KR20170138105A - 스포크 타입 로터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스포크 타입 로터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스포크타입 영구자석 모터에서 로터의 중량 감소 및 코어 로스 감소를 통하여 제작비용 절감 및 모터 성능을 향상시키도록 하는 것이다. 본 발명은 방사상으로 배치한 복수의 로터 코어와; 상기 복수의 로터 코어와 코어 사이에 배치 시킨 영구자석과; 중심부에 형성한 회전축 관통 구멍으로 이루어진 로터에 있어서, 방사상으로 배치하고 베이스 및 브릿지가 없는 복수의 로터 코어와; 상기 복수의 로터 코어와 코어 사이에 배치하는 영구자석과; 상기 복수의 로터 코어 및 영구자석 내측 둘레면과 회전축 관통 구멍 사이에 형성한 공간부; 상기 공간부; 및 상기 공간부를 채우는 자속 누설 저감용 몰딩부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다,

Description

스포크 타입 로터{SPOKE TYPE ROTOR}
본 발명은 스포크 타입 로터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스포크 타입 영구자석 모터에서 로터의 중량 감소 및 코어 로스 감소를 통하여 제작비용 절감 및 모터 성능을 향상시키도록 하는 것이다.
모터는 전기에너지로부터 회전력을 얻는 기계로서, 스테이터와 로터를 구비한다. 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성되고, 자기장과 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다.
자계를 발생시키기 위해 영구자석을 사용하는 영구자석 모터는 표면 부착형 영구자석 모터표면 부착형 영구자석 모터(surface mounted permanent magnet motor), 매입형 영구자석 모터(interior type permanent magnet motor)로 구분될 수 있다.
특히, 매입형 영구자석 모터의 한 형태로서, 스포크형 영구자석 모터(spoke type permanent magnet motor)는 구조적으로 자속 집중도가 높기 때문에 고 토크, 고 출력을 발생시킬 수 있으며, 동일 출력에 대해 모터를 소형화할 수 있다는 장점을 가지기 때문에 고 토크, 고 출력 특성이 요구되는 세탁기나 전기 자동차 등의 구동모터에 적용될 수 있다.
일반적으로 스포크형 영구자석 모터의 로터(rotor)는 한국 공개특허 제10-2013-0085336호에서 개시되어 있고, 도 7에 도시한 바와 같이 회전축(A)중심으로 방사 형태로 배치되는 영구자석(B)과, 영구자석(B)을 지지하고 자속의 통로를 형성되도록 마련되는 로터 코어(C)를 구비한다. 상기 로터 코어(C) 각각은 이들을 상호 연결하는 원통형 베이스(D) 및 브릿지(E)를 포함하여 구성하고 있다.
이와 같은 종래의 스포크형 영구자석 모터에서는 자속의 일부가 로터 코어(C)의 브릿지(E) 및 베이스(D)를 통해 회전축(A) 쪽으로 누설될 수 있는데, 이러한 누설자속이 증가하면 출력은 떨어질 수밖에 없고, 동일 출력의 모터에 비하여 영구자석의 사용량이 증가하므로 재료비나 모터의 소형화 측면에서 불리하게 된다.
특히, 브릿지(E) 및 베이스(E)에 의하여 각 로터 코어(C)를 연결하여 제공하는 경우 브릿지(E)의 폭에 대하여 구조적인 강도를 유지하게 하는 정밀한 설계가 필요하고, 만일 브릿지(E)의 폭이 좁게 설계할 경우 모터의 고속 회전 시에 브릿지(E)의 훼손을 가져오는 문제점과 반대로 브릿지(E)의 폭을 넓게 형성하여 제공할 경우에는 자속의 누설이 증가하는 등 코어 로스에 의한 모터 성능 저하를 가져오는 문제점이 있다.
또한, 종래의 로터 코어(C)를 결합할 경우 로터 코어(C) 각각에 뚫은 결합구멍(C')에 금속 결합부재를 끼워 결합하되, 결합 마무리를 리벳으로 처리하고 있어 상기 결합구멍(C')을 통한 결합부재 측으로 자속이 누설될 염려가 지적될 수 있어 모터 성능에 악영향을 미치는 문제점이 있을 뿐만 아니라 모터 고속 회전 시 결합부재의 유동성으로 인한 로터 코어 및 영구자석의 비산을 초래할 수 있다.
