KR20220031012A

KR20220031012A - 모터

Info

Publication number: KR20220031012A
Application number: KR1020227001166A
Authority: KR
Inventors: 홍유 공; 유안 지앙; 시앙화이 시우; 데젱 린; 후지 슈; 빙뎅 시
Original assignee: 광동 자오칭 엘앤브이 코. 엘티디.
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2022-03-11
Also published as: JP7256299B2; JP2022537550A; CN209692443U; EP3985838A4; WO2020253462A1; EP3985838A1; US20220360132A1

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것이다. 모터는, 고정자 조립체와 회전자 조립체를 포함하며, 고정자 조립체는 하우징과 자석을 포함하며, 회전자 조립체는 회전자를 포함하고, 회전자, 자석 및 하우징은 내부에서 외부로 순차적으로 배치된다. 축방향으로부터 볼 때, 하우징의 외부 윤곽은 반경 방향으로 제1 원의 둘레를 초과하지 않으며, 하우징의 외부 윤곽은 자석의 자극에 대응하는 하우징의 부분에서 제1 원과 일치하며, 자석의 자극에 대응하는 부분 이외의 하우징의 외부 윤곽은 반경 방향으로 제1 원으로부터 내부로 리세스되고, 리세스된 부분에서 하우징의 외부 윤곽은 비대칭이다. 축 방향으로부터 볼 때, 자석은 제2 원과 제3 원 사이에 배치된다. 본 발명의 하우징과 자석은 부피가 더 작고 중량이 더 가벼우며, 충분한 자기 성능을 유지하며, 소자(demagnetization)의 위험을 감소시킨다.

Description

모터

본 발명은 모터 분야에 관한 것이며, 구체적으로는 개선된 하우징 형상과 자석 형상을 가진 모터에 관한 것이다.

전기 모터는 여러 휴대용 전자 장비나 기타 장치에 사용되며, 영구 자석 DC 모터가 특히 중요한 것이다. 자동차 지능 및 안락함의 지속적인 개선으로, 영구 자석 DC 모터는 자동차에서, 예컨대 좌석의 다방향 조정 및 창문의 조정에서 더욱더 널리 사용되게 되었다. 이들 응용에서, 전체 차량의 중량을 감소시키기 위해, 모터는 가능한 가벼워야 한다.

모터는 주로 회전자, 영구 자석, 하우징을 포함한다. 모터의 성능에 영향을 미치지 않으면서 모터의 중량을 최소화하기 위해 여러 개선이 종래기술에서 제안되어왔다. 해법 중 하나는 새로운 소재를 선택하는 것이며, 현재 성숙한 해법은 페라이트 영구 자석 소재를 희토류 영구 자석 소재로 대체하는 것이다. 희토류 영구 자석 소재로 만든 영구 자석은 더 높은 자기 에너지 프로덕트를 가지므로, 더 작은 부피를 가질 수 도 있다. 그러나 희토류 영구 자석 소재는 가격이 비싸다.

다른 해법은 모터 구성요소의 크기를 조정함으로써 모터의 중량을 감소시키는 것이다. 도 3은 종래기술에서 모터 구성요소의 여러 형상을 도시한다. 특히, 도 3의 (a)는 호형 전환부를 갖는 정사각형 하우징 - 하우징은 일정 두께를 가짐 - 과 정사각형 하우징의 직선 측에 배치되는 복수의 자석을 갖는 모터를 도시하며; 도 3의 (b)는 원형 하우징과 원형 자석을 갖는 모터를 도시하며, 이 설계가 가장 흔한 것이며; 도 3의 (c)의 하우징은, 도 3의 (c)에서, 하우징의 내부 윤곽이 원형이며, 자석이 호형 전환부에 대응하는 위치에 배치된다는 점을 제외하고는 도 3의 (a)의 하우징과 유사하며; 도 3의 (d)의 모터 하우징은 다각형의 평면 측에 배치된 다수의 불연속 자석을 갖는 정다각형이다. 그러나 상기 해법은 모두 각자의 단점을 가져, 모터의 성능과 크기/중량/비용 사이의 균형을 달성하는데 실패하였다.

