KR20170118002A - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

로터 및 이를 포함하는 모터 Download PDF

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KR20170118002A
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Abstract

실시 예는, 샤프트; 상기 샤프트가 삽입되는 제1홀을 포함하는 페라이트 마그넷; 및 상기 샤프트와 페라이트 마그넷 사이에 배치되는 수지를 포함하는 코어를 포함하고, 상기 페라이트 마그넷은 상면에 배치되는 복수 개의 제1홈을 포함하고, 상기 코어는 상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 코어는 연장부의 상면에 배치되는 복수 개의 제2홈, 및 상기 복수 개의 제1홈에 결합되는 복수 개의 고정부를 포함하고, 상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고, 상기 제2홈은 반경 방향으로 상기 제1홈과 어긋나게 배치되는 로터 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

Description

로터 및 이를 포함하는 모터{ROTOR AND MOTOR INCLUDING THE SAME}
실시 예는 동력을 전달하는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
자동차의 변속기(Transmission)는 사용자의 클러치 조작에 따라 수동 조작되거나, 미션에 의해 속도에 따라 자동 조작되는 변속장치로서, 모터를 포함하여 구성된다.
일반적으로 이러한 변속기의 모터로는 영구자석을 회전자 내부에 매립하는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터가 사용된다.
IPM 타입의 모터는 중량이 가벼우면서도 자성이 매우 강한 NdFeB계 영구자석을 사용하기 때문에 효율과 출력밀도가 높은 장점이 있다.
하지만, NdFeB계 영구자석이 희토류인 네오디뮴(Nd)을 포함하고 있어, 희토류의 가격 상승으로 인해 모터 자체의 제조비용이 높아질 수밖에 없는 문제가 있다.
이에 따라, 최근에는 희토류를 사용하지 않는 비희토류계 모터로 관심이 집중되고 있는 추세이다.
비희토류계 모터로는 페라이트 마그넷 모터, 유도 모터, 릴럭턴스 모터 등이 있으며, 이 중 페라이트 마그넷 모터가 가장 대표적이다.
페라이트 마그넷 모터는 자성체 세라믹인 페라이트(Ferrite) 마그넷을 사용하는 모터로서, 희토류계 모터에 비해 가격이 저렴하면서도 설계가 용이한 장점이 있다.
그러나, 페라이트 마그넷은 상대적으로 충격에 취약하기 때문에 모터의 고속 회전시 크랙(crack)이 발생하는 문제가 있으며, 발생한 크랙의 유출로 인해 모터 성능이 저하되는 문제가 있다.
실시 예는 마그넷에 발생하는 크랙을 억제할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터는, 샤프트; 상기 샤프트가 삽입되는 제1홀을 포함하는 페라이트 마그넷; 및 상기 샤프트와 페라이트 마그넷 사이에 배치되는 수지를 포함하는 코어를 포함하고, 상기 페라이트 마그넷은 상면에 배치되는 복수 개의 제1홈을 포함하고, 상기 코어는 상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 코어는 연장부의 상면에 배치되는 복수 개의 제2홈, 및 상기 복수 개의 제1홈에 결합되는 복수 개의 고정부를 포함하고, 상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고, 상기 제2홈은 반경 방향으로 상기 제1홈과 어긋나게 배치된다.
본 발명의 다른 특징에 따른 로터는, 샤프트; 상기 샤프트가 삽입되는 제1홀을 포함하는 페라이트 마그넷; 및 상기 샤프트와 페라이트 마그넷 사이에 배치되는 수지를 포함하는 코어를 포함하고, 상기 페라이트 마그넷은 상면에 배치되는 복수 개의 제1홈을 포함하고, 상기 코어는 상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 코어는 연장부의 상면에 배치되는 복수 개의 제3홈, 및 상기 복수 개의 제1홈에 결합되는 복수 개의 고정부를 포함하고, 상기 샤프트와 상기 제3홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고, 상기 제3홈은 상기 제1홈과 축방향으로 적어도 일부가 오버랩된다.
상기 제2홈은 수지를 주입하는 노즐 형상에 대응될 수 있다.
상기 제2홈은 바닥면에서 돌출된 돌기부를 포함하며, 상기 돌기부의 끝단은 상기 코어의 상면보다 낮을 수 있다.
