KR20170039603A - 브러시리스 모터 - Google Patents

Abstract

브러시리스 모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 고정자는 고정자 코어 및 복수의 권선을 포함한다. 고정자 코어는 요크 및 상기 요크로부터 연장하는 복수의 투쓰를 포함한다. 상기 각각의 투쓰는 상기 요크의 원주방향을 따라 반대 방향으로 연장하는 2개의 폴 슈를 포함한다. 인접한 투쓰의 폴 슈는 폴 슈의 저항보다 더 큰 자기 저항을 갖는 자기 브릿지를 통해 연결되며, 이것은 자기 누설을 줄이며 모터 전력 밀도를 증가시킨다. 자기 브릿지의 각각의 축방향 두께는 폴 슈의 두께보다 더 작다.

Description

브러시리스 모터{Brushless Motor}

본 발명은 모터 분야에 관한 것이며, 구체적으로는 브러시리스 모터에 관한 것이다.

브러시리스 모터는 콤팩트한 크기, 높은 신뢰도, 긴 수명 및 저 잡음의 장점으로 인해 널리 사용되고 있다. 브러시리스 모터의 고정자는, 고정자 극을 각각 형성하는 복수의 고정자 투쓰를 갖는 고정자 코어와, 고정자 투쓰 주위에 각각 감기는 권선을 포함한다. 일반적으로, 소정의 크기를 갖는 모터의 경우, 고정자 투쓰의 개수가 커질수록, 인접한 고정자 투쓰 사이의 자기 경로는 짧아지고, 모터의 동작 동안 철손은 적어지며, 에너지 변환 효율은 높아진다. 그러나 고정자 투쓰의 개수가 커지면 권선 소재 소비가 증가하며 점유할 공간이 커지며 종종 일부 응용으로 제한된다.

그에 따라, 감소한 크기와 향상된 에너지 변환 효율의 브러시리스 모터에 대한 요구가 있다.

브러시리스 모터는 고정자와 회전자를 포함한다. 고정자는 고정자 코어와 복수의 권선을 포함한다. 고정자 코어는 요크, 요크로부터 연장하는 복수의 투쓰를 포함한다. 각각의 투쓰는 요크의 원주 방향을 따르는 반대 방향으로 연장하는 2개의 극편을 포함한다. 인접한 투쓰의 극편은 극편의 자기 릴럭턴스보다 더 큰 자기 릴럭턴스를 갖는 자기 브릿지를 통해 연결되고, 이는 자기 누설을 감소시키며 모터의 전력 밀도를 증가시킨다. 자기 브릿지 각각의 축방향 두께는 극편의 축방향 두께보다 더 작다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시리스 모터를 예시한다.
도 2는, 도 1의 브러시리스 모터의 고정자 코어, 제1 지지 브라켓 및 제2 지지 브라켓의 분해도이다.
도 3은 도 1의 브러시리스 모터의 고정자 코어와 회전자의 평면도이다.
도 4는 도 1의 브러시리스 모터의 장착 브라켓의 분해도이다.
도 5는 도 1의 브러시리스 모터에 사용하는 회전자의 분해도이다.
도 6은 도 1의 브러시리스 모터에 응용 가능한 다른 회전자의 분해도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 8은 도 7의 브러시리스 모터에 응용 가능한 회전자의 제1 구현의 분해도이다.
도 9는, 도 7의 브러시리스 모터에 응용 가능한 회전자의 제2 구현의 분해도이다.
도 10은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 12는, 본 발명의 제5 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 13은 도 12의 고정자 코어의 사시도이다.
도 14는, 본 발명의 제6 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 15는 도 14의 고정자 코어의 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 제7 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 17은, 본 발명의 제8 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 18은, 본 발명의 제9 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 19는, 도 18의 고정자 코어의 사시도이다.
도 20은, 본 발명의 제10 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 21은 도 20의 고정자 코어의 사시도이다.
도 22는 도 20의 고정자 코어의 다른 스택 방식의 사시도이다.
도 23은, 본 발명의 제11 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 24는 도 23의 고정자 코어의 사시도이다.
도 25는 본 발명의 제12 실시예에 따른 브러시리스 모터의 고정자 코어 및 회전자의 평면도이다.
도 26은 도 25의 고정자 코어의 사시도이다.
도 27은 도 20의 고정자 코어의 다른 스택 방식의 사시도이다.

본 발명의 실시예는 수반하는 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 브러시리스 모터(500)는 고정자(100)와, 고정자(100)에 대해 회전 가능한 회전자(200)를 포함한다.

