KR20180019923A - 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 - Google Patents
강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180019923A KR20180019923A KR1020160104224A KR20160104224A KR20180019923A KR 20180019923 A KR20180019923 A KR 20180019923A KR 1020160104224 A KR1020160104224 A KR 1020160104224A KR 20160104224 A KR20160104224 A KR 20160104224A KR 20180019923 A KR20180019923 A KR 20180019923A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnet
- rotor core
- preventing
- width
- outer side
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 206010052904 Musculoskeletal stiffness Diseases 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
본 발명은 자석의 이탈 방지 및 회전자 코어의 강성을 유지할 수 있고, 자속 누설을 저감시켜 모터의 출력을 증가시킬 수 있는 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자에 관한 것으로, IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 고정자의 내측 공간에서 회전 가능하게 수용되는 회전자코어; 상기 회전자코어의 길이 방향으로 관통되며, 상기 회전자코어의 원주 방향으로 등간격을 유지하면서 배치되며, 자속 누설의 저감을 위해 개구된 일측부 또는 개구된 타측부를 갖는 복수개의 자석설치부; 상기 자석설치부에 설치되며, 상기 개구된 일측부 또는 상기 개구된 타측부에 의해 측면이 노출되어 있는 자석; 및 상기 자석의 두께에 대응한 연결 길이를 가지고 있고, 상기 자석설치부의 사이를 기준으로, 상기 회전자코어의 외측부와 회전자코어의 내측부를 서로 연결하는 지지부;를 포함한다.
Description
본 발명은 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 회전자 설계 시 자속 누설이 많이 발생하는 리브(rib)를 제거하여 출력을 증대시킬 수 있게 한 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자에 관한 것이다.
일반적으로 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터는 자석 사용량의 저감, 자석 형상의 간소화, 이탈 방지 바인드를 삭제하면서, 부품수를 줄일 수 있다.
이러한 IPM 모터는 회전자의 내부에 자석을 매입한 구조를 갖고, 회전자의 자화에 의한 릴럭턴스 토크와 자석에 의한 마그넷 토크를 둘 다 이용할 수 있으므로, 소형이며 대출력을 얻을 수 있다.
그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 IPM 모터의 회전자(1)는 다수의 자성강판으로 적층된 회전자코어(5)와, 회전자코어(5)의 중심구멍에 결합되는 회전축(미 도시)와, 회전자코어(5)의 다수의 코어홀(3, 4)에 각각 설치되어 있는 자석(2)(예: 영구자석)으로 이루어진다. 여기서, 코어홀(3,4)은 자석(2)의 외곽을 모두 감싸고 있는 회전자코어(5)에 형성된 자석 설치 구멍을 의미한다.
여기서, 자성강판은 철판이나 강판을 프레싱을 통해 절단 및 포밍을 함에 따라 복수개로 제작되며, 합체 또는 적층 공정을 통해서 회전자코어(5)가 된다.
코어홀(3, 4)은 앞서 언급한 프레싱에 의해서 회전자코어(5)의 길이 방향으로 관통하도록 회전자코어(5)에 형성된다. 이때, 코어홀(3, 4)은 회전자코어(5)의 원주 방향을 따라서 등간격을 두고 방사상으로 배치된다.
종래 기술의 회전자(1)에 따르면, 회전자(1)의 회전으로 인하여 원심하중을 받는다. 원심하중은 회전자코어(5)의 자석(2) 및 자석의 반경방향 바깥쪽에 해당하는 철심을 포함하는 영역(L)에서 발생한다.
이런 종래 기술의 모터의 회전자코어(5)에 따르면, 서로 다른 극성(N, S)을 갖는 자석(2)의 사이에 얇은 두께의 리브(7)와 함께 영문 V자 홈부(8)가 형성되어 있다.
또한, 자석(2)은 코어홀(3, 4)에 각각 대응하도록 이등분되어 있으며, 이렇게 이등분된 자석(2)의 사이에 브릿지(6)가 형성되어 있다.
종래 기술의 회전자(1)는 회전자코어(5)에 형성된 브릿지(6)(bridge)와 리브(7)(rib)가 상기 원심하중을 나누어 감당하고 있다.