그러므로 앞서 언급한 해법에도, 크기, 중량, 성능 등 사이의 균형에 있어서 개선된 모터를 개발하는 것이 여전히 필요하다.

본 발명은 다음의 기술적 해법을 제공한다:

모터로서, 고정자 조립체와 회전자 조립체를 포함하며, 고정자 조립체는 하우징과 자석을 포함하며, 회전자 조립체는 회전자를 포함하고, 회전자, 자석 및 하우징은 내부에서 외부로 순차적으로 배치되고; 축방향으로부터 볼 때, 하우징의 외부 윤곽은 반경 방향으로 제1 원의 둘레를 초과하지 않으며, 하우징의 외부 윤곽은 자석의 자극에 대응하는 하우징의 부분에서 제1 원과 일치하며, 자석의 자극에 대응하는 부분 이외의 하우징의 외부 윤곽은 반경 방향으로 제1 원으로부터 내부로 리세스되고, 리세스된 부분에서 하우징의 외부 윤곽은 비대칭이며; 축 방향으로부터 볼 때, 자석은 제2 원과 제3 원 사이에 배치되는, 모터.

또한, 리세스된 부분에서 하우징의 외부 윤곽의 일부가 반경 방향으로 제1 원 내부에 있다.

또한, 제2 원 내부에 일부 측면 에지를 갖는 외부 윤곽은 원형 호 또는 꺾은선(broken line) 또는 직선과 곡선의 조합이다.

또한, 리세스된 부분에서 하우징의 외부 윤곽의 일부가 제1 원과 제2 원 사이에 있다.

또한, 제1 원과 제2 원 사이의 하우징의 외부 윤곽은 직선 또는 곡선 또는 직선과 곡선의 조합이다.

또한, 자석의 외부 윤곽은 하우징의 내부 윤곽과 동일하다.

또한, 자석의 내부 윤곽은 그 자극에서 제3 원과 일치하며, 자극 사이의 자석의 내부 윤곽의 일부분은 반경 방향으로 제3 원에 대해 외부로 돌출한다.

또한, 외부로 돌출하는 자석의 내부 윤곽의 부분은 곡선 또는 직선 또는 곡선과 직선의 조합이다.

또한, 제1 원, 제2 원 및 제3 원은 동심 원이다.

또한, 모터는 영구 자석 DC 모터이다.

상기 기술적 해법으로부터 얻은 모터는 하우징 및 자극의 형상이 개선되어, 중량과 비용을 감소시키며, 소자(demagnetization)의 위험을 감소시킨다.

본 발명의 예시적인 실시예는 수반하는 도면을 참조하여 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 모터의 정면도이다.
도 2는, 도 1의 단면선 A-A로부터 본 본 발명의 실시예에서의 모터의 횡단면도이다.
도 3에서 도 3의 (a), 도 3의 (b), 도 3의 (c), 도 3의 (d)는 종래기술에서의 여러 모터 구조를 도시한다.
모든 도면은 단지 개략적이며, 실제 축적대로 도시될 필요는 없다. 게다가, 이들 도면은 본 발명을 명확히 하는데 필요한 부분만을 도시하며, 다른 부분은 생략하거나 언급만 한다. 즉, 도면에 도시한 구성요소 외에, 본 발명은 다른 구성요소도 포함할 수 도 있다.

본 발명의 기술적 해법은 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 본 발명의 모터(100)의 구조를 도시한다. 모터(100)는 하우징(101)과, 하우징(101) 내부에 배치되는 구성요소로 구성된다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 자석(102)과 회전자(103)가 하우징(101)에 배치된다. 회전자(103)는 출력 샤프트(미도시)와 연결되어 전력을 외부에 출력한다. 게다가, 베어링과 같은 구성요소가 모터에 구비된다. 하우징(101)은 일반적으로 금속으로 만들어지며, 대체로 특정 길이를 갖는 관상 구조를 갖는다. 하우징(101)은 자석(102)의 자로(magnetic path)로서 역할을 한다. 하우징(101)은 개구와, 개구를 폐쇄하기 위한 단부 커버를 가지며, 개구는 또한 감소 기어 박스에 의해 폐쇄될 수 있다. 회전자(103), 자석(102) 및 하우징(101)은 반경 방향으로 내부로부터 외부로 순차적으로 배치된다. 하우징(101)과 자석(102)은 고정자 조립체로 칭할 수 도 있다. 회전자(103)는 중심에 중심부를 가지며, 다수의 투쓰(multiple teeth)가 중심부로부터 반경 방향으로 외부로 연장하며, 슬롯이 다수의 투쓰 사이에 형성되며, 투쓰들은 권선이 구비된다. 권선을 가진 회전자(103), 출력 샤프트 및 기타 구성요소를 회전자 조립체라고 한다.