고정자(100)는 고정자 코어(101), 고정자 코어(101)에 장착되는 몇 개의 장착 브라켓(112), 장착 브라켓(112) 주위에 각각 감기는 몇 개의 권선(102), 고정자 코어(101)에 장착되는 제1 지지 브라켓(109) 및 제2 지지 브라켓(110)을 포함한다. 고정자 코어(101)는 자기 전도 소재로 만든다. 제1 지지 브라켓(109)과 제2 지지 브라켓(110)은 고정자 코어(101)의 두 축방향 측에 각각 장착되어 회전자(200)의 회전 샤프트(201)를 지지한다. 구체적으로, 고정자 코어(101)는, 패스너(111)가 통과하게 하는 관통 구멍을 갖는다. 제1 지지 브라켓(109)과 제2 지지 브라켓(110)은, 제1 지지 브라켓과 제2 지지 브라켓 사이에서 고정자 코어(101)를 삽입하고 고정하기 위해, 축방향 패스너(111)에 의해 연결된다. 바람직하게도, 제1 지지 브라켓(109)과 제2 지지 브라켓(110) 각각은 일체형으로 형성된 부재이다. 제1 지지 브라켓(109)과 제2 지지 브라켓(110)은 각각 베어링(109b, 110b)을 장착하기 위한 환상 허브(109a, 110a)를 포함한다. 베어링(109b, 110b)은 회전자(200)의 회전 샤프트(201)를 지지하는데 사용되어, 회전 샤프트(201)는 고정자(100)에 대해 회전할 수 있다.

제1 실시예

도 3을 참조하면, 본 실시예의 브러시리스 모터는 단상 브러시리스 모터이다. 고정자 코어(101)는 요크(103), 두 개의 대향하는 제1 투쓰(104), 및 두 개의 대향하는 제2 투쓰(105)를 포함한다. 요크(103)는, 두 개의 제1 투쓰(104)가 각각 의지하는 두 개의 호형 측벽(103a)과, 두 개의 제2 투쓰(105)가 각각 의지하는 두 개의 편평한 측벽(103b)을 포함한다. 호형 측벽(103a)과 편평한 측벽(103b)은 단부가 교대로 연결되어 링 형상 구조를 형성한다. 두 개의 호형 측벽(103a)과 두 개의 편평한 측벽(103b)은 일체형으로 형성되어 그 제조를 용이하게 한다. 물론, 두 개의 호형 측벽(103a)과 두 개의 편평한 측벽(103b)은 또한 별도로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 제1 투쓰(104)와 호형 측벽(103a)은 별도로 형성된다. 제1 투쓰(104) 각각은 리세스-돌출부 체결 구조에 의해 대응하는 하나의 호형 측벽(103a)에 연결된다. 리세스-돌출부 체결 구조는, 제1 투쓰(104)의 단부에 형성되는 더브테일 장부(tenon)(121)와, 호형 측벽(103a)에 규정되는 더브테일 장부 구멍(mortise)(122)을 포함한다. 더브테일 장부(121)는 제1 투쓰(104)와 호형 측벽(103a)을 잠기게 연결하기 위해 더브테일 장부 구멍(122)에 체결된다. 제1 투쓰(104)는 각각 호형 측벽(103a)과 일체형으로 형성될 수도 있음을 이해해야 한다. 제2 투쓰(105)와 편평한 측벽(103b)은 각각 일체형으로 형성된다. 대안적으로, 제1 투쓰(104)와 호형 측벽(103a)은 별도로 형성하며 제2 투쓰(105)와 편평한 측벽(103b)도 별도로 형성한다.

도 4를 참조하면, 각각의 장착 브라켓(112)은 상부 브라켓 부분(113)과 하부 브라켓 부분(114)을 포함한다. 상부 브라켓 부분(113)과 하부 브라켓 부분(114)은 각각 제1 투쓰(104) 중 하나의 두 개의 대향하는 축방향 단부에 장착되어 각각 제1 투쓰(104)의 두 개의 축방향 단부 표면을 덮는다. 상부 브라켓 부분(113)은 상부 보빙(bobbing)(113a)과, 상부 보빙(113a)의 대향 측을 따라 상부 보빙(113a)의 외부 방사상 단부로부터 연장하는 두 개의 L자 형상 안내 판(113b)을 포함한다. 하부 브라켓 부분(114)은 하부 보빙(114a)과, 하부 보빙(114a)의 대향 측을 따라 하부 보빙(114a)의 외부 방사상 단부로부터 연장하는 두 개의 L자 형상 안내 판(114b)을 포함한다. 권선(102)은 상부 및 하부 보빙 부분(113a 및 114a) 주위에 각각 감기며, 장착 브라켓(112)에 의해 고정자 코어(101)로부터 절연되게 분리된다.