종래 기술에서 리브(7)는 회전자코어(5)의 강성유지 및 자석(2)의 이탈방지 위한 필수 구조일 수 있다. 또한, 자석(2)이 이등분되어 있고, 자석(2)의 사이에 브릿지(6)가 존재하기 때문에, 자석(2) 내부의 맴돌이전류(eddy current)로 인한 와전류손(eddy loss) 저감이 이루어질 수 있다.
그러나, 종래 기술에서는 리브(7)와 브릿지(6)를 통해서 자속 누설이 필연적으로 발생한다. 여기서, 자속 누설은 자속이 고정자(미 도시)로 쇄교하지 못하고 회전자코어 내에서 순환하는 것을 의미한다. 이렇게 누설된 자속만큼 역기전력은 감소하고, 토크의 손실이 발생된다.
본 발명 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 리브가 없는 회전자코어의 외측부와 회전자코어의 내측부를 서로 연결하고 있고, 상대적으로 두껍게 형성되거나 다수개로 이루어진 지지부를 구비함으로써, 자석의 이탈 방지 및 회전자 코어의 강성을 유지할 수 있고, 자속 누설을 저감시켜 모터의 출력을 증가시킬 수 있는 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는, IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 고정자의 내측 공간에서 회전 가능하게 수용되는 회전자코어; 상기 회전자코어의 길이 방향으로 관통되며, 상기 회전자코어의 원주 방향으로 등간격을 유지하면서 배치되며, 자속 누설의 저감을 위해 개구된 일측부 또는 개구된 타측부를 갖는 복수개의 자석설치부; 상기 자석설치부에 설치되며, 상기 개구된 일측부 또는 상기 개구된 타측부에 의해 측면이 노출되어 있는 자석; 및 상기 자석의 두께에 대응한 연결 길이를 가지고 있고, 상기 자석설치부의 사이를 기준으로, 상기 회전자코어의 외측부와 회전자코어의 내측부를 서로 연결하는 지지부;를 포함한다.
상기 지지부는 상기 자석설치부 사이의 이격 거리에 해당하는 지지부의 폭을 가지고 있고, 상기 지지부의 폭은, 리브 및 브릿지를 포함하는 회전자코어에 비교하여, 상기 리브의 폭과 상기 브릿지의 폭의 총합보다 작은 최대치와, 상기 브릿지의 폭보다 큰 최소치 사이에서 한정되는 수치 범위 내에서 선택된 어느 하나의 수치값을 갖는다.
상기 지지부는 상기 회전자코어의 외측부의 폭을 이등분한 위치를 기준으로 배치되며, 상기 지지부의 일측 끝단이 상기 회전자코어의 외측부에 일체형으로 형성되며, 상기 지지부의 타측 끝단이 회전자코어의 내측부에 일체형으로 형성된다.
상기 지지부는 복수개로 이루어지며, 상기 자석의 설치 개수로 상기 회전자코어의 외측부의 폭을 등분한 간격 위치를 기준으로, 복수개의 지지부의 각각의 일측 끝단이 상기 회전자코어의 외측부에 일체형으로 형성되며, 상기 지지부의 각각의 타측 끝단이 회전자코어의 내측부에 일체형으로 형성되며, 상기 복수개의 지지부의 총합의 폭은 단수개의 지지부의 폭과 동일한 수치값을 갖는다.
상기 자석설치부는, 상기 자석의 일측면 상부를 상기 자석의 폭방향으로 노출시키는 상기 개구된 일측부; 상기 개구된 일측부의 상부에서 상기 회전자코어의 외측부의 내측면이 되도록 자석의 폭 방향으로 연장된 천장면; 상기 지지부에 접하는 천장면의 끝단에서 상기 회전자코어의 중심을 향하여 연장되어서 상기 지지부의 일측면이 되는 폐쇄된 타측면; 상기 폐쇄된 타측면의 하부에서 상기 천장면과 평행하도록 연장되어서, 자석의 저면에 접촉 또는 대면하는 바닥면; 및 상기 바닥면에 비하여 상대적으로 돌출되며, 자석의 코너부위를 지지하는 단차부;를 포함한다.
