시예의 고정자(10) 및 도 22에 도시된 제4 실시예의 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 이격되어 슬롯 개구(30)를 형성하고, 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)은 동일한 원통형 표면 상에 위치된다. 회전자(50)의 영구 자석은 원주 방향을 따라 비균일 두께를 갖는 비대칭 구조이다. 회전자(50)의 영구 자석(54)의 원주 내면(56)은 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)의 접선 방향에 대해 일정 각도로 경사지며, 영구 자석(54)의 원주 내면(56) 및 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)은 그들 사이를 비대칭 불균일 갭(62)으로 규정한다. 갭(62)의 폭은 먼저 하나의 원주 측면에서 영구 자석(54)의 다른 원주 측면으로 향하여 점차 감소하고, 다음으로 점차 증가한다. 도면에 도시된 배향을 예로 들면, 갭(62)은 영구 자석(54)의 시계 방향 측면에서 최대 폭(Gmax)을 가지고, 갭(62)의 최소 폭(Gmin)은 영구 자석(54)의 반시계방향 측면에 인접하나 그로부터 벗어난 위치에 있다.

도 29는 도 9 및 도 10에 도시된 제3 실시예의 고정자(10) 및 도 23에 도시된 제5 실시예의 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 이격되어 슬롯 개구(30)를 형성하고, 투쓰 팁(24)의 외면(34)은 동일한 원통형 표면 상에 위치된다. 회전자(50)는 원주 방향으로 이격되어 교대로 배치되는 영구 자석(54) 및 자성체(58)를 포함한다. 영구 자석(54)의 내면(56) 및 자성체(58)의 외면(60)은 집단적으로 회전자(50)의 다각형 내면을 형성한다. 고정자(10) 및 회전자(50)는 그들 사이에서 대칭적 불균일 갭(62)을 형성하고, 이는 자성체(58)의 원주 중심으로부터 2개의 원주 방향의 측면까지 점차 감소하는 크기를 가지며, 영구 자석(54)에 대응하는 위치에서 최대 폭(Gmax)에 도달한다. 회전자(50)는 영구 자석 극에 의해 생성되는 누설 자계에 의해 초기 위치에 위치 지정될 수 있으며, 누설 자계는 각각이 대응하는 영구 자극(54), 대응하는 영구 자극(54)의 대향 측 상의 2개의 인접 자성체(58) 및 고정자의 대응하는 투쓰 팁(24)을 통과하는 복수개의 자속 회로를 포함한다.

도 30은 도 17에 도시된 고정자(10) 및 도 19에 도시된 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 서로 연결되며, 고정자(10)의 전체 외면 즉, 투쓰 팁(24)의 외면(34)은 원통형 표면이다. 회전자(50)의 내면 즉, 영구 자석(54)의 원주 내면(56)은 고정자(10)의 원주 외면(34)과 동축인 원통형 표면 상에 위치된다. 고정자(10)의 원주 외면(34)과 회전자(50)의 원주 내면(56)은 균일 갭(62)을 규정한다. 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)은 위치 지정 홈(42)을 구비하며, 이는 투쓰 팁(24)이 비대칭 구조를 가지도록 하며, 이에 따라 회전자(50)가 정지한 경우, 2개의 인접 영구 자석(54) 사이의 영역의 중심선이 고정자(10)의 투쓰(20)의 투쓰 팁(24)의 중심선에 대해 일정 각도로 편향하는 것을 보장한다. 바람직하게는, 고정자가 중지하는 경우, 고정자(10)의 위치 지정 슬롯(42)은 회전자(50)의 2개의 인접하는 영구 자석(54)의 중심선과 정렬되며, 이는 모터가 에너지 공급되는 때마다 회전자(50)가 성공적으로 시작하는 것을 가능하게 한다. 이해할 수 있듯이, 이 실시예에서, 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향의 좁은 슬롯 개구를 통해 서로 분리될 수 있다.

도 31은 도 15에 도시된 제6 실시예의 고정자(10) 및 도 20에 도시된 제2 실시예의 회전자(50)에 의해 형성되는 모터를 도시한다. 고정자(10)의 투쓰 팁(24)은 원주 방향으로 서로 연결되고, 고정자(10)의 전체 외면은 원통형 표면이다. 회전자(50)의 영구 자석(54)의 원주 내면(56)은 고정자(10)의 외면의 접선 방향으로 평행하게 연장하는 평탄면이다. 영구 자석(54)의 원주 내면(56) 및 투쓰 팁(24)의 원주 외면(34)은 그들 사이에 대칭적 불균일 갭(62)을 형성한다. 갭(62)의 폭은 원주 중심으로부터 영구 자석(54)의 2개의 원주 방향의 측면까지 점차 감소하고, 영구 자석(54)의 원주 중심에서 최소 폭(Gmin)과 2개의 원주 방향의 측면에서 최대 폭(Gmax)을 갖는다.