상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제3홈을 포함하며, 상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제3홈의 최단거리보다 작을 수 있다.
상기 제2홈과 상기 제3홈은 반경 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 샤프트로부터 상기 연장부의 최외측까지의 최단거리는 상기 샤프트로부터 상기 제1홈의 최외측까지의 최단거리보다 클 수 있다.
상기 복수 개의 제2홈은 상기 샤프트를 중심으로 동일 원주상에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 제3홈은 상기 샤프트를 중심으로 동일 원주상에 배치될 수 있다.
상기 제3홈은 상기 제1홈과 반경 방향으로 동일한 방향에 배치될 수 있다.
상기 샤프트를 기준으로 상기 제1홈의 중심과 상기 제2홈의 중심이 이루는 원주방향의 각도보다 상기 샤프트를 기준으로 상기 제1홈의 중심과 상기 제3홈의 중심이 이루는 원주방향의 각도보다 클 수 있다.
상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제2홈을 포함하며, 상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고, 상기 제2홈은 반경 방향으로 상기 제1홈과 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 연장부의 외경은 상기 페라이트 마그넷의 외경보다 작을 수 있다.
상기 샤프트는 상기 코어와 결합하는 면에 제4홈이 배치될 수 있다.
상기 코어의 축방향 길이는 상기 페라이트 마그넷의 길이보다 클 수 있다.
상기 제3홈의 중심과 상기 제1홈의 중심이 이루는 각도는 10도 이하일 수 있다.
상기 샤프트로부터 상기 제3홈의 최외측까지의 최단거리는 상기 샤프트로부터 상기 연장부의 최외측까지의 최단거리보다 작을 수 있다.
상기 제2홈의 개수 및 상기 제3홈의 개수는 상기 제1홈의 개수와 동일할 수 있다.
상기 연장부는 상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 제1연장부와 상기 페라이트 마그넷 하면으로 연장되는 제2연장부를 포함하고, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 동일한 직경을 가질 수 있다.
실시 예에 따르면, 로터부 제작시 링 마그넷에 가해지는 압력이 최소화되어 크랙 발생이 감소한다.
또한, 금속재질의 코어 대신 사출수지를 이용하므로, 로터의 무게가 줄어들어 진동에 의한 충격을 완화할 수 있다.
또한, 링 마그넷의 노출 면적이 줄어들어 크랙 발생이 감소한다.
또한, 링 마그넷에 크랙이 발생하여도 외부로 크랙 물질이 유출되는 것이 방지되어 모터의 성능이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 특징에 따른 모터의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 모터가 적용된 듀얼 클러치 트랜스미션의 개념도이고,
도 3은 본 발명의 일 특징에 따른 로터부의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 특징에 따른 링 마그넷의 사시도이고,
도 5는 도 3의 A-A 방향 단면도이고,
도 6은 도 3의 B-B 방향 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 특징에 따른 로터부를 평면 투영한 도면이고,
도 8은 도 7의 변형예이고,
도 9는 본 발명에 따른 모터의 슬립 토크를 측정한 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 특징에 따른 코팅 효과를 측정한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 특징에 따른 모터의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 모터가 적용된 듀얼 클러치 트랜스미션의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 특징에 따른 로터부의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 특징에 따른 링 마그넷의 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 모터는 하우징(100)과, 스테이터부(300), 및 스테이터부(300)와 회전 가능하게 배치되는 로터부(200)를 포함한다.
하우징(100)은 일측이 개구된 상태로 마련되며, 내부에 스테이터부(300)가 고정 배치될 수 있다. 하우징(100)의 형상은 사용되는 모터의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 듀얼 클러치 트랜스미션(DCT, Dual-clutch Transmission) 등에 사용되는 모터에 사용될 경우, 도 1에 도시된 형태의 하우징(100)이 한 쌍으로 마련될 수도 있다.
오픈된 모터 하우징(100)의 일측으로는 로터부(200)의 샤프트(230)와 연결, 및 연결 해제되는 동력 출력축(도시되지 않음)이 배치되어, 로터부(200)에서 출력되는 동력을 선택적으로 전달받을 수 있다.