상기 회전자코어의 외측부는, 상기 지지부를 기준으로, 상기 회전자코어의 외측부의 외표면과, 상기 천장면 및 상기 회전자코어의 외측부의 끝단 표면으로 한정되는 부위가 외팔보(cantilever) 구조물로 구성되고, 상기 회전자코어의 회전에 의해 발생되는 원심하중에 대항하여 상기 자석의 이탈을 방지한다.
상기 외팔보 구조물은, 상기 지지부의 상부로부터 상기 회전자코어의 외측부의 끝단 표면 쪽으로 갈수록 점차적으로 구조물 두께가 줄어드는 테이퍼 형상을 갖는다.
본 발명에 의한 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는, 회전자코어의 외측부와 회전자코어의 내측부 사이를 서로 연결하는 지지부와, 자속 누설의 저감을 위해 개구된 일측부 또는 개구된 타측부를 갖는 자석설치부를 갖는 회전자코어를 제공함으로써, 자석의 이탈 방지 및 회전자 코어의 강성을 유지할 수 있고, 종래 기술의 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 회전자에 비해 자속 누설을 상대적으로 줄이면서, 고정자의 쇄교자속량(flux linkage)을 증가시키고, 그에 따라 역기전력 증가 및 출력 밀도 향상을 가져와서, 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는, 종래 기술의 리브의 제거에 따라 부족한 강성이 상대적으로 두꺼운 폭을 갖거나 상대적으로 많은 개수로 이루어진 지지부에 의해 보완될 수 있고, 제조 공정상에 소요되는 재료비 상승 문제를 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 회전자의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 점선 사각형 II의 확대 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 점선 사각형 IV의 확대 정면도.
도 5는 도 3에 도시된 회전자와 고정자간 쇄교자속량을 설명하기 위한 정면도.
도 6은 도 5에 도시된 쇄교자속량의 비교 그래프.
도 7은 본 발명의 응용예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 확대 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 점선 사각형 II의 확대 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 점선 사각형 IV의 확대 정면도.
도 5는 도 3에 도시된 회전자와 고정자간 쇄교자속량을 설명하기 위한 정면도.
도 6은 도 5에 도시된 쇄교자속량의 비교 그래프.
도 7은 본 발명의 응용예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 확대 정면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
또한, 모터 기술 분야의 특성상 사소한 형상 변경이라 하더라도 모터 효율 증대에 기대 이상의 월등한 효과를 가져올 수 있다는 점에서, 형상의 추가 또는 삭제에 따른 구성 내용은 본 발명의 실시예 또는 응용예에서 특징이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 점선 사각형 IV의 확대 정면도이다.
도 3 또는 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는 회전자코어(100), 자석설치부(200), 자석(300), 지지부(400)를 포함한다.
본 실시예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는 기존 종래 기술의 모터의 회전자에 존재하던 리브를 삭제하여 누설되는 자속의 발생량을 저감하는 아이디어를 가지고 있다. 이런 아이디어를 실현하기 위해서, 자석설치부(200) 또는 그 주변에서 발생되는 회전자 회전에 따른 원심하중을 감당할 수 있는 수단으로서, 하기에서 설명할 형상 및 구조를 갖는 지지부(400) 및 자석설치부(200)가 본 실시예를 통해 제안된다.
회전자코어(100)는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 고정자의 내측 공간에서 회전 가능하게 수용된다. 회전자코어(100)는 예시적으로 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터에 적용되는 것으로 설명되지만, 자동차용 친환경차 용으로 사용되면서, 대용량 토크를 발휘하여야 하는 전기 동작식 구동장치, 모터, 시동발전기 등에 모두 적용될 수 있다.
자석설치부(200)는 회전자코어(100)의 길이 방향(예: 모터의 회전샤프트의 길이 방향)으로 관통되며, 상기 회전자코어(100)의 원주 방향으로 등간격을 유지하면서 배치되며, 자속 누설의 저감을 위해 개구된 일측부(201) 또는 개구된 타측부(202)를 갖는다. 자석설치부(200)는 복수개로 이루어진다. 예컨대, 자석설치부(200)는 2개로 형성될 수 있으며, 지지부(400)를 기준으로 좌우 대칭 구조를 갖는다.