권선(102)은 두 개의 제1 투쓰(104) 상에만 감겨, 동일한 극성의 두 개의 주 고정자 극을 형성한다. 두 개의 제2 투쓰(105)는 권선(102)이 감기지 않으며 이때 주 고정자 극의 극성과 반대인 극성의 두 개의 보조 극을 형성한다. 두 개의 제1 투쓰(104)와 두 개의 제2 투쓰(105)는 요크(103)의 원주 방향을 따라 교대로 배치되며, 주 극과 보조 극은 교대로 배치된다. 그에 따라, 본 실시예의 모터(500)는 단지 두 개의 권선(120)에 의해 네 개의 고정자 극을 형성하여, 모터(500)의 효율을 향상시키면서도 비용을 절감할 수 있다. 게다가, 제2 투쓰(105)가 권선이 감기지 않기 때문에, 제2 투쓰(105)는 작은 길이를 가질 수 있어서, 공간을 절약할 수 있다.

각각의 제1 투쓰(104)는 원주 방향을 따라 대향하는 방향으로 연장하는 두 개의 주 극편(104a, 104b)을 포함하며, 각각의 제2 투쓰(105)는 원주 방향을 따라 대향하는 방향으로 연장하는 두 개의 보조 극편(105a, 105b)을 포함한다. 주 극편(104a, 104b)의 방사상 두께는 그 연장 방향을 따라 점진적으로 감소한다. 보조 극편(105a, 105b)의 방사상 두께는 그 연장 방향을 따라 점진적으로 감소한다. 인접한 주 극편과 보조 극편의 원단부는 서로로부터 분리되어 그 사이에 슬롯 개구(106)를 규정한다. 슬롯 개구(106)는 자기 누설을 감소시킬 수 있으며, 모터(500)의 전력 밀도를 증가시킬 수 있어, 모터(500)의 동작 효율을 향상시킬 수 있다.

모터는 단상 브러시리스 모터이기 때문에, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 각각은 회전자(200)에 면하는 위치지정 홈(108)을 규정한다. 각각의 제1 투쓰(104)의 위치지정 홈(108)은 두 개의 주 극편(104a, 104b) 사이에 위치하며, 바람직하게는 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심선 상에 위치한다. 각각의 제2 투쓰(105)의 위치지정 홈(108)은 두 개의 보조 극편(105a, 105b) 사이에 위치하며, 바람직하게는 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심선 상에 위치한다. 위치지정 홈(108) 각각은 호형 횡단면을 갖는다. 위치지정 홈(108)을 제공하여, 모터(500)가 사점 위치에서 정지하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어서, 모터(500)의 시동 성능을 증가시킬 수 있다. 더 나아가, 위치지정 홈(108)이 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심선에 배열될 때, 모터(500)는 양방향 시동 성능이 제공된다.

회전자(200)는, 두 개의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a, 104b)과 두 개의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a, 105b)에 의해 협동하여 규정되는 공간에 수용된다. 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면은 동일 원 상에 위치한다. 공극(107)이 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105)의 각 극면 사이에 형성되어, 회전자(200)는 고정자(100)에 대해 회전하게 된다. 극면은, 회전자(200)에 면하는 각 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a, 104b)과 각 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a, 105b)의 단부 표면이다.

본 실시예에서, 공극(107) 각각은 균일하지 않은 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이어서, 모터(500)는 반대 시동 방향으로 상이한 시동 성능을 갖는다. 구체적으로, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 주 극편(104a)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심이다. 주 극편(104b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 주 극편(104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 게다가, 주 극편(104a)의 방사상 두께는 주 극편(104b)의 방사상 두께보다 두껍다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 보조 극편(105a)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심이다. 보조 극편(105b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 보조 극편(105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 게다가, 보조 극편(105a)의 방사상 두께는 보조 극편(105b)의 방사상 두께보다 두껍다. 균일하지 않은 두께의 비대칭 공극(107)을 제공하여, 코깅 토크 곡선을 변화시킬 수 있어서, 모터(500)의 성능을 최적화할 수 있다.

대안적인 구현으로, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면은 동일한 원주 방향 표면 상에 위치하지만, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면은 동일한 원주 방향 표면 상에 위치하지만, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 이처럼, 공극(107)은 균일하지 않은 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이다.

다른 대안적인 구현으로, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 원주 방향 길이는 서로 같지 않다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면은 동일한 원주 방향 표면 상에 위치하지만, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같지 않다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면은 동일한 원주 방향 표면 상에 위치하지만, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 이처럼, 공극(107)은 균일하지 않은 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이다.