듀얼 클러치 트랜스미션(DCT)은, 종래의 수동트랜스미션 차량에 탑재되는 단판클러치 트랜스미션과는 달리 2조의 클러치를 탑재하고 있어서, 하나의 클러치를 통하여 전달되는 동력으로 1, 3, 5단을 구현하고, 나머지 하나의 클러치를 통하여 전달되는 동력으로 2, 4, 6단을 구현할 수 있도록 하는 시스템이다.
듀얼 클러치 트랜스미션은, 종래의 자동트랜스미션 차량과 같은 편리한 운전성 및 부드러운 변속감을 제공함과 아울러, 종래의 수동트랜스미션 차량보다 높은 연비를 발휘할 수 있는 특징이 있다.
도 2를 참고하면, 듀얼 클러치 트랜스미션은 2조의 클러치로 이루어진 듀얼 클러치(2)와, 듀얼 클러치(2)로부터 동력을 전달받아 각 변속단을 설정하는 트랜스미션 제어유닛(3)과, 듀얼 클러치(2)의 클러치들을 각각 제어하는 클러치 액츄에이터(1)와, 상기 트랜스미션 제어유닛(3)에 셀렉팅(selecting) 및 쉬프팅(shifting) 조작을 가해 변속을 실시하는 변속 액츄에이터(4), 및 차속 등 차량의 각종정보와 변속명령을 전달받아 클러치 액츄에이터(1) 및 변속 액츄에이터(4)를 제어하는 제어유닛(5)을 포함한다.
따라서, 클러치 액츄에이터(1)의 셀렉팅 동작에 의해 하우징(100)에 설치되어 있는 스테이터부(300)와 로터부(200)의 출력축이 연결되면서, 각각의 트랜스미션에 동력을 전달할 수 있다.
그러나, 듀얼 클러치 트랜스미션의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 모터의 구동력을 전달받아 변속을 조절하는 다양한 공지의 구성이 모두 적용될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 설명하는 모터를 포함하는 듀얼 클러치 트랜스미션은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다. 또한, 본 발명의 특징적인 부분을 포함하는 일반 모터도 본 발명의 권리범위에 속한다.
다시 도 1을 참고하면, 스테이터부(300)는 하우징(100)의 내측에 배치된다. 스테이터부(300)는 스테이터 코어에 인슐레이터를 배치한 후 그 위에 코일을 권선한다. 따라서, 코일에 전원이 인가되어도 스테이터 코어는 전기적으로 절연된다. 스테이터 코어는 일체형의 스테이터 코어에 코일을 권선할 수도 있으며, 복수 개의 서브 코어를 결합하여 제작할 수도 있다.
로터부(200)는 샤프트(230)와, 링 마그넷(210), 및 샤프트(230)와 링 마그넷(210)을 고정하는 코어부재(220)를 포함한다.
도 3을 참고하면, 코어부재(220)의 상부면에는 복수 개의 게이트홈(제2홈, 224)과 착자홈(제3홈, 225)이 형성된다. 게이트홈(224)은 코어부재(220)의 사출 성형시 용융된 사출수지를 금형 내에 주입하는 노즐의 형상과 대응되는 형상일 수 있다. 게이트홈(224)은 사출 성형시 수지의 흐름을 용이하게 제어할 수 있는 적절한 위치에 형성된다.
착자홈(225)은 코어부재(220)의 상면에 복수 개 형성된다. 착자홈(225)은 링 마그넷(210)에 형성된 기준홈(제1홈)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 착자홈(225)은 로터부(200)를 모터에 장착할 때 착자 위치를 조절하는 기준이 될 수 있다. 착자홈(225)은 링 마그넷(210)의 기준홈과 동일한 개수로 제작될 수 있다.
샤프트(230)는 코어부재(220)와 링 마그넷(210)을 관통하여 삽입되고, 일단에는 트랜스미션에 동력을 전달하는 기어(231)가 형성될 수 있다.
도 4를 참고하면, 링 마그넷(210)은 일면(212)과 타면(213)을 갖고, 중앙에는 샤프트(230)가 삽입될 수 있는 삽입홀(211)이 형성된다. 링 마그넷(210)은 페라이트 소결 방식으로 제작될 수 있다.
링 마그넷(210)은 산화철을 주성분으로 하는 강자성 산화물이기 때문에 화학적으로 매우 안정하며, Sr 또는 Ba계 페라이트 자화 방향을 이용한 극이방 페라이트 소결자석일 수 있다.