개구된 일측부(201) 또는 개구된 타측부(202)의 개구 높이(H)는 자석(300)의 두께 방향을 기준으로, 회전자코어(100)의 외측부(101)와 회전자코어(100)의 내측부(102)의 사이에서 자속 누설이 차단될 수 있는 최소값과, 자석(300)의 두께에 해당하는 최소값 사이의 수치 범위 중에서 선택된 어느 하나의 거리값일 수 있다.
자석(300)은 자석설치부(200)에 각각 설치된다. 자석(300)은 영구자석일 수 있다. 자석(300)은 상기 개구된 일측부(201) 또는 상기 개구된 타측부(202)에 의해 자석(300)의 측면이 노출되게 된다.
노출된 측면을 제외하고, 자석(300)의 다른 측면 또는 상면 및 저면은 자석설치부(200)에 의해 감싸지거나, 지지될 수 있다.
지지부(400)는 자석(300)의 두께에 대응한 연결 길이를 가지고 있다. 지지부(400)는 상기 자석설치부(200)의 사이를 기준으로, 회전자코어(100)의 외측부(101)와 회전자코어(100)의 내측부(102)를 서로 연결하는 역할을 담당한다.
지지부(400)는 회전자코어(100)를 구성하는 다수개의 자성강판의 포밍 및 적층에 의해 만들어질 수 있다.
지지부(400)는 자석설치부(200) 사이의 이격 거리에 해당하는 지지부(400)의 폭(t3)을 갖도록 설계되어 있다.
지지부(400)의 폭(t3)은 앞서 도 2를 통해 설명한 리브(7) 및 브릿지(6)를 포함하는 회전자코어(5)에 비교하여, 최대치와 최소치의 사이에서 한정되는 수치 범위 내에서 선택된 어느 하나의 수치값을 갖는다. 여기서, 수치 범위의 최대치는 상기 리브(7)의 폭(t2, t5)과 상기 브릿지(6)의 폭(t1)의 총합(t1+t2+t5)보다 작은 수치값을 의미한다. 또한, 최소치는 상기 브릿지(6)의 폭(t1)보다 큰 수치값을 의미한다.
예컨대, 지지부(400)의 폭(t3)은 컴퓨터를 이용한 설계수단 또는 분석수단을 통해서 구조적 강성 유지 및 쇄교자속량 실시간 측정 및 분석과, 누설자속량 측정에 따른 최적화된 수치로 도출된다.
즉, 지지부(400)의 폭(t3)은 상기 리브(7)의 폭(t2, t5)과 상기 브릿지(6)의 폭(t1)의 총합(t1+t2+t5)보다 작지만, 적어도 상기 브릿지(6)의 폭(t1)보다 큰 수치값을 갖는다.
이런 경우, 구조 실험과 자속 측정 실험을 동시에 수행하여 그 결과를 확인한 결과, 본 실시예의 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자는 누설되는 자속을 저감시키면서도 원심하중을 견딜 수 있게 된다.
이런 지지부(400)는 회전자코어(100)의 내측부(102)를 기반으로 회전자코어(100)의 외측부(101)의 중량 및 자석(300)의 중량에 대응한 원심하중을 지지하는 역할을 담당한다.
이런 역할을 위해서, 지지부(400)는 회전자코어(100)의 외측부(101)의 폭(W)을 이등분한 위치를 기준으로 배치된다. 이때 지지부(400)의 일측 끝단(예: 회전자코어 기준으로 바깥쪽 끝단)은 상기 회전자코어(100)의 외측부(101)에 일체형으로 형성된다. 또한, 지지부(400)의 타측 끝단(예: 회전자코어 기준으로 안쪽 끝단)이 회전자코어(100)의 내측부(102)에 일체형으로 형성된다.
더욱 상세하게는, 자석설치부(200)는 앞서 언급한 바와 같이 자석(300)의 일측면 상부(301)를 자석(300)의 폭 방향으로 노출시키는 상기 개구된 일측부(201)와, 상기 개구된 일측부(201)의 상부에서 상기 회전자코어(100)의 외측부(101)의 내측면이 되도록 자석(300)의 폭 방향으로 연장된 천장면(203)을 포함한다.
또한, 자석설치부(200)는 지지부(400)에 접하는 천장면(203)의 끝단에서 상기 회전자코어(100)의 중심을 향하여 연장되어서 상기 지지부(400)의 일측면이 되는 폐쇄된 타측면(204)을 포함한다.