슬롯 개구(106)는 공극(107)의 최소 방사상 두께의 네 배보다 크지 않은 폭을 가지며, 이러한 구성은 결국 모터(500)의 안정되고 신뢰할 만한 동작과 강한 시동 성능을 야기한다. 바람직하게도, 슬롯 개구(106)의 폭은 공극(107)의 최소 방사상 두께보다 크며, 공극(107)의 최소 방사상 두께의 세 배보다 크지 않다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 회전자(200)는 회전 샤프트(201), 회전 샤프트(201)에 고정되는 회전자 코어(202), 회전자 코어(202)의 외부 원주 방향 표면에 부착되는 복수의 영구 자석(203) 및 홀딩 부재(204)를 포함한다. 홀딩 부재(204)는 회전자 코어(202) 주위에 부착되어 영구 자석(203)을 타이트하게 둘러서, 영구 자석(203)이 느슨하게 되지 않도록 홀딩한다. 본 실시예에서, 영구 자석(203)의 개수는 네 개이다. 바람직하게도, 영구 자석(203)은 회전자 코어(202)와 동일한 곡률을 갖는 호형이며, 방사상 두께가 같다.

도 6은 대안적인 회전자(200)의 구조를 도시한다. 상기 제1 실시예와는 상이하게, 홀딩 부재(204)는 통 형상의 주 부분(205)과 주 부분(205)의 대향하는 축방향 단부에 각각 연결되는 두 개의 연결 부분(206)을 포함한다. 주 부분(205)은 영구 자석(203)을 타이트하게 두르며, 두 개의 연결 부분(206)은 회전 샤프트(201)에 연결된다. 바람직하게도, 홀딩 부재(204)는, 영구 자석(203), 회전자 코어(202) 및 샤프트(201)에 오버몰딩된, 일체형으로 형성된 부재이다.

제2 실시예

도 7을 참조하면, 본 실시예는 제1 실시예와는, 주로 공극(107) 각각의 균일한 두께를 가지며 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 대칭이라는 점에서 상이하다. 그러므로, 코깅 토크와 시동각은 규칙적으로 설계할 수 있으며, 모터(500)에는 양 방향으로 동일한 시동 성능이 제공된다.

상세하게도, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다.

본 실시예에서, 주 극편(104a, 104b)과 보조 극편(105a, 105b)의 극면은 모두 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원 상에 위치하며, 그에 따라 공극(127)은 모두 균일하지 않으며 두께는 같다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에서, 회전자(200)는 회전 샤프트(201), 회전 샤프트(201)에 고정되는 회전자 코어(202), 및 회전자 코어(202)에 내장되는 복수의 영구 자석(203)을 포함한다. 본 실시예에서, 영구 자석(203)의 개수는 네 개이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 각각의 영구 자석(203)은 균일하지 않은 축방향 두께의 호형이며, 이러한 구성은 원주 방향 중심으로부터 그 두 원주 방향 단부로 점진적으로 감소한다. 영구 자석의 두께는 균일한 축방향 두께를 또한 가질 수 있음을 이해해야 한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 영구 자석(203)은 균일한 두께를 갖는 정사각형 영구 자석일 수 있음을 이해해야 한다.

도 9는 대안적인 회전자(200)의 구조를 도시한다. 회전자(200)는 도 8의 회전자(200)와는, 주로 영구 자석(203)이 균일한 두께를 갖는 정사각형이라는 점에서 상이하다.

제3 실시예

도 10을 참조하면, 본 실시예는 제2 실시예와는, 주로 공극(107) 각각이 균일한 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이라는 점에서 상이하다.

구체적으로, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a)의 원심 방향 길이는 제1 투쓰(104b)의 주 극편(104b)의 원심 방향 길이보다 길다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면이 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a)의 원심 방향 길이는 제2 투쓰(105b)의 보조 극편(105b)의 원심 방향 길이보다 길다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다.

각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면이 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다. 공극(107)이 균일한 두께를 가지며 비대칭이므로, 모터(500)의 코깅 토크는 최적화될 수 있으며, 모터(500)는 단방향 시동 성능이 제공된다.

회전자(200)의 구조는 도 8의 회전자(200)의 구조와 유사하며, 그에 따라 본 명세서에서는 반복하지 않는다. 모터(500)는 또한 도 5 및 도 6에 예시한 회전자(200)를 사용할 수 있음을 이해해야 한다.

제4 실시예

도 11을 참조하면, 제2 실시예와 상이하게, 위치지정 홈(108)은 대응하는 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심으로부터 오프셋되어, 균일한 두께를 갖는 비대칭 공극(107)이 형성되며, 이러한 구성은 단방향 시동 성능의 모터(500)를 제공한다.