링 마그넷(210)의 제조방법은, 먼저 산화철과 Sr 또는 Ba계 산화물 또는 탄화물을 습식 혼합하고(제1단계), 페라이트 화학 반응공정으로 가소 및 분쇄한 후(제2단계), 분쇄물에 CaCO3, SiO2, SrCO3 등의 소결 향상 첨가제를 첨가하고 볼밀 등을 이용하여 평균입경 0.75 ~ 1.0 ㎛로 미분쇄 슬러리를 제작한다(제3단계).
이후, 슬러리를 건조하여 다극이방자석(Multi-polar anisotropic Magnet) 또는 레이얼 이방자석(Radial anisotropic Magnet)으로 성형을 하고, 성형체를 소결 및 가공한다(제4단계).
기준홈(215)는 링 마그넷(210)의 자화 방향을 결정하는 기준이 된다. 기준홈(215)의 개수는 마그넷의 극수에 따라 적절히 조절될 수 있다. 기준홈(215)은 삽입홀(211)을 둘러싸도록 복수 개 형성될 수 있으며, 삽입홀(211)과 연결될 수도 있다. 삽입홀(211)은 경사면(214)과 연결되어 외측으로 갈수록 넓어지게 형성될 수 있다. 기준홈(215) 역시 외측으로 갈수록 넓어지게 형성될 수 있다.
도 4에서는 링 마그넷(210)이 8극으로 착자된 구성을 도시하였다. 자화 방향은 화살표 방향으로 자화 방향이 배향된다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 반경 방향으로 자화 방향이 배향된 구조를 가질 수도 있다.
도 5는 도 3의 A-A 방향 단면도이고, 도 6은 도 3의 B-B 방향 단면도이다.
도 5를 참고하면, 코어부재(220)는 링 마그넷(210)과 샤프트(230) 사이에 형성되어 이들을 고정하는 몸체부(221)와, 몸체부(221)에서 연장되어 링 마그넷(210)의 상면와 하면을 커버하는 연장부(222, 223)를 포함한다.
코어부재(220)는 사출성형에 의해 링 마그넷(210)과 샤프트(230) 사이에 형성되므로 제작 공정이 간단하며, 로터부(200)의 무게가 줄어들어 진동에 의한 충격을 완화할 수 있다. 코어부재는 열 안정성이 좋은 PPS(Polyphenylene Sulfide)나 PA9T(Polyamide 9T) 재질로 제작될 수 있다.
구체적으로 연장부(222, 223)는 링 마그넷(210)의 상면을 덮는 제1연장부(222)와 링 마그넷(210)의 하면을 덮는 제2연장부(223)를 포함한다. 제1연장부(222)와 제2연장부(223)는 원판 형상으로 형성되고, 실질적으로 동일한 직경 및 두께를 갖는다.
연장부(222, 223)는 소정의 두께(링 마그넷의 상면에서 연장부의 평탄면까지 거리)로 갖는다. 따라서, 축방향으로 코어부재(220)의 길이(H2)는 링 마그넷(210)의 길이(H1)보다 길다. 연장부(222, 223)의 두께는 링 마그넷(210)의 상면과 하면을 충분히 보호할 수 있는 정도의 두께로 형성된다. 따라서, 링 마그넷(210)의 노출 면적이 줄어들어 크랙 발생이 감소한다.
제1연장부(222)에는 복수 개의 게이트홈(224)이 형성된다. 게이트홈(224)은 바닥면에서 돌출된 돌기부(224a)를 포함한다. 돌기부(224a)는 제1연장부(222)의 평탄면(외면)보다 낮게 형성될 수 있다. 게이트홈(224)의 형상은 코어부재(220)의 사출 성형시 용융된 수지를 금형 내에 주입하는 노즐의 형상에 대응되는 형상일 수 있다. 게이트홈(224)은 사출수지의 흐름을 용이하게 제어할 수 있도록 적정한 위치에 형성된다.
