KR20200031323A - 매입형 영구자석 모터의 로터 - Google Patents

매입형 영구자석 모터의 로터 Download PDF

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Abstract

매입형 영구자석 모터의 로터에 대한 발명이 개시된다. 개시된 매입형 영구자석 모터의 로터는: 제1코어와, 제1코어와 제2코어 사이에 마그네트홀부가 형성되고, 마그네트홀부에 마그네트가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

매입형 영구자석 모터의 로터{ROTOR OF INTERIOR PERMANENT MAGNET MOTOR}
본 발명은 매입형 영구자석 모터의 로터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 강성이 향상됨은 물론, 자속누설을 저감시킬 수 있는 매입형 영구자석 모터의 로터에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차의 상용화를 위해 중요한 기술적 요소는 전기에너지를 공급하는 배터리와, 배터리로부터 공급되는 전기에너지를 구동을 위한 기계적에너지로 전환시키는 모터가 있다.
모터를 전기자동차에 사용하기 위해서는 고효률화와 고출력화가 필요하다. 이때 전기자동차의 모터로는 유도모터와 함께 영구자석형 모터가 사용되고 있다.
영구자석형 모터 중 회전자 내에 영구자석이 삽입(매립)되는 매립형 영구자석 모터(Interior Permanent Magnet Motor)가 있다.
그러나, 매립형 영구자석 모터는 고속영역 운전시 스테이터의 리브 부분에 강성이 부족하여 스테이터가 손상되는 경우가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0065338호(발명의 명칭: 영구자석 매입형 모터, 공개일: 2018.06.18)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 강성이 향상됨은 물론, 자속누설을 저감시킬 수 있는 매입형 영구자석 모터의 로터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 매입형 영구자석 모터의 로터는: 제1코어; 및 상기 제1코어의 내측에 배치되는 제2코어;를 포함하고, 상기 제1코어와 상기 제2코어 사이에 마그네트홀부가 형성되고, 상기 마그네트홀부에 마그네트가 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1코어는, 링 형상의 제1코어몸체; 및 상기 제1코어몸체에서 내측으로 돌출형성되되, 복수개가 원주방향으로 소정의 거리로 이격되는 마그네트지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2코어는, 상기 제1코어몸체의 내측에 배치되며, 외측면에 상기 마그네트지지대와 마주보는 마그네트지지면이 구비되는 제2코어몸체; 및 상기 제2코어몸체에서 외측으로 돌출되되, 상기 마그네트지지면 사이에 구비되는 제2코어블럭;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2코어몸체가 상기 제1코어몸체의 내측에 배치되어 상기 마그네트지지면과 상기 마그네트지지대가 서로 마주보면, 상기 마그네트지지면과 상기 마그네트지지대 사이에 상기 마그네트홀부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마그네트는 너비가 상기 마그네트홀부의 너비보다 작으며, 상기 마그네트의 양측에 에어가 통과하는 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2코어는 마그네트지지면에서 상기 제1코어몸체 측으로 돌출되되, 서로 이격되는 한 쌍의 마그네트지지부를 더 포함하고, 상기 마그네트는 한 쌍의 마그네트지지부 사이에 끼움결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1코어와 결합되어 상기 제1코어의 강성을 보강하는 강성보강부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1코어는 길이가 상기 제2코어의 길이보다 길며, 상기 강성보강부는 링 형상으로, 내부에 상기 제1코어의 단부가 삽입되는 삽입홈부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터는 제1코어의 내측에 제2코어가 배치됨으로써, 제1코어와 제2코어가 결합됨으로써 하나의 코어가 형성되는 것으로, 강성이 향상됨은 물론, 제1코어의 리브를 기존에 비해 상대적으로 얇게 제작할 수 있어, 누설자속을 감소시켜 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 마그네트의 양측에 에어가 통과하는 자속장벽인 에어홀이 형성되므로, 로터가 회전할 때 누설자속을 감소시켜 급격하게 토크가 저하되는 것을 막아 매입형 영구자석 모터의 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 마그네트지지면에서 제1코어몸체 측으로 돌출되어 마그네트의 양측을 지지하는 한 쌍의 마그네트지지부를 통해 로터가 회전할 때 마그네트의 정위치에서 이탈되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1코어와 결합되는 강성보강부를 통해 제1코어의 강성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 제1코어를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 제2코어를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 마그네트를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터를 대략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터를 대략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 제1코어를 나타낸 도면이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 제2코어를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터의 로터의 마그네트를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터(1)는 하우징(100), 스테이터(200), 로터(300) 및 회전축(400)을 포함한다.