제5 실시예

도 12 및 도 13을 참조하면, 제3 실시예와 상이하게, 고정자 코어(101)는, 축방향으로 스택되는 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)을 포함한다. 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 모든 극편이 동일한 원주 방향 길이를 갖지는 않는다. 그러므로, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)은 원주 방향으로 슬롯 개구(106)에 엇갈리게 배치된다. 예컨대, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 극편(106a)은 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 극편(106b) 상에 스택되지만, 극편(106b)의 원주 방향 길이보다 작은 원주 방향 길이를 갖는다.

바람직하게도, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 각각의 투쓰의 두 개의 극편(예컨대, 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a, 104b) 또는 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b))의 원주 방향 길이는 같지 않다. 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 투쓰 각각(예컨대, 제1 투쓰(104), 제1 투쓰(105))의 두 개의 극편의 원주 방향 길이는 또한 같지 않다. 더욱 바람직하게도, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)은, 이것을 180도 회전시킨 후 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)이 된다. 즉, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)은 그 제조를 용이하게 하기 위해 동일한 구조를 갖는다. 스택할 때, 제1 고정자 코어(101a)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과, 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심은 모터(500)의 축방향으로 제2 고정자 코어(101b)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심에 정렬되어, 결국 슬롯 개구(106)는 엇갈리게 배치되어, 자기 누설을 회피하면서, 모터(500)의 코깅 토크를 감소시킨다. 제1 고정자 코어 라미네이션(101a) 및/또는 제2 고정자 코어 라미네이션(101a)의 각각의 투쓰의 두 개의 극편은 같지 않은 길이를 갖기 때문에, 비대칭 공극(107)이 형성됨을 인식하게 될 것이다. 게다가, 여러 응용의 상이한 요건을 충족하기 위해, 공극(107)은 두께가 균일할 수 있거나, 대안적으로 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 여러 방식으로 균일하지 않을 수 있다.

본 실시예에서, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 한 층과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 한 층은 고정자 코어(101)에서 교대로 스택된다. 복수의 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)을 복수의 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)과 교대로 스택하는 것이 또한 가능함을 이해해야 한다.

제6 실시예

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 실시예의 고정자 코어(101)는 축방향으로 스택되는 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)을 포함한다.

고정자 코어(101)의 극면은 방사 방향으로 엇갈려 있다. 예컨대, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)에서, 제1 투쓰의 주 극편(104a)은 주 극편(104b)보다 회전자(200)에 더 가깝게 연장하며, 제2 투쓰의 보조 극편(105a)은 보조 극편(105b)보다는 회전자(200)에 더 가깝게 연장한다. 그러나 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)에서, 제1 투쓰의 주 극편(104b)은 주 극편(104a)보다 회전자(200)에 더 가깝게 연장하며, 제2 투쓰의 보조 극편(105b)은 보조 극편(105a)보다 회전자(200)에 더 가깝게 연장한다.

바람직하게도, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)은, 이것을 180도 회전한 후 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)이 된다. 즉, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)은 그 제조를 용이하게 하기 위해 동일한 구조를 갖는다. 스택할 때, 제1 고정자 코어(101a)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심은 모터(500)의 축방향으로 제2 고정자 코어(101b)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심에 정렬되어, 결국 엇갈린 배치의 극면을 얻게 된다. 제1 고정자 코어 라미네이션(101a) 및/또는 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 각각의 투쓰의 두 개의 극편은 상이한 거리만큼 회전자(200)로부터 이격되기 때문에, 비대칭이며 균일하지 않은 공극(107)이 형성됨을 인식해야 할 것이다.

본 실시예에서, 제1 코정자 코어 라미네이션(101a)의 한 층과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 한 층은 고정자 코어(101)에서 교대로 스택된다. 대안적으로, 복수의 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)을 복수의 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)과 대안적으로 스택하는 것도 가능함을 이해해야 한다.

제7 실시예

도 16을 참조하면, 제1 실시예와 상이하게, 제2 투쓰(105)와 편평한 측벽(103b)은 또한 본 실시예에서 별도로 형성된다. 제2 투쓰(105) 각각은 리세스-돌출부 체결 구조에 의해 대응하는 하나의 편평한 측벽(103b)에 연결된다. 리세스-돌출부 체결 구조는 제1 투쓰(104)의 단부에 형성되는 더브테일 장부(121)과, 호형 측벽(103a)에 규정되는 더브테일 장부 구멍(122)을 포함한다. 더브테일 장부(123)는 제2 투쓰(105)와 편평한 측벽(103b)을 잠기게 연결하기 위해 더브테일 장부 구멍(124)에 체결된다.