자석(102)은 페라이트나 희토류 소재로 만들어질 수 있다. 제조 공정 동안 페라이트 분말 또는 이방성 또는 등방성 결합된 네오디뮴 철 붕소 자기 분말이 에폭시 수지 접착제와 혼합된 후 프레싱에 의해 성형되며; 대안적으로, 페라이트 자기 분말이나 이방성 또는 등방성 네오디뮴 철 붕소 자기 분말이 PA 및 PPS와 같은 열가소성 화합물과 균일하게 혼합되어 펠릿(pellet)을 만든 후, 펠릿은 사출 주형기에서 자석으로 성형된다.

그러므로 앞서 언급한 제조 방법이 채택될 경우, 자석의 형상 설계는 자석에 사용되는 소재의 양에 영향을 미쳐, 자석의 중량, 비용 및 성능에 영향을 미칠 것이다.

본 발명에서 자석 및 자석을 가진 모터의 실시예는 도 2를 참조하여 이하에서 기재될 것이다. 도 2를 참조하면, 모터는 하우징(101), 자석(102) 및 회전자(103)를 포함한다. 회전자(103)는 자석(102)에 구비되며, 공극이 회전자(103)의 외부 윤곽과 자석(102)의 내부 윤곽 사이에 배치된다. 하우징(101)의 외부 윤곽은 제1 원(C1)을 기초로 하며, 모터의 축방향으로부터 볼 때, 하우징(101)의 외부 윤곽은 제1 원(C1)의 반경 방향 외부 측을 초과하지 않으며; 하우징(101)의 내부 윤곽은 제2 원(C2)을 기초로 하고, 자석(102)의 자극에 대응하는 하우징(101)의 부분이 제1 원(C1)과 제2 원(C2) 사이에 있는 반면, 하우징(101)의 다른 부분은 적어도 부분적으로는 제2 원(C2)의 반경 방향 내부에 있다. 자석(102)이 4개의 자극을 가짐을 도 2로부터 볼 수 있다. 기재의 편의를 위해, 자석 섹션에 대응하는 부분을 코너라고 지칭하며, 코너 사이의 부분을 측면 에지라고 지칭한다.

구체적으로, 하우징(101)의 외부 윤곽선의 좌측부와 하부, 즉 하우징의 좌측면 에지의 외부 윤곽과 하측면 에지의 외부 윤곽이 각각 제1 원(C1)과 교차하는 직선에 의해 형성됨을 도 2로부터 볼 수 있다. 2개의 직선은 제2 원(C2)에 접할 수 있다. 게다가, 2개의 직선은 서로 수직일 수 있다. 하우징(101)의 외부 윤곽선의 상부와 우측부, 즉 하우징의 상측면 에지의 외부 윤곽과 우측면 에지의 외부 윤곽은 직선이 아니다. 하우징의 상측면 에지의 외부 윤곽의 일부분은 제2 원(C2)의 반경 방향 내부에 있는 반면, 하우징의 우측면 에지의 외부 윤곽선은 제2 원(C2)의 반경 방향 내부에 있지 않다. 다시 말해, 이 부분의 외부 윤곽 상의 지점은 제2 원(C2)의 반경 방향 외부에 있거나 제2 원(C2) 상에 있거나 한다. 바람직하게도, 하우징의 상측면 에지의 외부 윤곽선은 원형 호이거나 꺽은선/연결 선이거나, 꺽은선과 곡선의 조합이다. 바람직하게도, 하우징의 우측면 에지의 외부 윤곽선은 직선과 곡선의 조합이다.