링 마그넷(210)은 7.4 내지 7.8의 비중을 가질 수 있으며, 사출수지로 구성되는 코어부재(220)의 비중은 1.5 내지 1.9로 형성될 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1연장부(222)는 링 마그넷(210)에 형성된 기준홈(215)에 결합되는 고정부(222a)를 포함한다. 따라서, 로터부(200)의 고속 회전시에도 링 마그넷(210)의 슬립을 방지할 수 있다.
제1연장부(222)는 기준홈(215)과 대응되는 착자홈(225)을 포함한다. 또한, 제2연장부(223)에는 착자홈(225)과 대응되는 홈(225a)이 형성된다.
샤프트(230)는 내주면에 고정홈(제4홈, 232)이 형성된다. 고정홈(232)은 국부적 또는 연속적으로 형성되어 코어부재(220)와 샤프트(230)의 결합력을 향상시킨다. 샤프트(230)의 일단에는 동력을 전달하는 기어(231)가 형성되고, 타단에는 센싱 마그넷(도 1의 400)이 부착될 수 있는 홈(233)이 형성된다.
도 7은 본 발명의 일 특징에 따른 로터부(200)를 평면 투영한 도면이고, 도 8은 도 7의 변형예이다.
도 7을 참조하면, 평면 투영시 착자홈(225)은 링 마그넷(210)의 기준홈(215)과 대응되는 위치에 형성된다. 따라서, 제1가상원(C1)의 중심과 착자홈(225)을 통과하는 제3가상직선(L3)은, 제1가상원(C1)의 중심과 기준홈(215)를 통과하는 제1가상직선(L1)과 일치한다.
착자홈(225)는 링 마그넷의 자화 방향을 설정하는 기준이 되는 기준홈(215)와 대응되는 위치에 형성되므로, 착자홈(225)을 이용하여 모터에 로터부를 정확히 착자할 수 있다.
링 마그넷(210)의 기준홈(215)은 제1가상원(C1)을 따라 복수 개 배치되며, 게이트홈(224)은 제2가상원(C2)을 따라 복수 개 배치된다. 이때 제1가상원(C1)은 링 마그넷의 삽입홀과 동일한 직경을 갖거나 또는 삽입홀보다 큰 직경을 가질 수 있다.
제2가상원(C2)의 직경은 제1가상원(C1)의 직경보다 작다. 제2가상원(C2)이 제1가상원(C1)보다 큰 경우에는 사출 성형시 유입되는 사출수지의 압력이 링 마그넷(210)의 일면에 직접적으로 가해져 링 마그넷(210)이 파손될 수 있다.
코어부재의 제1연장부(222)의 직경은 제1가상원(C1)보다 크게 형성되어 링 마그넷(210)의 일면과 타면을 커버한다. 이때, 제1연장부(222)는 링 마그넷(210)의 기준홈(215)까지 커버한다. 구체적으로, 코어부재의 몸체부 직경과 링 마그넷의 직경의 비율은 1:2 내지 1:2.5일 수 있다.
따라서, 제1가상원(C1)의 직경(D1)과, 제2가상원(C2)의 직경(D2)과, 제1연장부(222)의 직경(D3), 및 링 마그넷(210)의 직경(D4)은 하기 관계식 1을 만족한다.
[관계식 1]
D2<D1<D3<D4
게이트홈(224)은 제1가상원(C1)의 중심과 복수 개의 기준홈(215)을 통과하는 복수 개의 제1가상직선(L1)상에서 이탈한 위치에 배치된다.
게이트홈(224)이 제1가상직선(L1) 상에 배치되면, 코어부재(220)의 사출성형시 사출압이 기준홈(215)에 직접적으로 가해져 기준홈(215)에 과도한 응력이 집중되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 사출수지의 온도는 약 300℃ 이상이므로 순간적인 온도차가 발생하게 되고, 이러한 열 충격은 기준홈(215) 주위의 크랙을 유발할 수 있다.
따라서, 게이트홈(224)이 제1가상직선(L1)과 어긋나게 배치함으로써 로터 제작시 기준홈(215)에 가해지는 응력을 상대적으로 완화시킬 수 있다.