주 극편(104a, 104b) 각각은, 주 극편(104a, 104b) 및 보조 극편(105a, 105b)보다 큰 자기 릴럭턴스를 갖는 자기 브릿지(116)를 통해 인접한 보조 극편(105a, 105b)에 연결된다. 슬롯 개구(106)을 갖는 설계와 비교하면, 주 극편(104a, 104b)과 보조 극편(105a, 105b) 사의의 자기 브릿지(116)는 모터(500)의 동작에서 진동과 잡음을 감소시킬 수 있다. 게다가, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 사이의 상대 위치는 유지되어, 권선(102)의 조립을 용이하게 한다.

축방향 연장 홈(117)은 자기 브릿지(116) 각각의 방사상 외측 표면에 규정된다. 자기 브릿지(116) 각각에서의 축방향 연장 홈(117)의 개수는 홀수 개이다. 본 실시예에서, 축방향 연장 홈(117)의 개수는 세 개이다. 세 개의 축방향 연장 홈은 자기 브릿지(116)의 원주 방향에 이격되게 배치된다. 홈(117) 각각의 횡단면은 U자 형상이다. 홈(117)을 제공하면, 자기 브릿지(116)의 자기 릴럭턴스를 증가시키는 것을 용이하게 한다.

회전자(200)는 내부 링 부분(119)에 의해 규정되는 공간에 수용된다. 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면은 동일 원 상에 위치한다. 일 실시예에서, 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b)은 서로 대칭이며, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 두 개의 주 극편의 극면은 서로 동심이며, 각각의 제2 투쓰(105)의 두 개의 보조 극편(105a, 105b)은 서로 대칭이며, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 두 개의 보조 극편의 극면은 서로 동심이어서, 대칭 공극(107)이 회전자(200)와 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b) 사이에 그리고 각각 회전자(200)와 각각의 제2 투쓰(105)의 두 개의 보조 극편(105a, 105b) 사이에 형성된다.

대안적인 실시예에서, 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b)은 서로 대칭이며, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 두 개의 주 극편(104a, 104b)의 극면은 서로 편심이다. 즉, 두 개의 주 극편(104a, 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전의 중심으로부터 오프셋되며; 각각의 제2 투쓰(105)의 두 개의 보조 극편(105a, 105b)은 서로 대칭이며, 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 두 개의 보조 극편(105a, 105b)의 극면은 서로 편심이다. 즉, 두 개의 보조 극편(105a, 105b)의 극면과 관련되는 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋된다. 이처럼, 균일하지 않은 두께의 비대칭 공극(107)은 각각 회전자(200)와 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b) 사이에 그리고 회전자(200)와 각각의 제2 투쓰(105)의 두 개의 보조 극편(105a, 105b) 사이에 형성된다.

도 5, 도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면, 회전자(200)는 앞서 설명한 바와 같은 구조 중 임의의 것일 수 있다.

제8 실시예

도 17을 참조하면, 제7 실시예와 상이하게, 축방향 연장 홈(117) 대신, 축방향 연장 구멍(118)이 자기 브릿지(116)에서 규정된다. 마찬가지로 관통 구멍(118)을 제공하여, 자기 릴럭턴스를 증가시킬 수 있다. 자기 브릿지(116)의 각각에서의 관통 구멍(118)의 개수는 홀수 개이다. 본 실시예에서, 관통 구멍(118)의 개수는 세 개이다. 관통 구멍(118)은 자기 브릿지(116)의 원주 방향을 따라 이격되게 배치된다. 컷아웃(106)에 연통하는 관통 구멍(118) 중 중간 구멍은 측면 구멍보다 직경이 더 크다. 그리하여 자기 브릿지(116)의 중간 영역은 최대 자기 릴럭턴스를 갖는다.

제9 실시예

도 18 및 도 19를 참조하면, 주 극편(104a, 104b) 각각은, 주 극편(104a, 104b)과 보조 극편(105a, 105b)보다 큰 자기 릴럭턴스를 갖는 자기 브릿지(116)를 통해 인접한 보조 극편(105a, 105b)에 연결된다. 그러나 고정자 코어(101)는 각각의 자기 브릿지(116)에 인접한 하나 이상의 컷아웃(106)을 규정한다. 각각의 컷아웃(106)의 적어도 하나의 대향 축방향 단부는 대응하는 하나의 자기 브릿지(116)에 의해 닫힌다. 그러므로, 회전자의 자기 브릿지(116)의 축방향 두께는 고정자 코어(101)의 다른 부품, 예컨대 주 극편(104a, 104b)과 보조 극편(105a, 105b)의 축방향 두께보다 작다.

