KR20210077225A - 구동 모터에 적용되는 회전자 - Google Patents

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박경수
이정우
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공한다. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어들은 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제1 코어 및 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 또는 상기 일면과 대향하는 타면 중 어느 하나의 면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제2 코어를 포함한다.

Description

구동 모터에 적용되는 회전자{Rotor applied to driving motor}
본 발명은 영구자석을 고정시키기 위한 고정턱을 가지는 회전자 코어들을 적층한 회전자에 대한 것으로, 구체적으로 고정자 코어들은 서로 다른 개수의 고정턱을 가지는 것을 특징으로 하는 구동 모터에 적용되는 회전자에 관한 것이다.
환경차에 적용되는 구동 모터는 높은 효율과 출력밀도가 요구된다. 특히 전기차(EV)는 차량 동력을 모두 구동모터에서 얻어야 하므로 요구되는 구동모터의 토크 및 출력이 더욱 커진다. 초기에는 승용차에 한정되던 전기차는 스포츠카, 트럭, 버스 등으로 확대되면서 요구되는 토크 및 출력은 더욱 커지고 있다. 다만, 한정된 차량공간 내에서 높은 수준의 토크 및 출력을 감당하기 위해, 구동 모터는 더욱 작게 설계되어야 한다.
매입형 영구자석 동기모터는 환경차 구동모터로 보편적으로 사용된다. 영구자석 동기모터의 특징은 영구자석이 회전자 코어에 삽입되는 구조이며, 자석 고정턱을 통해 고정된다. 구동 모터의 소형화를 위해서는 영구자석을 고정시키는 고정턱이 구동 모터에 적용된다. 다만, 고정턱이 제공되는 위치에서 자속 누설이 증가됨에 따라 토크 밀도가 저감되어 구동 모터의 성능이 떨어지는 문제점이 발생되었다. 떨어지는 구동 모터의 토크를 보상하기 위해 영구자석 사용량을 증대시킬 경우 모터 재료비 상승으로 원가경쟁력이 떨어지며, 떨어지는 구동 모터의 토크를 보상하기 위해 전류를 증대시킬 경우 인버터 소자 비용 상승 및 효율이 하락하는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 구동 모터에 적용되는 고정턱을 최소화하여 자속 누설을 최소화할 수 있는 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공한다. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어들은 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제1 코어 및 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 또는 상기 일면과 대향하는 타면 중 어느 하나의 면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제2 코어를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 일면은 상기 회전자에 정의된 회전축 홀과 인접하는 면이고 상기 타면은 상기 일면과 대향하는 면이고, 상기 제2 코어는 상기 영구자석의 상기 타면을 고정하기 위한 상기 고정턱들을 구비한다.
일 예에 의하여, 상기 고정턱들은 상기 제2 코어의 상기 슬롯들 중 일부 슬롯들에 제공되어 상기 영구자석의 상기 타면을 고정시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제2 코어에 제공되는 상기 고정턱은 상기 제2 코어의 상기 슬롯들 각각에 제공되는 상기 영구자석의 상기 일면과 접촉하지 않는다.
일 예에 의하여, 상기 슬롯들 중 일부의 슬롯들 각각에 삽입되는 상기 영구자석의 상기 타면을 고정하는 상기 고정턱들을 구비하는 제3 코어를 포함하고, 상기 제1 코어, 상기 제2 코어 및 상기 제3 코어 각각은 적어도 하나 이상이 적층되어 상기 회전자를 구성한다.
일 예에 의하여, 상기 영구자석들은 상기 구동 모터의 D축을 기준으로 대칭되는 한 쌍의 영구자석 세트들을 포함하고, 상기 영구자석 세트들은 상기 회전자에 정의된 회전축 홀을 기준으로 반경방향으로 중첩된 2개의 영구자석 세트들을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제2 코어는 상기 회전축 홀과 인접한 제1 영구자석 세트의 타면 및 상기 제1 영구자석 세트를 기준으로 상기 회전축 홀과 대향되는 방향에 배치되는 제2 영구자석 세트의 타면과 접촉하는 고정턱들을 구비한다.
일 예에 의하여, 상기 제2 코어는 상기 회전축 홀과 인접한 제1 영구자석 세트의 타면과 접촉하는 고정턱들을 구비하고, 상기 제2 코어의 상기 고정턱들은 상기 제1 영구자석 세트를 기준으로 상기 회전축 홀과 대향되는 방향에 배치되는 제2 영구자석 세트의 타면과 접촉하지 않는다.