도 2의 예시적인 실시예가 4개의 코너와 4개의 측면 에지를 가진 하우징(101)의 외부 형상의 특정 형상을 상세하게 단지 기재할지라도, 본 발명의 주요 아이디어 중 하나는, 하우징(101)의 측면 에지 각각의 외부 윤곽이 원을 기초로 한 내부 비대칭 절단 및 성형에 의해 형성된다는 점에 있다. 그러므로 이러한 절단 및 성형은 다른 수의 측면 에지에 적용될 수 있다.

제1 원(C1)을 기초로 하여 하우징(101)의 외부 윤곽을 절단하면, 하우징은 얇은 부분을 가질 수 있다. 첫째, 환형 하우징과 비교하여, 그러한 하우징은 더 가볍고, 더 소수의 소재를 사용하며, 더 저가가 되게 한다. 둘째, 이 설계는 모터의 설치를 용이하게 한다.

다음으로, 자석(102)의 윤곽을 기재할 것이다. 자석(102)의 횡단면은, 내부 및 외부 원이 동심원인 링 내부에 위치하며(당업자는, 횡단면이 링 "내부"에 있다는 표현이 횡단면의 일부분이 링의 내부 및 외부 윤곽과 일치하는 상황을 포함해야 한다는 점을 이해할 수 있으며), 링의 외부는 제2 원(C2)이고, 링의 내부는 제3 원(C3)이며; 이 링을 기초로 하여, 자석의 내부 윤곽은 링의 내부 원, 즉 제3 원(C3)에 비대칭 절단 및 성형을 행함으로써 형성된다. 자석(102)의 외부 윤곽은 하우징(101)의 외부 윤곽, 예컨대 도 2의 링 상에서 자석(102)의 외부 윤곽과 동일할 수 도 있으며; 대안적으로, 자석(102)의 외부 윤곽은 하우징(101)의 외부 윤곽과 동일하지 않을 수 도 있다. 예컨대, 도 2의 우측면 상의 자석(102)의 외부 윤곽은 하우징(101)의 외부 윤곽이 움푹하게 되는 것처럼 움푹하지는 않다. 대체로, 자석(102)의 외부 윤곽은 하우징(101)의 내부 윤곽과 맞는다.

제2 원(C2)을 기초로 한 절단으로 인해, 자석은 얇은 부분을 가질 수 있다. 첫째, 환형 자석과 비교하여, 그러한 자석은 더 가볍고, 더 소수의 소재를 사용하며, 더 저가가 되게 한다. 둘째, 이 설계는 순방향 또는 역방향에서의 방향 시프트에 도움이 될 수 있으며, 표면 자기 분포를 균일하게 하며 덜 변동되게 하며, 그에 따라 모터를 매끄럽게 회전시킬 수 있다.

자석(102)의 내부 윤곽은 제3 원(C3)을 기초로 하며, 그 일부가 제3 원(C3)과 일치하며, 제3 원(C3)과 일치하지 않는 부분은 제3 원(C3)의 반경 방향 외부에 있으며, 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 자석(102)의 코너의 내부 윤곽은 제3 원(C3)과 일치하며; 자석(102)의 측면 에지의 내부 윤곽은 제3 원(C3)과 일치하지 않는다. 도 2는, 여러 상이한 형태의 자석(102)의 내부 윤곽이 제3 원(C3)에 대해 반경 방향으로 리세스된 상황을 개략적으로 도시한다. 측면 에지에 대응하는 자석(102)의 내부 윤곽 부분의 오목 윤곽선은 대칭 곡선 또는 직선, 예컨대 도 2에서 상측면 에지에 대응하는 리세스일 수 있거나, 비대칭, 곡선과 직선의 조합, 예컨대 도 2에서 좌측면 에지나 하측면 에지에 대응하는 리세스가 될 수 도 있다.

자석(102)의 내부 윤곽의 리세스는 앞서 언급한 리세스 형태의 조합일 수 있으며, 리세스는 하우징(101)의 외부 윤곽의 비대칭 절단 및 성형과 조합이 이뤄질 수 있다. 도 2는 단지 예를 예시하며, 자석(102)의 내부 윤곽에서의 리세스의 형태가 하우징(101)의 외부 윤곽의 비대칭 절단에 대응하고 있음을 의미하지는 않는다.