또한, 자석설치부(200)는 폐쇄된 타측면(204)의 하부에서 상기 천장면(203)과 평행하도록 연장되어서, 자석(300)의 저면에 접촉 또는 대면하는 바닥면(205)을 포함한다.
또한, 자석설치부(200)는 상기 바닥면(205)에 비하여 상대적으로 돌출되며, 자석(300)의 코너부위를 지지하는 단차부(206)를 포함한다.
단차부(206)는 자석(300)의 원주 방향의 이탈을 방지하는 역할과 함께, 자석(300)의 커너부위에 접촉하여 마찰력을 발생함으로써, 마찰력에 의해 자석(300)의 반지름방향의 이탈도 최소화시키는 역할을 담당한다.
또한, 자석설치부(200)는 개구된 일측부(201) 또는 개구된 타측부(202)로 인하여, 자석(300)이 자석설치부(200)에 비교적 용이하게 설치될 수 있는 부가적인 장점도 가지고 있다.
한편, 회전자코어(100)의 외측부(101)는 지지부(400)를 기준으로, 회전자코어(100)의 외측부(101)의 외표면(101a)과, 자석설치부(200)의 천장면(203) 및 회전자코어(100)의 외측부(101)의 끝단 표면(101b)으로 한정되는 부위(101c)가 외팔보(cantilever) 구조물로 구성되고, 상기 회전자코어(100)의 회전에 의해 발생되는 원심하중에 대항하여 상기 자석(300)의 이탈을 방지할 수 있다.
외측부(101)의 끝단 표면(101b)은 자석(300) 자석(300)의 일측면과 일치되어 있을 수 있다.
외팔보 구조물은, 회전자코어(100)의 전제 직경을 최적화하면서 자석(300)의 설치 안정성을 최대화시킬 수 있는 역할을 발휘하기 위해서, 상기 지지부(400)의 상부로부터 상기 회전자코어(100)의 외측부(101)의 끝단 표면(101b) 쪽으로 갈수록 점차적으로 구조물 두께가 줄어드는 테이퍼 형상을 갖는다.
회전자코어(100)는 회전자코어(100)의 원주 방향으로 등간격을 유지하면서 각각의 자석설치부(200)의 사이에 형성되는 그루브(500)(groove)를 포함한다.
본 실시예에 따른 개구된 일측부(201) 또는 개구된 타측부(202)로 인하여, 일측 자석설치부(200)와 인접하는 다른 자석설치부의 사이의 그루브(500)는 상대적으로 넓은 폭을 가지고 있으므로, 모터 토크리플(torque ripple) 특성을 개선시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자와 고정자간 쇄교자속량 관계를 설명하고자 한다.
도 5는 도 3에 도시된 회전자와 고정자간 쇄교자속량을 설명하기 위한 정면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 쇄교자속량의 비교 그래프이다.
도 5를 참조하면, 영구자석형 전동기 또는 모터는 자석에서 발생하여 고정자(600)의 권선(610)을 쇄교하는 쇄교자속량(620)에 의해 회전자코어(100)를 포함한 회전자를 회전시키는 회전력을 발생시킨다.
도 6은 비교예인 도 1에 도시된 종래기술의 쇄교자속량과, 본 실시예의 쇄교자속량, 및 하기의 도 7을 통해 설명할 응용예의 쇄교자속량을 보여주고 있다.
그래프에 표시된 각각의 쇄교자속량은, 비교예, 본 실시예 및 응용예 각각의 고정자 및 회전자의 규격 및 시험 조건을 모두 동일하게 한 상태에서 각각의 고정자 권선에서의 측정값일 수 있다.
비교예에 비하여, 본 실시예 및 응용예에서는 쇄교자속량이 상대적으로 월등히 증가함을 알 수 있다.
즉, 비교예에서는 리브(rib)를 통해 회전자 내부를 순환하는 누설자속량이 발생하는 반면, 본 실시예 및 응용예와 같은 자석설치부(200)의 개구된 일측부(201) 및 개구된 타측부(202)로 인하여, 누설자속량이 매우 저감된 효과를 발휘한다.
이런 경우, 누설자속량의 저감된 만큼 쇄교자속량이 증가되고, 그 증가분만큼의 모터의 역기전력 증가 및 출력밀도 향상이 이루어진다.
