KR20200077657A

KR20200077657A - 자속집중형 모터의 로터조립체

Info

Publication number: KR20200077657A
Application number: KR1020180166178A
Authority: KR
Inventors: 송지효; 이광호; 정민수
Original assignee: 계양전기 주식회사
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR102132900B1

Abstract

본 발명은 자속집중형 모터의 로터조립체(60)에 관한 것이다. 본 발명은 스테이터의 안쪽에 설치되고 중심에는 회전축(30)이 조립되는 중심링부(71)가 있으며 다수의 자석설치공간(73)이 상기 중심링부(71)를 중심으로 방사형으로 배치되는 로터코어(70)와, 상기 자석설치공간(73)에 삽입되는 다수개의 자석(80)과, 다수의 부품이 상기 로터코어(70)를 사이에 두고 조립되어 상기 자석(80)을 자석설치공간(73)에 고정시키는 조립수단(90)을 포함한다. 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)와 상기 자석(80)의 한쪽 끝부분은 서로 이격되고 그 사이로 상기 조립수단(90)의 일부가 삽입되어 상기 자석(80)을 지지한다.

Description

자속집중형 모터의 로터조립체{Rotor assembly for spoke type motor}

본 발명은 자속집중형 모터의 로터조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자의 자속누설을 방지하여 모터의 출력을 향상시키기 위한 자속집중형 모터의 로터조립체에 관한 것이다.

모터는 전기에너지를 기계에너지로 변환시켜주는 것으로, 구성부품은 크게 로터(회전자)와 스테이터(고정자)로 나눌 수 있다. 스테이터는 고정되고, 로터는 스테이터에 대해 상대회전하는 것인데, 여기서 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성된다. 결과적으로 모터는 스테이터와 로터에 의해 발생하는 자기장 및 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다.

모터에는 다양한 종류가 있는데, 자계를 발생시키기 위해 영구자석을 사용하는 모터로는, 표면 부착형 영구자석 모터(surface mountedpermanent magnet motor), 매입형 영구자석 모터(interior type permanent magnet motor), 스포크형 영구자석 모터(spoke type permanent magnet motor)로 구분될 수 있다.

이 중에서 스포크형 영구자석 모터는 자속집중형 모터로 불리기도 하며, 영구자석이 바퀴휠처럼 방사형으로 구성되어 있는 것이다. 이러한 스포크형 영구자석 모터는 구조적으로 자속 집중도가 높기 때문에 고토크, 고출력을 발생시킬 수 있다. 따라서 스포크형 영구자석 모터는 동일 출력에 대해 모터를 소형화할 수 있다는 장점이 있고, 세탁기 구동모터나 전기자동차 구동모터에 적용될 수 있다.

일반적으로 스포크형 영구자석 모터의 로터에는 회전축을 중심으로 방사 형태로 배치되는 영구자석들과, 영구자석들을 지지하고 자속의 통로를 형성하는 코어몸체로 구성된다. 여기서 코어몸체는 각 영구자석들 사이사이에 배치되는 코어들과, 회전축과 영구자석들 사이에서 위치되고 각 코어들과 연결되는 원통형의 지지리브를 포함하여 구성될 수 있다.

그런데 스포크형 영구자석 모터에서는 자속의 일부가 코어몸체의 원통형 지지리브를 통해 회전축 쪽으로 누설될 수 있다. 자속은 스테이터의 코일 쪽으로 집중되어야 출력을 높일 수 있는데, 지지리브를 따라 이와 반대 방향인 회전축 쪽으로 누설되면서 모터의 성능을 떨어뜨리게 되는 것이다.

이러한 자속 누설을 감안하여 영구자석들의 사용량을 증가시킬 수도 있으나 이 경우 로터의 부피와 모터 전체의 크기가 커지고 제조 비용도 상승하게 되며, 고효율을 달성하기 위해 영구자석으로 네오디뮴(Neodymium)을 사용하면 역시 비용이 상승하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해서 로터에서 영구자석을 지지해주는 부분을 없애고 볼트와 너트 등 체결구를 이용하거나 또는 접착제를 이용해서 영구자석을 고정할 수도 있다. 그러나 이러한 조립구조는 조립공정을 복잡하게 하여 제조비용이 많이 든다는 단점이 있고, 영구자석의 지지구조를 완전히 생략해버리면 영구자석에서 미세한 진동이 발생하거나 고속회전과정에서 비산(飛散)되는 문제도 있다.