릴럭턴스 토크(reluctance torque)는, 회전자(103)의 투쓰들이 자기 영역의 경계에 진입하거나 이 경계를 떠날 때, 전자기 유도의 즉각적인 임팩트(impact) 변동을 회피하기 위해, 감소해야 하며, 이는 이러한 즉각적인 임팩트 변동이 자석을 소자의 위험에 처하게 하기 때문이다. 비용 및 부피를 감소시키는 것 외에, 본 발명은 이 얇게 하는 처리를 통해 경계에서 전자기 유도 임팩트를 또한 감소시킬 수 있어서, 소자의 위험을 감소시킬 수 있다. 그러므로 앞선 설계는, 부피를 더 작게, 중량을 더 가볍게 및 구조를 더 콤팩트하고 적절하게 하면서도, 자석의 자계의 충분한 자기 성능을 유지할뿐만 아니라, 소자의 위험을 감소시킨다.

본 발명의 명확하고 완전한 기재를 예시적인 실시예를 참조하여 행하였다. 당업자는, 개시한 기술적 해법에 대한 수정이 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 여러 다른 실시예를 수반할 수 도 있음을 이해해야 한다. 이들 실시예는 청구범위 및 그 임의의 등가의 기술적 해법에 의해 결정되는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

모터로서, 고정자 조립체와 회전자 조립체를 포함하며, 상기 고정자 조립체는 하우징(101)과 자석(102)을 포함하며, 상기 회전자 조립체는 회전자(103)를 포함하고, 상기 회전자(103), 상기 자석(102) 및 상기 하우징(101)은 내부에서 외부로 순차적으로 배치되되,
축방향으로부터 볼 때, 상기 하우징(101)의 외부 윤곽은 반경 방향으로 제1 원(C1)의 둘레를 초과하지 않으며, 상기 하우징(101)의 외부 윤곽은 상기 자석(102)의 자극에 대응하는 하우징의 부분에서 상기 제1 원(C1)과 일치하며, 상기 자석(102)의 자극에 대응하는 부분 이외의 상기 하우징(101)의 외부 윤곽은 반경 방향으로 상기 제1 원(C1)으로부터 내부로 리세스되고, 리세스된 부분에서 상기 하우징(101)의 외부 윤곽은 비대칭이며;
축 방향으로부터 볼 때, 상기 자석(102)은 제2 원(C2)과 제3 원(C3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 리세스된 부분에서 상기 하우징(101)의 외부 윤곽의 일부가 반경 방향으로 상기 제1 원(C1) 내부에 있는 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 2에 있어서, 상기 제2 원(C2) 내부에 일부 측면 에지들을 갖는 외부 윤곽이 원형 호 또는 꺽은선(broken line) 또는 직선과 곡선의 조합인 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1에 있어서, 상기 리세스된 부분에서 상기 하우징(101)의 외부 윤곽의 일부가 상기 제1 원(C1)과 상기 제2 원(C2) 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 4에 있어서, 상기 제1 원(C1)과 상기 제2 원(C2) 사이의 상기 하우징(101)의 외부 윤곽이 직선 또는 곡선 또는 직선과 곡선의 조합인 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석(102)의 외부 윤곽이 상기 하우징(101)의 내부 윤곽과 동일한 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석(102)의 내부 윤곽이 그 자극들에서 상기 제3 원(C3)과 일치하며, 자극들 사이의 상기 자석(102)의 내부 윤곽의 일부가 반경 방향으로 상기 제3 원(C3)에 대해 외부로 돌출하는 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 7에 있어서, 외부로 돌출하는 상기 자석(102)의 내부 윤곽의 부분은 곡선 또는 직선 또는 곡선과 직선의 조합인 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 원(C1), 상기 제2 원(C2) 및 상기 제3 원(C3)이 동심 원들인 것을 특징으로 하는, 모터.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터는 영구 자석 DC 모터인 것을 특징으로 하는, 모터.