일반적으로 모터의 성능을 표현하는 방법으로 모터의 출력 및 출력밀도가 있다. 여기서, 모터의 출력은 토크와 속도(예: 각속도)의 곱으로 정의된다. 또한, 출력밀도는 단위 부피당 또는 단위 무게 당 모터의 출력을 의미한다.
비교예 또는 본 실시예는 모터의 속도 변화를 위한 동일한 파라미터를 갖는다. 여기서, 파라미터는 모터의 고정자의 권선수, 모터의 크기 및 전류밀도, 기자력(magnetomotive force, MMF) 등을 지칭할 수 있다.
다만, 본 실시예는 비교예에 비하여 역기전력을 증가시킬 수 있도록, 앞서 상세히 설명한 바와 같이, 회전자코어(100)의 형상적 특징을 더 가지고 있다.
즉, 본 실시예의 회전자코어(100)의 형상은 비교예와 달리 자석설치부(200) 및 지지부(400)에 의한 차이를 가지고 있다. 이러한 차이는 누설자속량의 저감 비율만큼 쇄교자속량을 증가시킨다. 모터 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 쇄교자속량은 역기전력과 비례관계에 있다. 따라서, 쇄교자속량이 증가되면 역기전력이 증가하고, 역기전력 증가에 의한 출력밀도 향상이 이루어진다. 이러한 차이는 기존 방식에서 모터의 전압 또는 전류를 변화시키지 않으면서도 모터의 출력밀도를 향상시킬 수 있는 매우 효율적인 특징을 갖는다.
만일, 모터 출력밀도를 향상시키기 위해서 전압 또는 전류를 증가시킬 경우, 동손(copper loss)도 역시 증가되어서 모터의 온도 증가 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예는 자석설치부(200) 및 지지부(400)에 의해 전력 소비에 변화가 없으며 또한 모터의 온도 증가 문제를 발생시키지 않으면서, 출력밀도를 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같은 응용예로서 설명될 수 있다.
도 7은 본 발명의 응용예에 따른 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자의 확대 정면도이다.
도 7을 참조하면, 응용예에 따른 지지부(410, 420)는 복수개(예: 2개)로 이루어진다.
자석(300)도 앞서 설명한 것에 비하여 증가된 개수, 예컨대 3개로 이루어질 수 있다.
이렇게 자석(300)의 설치 개수로 상기 회전자코어(100)의 외측부(101)의 폭(W)을 등분한 간격(m) 위치를 기준으로, 복수개의 지지부(410, 420)의 각각의 일측 끝단이 상기 회전자코어(100)의 외측부(101)에 일체형으로 형성되며, 상기 지지부(410, 420)의 각각의 타측 끝단이 회전자코어(100)의 내측부(102)에 일체형으로 형성된다.
특히, 일측 지지부(410)의 폭(t4)은 타측 지지부(420)의 폭(t6)과 동일할 수 있다. 또한, 복수개의 지지부(410, 420)의 총합(t4+t6)의 폭은 앞서 도 4를 통해 설명한 단수개의 지지부(400)의 폭(t3)과 동일한 수치값을 갖는다.
즉, 복수개의 지지부(410, 420)의 총합(t4+t6)의 폭은 비교예로서 도 2에 도시된 리브(7)의 폭(t2, t5)과 브릿지(6)의 폭(t1)의 총합(t1+t2+t5)보다 작을 수 있다.
이런 응용예에 따르면, 역시 앞서 설명한 내용과 매우 유사 또는 동일하게, 기존 모터의 회전자에 존재하던 리브를 삭제하여 누설되는 자속의 발생량, 즉 누설자속량을 역시 저감시킨다. 이때, 회전자코어(100)의 회전으로 인하여 발생하는 원심하중을 감당하기 위하여 지지부(410, 420)는 2개, 혹은 그 이상의 개수로 증가될 수 있고, 누설되는 자속을 저감하면서 원심하중을 더욱 안정되게 견딜 수 있게 된다.
상기 응용예에 따른 자석설치부(200, 220)는 복수개로 형성될 수 있으며, 지지부(410, 420)들을 기준으로 좌우 대칭 구조를 갖는다.