구체적으로, 고정자 코어(101)는, 축방향으로 스택되는 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)을 포함한다. 제1 고정자 코어(101a)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심은 모터(500)의 축방향으로 제2 고정자 코어(101b)의 각각의 제1 투쓰(104)의 원주 방향 중심과 각각의 제2 투쓰(105)의 원주 방향 중심에 수용성있게(receptively) 정렬된다. 컷아웃(106)은 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)에 그리고, 각각 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b)과 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 인접한 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105b, 105a) 사이에 규정된다. 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 각각의 제1 투쓰(104)의 두 개의 주 극편(104a, 104b)은 각각 인접한 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105b, 105a)과 연결된다.

본 실시예에서, 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 주 극편(104a)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심이다. 주 극편(104b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 주 극편(104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 원주 방향 길이는 서로 같다. 보조 극편(105a)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심이다. 보조 극편(105b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 편심이다. 즉, 보조 극편(105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심으로부터 오프셋되어 있다. 그러므로, 공극(107) 각각은 균일하지 않은 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이어서, 모터(500)는 반대 시동 방향으로 상이한 시동 성능을 갖는다.

축방향 연장 홈(117)은 자기 브릿지(116) 각각의 방사상 외측 표면에 규정된다. 자기 브릿지(116) 각각에서의 축방향의 축방향 연장 홈(117)의 개수는 홀수 개이다. 본 실시예에서, 축방향 연장 홈(117)의 개수는 세 개이다. 세 개의 축방향 연장 홈은 자기 브릿지(116)의 원주 방향으로 이격되게 배치된다. 바람직하게도, 홈(117) 각각의 횡단면은 U자 형상이다. 각 자기 브릿지(116)에서의 축방향 연장 홈 중 적어도 하나는 자기 브릿지(116)의 컷아웃(106)과 연통한다.

본 실시예에서, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 한 층과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 한 층은 고정자 코어(101)에서 교대로 스택된다. 복수의 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)을 복수의 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)와 교대로 스택하는 것도 가능함을 이해해야 한다.

제10 실시예

도 20 및 도 21을 참조하고, 도 7을 참조하면, 본 실시예는 제1 실시예와는, 공극(107) 각각이 균일한 두께를 가지며, 제1 투쓰(104)와 제2 투쓰(105) 중 대응하는 하나의 중심선에 관해 비대칭이어서, 모터(500)가 반대 시동 방향으로 상이한 시동 성능을 갖는 다는 점에서 주로 상이하다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a)의 원주 방향 길이는 제1 투쓰(104b)의 주 극편(104b)의 원주 방향 길이보다 길다. 각각의 제1 투쓰(104)의 주 극편(104a 및 104b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 주 극편(104a 및 104b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a)의 원주 방향의 길이는 제2 투쓰(105b)의 보조 극편(105b)의 원주 방향의 길이보다 길다. 각각의 제2 투쓰(105)의 보조 극편(105a 및 105b)의 극면은 회전자(200)의 외부 원주 방향 표면과 동심인 동일 원주 방향 표면 상에 위치한다. 즉, 보조 극편(105a 및 105b)의 극면과 관련된 원의 중심은 회전자(200)의 회전 중심과 일치한다.

도 22에 도시한 바와 같이, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 한 층과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 한 층은 고정자 코어(101)에서 교대로 스택될 수 있다. 복수의 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)을 복수의 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)와 교대로 스택하는 것도 가능함을 이해해야 한다.

도 5, 도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면, 회전자(200)는 앞서 설명한 바와 같은 구조 중 임의의 구조일 수 있다.

제11 실시예

도 23 및 도 24를 참조하면, 본 실시예는 제1 실시예와는, 축방향 연장 홈(117) 대신 축방향 연장 관통 구멍(118)이 자기 브릿지(116)에 규정된다는 점에서 상이하다. 마찬가지로 관통 구멍(118)을 제공하여 자기 릴럭턴스를 증가시킬 수 있다. 자기 브릿지(116)의 각각에서 관통 구멍(118)의 개수는 홀수 개이다. 본 실시예에서, 관통 구멍(118)의 개수는 세 개이다. 관통 구멍(118)은 자기 브릿지(116)의 원주 방향을 따라 이격되게 배치되며, 관통 구멍(118) 중 중간 구멍은 측면 구멍보다 직경이 더 크다. 그리하여 자기 브릿지(116)의 중간 영역은 최대 자기 릴럭턴스를 갖는다.