대한민국 등록특허 10-1880097 대한민국 공개특허 10-2018-0000300 대한민국 등록특허 10-1560055

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 로터에서 자속이 누설될 수 있는 경로(자석고정부)를 없애고, 그 부분에 자석을 고정시키기 위한 조립수단을 위치시켜 자속누설을 방지함과 동시에 자석을 견고하게 고정하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 스테이터의 안쪽에 설치되고 중심에는 회전축이 조립되는 중심링부가 있으며 다수의 자석설치공간이 상기 중심링부를 중심으로 방사형으로 배치되는 로터코어와, 상기 자석설치공간에 삽입되는 다수개의 자석과, 다수의 부품이 상기 로터코어를 사이에 두고 조립되어 상기 자석을 자석설치공간에 고정시키는 조립수단을 포함하고, 상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분은 서로 이격되고 그 사이로 상기 조립수단의 일부가 삽입되어 상기 자석을 지지한다.

상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분은 서로 이격되어 그 사이에는 로터코어의 길이방향으로 관통된 제1누설방지홀이 만들어지며, 상기 제1누설방지홀은 상기 조립수단에 의해 채워진다.

상기 로터코어는 중심에 회전축이 조립되는 축홀이 관통되는 중심링부와, 상기 중심링부로부터 방사상으로 연장되어 그 사이사이에 자석설치공간을 만드는 코어몸체를 포함하고, 상기 자석설치공간에 자석이 삽입되면 상기 자석의 한쪽 끝과 상기 중심링부 사이에는 빈 공간인 제1누설방지홀이 만들어진다.

상기 자석의 한쪽 끝 부분은 상기 중심링부로부터 이격되어 상기 제1누설방지홀에 삽입된 조립수단에 의해서만 지지된다.

상기 제1누설방지홀의 폭은 상기 자석설치공간의 폭 보다 크다.

상기 제1누설방지홀은 상기 자석설치공간에서 상기 중심링부를 향해 폭이 점점 줄어든다.

상기 코어몸체에는 상기 중심링부와 인접한 위치에 제2누설방지홀이 관통된다.

상기 중심링부에는 인접한 두 자석설치공간 사이에 해당하는 위치에 제3누설방지홀이 관통된다.

상기 조립수단은 상기 로터의 중심링부 하단에 걸려 상기 자석의 하단을 지지하는 하부플레이트부와, 상기 하부플레이트부로부터 상부로 연장되어 상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분 사이에 만들어진 제1누설방지홀을 채우는 다수개의 레그부와, 상기 레그부의 한쪽 끝에 조립되면 상기 로터의 중심링부의 상단에 걸려 상기 자석의 상단을 지지하는 커버부를 포함한다.

상기 레그부는 적어도 그 일부가 상기 제1누설방지홀을 통과해서 돌출된다.

상기 레그부와 상기 커버부는 탄성체결에 의해 조립되거나, 서로 압입되거나 체결구에 의해 조립되거나 또는 접착제로 접착되어 서로 조립된다.

상기 로터의 중심링부에 있는 축홀의 내면에는 압입리브가 돌출되어 상기 축홀에 삽입된 회전축을 가압한다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 자속집중형 모터의 로터조립체에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 로터에는 자석을 직접 눌러 지지하는 부분(돌기나 지지리브 등)이 생략되고, 자석과 로터의 중심링부 사이는 이격되어 빈 공간이 만들어진다. 따라서 로터 중심의 회전축 방향으로 자속이 누설될 수 있는 경로가 차단되므로 자속누설을 줄일 수 있고, 모터의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 자석과 로터의 중심링부 사이의 빈 공간에는 자석을 로터에 고정해주기 위한 조립수단이 채워지기 때문에 자석을 안정적으로 지지해줄 수 있다. 여기서 조립수단은 부도체이므로 자속누설은 방지함과 동시에 자석의 조립상태는 안정적으로 유지해줄 수 있고, 따라서 로터조립체의 동작신뢰성이 향상되는 효과도 있다.