이때, 좌측 자석설치부(200)와 우측 자석설치부(220)의 사이에는 자석(300)을 모두 감싸는 형태의 코어홀(210)이 형성되어 있다.
즉, 자석(300)은 좌측 자석설치부(200), 코어홀(210) 및 우측 자석설치부(220)에 각각 매입될 수 있다.
이렇게 앞서 설명한 일 실시예에 비하여 응용예에 따른 본 발명은 자석(300)의 개수의 증가로 인하여, 와전류손(eddy loss) 저감효과를 발휘할 수 있다.
이렇게 본 발명은 회전자의 회전자코어의 내부에서 순환하는 누설자속량을 저감하여 쇄교자속량이 증가되고, 증가한 쇄교자속량만큼 역기전력이 증가하며, 증가분만큼의 토크향상 및 출력향상을 기대할 수 있다.
본 발명은 위에서 상세하 설명한 형상으로 인해 증가한 토크 혹은 출력량에 대응하게 모터 사이즈를 축소시킬 수 있으므로, 상대적으로 경량화된 모터를 제조할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 자석 분할이 많아지는 응용예의 경우, 자석에서 발생하는 와전류손이 자석 개수에 비례하여 감소하므로 모터의 효율을 상대적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 회전자코어 200, 220 : 자석설치부
300 : 자석 400, 410, 420 : 지지부
500 : 그루브 600 : 고정자
300 : 자석 400, 410, 420 : 지지부
500 : 그루브 600 : 고정자
Claims (7)
- IPM(Interior Permanent Magnet) 타입의 모터의 고정자의 내측 공간에서 회전 가능하게 수용되는 회전자코어;
상기 회전자코어의 길이 방향으로 관통되며, 상기 회전자코어의 원주 방향으로 등간격을 유지하면서 배치되며, 자속 누설의 저감을 위해 개구된 일측부 또는 개구된 타측부를 갖는 복수개의 자석설치부;
상기 자석설치부에 설치되며, 상기 개구된 일측부 또는 상기 개구된 타측부에 의해 측면이 노출되어 있는 자석; 및
상기 자석의 두께에 대응한 연결 길이를 가지고 있고, 상기 자석설치부의 사이를 기준으로, 상기 회전자코어의 외측부와 회전자코어의 내측부를 서로 연결하는 지지부;를 포함하는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 1 항에 있어서,
상기 지지부는 상기 자석설치부 사이의 이격 거리에 해당하는 지지부의 폭을 가지고 있고,
상기 지지부의 폭은, 리브 및 브릿지를 포함하는 회전자코어에 비교하여, 상기 리브의 폭과 상기 브릿지의 폭의 총합보다 작은 최대치와, 상기 브릿지의 폭보다 큰 최소치 사이에서 한정되는 수치 범위 내에서 선택된 어느 하나의 수치값을 갖는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 2 항에 있어서,
상기 지지부는 상기 회전자코어의 외측부의 폭을 이등분한 위치를 기준으로 배치되며,
상기 지지부의 일측 끝단이 상기 회전자코어의 외측부에 일체형으로 형성되며, 상기 지지부의 타측 끝단이 회전자코어의 내측부에 일체형으로 형성되는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 2 항에 있어서,
상기 지지부는 복수개로 이루어지며,
상기 자석의 설치 개수로 상기 회전자코어의 외측부의 폭을 등분한 간격 위치를 기준으로, 복수개의 지지부의 각각의 일측 끝단이 상기 회전자코어의 외측부에 일체형으로 형성되며, 상기 지지부의 각각의 타측 끝단이 회전자코어의 내측부에 일체형으로 형성되며,
상기 복수개의 지지부의 총합의 폭은 단수개의 지지부의 폭과 동일한 수치값을 갖는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자석설치부는,
상기 자석의 일측면 상부를 상기 자석의 폭방향으로 노출시키는 상기 개구된 일측부;
상기 개구된 일측부의 상부에서 상기 회전자코어의 외측부의 내측면이 되도록 자석의 폭 방향으로 연장된 천장면;
상기 지지부에 접하는 천장면의 끝단에서 상기 회전자코어의 중심을 향하여 연장되어서 상기 지지부의 일측면이 되는 폐쇄된 타측면;
상기 폐쇄된 타측면의 하부에서 상기 천장면과 평행하도록 연장되어서, 자석의 저면에 접촉 또는 대면하는 바닥면; 및
상기 바닥면에 비하여 상대적으로 돌출되며, 자석의 코너부위를 지지하는 단차부;를 포함하는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 5 항에 있어서,
상기 회전자코어의 외측부는,
상기 지지부를 기준으로, 상기 회전자코어의 외측부의 외표면과, 상기 천장면 및 상기 회전자코어의 외측부의 끝단 표면으로 한정되는 부위가 외팔보(cantilever) 구조물로 구성되고, 상기 회전자코어의 회전에 의해 발생되는 원심하중에 대항하여 상기 자석의 이탈을 방지하는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
- 제 6 항에 있어서,
상기 외팔보 구조물은,
상기 지지부의 상부로부터 상기 회전자코어의 외측부의 끝단 표면 쪽으로 갈수록 점차적으로 구조물 두께가 줄어드는 테이퍼 형상을 갖는 것
인 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160104224A KR20180019923A (ko) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 |