복수 개의 게이트홈(224)에서 이웃한 게이트홈(224b, 224c) 사이에는 적어도 하나의 기준홈(215) 및 착자홈(225)이 배치될 수 있다. 기준홈(215)과 게이트홈(224)은 약 25도 내지 55도의 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 이때, 이웃한 제1게이트홈(224b)과 착자홈(225)이 이루는 각도(θ11)는 제2게이트홈(224c)과 착자홈(225)이 이루는 각도(θ12)와 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
도 8을 참고하면, 평면 투영시 착자홈(225)과 기준홈(215)은 서로 어긋나게 배치될 수도 있다. 이러한 구조는 기준홈(215)에 충진되는 연장부(222, 223)의 두께를 증가시켜 고속 회전시 코어부재(220)가 링 마그넷(210)을 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 제1가상원(C1) 중심과 착자홈(225)을 통과하는 제3가상직선(L3)과 제1가상직선(L1)은 불일치하게 배치되어 소정의 각도(θ3)를 갖는다. 일 예로, 제3가상직선(L3)과 제1가상직선(L1)은 약 10도 이하의 각도를 가질 수 있다.
이때, 게이트홈(224)은 제3가상직선(L3)상에서도 이탈된 위치에 배치된다. 즉, 제3가상직선(L3)과 제1가상직선(L1)이 이루는 각도(θ3)는, 제1가상원(C1)의 중심과 게이트홈(224)을 통과하는 제2가상직선(L2)이 제1가상직선(L1)과 이루는 각도(θ2)보다 작게 배치된다. 즉, 평면 투영시 착자홈(225)은 게이트홈(224)보다 더 기준홈(215)에 가까이 배치된다.
착자홈(225)은 링 마그넷의 자화 방향을 나타내기 위한 것이므로 기준홈(215)에 가까이 배치되는 것이 유리하고, 게이트홈(224)은 가능한 기준홈(215)과 떨어져 배치됨으로써 기준홈(215)에 가해지는 응력을 최소화하는 것이 유리하기 때문이다.
도 9는 본 발명에 따른 모터의 슬립 토크를 측정한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 특징에 따른 코팅 효과를 측정한 그래프이다.
도 9에서 세로축은 토크 수치(N.mm)를 나타내며, 가로축 중 좌측(Before)은 종래 모터의 토크 데이터, 우측(After)은 본 발명에 따른 회전자를 사용한 모터의 토크 데이터를 각각 나타낸다. 슬립 토크란 회전자가 회전하다가 갑자기 정지하였을 때, 마그넷이 코어부재로부터 떨어져 미끄러지는 토크를 의미한다.
도 9를 참조하면, 종래 모터의 경우 25N.m 대의 토크를 발생하는 반면, 본 발명에 따른 모터의 경우 40N.m 대의 토크를 발생하는 것으로 나타나, 본 발명을 적용한 모터의 토크 데이터가 종래에 비해 현저하게 향상됨을 알 수 있다. 이는 링 마그넷의 기준홈에 코어부재가 충진되고, 코어부재의 연장부가 링 마그넷의 상면과 하면을 커버함으로써 슬립 토크가 개선된 것으로 판단된다.
도 4를 참고하면, 링 마그넷(210)의 일면(212)과, 타면(213), 및 외주면(216) 중 적어도 일면에는 코팅층이 형성될 수 있다. 따라서, 링 마그넷(210)에 크랙이 발생하여도 외부로 크랙 물질이 유출되는 것이 방지되어 모터의 성능이 향상된다. 또한, 마그넷의 부식을 방지할 수 있다.
코팅층을 형성하는 방법은, 먼저 링 마그넷(210)의 표면을 샌딩(sanding)하고 예열한다. 이후 샌딩된 표면에 코팅을 한 후, 코팅재를 후열하여 제작할 수 있다. 하지만 이러한 코팅 방법은 실시 예에 불과할 뿐, 이에 한정되지 않고, 코팅재의 종류에 따라 다양한 코팅 방법을 적용할 수도 있다.
코팅층은 테프론(Teflon)을 10 내지 30㎛의 두께로 형성할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 링 마그넷(210)에 발생하는 크랙을 방지하거나 마그넷의 부식을 억제할 수 있는 다양한 코팅재가 선택될 수 있다.
도 10에서 세로축은 링 마그넷(210)의 내압 수치를 나타내며, 가로축 중 좌측은 테프론 코팅을 형성하지 않은 경우의 내압 데이터, 우측은 20㎛ 두께의 테프론 코팅이 형성된 경우의 내압 데이터를 각각 나타낸다. 도 10을 참조하면, 테프론 코팅을 형성한 경우, 코팅을 형성하지 않았을 때보다 내압 성능이 향상되었음을 알 수 있다.