도 32는 다른 실시예에 따른 전기 장치(4)에서 채용되는 본 발명의 모터(1)를 도시한다. 전기 장치(4)는 모터의 회전자 샤프트(21)에 의해 구동되는 임펠러(3)를 포함하는 레인지 후드, 환기 팬, 또는 에어컨일 수 있다. 전기 장치(4)는 또한 모터의 회전자(50)에 의해 구동되는 감속 장치(3)를 포함하는 세탁기 또는 건조기일 수 있다.

도 1 내지 도 11의 고정자(10)가 대체로 동일한 구조 및 특징으로서, 좁은 슬롯 개구를 형성하거나 또는 심지어 슬롯 개구가 없으며, 이는 회전자(50)와 결합되는 경우 동일한 기능을 구현하기 위해 교체될 수 있다. 또한, 고정자와 회전자 사이에 형성된 상이한 갭에 의존하여 및 고정자 및 회전자 구조의 대칭성 및 비대칭성에 의존하여, 모터가 에너지 공급되는 경우에 회전자(50)가 성공적으로 시작하는 것을 가능하게 하도록 적절한 회로가 디자인될 수 있다. 고정자(10) 및 회전자(50)의 조합이 상술한 실시예에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나지 않은 다양한 개조는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위를 참조로 결정될 것이다.