특히, 자석과 로터의 중심링부 사이의 빈 공간을 조립수단이 채워 둘 사이를 강하게 지지해주기 때문에, 자속누설방지를 위한 빈 공간을 충분히 확보하더라도 코어의 물리적 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 코어조립체의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서 자석은 조립수단과 로터코어의 돌기구조에 의해 3축방향으로 모두 강하게 지지될 수 있어서, 유격없이 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한 본 발명의 로터에는 제1누설방지홀 내지 제3누설방지홀이 있어서, 로터의 중심부를 향한 자속의 누설을 최소화할 수 있고, 이를 통해 모터의 성능을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 로터조립체는 체결구나 접착제를 사용하지 않고 조립수단의 체결구조(후크 등)를 이용해서 조립되므로 제조공정이 간소화될 수 있고, 로터의 자석으로 비(非)희토류계(Ferrite 등) 영구자석을 사용하여 전체 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 자속집중형 모터의 외관모습을 보인 사시도.
도 2는 도 1의 자속집중형 모터를 구성하는 각 부품을 분해하여 보인 사시도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 자속집중형 모터를 구성하는 로터코어에 자석이 결합되는 모습을 보인 조립상태도.
도 4은 본 발명에 의한 자속집중형 모터의 로터조립체와 스테이터가 조립된 모습을 보인 사시도.
도 5는 도 4의 구성을 위에서 보인 평면도.
도 6는 도 5에서 본 발명의 일실시례를 구성하는 조립수단을 제거한 모습을 보인 평면도.
도 7은 도 6의 A부분을 확대하여 보인 평면도.
도 8은 도 6의 A부분에서 조립수단이 추가된 모습을 단면으로 보인 단면도.
도 9(a) 및 도 9(b)는 본 발명의 일실시례를 구성하는 조립수단의 조립 전후 모습을 각각 보인 사시도.
도 10은 본 발명의 일실시례를 구성하는 조립수단의 커버부의 탄성암이 자석의 상면을 눌러 고정하고 있는 모습을 보인 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시례의 주요부위를 확대하여 보인 평면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시례의 주요부위를 확대하여 보인 평면도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 모터에 대한 것으로, 비(非)희토류계 영구자석을 사용할 수 있는 자속집중형 모터(BLAC)에 관한 것이다. 도 1에는 본 발명이 적용된 자속집중형 모터가 도시되어 있는데, 모터케이스(10)의 내부공간(12)에 설치된 로터조립체(60)와 스테이터가 상호작용하여 회전축(30)을 회전시켜준다. 여기서 로터조립체(60)는 회전되는 부분이고, 스테이터는 모터케이스(10)에 고정된 부분이다.

도 2에는 자속집중형 모터가 분리된 형태로 도시되어 있다. 모터케이스(10)의 반대편에는 커버플레이트(20)가 결합되어 내부공간(12)을 차폐한다. 상기 커버플레이트(20)의 위쪽에는 회전축(30)의 한쪽 끝부분이 연결되는 센서플레이트(40)가 위치된다. 상기 센서플레이트(40)에는 센서마그넷이 연결되어 모터의 전류파형을 제어해준다. 도면부호 45는 외측커버로 센서플레이트(40)와 센서부 등을 차폐해주는데, 상기 커버플레이트(20)에 조립된다.

상기 내부공간(12)에는 스테이터가 설치된다. 상기 스테이터는 스테이터바디(50)와 인슐레이터, 그리고 코일을 포함한다. 상기 스테이터바디(50)는 도 2에서 보듯이 대략 원기둥형상인데, 다수개의 금속판재들이 적층된 것일 수 있다. 상기 스테이터는 내부공간(12)에 설치되어 고정된 것이고, 그 중심에 있는 빈 공간인 회전공간(52)에 아래에서 설명될 로터조립체(60)가 회전가능한 형태로 삽입된다.

상기 스테이터바디(50)에는 코어부(53)와 외곽부(51)가 있다. 상기 외곽부(51)는 스테이터바디(50)의 외곽형상을 구성하는 것으로 스테이터바디(50)의 측면을 구성하고, 코어부(53)는 외곽부(51)에서 중심을 향해 돌출된 부분이다. 상기 코어부(53)에는 코일이 감기는데, 도면에는 생략되어 있다. 상기 코어부(53)는 다수개가 중심을 향해 돌출되고 그 끝 부분들이 모여 중심에 원형의 회전공간(52)을 만든다. 코어부(53)의 끝 부분는 펜스부(도면부호 미부여)가 확장되는데, 코일은 상기 펜스부와 외곽부(51)의 사이에 있는 코어부(53)에서 벗어나지 않고 감길 수 있다.