100: 하우징
200: 로터부
210: 링 마그넷
215: 기준홈
220: 코어부재
224: 게이트홈
225: 착자홈

Claims (20)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하며 수지를 포함하는 코어; 및
    상기 코어와 결합하는 페라이트 마그넷;을 포함하며,
    상기 페라이트 마그넷은 삽입홀과 복수 개의 제1홈을 포함하며,
    상기 복수 개의 제1홈은 상기 페라이트 마그넷의 상면에 배치되며,
    상기 코어는 상기 복수 개의 제1홈에 결합되는 복수 개의 고정부와
    상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제2홈을 포함하며,
    상기 코어는 상기 샤프트와 상기 페라이트 마그넷 사이에 배치되고,
    상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 연장부를 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고,
    상기 제2홈은 반경 방향으로 상기 제1홈과 어긋나게 배치되는 로터.
  2. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하며 수지를 포함하는 코어; 및
    상기 코어와 결합하는 페라이트 마그넷;을 포함하며,
    상기 페라이트 마그넷은 삽입홀과 복수 개의 제1홈을 포함하며,
    상기 복수 개의 제1홈은 상기 페라이트 마그넷의 상면에 배치되며,
    상기 코어는 상기 복수 개의 제1홈에 결합되는 복수 개의 고정부와
    상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제3홈을 포함하며,
    상기 코어는 상기 샤프트와 상기 페라이트 마그넷 사이에 배치되고,
    상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 연장부를 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 제3홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고,
    상기 제3홈은 상기 제1홈과 축방향으로 적어도 일부가 오버랩되는 로터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2홈은 수지를 주입하는 노즐 형상에 대응되는 형상인 로터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2홈은 바닥면에서 돌출된 돌기부를 포함하며, 상기 돌기부의 끝단은 상기 코어의 상면보다 낮은 로터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제3홈을 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제3홈의 최단거리보다 작은 로터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2홈과 상기 제3홈은 반경 방향으로 어긋나게 배치되는 로터.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤프트로부터 상기 연장부의 최외측까지의 최단거리는 상기 샤프트로부터 상기 제1홈의 최외측까지의 최단거리보다 큰 로터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2홈은 상기 샤프트를 중심으로 동일 원주상에 배치되는 로터.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 제3홈은 상기 샤프트를 중심으로 동일 원주상에 배치되는 로터.
  10. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제3홈은 상기 제1홈과 반경 방향으로 동일한 방향에 배치되는 로터.
  11. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 샤프트를 기준으로 상기 제1홈의 중심과 상기 제2홈의 중심이 이루는 원주방향의 각도는 상기 샤프트를 기준으로 상기 제1홈의 중심과 상기 제3홈의 중심이 이루는 원주방향의 각도보다 큰 로터.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 코어의 상면에 배치되는 복수 개의 제2홈을 포함하며,
    상기 샤프트와 상기 제2홈의 최단거리는 상기 샤프트와 상기 제1홈의 최단거리보다 작고,
    상기 제2홈은 반경 방향으로 상기 제1홈과 어긋나게 배치되는 로터.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연장부의 외경은 상기 페라이트 마그넷의 외경보다 작은 로터.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 코어와 결합하는 면에 제4홈이 배치된 로터.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코어의 축방향 길이는 상기 페라이트 마그넷의 길이보다 큰 로터.
  16. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제3홈의 중심과 상기 제1홈의 중심이 이루는 각도는 10도 이하인 로터.
  17. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 샤프트로부터 상기 제3홈의 최외측까지의 최단거리는 상기 샤프트로부터 상기 연장부의 최외측까지의 최단거리보다 작은 로터.
  18. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2홈의 개수 및 상기 제3홈의 개수는 상기 제1홈의 개수와 동일한 로터.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 페라이트 마그넷 상면으로 연장되는 제1연장부와 상기 페라이트 마그넷 하면으로 연장되는 제2연장부를 포함하고, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 동일한 직경을 갖는 로터.
  20. 제1항 또는 제2항의 로터를 포함하는 모터.
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