일 예에 의하여, 상기 제1 코어와 상기 제2 코어는 상기 회전자의 회전축이 연장되는 방향으로 적층되고, 상기 회전자 코어들은 적어도 하나 이상의 상기 제1 코어를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제2 코어는 상기 제1 코어보다 많은 수로 제공된다.
일 예에 의하여, 상기 제1 코어에 제공되는 상기 고정턱의 수는 상기 제2 코어에 제공되는 상기 고정턱의 수보다 많다.
일 예에 의하여, 상기 슬롯에 상기 영구자석이 삽입된 이후에 정의되는 빈 공간은 베리어로 정의되고, 상기 베리어는 에폭시 수지로 채워진다.
일 예에 의하여, 상기 회전자 코어들의 최상부 및 최하부에는 상기 제1 코어가 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어는 교차로 적층된다.
본 발명의 실시예에서는 회전자에 적용되는 고정턱의 개수를 최소화하기 위해 서로 다른 개수의 고정턱들을 가지는 제1 코어와 제2 코어를 혼합하여 회전자를 구성할 수 있다. 따라서, 회전자는 최소한의 고정턱만으로 영구자석들을 고정시킬 수 있고, 고정턱의 수를 줄임에 따라 구동 모터의 자속 누설을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 회전축과 인접하게 배치되는 제2 고정턱을 삭제한 제2 코어를 회전자에 적용시킴에 따라 구동 모터의 자속 누설을 줄일 수 있고, 회전자의 회전에 의한 영구자석의 응력을 받는 제1 고정턱은 제1 코어와 제2 코어 모두에 배치시킴으로 영구자석들을 고정시키는 고정력을 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자 코어들의 적층된 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자 코어들의 적층된 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 회전자(1)는 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)가 혼합되어 적층되도록 구성될 수 있다. 회전자(1)는 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)가 수십에서 수백개가 적층되어 구성될 수 있다. 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)는 회전축 홀(50)에 삽입되는 회전축의 연장방향을 따라 적층될 수 있다. 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)는 도면 상 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
일반적으로, 회전자(1)를 구성하는 회전자 코어들을 동일한 형상을 가진다. 다만, 본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 형상을 가진 회전자 코어들이 적층되어 회전자(1)를 구성할 수 있다. 회전자 코어들(제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b))는 영구자석이 삽입되는 슬롯들을 공통으로 가지지만, 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)는 서로 다른 개수로 제공되어 영구자석을 고정시키는 고정턱들을 가질 수 있다. 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b) 각각은 고정턱들을 가지지만, 제1 코어(100a)에 제공되는 고정턱의 개수와 제2 코어(100b)에 제공되는 고정턱의 개수는 서로 다를 수 있다. 고정턱에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 제1 코어(100a), 복수의 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d), 복수의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d), 복수의 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 복수의 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)을 포함할 수 있다. 도 2의 제1 코어(100a)는 일 극을 구성하기 위한 일부분을 나타내는 것으로, 4개의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에 의해 구동 모터의 1극이 구성될 수 있다.
슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 제1 코어(100a)에 형성될 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 삽입되는 공간을 의미하는 것으로, 형상 및 그 개수가 다양하게 변경될 수 있다. 본 실시예에서 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 V자 형상이 중복된 형태, 즉 이중 V자 형상으로 제공될 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 삽입된 이후에 일부 빈 공간이 남겨질 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d), 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)이 배치된 후에 정의된 빈 공간은 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)일 수 있다. 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)은 도면 상 상부에 배치되는 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d) 및 도면 상 하부에 배치되는 제2 베리어들(157, 157a, 157d)을 포함할 수 있다. 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d) 각각은 서로 이격될 수 있고, 제2 베리어들(157, 157a, 157d) 각각은 서로 이격될 수 있고, 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 제2 베리어들(157, 157a, 157d)은 서로 이격될 수 있다. 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)은 에폭시 수지 또는 공기로 채워지므로, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에서 발생된 자속이 제1 코어(100a)에 의해 누설되는 양을 최소화할 수 있다.