하우징(100)은 스테이터(200) 및 로터(300)를 수용한다. 하우징(100)은 원통형으로 이루어질 수 있으며, 스테이터(200) 및 로터(300)의 개별적인 형태에 따라 그 형상은 달라질 수 있다.
스테이터(200)는 원형으로 배치되는 복수 개의 티스(210) 및 각각의 티스(210)에 감기는 코일(220)을 포함하며, 복수개의 티스(210)에 코일(220)이 권선된 링형으로 형성된다. 이러한 스테이터(200)는 하우징(100)의 내부에서 그 둘레에 배치된다.
하우징(100) 및 스테이터(200)의 구체적인 구성은 공지된 바와 같으므로 이에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
로터(300)는 스테이터(200)의 내측에 배치되어 회전축(400)과 함께 회전되어 전자기력을 발생시킨다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 로터(300)는 제1코어(310), 제2코어(320) 및 마그네트(340)를 포함한다. 제1코어(310)의 링 형상으로 형성된다(도 5 참조).
제2코어(320)는 제1코어(310)의 내측에 배치된다. 제2코어(320)는 복수개의 철심으로 이루어진다. 즉, 제2코어(320)는 복수 개의 얇은 철심이 적층된 구조로 형성되어 제1코어(310)의 내측에 배치될 수 있다.
본 발명에서는 제1코어(310)의 내측에 제2코어(320)가 배치됨으로써, 제1코어(310)와 제2코어(320)가 결합됨으로써 하나의 코어가 형성되는 것으로, 뒤에 후술할 제1코어(310)의 리브(311a)를 기존에 비해 상대적으로 얇게 제작할 수 있다. 그 결과, 누설자속을 감소시킬 수 있어 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.
제1코어(310)와 제2코어(320) 사이에 마그네트홀부(330)가 형성되고, 마그네트홀부(330)에 마그네트(340)가 삽입된다(도 3, 도 4 참조). 이때, 마그네트홀부(330)는 원주방향으로 일정한 간격으로 복수개가 형성되며, 복수개의 마그네트홀부(330)를 연결한 가상의 선을 원 형상을 이룬다.
마그네트(340)는 영구 자석으로, 마그네트홀부(330)의 각각에 삽입될 수 있다. 이때, 마그네트(340)의 제작 시간 및 비용을 절감하기 위해서는 마그네트(340)의 단면이 비교적 단순한 형상인 사각형으로 이루어지는 것이 바람직하다(도 7 참조).
제1코어(310)는 제1코어몸체(311)와 마그네트지지대(312)를 포함한다. 제1코어몸체(311)는 링 형상으로 제2코어(320)의 외측면을 감싼다.
도 3과 도 5와 같이, 마그네트지지대(312)는 제1코어몸체(311)에서 내측으로 돌출형성되되, 복수개가 원주방향으로 소정의 거리로 이격된다. 마그네트지지대(312)는 마그네트(340)가 삽입되면, 마그네트(340)의 일측을 지지한다.
제2코어(320)는 제2코어몸체(321)와 제2코어블럭(322)을 포함한다. 제2코어몸체(321)는 제1코어몸체(311)의 내측에 배치되며, 외측면에 마그네트지지대(312)와 마주보는 마그네트지지면(321a)이 구비된다. 마그네트지지면(321a)은 평평한 면으로, 마그네트(340)의 타측을 지지한다(도 6 참조).
제2코어블럭(322)은 제2코어몸체(321)에서 외측으로 돌출되되, 마그네트지지면(321a) 사이에 구비된다. 즉, 제2코어블럭(322)은 제1코어몸체(311) 측으로 돌출된다. 이에 따라, 제1코어(310)와 제2코어(320)가 결합되면, 제1코어(310)와 제2코어(320) 사이에 복수개의 마그네트홀부(330)가 형성될 수 있다. 이때, 제2코어블럭(322)은 제1코어몸체(311)의 리브(311a)와 접촉될 수 있다.
제2코어몸체(321)가 제1코어몸체(311)의 내측에 배치되어 마그네트지지면(321a)과 마그네트지지대(312)가 서로 마주보면, 제2코어블럭(322)의 양측으로 마그네트홀부(330)가 형성된다. 달리 말해, 마그네트지지면(321a)과 마그네트지지대(312) 사이에 마그네트홀부(330)가 형성된다. 이로 인해, 제1코어(310)와 제2코어(320) 사이에 마그네트(340)를 삽입할 수 있다.
마그네트(340)는 너비(W1)가 마그네트홀부(330)의 너비(W2)보다 작으며, 마그네트(340)의 양측에 에어가 통과하는 자속장벽(flux barrier)인 에어홀(350)이 형성된다. 그 결과, 로터(300)가 회전할 때 누설자속을 감소시켜 급격하게 토크가 저하되는 것을 막아 매입형 영구자석 모터(1)의 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
제2코어(320)는 한 쌍의 마그네트지지부(323)를 더 포함한다. 한 쌍의 마그네트지지부(323)는 마그네트지지면(321a)에서 제1코어몸체(311) 측으로 돌출되되, 서로 이격된다. 마그네트(340)는 한 쌍의 마그네트지지부(323) 사이에 끼움결합된다(도 4 참조). 이로써, 로터(300)가 회전할 때 마그네트(340)의 정위치에서 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터를 대략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매입형 영구자석 모터(1)에 관하여 설명한다. 이때 일 실시예의 내용 중 다른 실시예와 동일한 내용은 구체적인 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 매입형 영구자석 모터(1)는 강성보강부(500)를 더 포함한다. 강성보강부(500)는 제1코어(310)와 결합되어 제1코어(310)의 강성을 보강한다.
제1코어(310)는 길이(L1)가 제2코어(320)의 길이(L2)보다 길다. 즉, 제1코어(310)는 제2코어(320)보다 상하방향으로(도 8 기준) 돌출된다.
강성보강부(500)는 링 형상으로, 내부에 제1코어(310)의 단부가 삽입홈부(510)가 구비된다. 이로 인해, 강성보강부(500)가 제1코어(310)와 용이하게 결합될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 매입형 영구자석 모터 100 : 하우징
200 : 스테이터 210 : 티스
220 : 코일 300 : 로터
310 : 제1코어 311 : 제1코어몸체
311a : 리브 312 : 마그네트지지대
320 : 제2코어 321 : 제2코어몸체
321a : 마그네트지지면 322 : 제2코어블럭
323 : 마그네트지지부 330 : 마그네트홀부
340 : 마그네트 350 : 자속장벽
400 : 회전축 500 : 강성보강부
510 : 삽입홈부