본 발명은 로터 코어의 중량을 감소시키도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 로터 코어 및 영구자석을 인서트 사출 성형하여 로터를 구성하는 복수개의 코어 및 영구자석을 몰딩부재로 결합시켜 견고한 결합을 유지하게 함과 동시에 영구자석의 자속을 회전축으로 누설되는 것을 저감 시켜 코어 로스 감소로 인한 모터 성능을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 스포크 타입 로터는
방사상으로 배치하고 베이스 및 브릿지가 없는 복수의 로터 코어(10)와;
상기 복수의 로터 코어(10)와 로터 코어(10) 사이에 배치하는 영구자석(20)과;
상기 복수의 로터 코어(10) 및 영구자석(20) 내측 둘레면과 회전축(30) 삽입용 관통 구멍(31) 사이에 형성한 공간부(S)와;
상기 공간부(S)를 채우는 자속 누설 저감용 몰딩부재(40);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 로터 코어(10)와 로터 코어(10) 각각의 사이에 영구자석(20)을 위치시킨 상태에서 공간부(S)에 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)를 채워 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에서, 로터 코어(10) 각각에 형성한 결합구멍(10A)에 인서트 사출을 통하여 결합용 몰딩부재(60)를 충진시켜 로터 코어(10)를 결합 유지하게 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 로터 코어(10) 각각의 외측 둘레 양측 각각에 외측 걸림턱(10')을 형성하고, 외측 둘레 양측 각각에 내측으로 수용 요홈(10")을 형성하여 상기 일측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')과 타측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')에 영구자석(20)의 외측면을 면접시키고, 상기 일측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")과 타측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")에는 인서트 사출을 통하여 비산 방지용 몰딩부재(70)가 채워지게 구성하여도 좋다.
본 발명은 로터 코어를 구성하는 베이스 및 브릿지를 생략하여 제공하고, 상기 베이스 및 브릿지가 없는 복수의 코어와 코어 사이에 영구자석을 배치함으로써 전체 로터 코어의 중량을 감소시켜 로터 코어의 제작비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 방사상으로 배치한 복수의 코어 및 영구자석 내측 둘레면과 회전축 사이에 형성한 공간부에 자속 누설 저감용 몰딩부재를 채워 영구자석의 자속이 회전축으로 누설되는 것을 방지하게 하여 코어 로스를 감소시키도록 하여 모터 성능을 크게 향상시킴은 물론 모터의 소형화를 도모하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 방사상으로 배치한 복수의 코어 및 영구자석을 자속 누설 저감용 몰딩부재로 채워 고정 시킴과 동시에 상기 코어 각각의 외측 둘레 양단에 형성한 수용 요홈에 영구자석 비산 방지용 몰딩부재를 채워 모터 고속 회전 시 발생할 수 있는 영구자석의 비산을 방지하게 함으로써 로터의 구조적 강도 및 안전성을 확보할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 방사상으로 배치한 복수의 코어를 별도의 리벳 등 코킹 수단 없이 코어마다 형성한 체결구멍에 결합용 몰딩부재를 채워 결합하게 함으로써 코어의 견고한 결합유지는 물론 체결구멍을 통한 자속의 누설을 방지함으로써 더욱 성능이 우수한 모터를 제공하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 로터에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 로터를 분리한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 로터에 대한 일부 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 로터를 적용한 일예시의 스포크형 영구자석 모터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 로터에 대한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 로터 코어의 일부 확대도이다.
도 7은 종래기술에 따른 로터의 측단면도이다.
제시하는 도 1은 본 발명의 스포크 타입 로터(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 로터(100)를 분리한 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 로터의 일부를 분해하여 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명을 적용한 일예시의 스포크형 영구자석 모터(200) 단면도를 표현한 것이고, 도 5는 본 발명의 로터의 측단면도, 도 6은 본 발명의 로터 코어의 일부 확대도이다. 제시된 도면을 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 방사상으로 배치하고 베이스 및 브릿지가 없는 복수의 로터 코어(10)와; 상기 복수의 로터 코어(10)와 로터 코어(10) 사이에 배치하는 영구자석(20)과; 상기 복수의 로터 코어(10) 및 영구자석(20) 내측 둘레면과 회전축(30) 삽입용 관통 구멍(31) 사이에 형성한 공간부(S); 및 상기 공간부(S)를 채우는 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)를 포함하여 구성할 수 있다.
따라서, 도 5에 제시한 바와 같이 영구자석(20)과 회전축(30) 사이의 공간부(S)에는 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)가 채워지게 구성함으로서 영구자석(20)의 자속이 브릿지가 없는 복수의 로터 코어(10)를 통하여 도 4에 도시한 스테이터(50)의 고정자 철심(51) 측으로 흐르게 하여 영구자석(20)의 자속이 회전축(30) 측으로 누설되는 것을 크게 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 코어 로스 감소를 통한 모터(200)의 성능을 크게 향상시키게 하는 것이다.
더구나, 본 발명은 회전축(30)으로 영구자석(20)의 자속 누설을 방지하기 위하여 영구자석(20)과 회전축(30) 사이의 공간부(S)에는 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)가 채워지게 구성하는 것이므로 로터 코어(10)를 지지하는 브릿지 및 베이스가 불필요할 뿐 아니라 영구자석(20)의 크기도 줄일 수 있어 로터(100)의 중량을 크게 감소시켜 제작비용의 절감을 도모할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같이 공간부(S)에 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)를 채우는 것에 의하여 모터(200) 고속 회전 시 영구자석(20)이나 로터 코어(10)가 비산할 수 있고, 그 결합이 견고하지 못하는 경우 유동에 의한 진동이 발생 될 수 있다.