4개의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 각각 배치될 수 있다. 제1 영구 자석(200a)은 제1 슬롯(150a)에 삽입될 수 있고, 제2 영구 자석(200b)은 제2 슬롯(150b)에 삽입될 수 있고, 제3 영구 자석(200c)은 제3 슬롯(150c)에 삽입될 수 있고, 제4 영구 자석(200d)은 제4 슬롯(150d)에 삽입될 수 있다. 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d) 각각은 제1 면, 제2 면, 제3 면 및 제 4면을 가질 수 있다.
일 예로, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 한 쌍으로 이루어진 영구자석 세트들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 영구자석(200a)과 제4 영구자석(200d)이 한 쌍의 영구자석일 수 있고, 제2 영구자석(200b)과 제3 영구자석(200c)이 한 쌍의 영구자석일 수 있다. 즉, 한 쌍의 영구자석은 V자 형태로 배치될 수 있다. 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 구동 모터의 D축을 기준으로 대칭되는 한 쌍의 영구자석 세트들을 포함하고, 영구자석 세트들은 회전자(1)에 정의된 회전축 홀(50)을 기준으로 반경방향으로 중첩된 2개의 영구자석 세트들을 포함할 수 있다. 한 쌍의 영구자석은 서로 마주보는 면들이 제1 면들로 정의되고, 상기 제1 면들과 대향하는 면이 제2 면들로 정의될 수 있다. D축은 모터의 자속이 발생되는 축으로, 한 쌍의 영구자석 사이의 공간에 정의되는 축일 수 있다. Q축은 D축보다 90도 반시계방향으로 앞서있는 축으로 한 쌍의 영구자석의 외각의 공간에 정의되는 축일 수 있다. 제1 면들은 한 쌍의 영구자석을 기준으로 내면들을 의미할 수 있고, 제2 면들은 한 쌍의 연구자석을 기준으로 외각면들을 의미할 수 있다. 또한, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d) 각각은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향으로 서로 대향하는 제3 면들 및 제4 면들을 가질 수 있다. 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제4 면들은 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 인접할 수 있고, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제3 면들은 제2 베리어들(157, 157a, 157d)과 인접할 수 있다.
제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 배치될 수 있다. 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 배치되는 방향을 가이드할 수 있고, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d) 내에 고정시킬 수 있다. 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향을 기준으로 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면과 접하여 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있다. 또한, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제2 면들과 접하는 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)의 타면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제4 면들과 접촉할 수 있고, 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제3 면들과 접촉할 수 있다. 또한, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 인접할 수 있고, 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 제2 베리어들(157, 157a, 157d)과 인접할 수 있다.
일 예로, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 제2 면들(외각면들)과 접하는 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)의 일면에서 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)을 향해 돌출된 구성들일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제2 코어(100b)는 제1 코어(100a)에서 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)이 삭제된 구조를 가질 수 있다. 제2 코어(100b)는 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)만을 가질 수 있고, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향을 기준으로 일면(제3 면) 및 타면(제4 면) 중 적어도 하나의 면과 접촉하여 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있다. 바람직하게, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향을 기준으로 타면(제4 면)과 접촉할 수 있다. 즉, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 회전축 홀(50)을 기준으로 외각에 존재하는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 타면(제4 면)과 접촉할 수 있다. 다시 말해, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)과 접촉하는 면은 회전축 홀(50)을 기준으로 멀게 배치되는 존재하는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 타면일 수 있다. 회전자(1)의 회전에 의해 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 회전축 홀(50)에서 멀어지는 방향(영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 외경 방향으로)으로 응력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제2 코어(100b)는 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)을 통해 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정하고 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에 의해 발생된 응력을 받을 수 있다. 상대적으로 회전축 홀(50)을 기준으로 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 내경 방향으로는 응력이 작용되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)과 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d) 중 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)을 삭제하더라도 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시키는 고정력은 유지될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제2 코어(100b)는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시키는 고정력은 유지키면서 자속 누설을 최소화시키기 위해 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)이 삭제된 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 2의 A-A'를 전달한 면을 나타내낼 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 회전자(1)는 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)가 혼합되어 적층되도록 구성될 수 있다. 제1 코어(100a)는 도 2에 도시되고, 제2 코어(100b)는 도 3에 도시된다. 제1 코어(100a)는 제2 코어(100b)보다 많은 수의 고정턱들을 가질 수 있다.
회전자(1)는 다수의 제2 코어들(100b)과 소수의 제1 코어들(100a)이 적층된 구조일 수 있다. 회전자(1)는 적어도 하나 이상의 제1 코어(100a)를 포함할 수 있다. 제1 코어(100a)는 제1 고정턱(310b) 및 제2 고정턱(320b)을 가질 수 있고, 제2 코어 (100b)는 제1 고정턱(310b)만 가질 수 있다.