상기 스테이터를 구성하는 인슐레이터는 절연성재질로 만들어지는데, 제1인슐레이터(100)와 제2인슐레이터(110) 두 개의 부품으로 구성된다. 제1인슐레이터(100)와 제2인슐레이터(110)는 각각 스테이터바디(50)의 위쪽과 아래쪽에서 결합되어 절연기능을 한다. 코일은 실질적으로 제1인슐레이터(100)와 제2인슐레이터(110)에 감긴다고 볼 수 있다. 제2인슐레이터(110)를 보면, 상기 스테이터바디(50)의 외곽부(51)에 대응하는 외측부(111)와, 상기 스테이터바디(50)의 코어부(53)에 대응하는 절연암(113), 그리고 상기 스테이터바디(50)의 펜스부에 대응하는 확장단(115)으로 구성된다. 도면부호 101은 제1인슐레이터(100)의 외측부를 나타낸다.

다음으로 로터조립체(60)를 설명하면, 상기 로터조립체(60)는 상기 스테이터의 회전공간(52)에 삽입되되, 상기 스테이터와 접촉하지 않고 소정 거리만큼 떨어진 이격공간(도 7의 G)이 있어서 상대회전될 수 있는 상태로 설치된다. 상기 로터조립체(60)에서 발생하는 자기장과, 스테이터의 코일에 흐르는 전류 사이에서 상호 작용하는 힘에 의해 로터조립체(60)가 회전하는 것이다. 이 과정에서 로터조립체(60)에 끼워진 회전축(30)도 함께 회전하면서 외부에 회전력을 전달할 수 있다.

상기 로터조립체(60)는 크게 로터코어(70)와 자석(80) 그리고 조립수단(90)으로 구성된다. 상기 로터코어(70)에 자석(80)이 끼워진 상태로 조립수단(90)이 로터코어(70)에 조립되면 자석(80)이 고정될 수 있다. 도 2에는 이들 부품이 모두 분해된 상태로 도시되어 있다. 이하에서는 각각의 구성요소에 대해 설명하기로 한다.

먼저 로터코어(70)는 스테이터의 안쪽에 있는 회전공간(52)에 설치되는 것으로, 대략 원기둥 형상이다. 로터코어(70)는 규소강판과 같은 금속판재가 적층되어 구성된다. 상기 로터코어(70)는 로터조립체(60)의 기본골격을 형성한다. 도 6와 도 7을 참조하면, 상기 로터코어(70)는 중심링부(71)와 코어몸체(72)로 구성된 것을 볼 수 있다.

상기 중심링부(71)는 로터코어(70)의 중심부에 원형으로 구성된 부분인데, 그 중심에는 회전축(30)이 조립되는 축홀(S)이 축방향으로 관통된다. 코어몸체(72)는 상기 중심링부(71)로부터 방사상으로 연장되어 그 사이사이에 자석설치공간(73)을 만든다. 코어몸체(72)의 끝 부분에는 폭방향으로 돌출된 걸림단(75)이 있는데, 여기에 자석(80)의 끝 부분이 걸려서 자석(80)이 반경방향, 보다 정확하게는 축홀(S)에서 반경방향으로 멀어지는 방향(도 7의 화살표 ①방향 참조)으로 빠지는 것이 방지된다. 도면부호 77은 자석(80)을 자화(磁化)시키기 위해 공구가 삽입되는 부분으로 생략될 수도 있다.

상기 자석설치공간(73)은 코어몸체(72)의 사이사이에 위치하는데, 각각의 자석설치공간(73)에는 자석(80)이 설치되고, 자석(80)이 설치된 상태에서 자석(80)과 중심링부(71) 사이에는 일종의 빈 공간인 제1누설방지홀(76)이 만들어진다. 도 6 및 도 7에서 보듯이, 상기 제1누설방지홀(76)은 축방향으로 길게 뚫린 부분으로 자석설치공간(73)의 일부로 볼 수도 있다. 즉, 원래 자석설치공간(73)의 일부였으나 여기에 자석(80)이 삽입된 후 남는 공간이 제1누설방지홀(76)인 것이다. 상기 제1누설방지홀(76)은 빈 공간이고, 여기에는 자석(80)을 고정하기 위한 고정부가 전혀 없다. 따라서 자석(80)에 의한 자속이 자석(80)-고정부-중심링부(71) 순서로 누설되는 경로가 차단되고, 자속은 코일 방향으로 집중될 수 있다.

도 3을 보면, 상기 로터코어(70)에는 변형돌기(74a)가 있다. 상기 변형돌기(74a)는 로터코어(70)를 구성하는 다수의 금속판재 중 일부에서 자석설치공간(73) 방향으로 돌출된 것이다. 상기 변형돌기(74a)는 자석설치공간(73)에 자석(80)이 삽입되는 과정에서 자석(80)에 의해 눌려 변형된다. 변형된 변형돌기(74a)의 일부는 금속판재에 있는 변형홈(74b)에 삽입되고, 동시에 자석(80)의 외면을 반대방향(도 3(b)의 화살표② 방향)으로 자석(80)이 강하게 고정되게 해준다. 상기 변형홈(74b)은 상기 변형돌기(74a)가 있는 금속판재와 이웃하여 적층된 다른 금속판재가 안쪽으로 들어가 만들어진 것이다.