Claims

단상 외부 회전자 모터용 회전자로서:
하우징; 및 상기 하우징의 내부에 부착된 복수개의 영구 자석을 포함하되,
상기 영구 자석은 원주 방향을 따라 이격되어 배치되고,
각각의 2개의 인접 영구 자석들 사이에 자성체가 배치되고, 상기 영구 자석은 원주 방향을 따라서 자화되고, 2개의 인접 영구 자석은 반대 극성을 가지며, 2개의 인접 영구 자석의 인접면은 동일한 극성을 가지는 것을 특징으로 하는, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 1에 있어서, 상기 자성체의 내면과 상기 회전자의 중심축 사이의 거리는 상기 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중심을 향해 가면서 점차 변하는, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 1에 있어서, 상기 자성체는 연자성 재료로 제조되는, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 3에 있어서, 상기 자성체는 그 중간선에 대해 대칭이며, 상기 자성체의 내면과 상기 회전자의 중심축 사이의 거리는 상기 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중간선을 향해 가면서 점차 감소하는, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 3에 있어서, 상기 자성체의 내면은 평탄면인, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성체의 원주 방향의 폭은 상기 영구 자석의 폭 보다 큰, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자성체 및 영구 자석의 내면은 모두 평탄면이고, 집단적으로 다각형을 형성하는, 단상 외부 회전자 모터용 회전자.
단상 외부 회전자 모터로서:
고정자; 및
상기 고정자를 둘러싸는 회전자 - 상기 회전자는
하우징; 및
상기 하우징의 내부에 부착된 복수개의 영구 자극 - 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 자화되고, 2개의 인접하는 영구 자극은 반대 극성을 가지며, 2개의 인접 영구 자극의 인접면은 동일한 극성을 가짐- 을 포함함 -
을 포함하되, 각각의 2개의 인접 영구 자극 사이에 자성체가 배치되고, 상기 회전자와 상기 고정자가 그 사이에 불균일 갭을 규정하는 것을 특징으로 하는, 단상 외부 회전자 모터.
청구항 8에 있어서, 상기 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함하며, 상기 고정자 코어는 환형의 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 방사상 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함하며, 각각의 티쓰는 상기 요크와 연결되는 투쓰 본체 및 상기 투쓰 본체의 원위 단부에 형성된 투쓰 팁을 포함하며, 각각의 2개의 인접 투쓰 팁 사이에 슬롯 개구가 형성되고, 상기 영구 자극은 회전자가 정지된 경우에 상기 고정자의 투쓰 팁과 방사상 정렬되는, 단상 외부 회전자 모터.
청구항 9에 있어서, 상기 투쓰 팁은 상기 투쓰 본체의 것보다 큰 폭을 가지며, 상기 투쓰 팁의 2개의 원주 방향의 측면이 상기 투쓰 본체 너머로 연장하여 각각 2개의 윙부를 형성하며, 각각의 두개의 인접 투쓰 팁의 인접 윙부가 슬롯 개구 중 하나를 규정하고, 각각의 슬롯 개구에 인접한 2개의 윙부 중 적어도 하나는 상기 권선이 감기기 전에 외부로 틸트되며, 틸트된 윙부는 권선이 감긴 이후에 내부로 굽히도록 변형되는, 단상 외부 회전자 모터.
청구항 10에 있어서, 상기 틸트된 윙부에는 절단 홈이 형성되며, 권선이 감긴 이후에, 상기 틸트된 윙부는 상기 절단 홈을 감소하거나 또는 제거하기 위하여 내부로 굽히도록 변형되는, 단상 외부 회전자 모터.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정자는 고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위를 감는 권선을 포함하며, 상기 고정자 코어는 요크 및 상기 요크의 외부 에지로부터 방사상 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함하며, 각각의 티쓰는 상기 요크와 연결되는 투쓰 본체 및 상기 투쓰 본체의 원위 단부에 형성된 투쓰 팁을 포함하며, 인접 투쓰 팁이 함께 연결되어 링을 형성하고, 상기 영구 자극 각각이 상기 모터가 에너지 공급이 되지 않는 경우에 상기 고정자의 대응하는 투쓰 팁의 중간과 방사상 정렬되는, 단상 외부 회전자 모터.
단상 외부 회전자 모터를 포함하는 전기 장치로서, 상기 모터는:
고정자 코어 및 상기 고정자 코어 주위로 감긴 권선을 포함하는 고정자 - 상기 고정자 코어는 요크; 및 상기 요크의 외부 에지로부터 외부로 연장하는 복수개의 티쓰를 포함하며, 티쓰 각각은 그 원위 단부에서 투쓰 팁을 형성하고, 상기 투쓰 팁은 외벽면을 가짐 - ; 및
상기 고정자를 둘러싸는 회전자 - 상기 회전자는 하우징 및 상기 하우징의 내부에 부착된 복수개의 영구 자극을 포함하며, 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 영구 자극은 원주 방향을 따라 자화되며, 2개의 인접 영구 자극은 반대의 자화 방향을 가짐 -
을 포함하되, 각각의 2개의 인접 영구 자극 사이에 자성체가 배치되며, 모터가 에너지가 공급되지 않는 경우, 상기 회전자는 영구 자극에 의해 생성되는 누설 자계에 의해 초기 위치에 위치 지정될 수 있으며, 상기 누설 자계는 각각이 대응하는 영구 자극, 대응하는 영구 자극의 대향측 상의 2개의 인접 자성체 및 대응하는 투쓰 팁을 통과하는 복수개의 자속 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 자성체의 내면과 상기 고정자의 투쓰 팁의 외면 사이의 방사상 거리는 상기 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중심을 향하여 가면서 점차 변하며, 상기 고정자 및 상기 회전자는 그 사이에 불균일 갭을 규정하는, 전기 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 갭은 상기 자성체의 2개의 원주 방향의 측면으로부터 중심을 향하여 가면서 크기가 점차 감소하는, 전기 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 갭은 상기 자성체의 중심을 통과하는 상기 회전자의 반경에 대해 대칭인 대칭적 불균일 갭인, 전기 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 투쓰 팁은 상기 투쓰 본체의 폭보다 더 큰 폭을 가지며, 상기 투쓰 팁의 2개의 원주 방향의 측면은 상기 투쓰 본체 너머로 연장하여 각각이 2개의 윙부를 형성하며, 각 2개의 인접 투쓰 팁의 대향하는 윙부가 슬롯 개구를 규정하며, 상기 슬롯 개구의 원주 방향의 폭은 상기 갭의 최소 폭의 5배 보다 적거나 같은, 전기 장치.
청구항 17에 있어서, 각각의 슬롯 개구에 인접한 2개의 윙부 중 적어도 하나는 상기 권선이 감기기 전에 외부로 틸트되고, 틸트된 윙부에는 절단 홈이 형성되며, 상기 권선이 감긴 이후에, 상기 틸트된 윙부는 상기 절단 홈을 감소하거나 또는 제거하기 위하여 내부로 굽히도록 변형되는, 전기 장치.
청구항 14 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 갭의 최대 폭 대 최소 폭의 비는 2 보다 큰, 전기 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 자성체는 상기 영구 자석의 것보다 더 큰 원주 방향의 폭을 가지며, 상기 자성체 및 영구 자극의 내면은 모두 평탄면이고, 집단적으로 다각형을 형성하는, 전기 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 모터에 의해 구동되는 임펠러를 더 포함하는 레인지 후드, 에어컨 또는 환기 팬인, 전기 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 전기 장치는 상기 모터에 의해 구동되는 감속 장치를 더 포함하는 세탁기 또는 건조기인, 전기 장치.