베리어(157)는 에폭시 수지 또는 공기로 채워지므로, 영구자석(200b)에서 발생된 자속이 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)에 의해 누설되는 양을 최소화할 수 있다. 베리어(157)에 의해 자속 누설이 최소화되는 것은 자성체보다 공기 및 에폭시가 투자율이 낮기 때문이다. 예를 들어, 공기의 투자율을 약 1로 정의할 때, 제1 코어(100a) 및 제2 코어(100b)를 구성하는 철의 투자율은 280,000일 수 있다. 이 때, 제1 코어(100a)의 제1 고정턱(310b)과 제2 고정턱(320b) 및 제2 코어(100b)의 제1 고정턱(310b)에 의해 해당 위치에서 자속 누설이 발생될 수 있고, 이는 토크 밀도의 저감으로 이어져 구동 모터의 성능을 떨어트릴 수 있다.
누설되는 자속은 투자율에 비례되고, 누설 자속은 아래의 수식에 따라 정의될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이 때,
Figure pat00003
는 자속, F 는 기자력(Magnetomotive Force), R은 자기 저항(Reluctance), ㅣ은 거리, A는 면적,
Figure pat00004
는 투자율을 의미한다. 거리와 면적은 베리어(157)의 길이와 면적을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 회전자(1)에 적용되는 고정턱의 개수를 최소화하기 위해 제1 코어(100a)에는 제1 고정턱(310b)과 제2 고정턱(320b)이 배치되나 제2 코어(100b)에는 제1 고정턱(310b)만 배치되도록 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)가 형성될 수 있다. 또한, 상대적으로 고정턱의 수가 많은 제1 코어(100a)는 소수만 적층시키고 상대적으로 고정턱의 수가 적은 제2 코어(100b)는 다수를 적층시켜 회전자(1)를 구성할 수 있다. 따라서, 회전자(1)는 최소한의 고정턱 만으로 영구자석(200b)을 고정시킬 수 있고, 고정턱의 수를 줄임에 따라 자속 누설을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 회전자(1)의 회전에 따라 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)을 지지하기 위해 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b) 각각에 제1 고정턱(310a, 310b, 310c, 310d)를 제공하고, 상대적으로 응력의 영향을 적게 받는 제2 고정턱(310a, 310b, 310c, 310d)을 최대한 삭제하는 구조를 가지는 회전자(1)를 설계할 수 있다. 즉, 제2 코어(100b)에는 제2 고정턱(310a, 310b, 310c, 310d)을 삭제하여 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)에 의한 자속 누설을 최소화시킬 수 있다.
상술한 예와 달리, 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)는 교차로 적층될 수 있다. 이를 통해, 제2 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)을 삭제한 제2 코어(100b)를 제1 코어(100a)와 혼합하여 적층 시키더라도 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어의 또 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 코어(100a)와 제2 코어(100b)와 다른 형상을 가지는 제3 코어(100c)가 제공될 수 있다. 제3 코어(100c)는 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)의 일면을 고정시키는 제2 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 영구자석(200b)와 제3 영구자석(200c)의 타면을 고정시키는 제1 고정턱들(310b, 310c)이 삭제된 구조를 가질 수 있다. 제3 코어(100c)에는 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d) 중 일부의 슬롯들(150a, 150d)에 제공되어 영구자석들(200a, 200d)를 고정시키는 제1 고정턱들(310a, 310d)이 배치되나, 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d) 중 다른의 슬롯들(150b, 150c)에 제공되어 영구자석들(200b, 200c)를 고정시키는 제1 고정턱들(310b, 310c)은 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제3 코어(100c)는 회전축 홀(50)과 인접한 제1 영구자석 세트(200a, 200d)의 타면과 접촉하는 제1 고정턱들(310a, 310d)을 구비할 수 있으나, 제1 영구자석 세트(200a, 200d)를 기준으로 회전축 홀(50)과 대향되는 방향에 배치되는 제2 영구자석 세트(200b, 200c)의 타면과 접촉하는 제1 고정턱들(310b, 310c)을 구비하지 않을 수 있다.