상기 로터코어(70)의 자석설치공간(73)에는 자석(80)이 삽입된다. 상기 자석(80)은 영구자석으로, 본 실시례에서는 비(非)희토류계 영구자석이고 총 8개로 구성된다. 물론 자석(80)의 재질과 개수는 하나의 예이고, 변경될 수 있는 것이다. 상기 자석(80)은 각각의 자석설치공간(73)에 삽입되어 자속을 발생시키는데, 자석설치공간(73)에 삽입되면 완전히 채워지지 않고 자석설치공간(73)의 안쪽면과 소정 거리 이격된다. 이격된 부분에는 앞서 설명한 제1누설방지홀(76)이 만들어지고, 여기에는 아래에서 설명될 조립수단(90)의 일부인 레그부(93)가 삽입된다.

도 7을 참조해서 제1누설방지홀(76)의 형상을 보면, 본 실시례에서 상기 제1누설방지홀(76)의 폭은 상기 자석설치공간(73)의 폭 보다 크다. 제1누설방지홀(76)은 자속의 누설을 방지해주는 부분이므로 가능하면 큰 면적을 차지하는 것이 좋기 때문에, 자석설치공간(73)의 폭 보다 확대된 형상이다. 또한 본 실시례에서 상기 제1누설방지홀(76)은 상기 자석설치공간(73)에서 상기 중심링부(71)를 향해 폭이 점점 줄어든다. 이것은 이웃한 다른 제1누설방지홀(76)과의 간섭을 방지하면서 제1누설방지홀(76)의 면적을 최대한으로 확보하기 위한 것이다.

도 8을 보면, 누설방지홀(76)에 조립수단(90)이 삽입된 모습이 도시되어 있다. 상기 조립수단(90)은 상기 누설방지홀(76)을 메우는데, 이때 조립수단(90)에는 가압리브(93')가 돌출되어 있어서 자석(80)을 원주방향(도 8의 화살표① 방향)으로 강하게 눌러준다. 즉, 상기 가압리브(93')는 누설방지홀(76)과 자석(80)의 외면 사이에 유격을 메워주는 것이다. 조립수단(90)의 구체적인 구조는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

도 11에는 다른 실시례가 도시되어 있는데, 도 11에서 보듯이 상기 코어몸체(72)에는 상기 중심링부(71)와 인접한 위치에 제2누설방지홀(78)이 관통되고, 상기 중심링부(71)에는 인접한 두 자석설치공간(73) 사이에 해당하는 위치에 제3누설방지홀(79)이 관통될 수도 있다. 상기 제2누설방지홀(78)과 제3누설방지홀(79)은 제1누설방지홀(76)과 마찬가지로 자속의 누설을 방지하는 빈 공간이다. 이러한 제2누설방지홀(78)과 제3누설방지홀(79)은 둘 중 어느 하나만 존재하거나 또는 그 위치와 개수가 변결될 수도 있다. 참고로, 상기 제2누설방지홀(78)과 제3누설방지홀(79)은 자석(80)의 자화에 영향을 미치는 위치에 있기 때문에 자석(80)이 로터조립체(60)에 조립되기 전에 미리 자화공정을 거친 경우에만 적용될 수 있을 것이다.

상기 자석(80)을 로터코어(70)에 고정하기 위해 조립수단(90)이 사용된다. 상기 조립수단(90)은 두 개의 부품으로 구성되는데, 상기 로터코어(70)를 사이에 두고 두 개의 부품이 서로 조립되면서 자석(80)을 고정시키게 된다. 도 2에는 조립수단(90)이 서로 분리되어 로터코어(70) 및 자석(80)을 사이에 두고 서로 떨어진 상태로 도시되어 있다. 조립된 후에는 상기 조립수단(90)의 일부가 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)와 상기 자석(80)의 한쪽 끝부분 사이(제1누설방지홀(76))로 삽입되어 자석(80)을 지지해준다.