이를 해소하기 위하여, 본 발명은 도 2 및 도 3에 제시한 바와 같이 상기 복수의 로터 코어(10)와 로터 코어(10) 각각의 사이에 영구자석(20)을 위치시켜 금형 내부에서 공간부(S)에 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)를 채워 상기 몰딩부재(40)가 로터 코어(10)와 영구자석(20) 각각의 내측 둘레면을 유동 없이 결합 유지하게 하여 해결할 수 있고, 또한 로터 코어(10) 각각에 형성한 결합구멍(10A)에 인서트 사출을 통하여 결합용 몰딩부재(60)를 충진시켜 로터 코어(10)를 결합 유지하게 함으로써 유동 없이 견고한 결합이 이루어지게 할 수 있다.
더구나, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 로터 코어(10) 각각의 외측 둘레 양측 각각에 외측 걸림턱(10')을 형성하고, 외측 둘레 양측 각각에 내측으로 수용 요홈(10")을 형성하여 상기 일측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')과 타측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')에 영구자석(20)의 외측면을 면접시키고, 상기 일측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")과 타측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")에는 인서트 사출을 통하여 비산 방지용 몰딩부재(70)가 채워지게 구성하여 모터(200)의 고속 회전 시 영구자석(20)과 로터 코어(10)가 외측으로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 하우징(100A)은 로터 코어(10)와 영구자석(20)을 인접하여 위치시킨 상태에서 인서트 사출을 통하여 얻어진 하우징으로서 인슐레이터 기능을 수행할 수 있다. 이러한 하우징(100A)과 몰딩 부재(40), 결합용 몰딩부재(60), 비산 방지용 몰딩부재(70)는 로터 코어(10), 영구자석(20) 및 샤프트(30)가 인서트 사출 금형에 위치시킨 상태에서 인서트 사출에 의해 형성되므로, 이들 모두가 하나의 몰딩 부재로 이루어질 수 있다. 따라서, 샤프트(30)는 몰딩 부재(40)에 밀착하여 결합하게 되므로, 별도의 샤프트 조립 공정이 필요 없게 된다.
상기 로터(100)를 구성하는 하우징(100A)은 도 4에 제시한 바와 같이 스테이터(50) 내부에 설치하여 스포크형 영구자석 모터(200)를 제공할 수 있고, 도면 중 51은 고정자 철심, 52는 코일, 53은 베어링이다.
이상과 같이, 본 발명을 도면과 실시예를 가지고 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 수정과 변형이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 상기 도면은 발명의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 청구범위를 한정하도록 이해해서는 아니될 것이다.
10 : 로터 코어 10' : 걸림턱
10" : 수용 요홈 10A : 결합구멍
20 : 영구자석 30 : 회전축
S : 공간부 40 : 자속 누설 저감용 몰딩부재
50 : 스테이터 51 : 고정자 철심
60 : 결합용 몰딩부재 70 : 비산 방지용 몰딩부재
100 : 로터 100A : 하우징
200 : 모터

Claims (4)

  1. 방사상으로 배치하고 베이스 및 브릿지가 없는 복수의 로터 코어(10)와;
    상기 복수의 로터 코어(10)와 로터 코어(10) 사이에 배치하는 영구자석(20)과;
    상기 복수의 로터 코어(10) 및 영구자석(20) 내측 둘레면과 회전축(30) 삽입용 관통 구멍(31) 사이에 형성한 공간부(S)와;
    상기 공간부(S)를 채우는 자속 누설 저감용 몰딩부재(40);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
  2. 제1항에 있어서, 로터 코어(10)와 로터 코어 각각의 사이에 영구자석(20)을 위치시킨 상태에서 공간부(S)에 자속 누설 저감용 몰딩부재(40)를 채워 구성하는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
  3. 제1항에 있어서, 로터 코어(10) 각각에 형성한 결합구멍(10A)에 인서트 사출을 통하여 결합용 몰딩부재(60)를 충진시켜 로터 코어(10)를 결합 유지하게 구성하는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
  4. 제1항에 있어서, 로터 코어(10) 각각의 외측 둘레 양측 각각에 외측 걸림턱(10')을 형성하고, 외측 둘레 양측 각각에 내측으로 수용 요홈(10")을 형성하여 상기 일측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')과 타측의 로터 코어(10)의 걸림턱(10')에 영구자석(20)의 외측면을 면접시키고, 상기 일측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")과 타측의 로터 코어(10)의 수용 요홈(10")에는 인서트 사출을 통하여 비산 방지용 몰딩부재(70)가 채워지게 구성하는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
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