Claims (8)

  1. 제1코어; 및
    상기 제1코어의 내측에 배치되는 제2코어;를 포함하고,
    상기 제1코어와 상기 제2코어 사이에 마그네트홀부가 형성되고, 상기 마그네트홀부에 마그네트가 삽입되는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1코어는,
    링 형상의 제1코어몸체; 및
    상기 제1코어몸체에서 내측으로 돌출형성되되, 복수개가 원주방향으로 소정의 거리로 이격되는 마그네트지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2코어는,
    상기 제1코어몸체의 내측에 배치되며, 외측면에 상기 마그네트지지대와 마주보는 마그네트지지면이 구비되는 제2코어몸체; 및
    상기 제2코어몸체에서 외측으로 돌출되되, 상기 마그네트지지면 사이에 구비되는 제2코어블럭;를 포함하는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 마그네트지지면과 상기 마그네트지지대 사이에 상기 마그네트홀부가 형성되는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 마그네트는 너비가 상기 마그네트홀부의 너비보다 작으며,
    상기 마그네트의 양측에 에어가 통과하는 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제2코어는 마그네트지지면에서 상기 제1코어몸체 측으로 돌출되되, 서로 이격되는 한 쌍의 마그네트지지부를 더 포함하고,
    상기 마그네트는 한 쌍의 마그네트지지부 사이에 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1코어와 결합되어 상기 제1코어의 강성을 보강하는 강성보강부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1코어는 길이가 상기 제2코어의 길이보다 길며,
    상기 강성보강부는 링 형상으로, 내부에 상기 제1코어의 단부가 삽입되는 삽입홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 매입형 영구자석 모터의 로터.
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