상기 조립수단(90)의 구성을 보면, 크게 하부플레이트(91), 레그부(93) 및 커버부(97)로 구성된다. 본 실시례에서 상기 하부플레이트(91)와 레그부(93)는 일체이고, 커버부(97)는 레그부(93)에 분리가능하게 결합된다. 이와 달리, 하부플레이트(91), 레그부(93) 및 커버부(97)는 각각 별개물로 구성되고, 서로 조립되는 구조일 수도 있고, 커버부(97)와 레그부(93)가 일체고 여기에 하부플레이트(91)가 조립되는 구조일 수도 있다.

도 9를 보면, 상기 하부플레이트(91)는 대략 원형으로, 상기 로터코어(70)의 중심링부(71) 하단에 걸려 상기 자석(80)의 하단을 지지해주는 역할을 한다. 하부플레이트(91)는 커버부(97)와 서로 대칭되는 구조로 볼 수 있는데, 커버부(97)는 로터코어(70)의 중심링부(71)의 상단에 걸려 상기 자석(80)의 상단을 지지해준다. 따라서 자석(80)은 축방향으로 분리되지 않고 로터코어(70)에 고정될 수 있다.

상기 하부플레이트(91)에는 레그부(93)가 연결된다. 상기 레그부(93)는 상기 하부플레이트(91)부로부터 상부로 연장되어 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)와 상기 자석(80)의 한쪽 끝부분 사이에 만들어진 제1누설방지홀(76)을 채운다. 자석(80)이 로터코어(70)에 조립되면, 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)와 상기 자석(80)의 한쪽 끝부분 사이에 빈공간인 제1누설방지홀(76)이 만들어지는데, 이 빈공간을 레그부(93)가 메우는 것이다. 따라서 레그부(93)는 자석(80)이 제1누설방지홀(76) 방향, 즉 로터코어(70)의 중심방향으로 쏠리는 것을 방지해주게 되고, 자석(80)을 견고하게 지지해줄 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 자석(80)은 코어몸체(72)의 끝 부분있는 걸림단(75)에 걸려서 반경방향으로의 분리가 방지되므로 자석(80)은 모든 방향으로 이동하지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있다.

상기 레그부(93)에는 가압리브(93')가 돌출된다. 상기 가압리브(93')는 상기 레그부(93)의 길이방향을 따라 길게 연장되는 것으로, 도 8에서 보듯이, 자석(80)의 외면을 눌러줄 수 있다. 본 실시례에서 가압리브(93')는 하나의 레그부(93)에 두 개가 있고, 서로 나란히 연장된다. 물론 가압리브(93')는 레그부(93)에 한 개만 있거나 3개 이상일 수 있고, 연속적으로 연장되지 않고 간헐적으로 있을 수도 있다.

상기 레그부(93)와 커버부(97)는 다양한 방식으로 조립될 수 있는데, 예를 들어 상기 레그부(93)와 상기 커버부(97)는 탄성체결에 의해 조립되거나, 서로 압입되거나 체결구에 의해 조립되거나 또는 접착제로 접착되어 서로 조립될 수 있다. 본 실시례에서 상기 레그부(93)의 상단에는 조립돌부(94)가 돌출되고, 상기 조립돌부(94)가 커버부(97)에 있는 조립홀(98)에 후크 방식으로 탄성조립된다. 이를 위해서, 상기 레그부(93)는 적어도 그 일부가 상기 제1누설방지홀(76)을 통과해서 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 커버부(97)에는 탄성암(99)이 있다. 상기 탄성암(99)은 상기 조립수단(90)의 커버부(97)에서 반경방향으로 돌출되는 외팔보 구조로, 본 실시례에서는 다수개의 탄성암(99)이 방사형으로 돌출된다. 상기 탄성암(99)의 끝 부분은 어느 정도 아래쪽으로 경사진 형태인데, 이것은 자석(80)의 상면을 눌러주기 위한 것이다. 도 10을 보면, 상기 탄성암(99)의 끝 부분이 자석(80)의 상면을 아래쪽(도 10의 화살표③ 방향)으로 눌러주고 있다. 본 실시례에서 상기 탄성암(99)의 끝 부분에는 자석(80) 방향으로 가압턱(99'')이 더 돌출되어 있어서 자석(80)을 잘 눌러줄 수 있다. 도면부호 99'는 상기 탄성암(99)의 탄성력을 보강하기 위한 보강리브다.

이와 같이 본 발명에서 상기 자석(80)의 한쪽 끝 부분은 상기 중심링부(71)로부터 이격되어 상기 제1누설방지홀(76)에 삽입된 조립수단(90)에 의해서만 지지된다. 다시 말해, 상기 제1누설방지홀(76)은 빈 공간이고, 여기에는 자석(80)을 고정하기 위한 고정부가 전혀 없고 부도체인 조립수단(90)의 레그부(93)로 채워진다. 따라서 자석(80)에 의한 자속이 자석(80)-고정부-중심링부(71) 순서로 누설되는 경로가 차단되고, 자속은 코일 방향으로 집중될 수 있다.

특히, 본 발명에서 자석(80)은 X,Y,Z 축 방향으로 모두 견고하게 지지되고 있다. 자세히 살펴보면, (i) X축 방향(중심링부(71)를 기준으로 반경방향)으로는 조립수단(90)의 가압리브(93')가 자석을 눌러 지지하고(도 8의 화살표① 방향 참조) (ii) Y축 방향(중심링부(71)을 기준으로 원주방향)으로는 로터코어(70)에 있는 변형돌기(74a)가 자석(80)의 측면을 반대방향 눌러 지지하며(도 3의 화살표② 방향 참조), (iii) Z축 방향(자석(80)의 길이방향)으로는 조립수단(90)의 탄성암(99)의 끝 부분이 자석(80)의 상면을 아래쪽(도 10의 화살표③ 방향참조)으로 눌러주고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 자석(80)이 3축 방향으로 모두 견고하게 지지될 수 있다.

또 다른 실시례인 도 12를 보면, 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)에 있는 축홀(S)의 내면에는 압입리브(71')가 돌출된다. 상기 압입리브(71')는 상기 축홀(S)에 삽입된 회전축(30)의 외면을 가압해서 회전축(30)이 더욱 강하게 고정되도록 해주는데, 이 경우 회전축(30)에 별도의 돌기 구조를 생략할 수 있어서 회전축(30)의 제조 및 가공이 용이해질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 로터조립체(60)를 조립하는 과정을 설명하기로 한다.

먼저 로터코어(70)의 자석설치공간(73)에 자석(80)이 삽입된다. 다수개의 자석(80)들이 자석설치공간(73)에 각각 삽입되어야 하는데, 자석설치공간(73)은 위 아래 방향으로 개방된 상태이기 때문에 자석(80)은 상하 둘 중에 어느 한 방향으로 삽입될 수 있다. 자석(80)이 삽입되면, 자석(80)의 한쪽 끝 부분과 로터코어(70)의 중심링부(71) 사이에는 빈 공간인 제1누설방지홀(76)이 남는다. 이처럼 자석(80)을 직접 눌러 지지하는 부분(돌기나 지지리브 등)이 생략되고, 자석(80)과 로터코어(70)의 중심링부(71) 사이는 이격되어 빈 공간이 만들어지기 때문에 로터 중심의 회전축(30) 방향으로 자속이 누설될 수 있는 경로가 차단된다.

한편, 도 7에서 보듯이 제1누설공간이 존재하기 때문에 자석(80)은 축홀(S) 방향으로 쏠릴 수 있고 위 아래 방향으로도 빠질 수 있는 상태이지만, 코어몸체(72)의 끝 부분에 있는 걸림단(75)에 자석(80)의 끝 부분이 걸려서 자석(80)이 반경방향, 보다 정확하게는 축홀(S)에서 반경방향으로 멀어지는 방향(도 7의 화살표 ① 방향)으로 빠지는 것은 방지된다.

이 상태에서 조립수단(90)을 이용해서 자석(80)을 고정할 수 있다. 조립수단(90)은 두 개의 부품으로 구성되는데, 그 중 하나(하부플레이트(91) 및 레그부(93))는 로터코어(70)-자석(80) 조립체의 아래쪽에 두고, 나머지 하나(커버부(97))는 위쪽에 둔 상태에서 조립이 이루어진다. 이 과정에서 조립수단(90)의 레그부(93)는 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)와 상기 자석(80)의 한쪽 끝부분 사이에 만들어진 제1누설방지홀(76)을 파고들어 빈 공간을 채우게 되고, 하부플레이트(91)는 상기 로터코어(70)의 중심링부(71) 하단에 걸려 상기 자석(80)의 하단을 지지한다. 그리고 커버부(97)는 상기 레그부(93)의 한쪽 끝에 조립되면 상기 로터코어(70)의 중심링부(71)의 상단에 걸려 상기 자석(80)의 상단을 지지한다.

이와 같이 자석(80)과 로터코어(70)의 중심링부(71) 사이의 빈 공간에는 조립수단(90)이 채워져셔 자석(80)을 로터코어(70)에 고정해주기 때문에 자석(80)을 안정적으로 지지해줄 수 있다. 여기서 조립수단(90)은 부도체이므로 자속누설은 방지함과 동시에 자석(80)의 조립상태는 안정적으로 유지해줄 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 모터케이스 12: 내부공간
30: 회전축 40: 센서플레이트
50: 스테이터바디 51: 외곽부
53: 코어부 60: 로터조립체
70: 로터코어 76: 제1누설방지홀
78: 제2누설방지홀 79: 제3누설방지홀
80: 자석 90: 조립수단
91: 하부플레이트 93: 레그부
S: 축홀

Claims

스테이터의 안쪽에 설치되고 중심에는 회전축이 조립되는 중심링부가 있으며 다수의 자석설치공간이 상기 중심링부를 중심으로 방사형으로 배치되는 로터코어와,
상기 자석설치공간에 삽입되는 다수개의 자석과,
다수의 부품이 상기 로터코어를 사이에 두고 조립되어 상기 자석을 자석설치공간에 고정시키는 조립수단을 포함하고,
상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분은 서로 이격되고 그 사이로 상기 조립수단의 일부가 삽입되어 상기 자석을 지지하는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분은 서로 이격되어 그 사이에는 로터코어의 길이방향으로 관통된 제1누설방지홀이 만들어지며, 상기 제1누설방지홀은 상기 조립수단에 의해 채워지는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 로터코어는
중심에 회전축이 조립되는 축홀이 관통되는 중심링부와,
상기 중심링부로부터 방사상으로 연장되어 그 사이사이에 자석설치공간을 만드는 코어몸체를 포함하고,
상기 자석설치공간에 자석이 삽입되면 상기 자석의 한쪽 끝과 상기 중심링부 사이에는 빈 공간인 제1누설방지홀이 만들어지는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 3 항에 있어서, 상기 자석의 한쪽 끝 부분은 상기 중심링부로부터 이격되어 상기 제1누설방지홀에 삽입된 조립수단에 의해서만 지지되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 2 항에 있어서, 상기 제1누설방지홀의 폭은 상기 자석설치공간의 폭 보다 큰 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 5 항에 있어서, 상기 제1누설방지홀은 상기 자석설치공간에서 상기 중심링부를 향해 폭이 점점 줄어드는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 3 항에 있어서, 상기 코어몸체에는 상기 중심링부와 인접한 위치에 제2누설방지홀이 관통되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 7 항에 있어서, 상기 중심링부에는 인접한 두 자석설치공간 사이에 해당하는 위치에 제3누설방지홀이 관통되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립수단은
상기 로터코어의 중심링부 하단에 걸려 상기 자석의 하단을 지지하는 하부플레이트부와,
상기 하부플레이트부로부터 상부로 연장되어 상기 로터코어의 중심링부와 상기 자석의 한쪽 끝부분 사이에 만들어진 제1누설방지홀을 채우는 다수개의 레그부와,
상기 레그부의 한쪽 끝에 조립되면 상기 로터의 중심링부의 상단에 걸려 상기 자석의 상단을 지지하는 커버부를 포함하는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 9 항에 있어서, 상기 레그부는 적어도 그 일부가 상기 제1누설방지홀을 통과해서 돌출되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 10 항에 있어서, 상기 레그부와 상기 커버부는 탄성체결에 의해 조립되거나, 서로 압입되거나 체결구에 의해 조립되거나 또는 접착제로 접착되어 서로 조립되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 9 항에 있어서, 상기 조립수단의 레그부 외면에는 상기 자석의 외면 방향으로 가압리브가 돌출되고, 상기 가압리브는 상기 레그부의 길이방향을 따라 길게 연장되는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 9 항에 있어서, 상기 조립수단의 커버부에는 반경방향으로 다수개의 탄성암이 방사형으로 돌출되고 상기 탄성암의 끝 부분은 자석의 상면을 눌러 지지하는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 로터코어를 구성하는 다수의 금속판재 중 일부에는 로터코어의 자석설치공간 방향으로 돌출된 변형돌기가 있고, 상기 변형돌기가 있는 금속판재와 인접하여 적층된 다른 금속판재에는 상기 자석이 삽입되는 과정에서 자석에 의해 눌려 변형된 변형돌기가 삽입될 수 있는 변형홈이 있는 자속집중형 모터의 로터조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 로터코어의 중심링부에 있는 축홀의 내면에는 압입리브가 돌출되어 상기 축홀에 삽입된 회전축을 가압하는 자속집중형 모터의 로터조립체.