회전자(1)는 제1 코어(100a), 제2 코어(100b) 및 제3 코어(100c) 각각은 적어도 하나 이상이 적층되어 구성될 수 있다. 이 때, 제1 코어(100a)가 적층된 수는 제2 코어(100b) 및 제3 코어(100c)가 적층된 수보다 적을 수 있다. 회전자(1)를 구성하는 회전자 코어의 최상부 및 최하부에는 제2 코어(100b)가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제공되는 고정턱의 수가 상대적으로 적은 제2 코어(100b) 및 제3 코어(100c)가 다수 적층되고, 제공되는 고정턱의 수가 상대적으로 많은 제1 코어(100a)가 소수가 적층되어 회전자(1)가 형성될 수 있다. 본 발명의 회전자(1)가 구동모터에 적용되는 경우, 최소한의 개수로 제공된 고정턱을 통해 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있고 구동모터의 자속 누설을 최소화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들이 적층된 구조의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 회전자(1)를 구성하는 회전자 코어들의 최상부 및 최하부에는 제1 코어(100a)가 배치될 수 있다. 상기 최상부 및 상기 최하부는 회전축의 연장방향을 기준으로 결정될 수 있다. 제1 코어(100a)는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시키기 위한 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)를 모두 포함할 수 있다. 제1 코어(100a)를 회전자 코어들의 최상부 및 최하부에 배치시킴으로, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시키는 고정력이 증가될 수 있다. 또한, 회전자 코어들의 최상부 및 최하부에 배치되는 제1 코어들(100a) 사이에 제2 코어들(100b)을 배치시킴으로 구동 모터의 누설 자속을 최소화할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서,
    상기 회전자 코어들은;
    상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제1 코어; 및
    상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 또는 상기 일면과 대향하는 타면 중 어느 하나의 면을 고정하기 위한 고정턱들이 배치되는 제2 코어를 포함하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 일면은 상기 회전자에 정의된 회전축 홀과 인접하는 면이고 상기 타면은 상기 일면과 대향하는 면이고,
    상기 제2 코어는 상기 영구자석의 상기 타면을 고정하기 위한 상기 고정턱들을 구비하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 고정턱들은 상기 제2 코어의 상기 슬롯들 중 일부 슬롯들에 제공되어 상기 영구자석의 상기 타면을 고정시키는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 코어에 제공되는 상기 고정턱은 상기 제2 코어의 상기 슬롯들 각각에 제공되는 상기 영구자석의 상기 일면과 접촉하지 않는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 슬롯들 중 일부의 슬롯들 각각에 삽입되는 상기 영구자석의 상기 타면을 고정하는 상기 고정턱들을 구비하는 제3 코어를 포함하고,
    상기 제1 코어, 상기 제2 코어 및 상기 제3 코어 각각은 적어도 하나 이상이 적층되어 상기 회전자를 구성하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 영구자석들은 상기 구동 모터의 D축을 기준으로 대칭되는 한 쌍의 영구자석 세트들을 포함하고,
    상기 영구자석 세트들은 상기 회전자에 정의된 회전축 홀을 기준으로 반경방향으로 중첩된 2개의 영구자석 세트들을 포함하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 코어는 상기 회전축 홀과 인접한 제1 영구자석 세트의 타면 및 상기 제1 영구자석 세트를 기준으로 상기 회전축 홀과 대향되는 방향에 배치되는 제2 영구자석 세트의 타면과 접촉하는 고정턱들을 구비하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 코어는 상기 회전축 홀과 인접한 제1 영구자석 세트의 타면과 접촉하는 고정턱들을 구비하고,
    상기 제2 코어의 상기 고정턱들은 상기 제1 영구자석 세트를 기준으로 상기 회전축 홀과 대향되는 방향에 배치되는 제2 영구자석 세트의 타면과 접촉하지 않는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코어와 상기 제2 코어는 상기 회전자의 회전축이 연장되는 방향으로 적층되고,
    상기 회전자 코어들은 적어도 하나 이상의 상기 제1 코어를 포함하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 코어는 상기 제1 코어보다 많은 수로 제공되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코어에 제공되는 상기 고정턱의 수는 상기 제2 코어에 제공되는 상기 고정턱의 수보다 많은,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 슬롯에 상기 영구자석이 삽입된 이후에 정의되는 빈 공간은 베리어로 정의되고,
    상기 베리어는 에폭시 수지로 채워지는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자 코어들의 최상부 및 최하부에는 상기 제1 코어가 배치되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코어 및 상기 제2 코어는 교차로 적층되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.

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