제12 실시예

도 25 및 도 26을 참조하면, 본 실시예는 제1 실시예와는, 축방향 연장 홈(117) 대신 축방향 연장 관통 구멍(118)이 자기 브릿지(116)에 규정된다는 점에서 상이하다. 마찬가지로 관통 구멍(118)을 제공하여 자기 릴럭턴스를 증가시킬 수 있다. 자기 브릿지(116)의 각각에서 관통 구멍(118)의 개수는 홀수 개이다. 본 실시예에서, 관통 구멍(118)의 개수는 세 개이다. 관통 구멍(118)은 자기 브릿지(116)의 원주 방향을 따라 이격되게 배치되며, 관통 구멍(118) 중 중간 구멍은 측면 구멍보다 직경이 더 크다. 그리하여 자기 브릿지(116)의 중간 영역은 최대 자기 릴럭턴스를 갖는다.

도 27에 도시한 바와 같이, 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)의 한 층과 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)의 한 층은 고정자 코어(101)에 교대로 스택될 수 있다. 복수의 제1 고정자 코어 라미네이션(101a)을 복수의 제2 고정자 코어 라미네이션(101b)과 교대로 스택하는 것이 또한 가능함을 이해해야 한다.

본 발명은 하나 이상의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였을지라도, 당업자는 여러 변경이 가능함을 이식해야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위를 참조하여 결정해야 한다.

Claims (12)

1. 브러시리스 모터로서,
   고정자 코어와 복수의 권선을 포함하는 고정자로서, 상기 고정자 코어는:
   요크;
   상기 요크로부터 연장하는 복수의 투쓰 - 투쓰의 각각은 상기 요크의 원주 방향을 따라 반대 방향으로 연장하는 2개의 극편을 포함함 - 를 포함하며, 인접한 투쓰의 극편은 극편의 자기 릴럭턴스보다 더 큰 자기 릴럭턴스를 갖는 자기 브릿지를 통해 연결되고, 자기 브릿지 각각의 축방향 두께는 극편의 축방향 두께보다 더 작은, 상기 고정자; 및
   상기 고정자 코어의 투쓰에 의해 경계가 정해지는 공간에 회전 가능하게 수용되는 회전자를 포함하는, 브러시리스 모터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 투쓰는:
   하나의 권선이 수용성있게 감기는 복수의 제1 투쓰; 및
   개수가 제1 투쓰와 동일한 복수의 제2 투쓰를 포함하고, 상기 제2 투쓰는 임의의 권선이 감기는 것을 회피하고, 상기 제1 투쓰 - 각각의 제 1 투쓰 - 및 상기 제2 투쓰는 상기 요크의 원주 방향을 따라 교대로 배열되는, 브러시리스 모터.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 고정자 코어는 자기 브릿지 각각에 인접한 적어도 하나의 컷아웃(cutout)을 규정하고, 컷아웃 각각의 적어도 하나의 대향하는 축방향 단부는 대응하는 하나의 자기 브릿지에 의해 닫히는, 브러시리스 모터.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 고정자 코어는 축방향으로 스택되는 제1 고정자 코어 라미네이션과 제2 고정자 코어 라미네이션을 포함하고, 제1 고정자 코어의 각각의 인접한 투쓰의 극편은 자기 브릿지를 통해 개별적으로 연결되고, 컷아웃은 제2 고정자 코어의 인접한 투쓰의 극편들 사이에서 규정되는, 브러시리스 모터.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 적어도 하나의 컷아웃은 자기 브릿지들 중 하나의 대향하는 단부들에 배열된 2개의 컷아웃을 포함하는, 브러시리스 모터.
6. 청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 축방향으로 연장하는 홈이 자기 브릿지 각각의 방사상 외측 표면에 규정되는, 브러시리스 모터.
7. 청구항 6에 있어서, 각각의 자기 브릿지의 상기 적어도 하나의 축방향으로 연장하는 홈 중 하나는 상기 자기 브릿지에 인접한 컷아웃과 연통하는, 브러시리스 모터.
8. 청구항 6에 있어서, 자기 브릿지 각각의 상기 축방향으로 연장하는 홈의 개수는 홀수인, 브러시리스 모터.
9. 청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 축방향으로 연장하는 관통 구멍이 자기 브릿지 각각에 규정되는, 브러시리스 모터.
10. 청구항 9에 있어서, 각각의 자기 브릿지의 상기 적어도 하나의 축방향으로 연장하는 관통 구멍 중 하나는 상기 자기 브릿지에 인접한 컷아웃과 연통하는, 브러시리스 모터.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 자기 브릿지 각각의 축방향으로 연장하는 관통 구멍의 개수는 홀수인, 브러시리스 모터.
12. 청구항 4에 있어서, 공극이 회전자의 외부 원주 방향 표면과, 투쓰의 각 극면 사이에 형성되고, 상이한 고정자 코어 라미네이션을 갖고 형성되는 고정자 코어의 극면은 방사 방향으로 엇갈려 있는, 브러시리스 모터.

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