| CN201720685704.6U CN206894379U (zh) | 2016-08-17 | 2017-06-13 | 具有用于保持刚性及防止磁铁脱落的支承部的电机转子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160104224A KR20180019923A (ko) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180019923A true KR20180019923A (ko) | 2018-02-27 |
Family
ID=61318486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160104224A KR20180019923A (ko) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180019923A (ko) |
| CN (1) | CN206894379U (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116362148A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-06-30 | 湖南大学 | 一种高速永磁电机转子涡流损耗计算方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN208589826U (zh) * | 2018-06-11 | 2019-03-08 | 宝龙电子集团有限公司 | 一种驱动马达 |
-
2016
- 2016-08-17 KR KR1020160104224A patent/KR20180019923A/ko active IP Right Grant
-
2017
- 2017-06-13 CN CN201720685704.6U patent/CN206894379U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116362148A (zh) * | 2023-02-27 | 2023-06-30 | 湖南大学 | 一种高速永磁电机转子涡流损耗计算方法 |
| CN116362148B (zh) * | 2023-02-27 | 2023-09-05 | 湖南大学 | 一种高速永磁电机转子涡流损耗计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN206894379U (zh) | 2018-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1813010B1 (en) | Design of the magnet and webs in interior permanent magent rotors | |
| Murakami et al. | The performance comparison of SPMSM, IPMSM and SynRM in use as air-conditioning compressor | |
| JP5678954B2 (ja) | 永久磁石形回転電機 | |
| JP4720982B2 (ja) | アキシャルエアギャップ型電動機 | |
| JP6220651B2 (ja) | 同期電動機の回転子 | |
| US9331532B2 (en) | Permanent magnet rotor brushless motor | |
| US20100225194A1 (en) | Electric motor | |
| US20180212501A1 (en) | Line-start single-phase induction motor | |
| US10637305B2 (en) | Double stator-type rotary machine | |
| JP2013198261A (ja) | 回転電機の励磁装置 | |
| KR20180019923A (ko) | 강성 유지 및 자석 이탈 방지용 지지부를 구비한 모터 회전자 | |
| CN112671128A (zh) | 一种转子结构、制造方法及包括其的电机 | |
| JP2009106001A (ja) | 回転電機 | |
| JP2007336771A (ja) | 外転型永久磁石式回転電機 | |
| EP3494628B1 (en) | Rotor for brushless electric machine and brushless electric machine | |
| EP4299951A1 (en) | Magnetic geared rotary machine, power generation system, and magnetic pole piece rotor | |
| JP5747385B2 (ja) | Ｉｐｍ型ベアリングレスモータ | |
| GB2494898A (en) | Field weakening in permanent magnet rotor | |
| EP3823136A1 (en) | Rotor for a synchronous machine | |
| KR101920270B1 (ko) | 영구자석 삽입형 전동기의 회전자 | |
| JP2012080607A (ja) | 回転電機のロータ | |
| JP2005094959A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JP6210160B2 (ja) | 同期リラクタンス回転電機 | |
| EP4329152A1 (en) | Rotor | |
| JP2002010594A (ja) | シンクロナスリラクタンス電動機の回転子構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |