KR20220047077A - 슬롯리스 모터 및 백요크 - Google Patents

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KR20220047077A
KR20220047077A KR1020200130569A KR20200130569A KR20220047077A KR 20220047077 A KR20220047077 A KR 20220047077A KR 1020200130569 A KR1020200130569 A KR 1020200130569A KR 20200130569 A KR20200130569 A KR 20200130569A KR 20220047077 A KR20220047077 A KR 20220047077A
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yoke
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원성홍
이승헌
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주식회사 블록어스
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터는, 회전 중심이 되는 샤프트와 상기 샤프트에 마련되는 영구 자석을 구비하는 회전자; 하나 이상의 요크편이 적층되어 형성되고, 티스(teeth) 및 슬롯(slot)이 없는 실린더 형상을 갖고, 상기 회전자의 둘레에 마련되는 백요크; 상기 회전자와 상기 백요크 사이에 끼워지는 권선부를 포함하고, 상기 요크편은 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성될 수 있다.

Description

슬롯리스 모터 및 백요크{SLOTLESS MOTOR AND BACK YOKE}
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 티스와 슬롯이 없는 고정자를 갖는 슬롯리스 모터 및 백요크에 관한 것이다.
최근 스마트 공장과 자동화 생산설비의 증가와 로봇 산업의 성장으로 인해 핵심 부품인 서보 모터의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 서보(Servo)란 시스템 내 움직이고자 하는 물건을 시스템이 요구하는 위치로 움직이거나 목표 토크 및 속도에 도달하기 위해 제어할 수 있는 형태를 일컫는다. 서보 모터는 사람이 투입되기 어려운 작업 현장 또는 많은 인력이 소요되는 경우에 인건비 절약 및 원가 절감을 목표로 그 사용 용도가 점차 확대되고 있다.
서보 모터의 주요 설계 요구 특성으로는 낮은 코깅 토크 크기 및 높은 출력 밀도가 있다. 코깅 토크는 영구 자석과 철심 사이에 발생하는 힘이다. 코깅 토크는 모터와 시스템의 진동과 소음의 주요인이며 코깅 토크에 의해 시스템 제어 및 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 서보 모터는 한정된 공간에 위치하여 최적의 성능이 요구되므로, 사이즈 축 및 경량화를 위해 고출력 밀도 설계가 요구된다. 이 두 가지 설계 요구 특성을 만족하기 위해 기존 일체형 코어 대신 티스(teeth) 및 슬롯(slot)을 갖는 복수의 분할 코어를 동심원으로 조립하는 분할 코어 사용이 증가하고 있다.
티스(teeth) 및 슬롯(slot)을 갖는 슬롯형 분할 코어는 동심원을 유지할 수 있는 구조로 설계해야 하기 때문에 형상이 매우 복잡하고 양산성이 매우 떨어진다. 슬롯리스(slotless) 모터는 코어(백요크)가 티스 및 슬롯을 갖지 않는다. 슬롯리스 모터는 진동 소음의 주요인인 코깅 토크가 저감되고 출력 밀도 특성을 보유한 전동기이다. 이에 따라, 정밀 제어가 필요한 현장에서 슬롯리스 모터가 많이 사용되고 있다.
슬롯리스 모터의 종래의 제조 방법에서는 실린더 형태의 공심 권선의 외면에 실린더 형상의 백요크를 결합하여 슬롯리스 모터의 로터(고정자)를 제조하고 있다. 그러나 이러한 제조 방법에 따르면 공심 권선과 백요크의 결합 작업이 간단하지 않을 뿐만 아니라, 백요크 제조를 위해 상당히 넓은 면적의 전기 강판이 필요하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공심 권선과 백요크의 조립이 용이하고 백요크의 제조 비용을 저감할 수 있는 슬롯리스 모터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공심 권선과 백요크의 조립이 용이하고 백요크의 제조 비용을 저감할 수 있는 슬롯리스 모터의 백요크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 슬롯리스 모터는, 회전 중심이 되는 샤프트와 상기 샤프트에 마련되는 영구 자석을 구비하는 회전자; 하나 이상의 요크편이 적층되어 형성되고, 티스(teeth) 및 슬롯(slot)이 없는 실린더 형상을 갖고, 상기 회전자의 둘레에 마련되는 백요크; 상기 회전자와 상기 백요크 사이에 끼워지는 권선부를 포함하고, 상기 요크편은 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할 요크편의 일단은 돌출부를 포함하고, 상기 분할 요크편의 타단은 상기 돌출부와 계합하는 형상의 홈부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 요크편이 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성되고, 상기 제1 분할 요크편 및 상기 제2 분할 요크편의 일단은 상기 돌출부를 포함하고, 상기 제1 분할 요크편 및 상기 제2 분할 요크편의 타단은 상기 돌출부와 계합하는 형상의 상기 홈부를 포함하고, 상기 제1 분할 요크편의 일단의 상기 돌출부와 상기 제2 분할 요크편의 타단의 상기 홈부가 계합하고, 상기 제1 분할 요크편의 타단의 상기 홈부와 상기 제2 분할 요크편의 일단의 상기 돌출부가 계합함으로써, 상기 제1 분할 요크편과 상기 제2 분할 요크편이 링 형상을 구성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할 요크편은, 상기 분할 요크편의 일단의 상측에 원주방향으로 돌출되는 상측 돌출부; 상기 분할 요크편의 타단의 하측에 원주방향으로 돌출되는 하측 돌출부; 상기 상측 돌출부의 하측에 형성되고, 상기 분할 요크편의 하측으로부터 단차를 형성하는 하측 스텝부; 상기 하측 돌출부의 상측에 형성되고, 상기 분할 요크편의 상측으로부터 단차를 형성하는 상측 스텝부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상측 돌출부와 상기 하측 돌출부의 상면 및 하면은 링 형상의 중심축과 동심의 원의 일부를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 백요크는, 슬롯리스 모터의 권선부 둘레에 마련되는 백요크로서, 상기 백요크는 하나 이상의 요크편이 적층되어 형성되고, 티스 및 슬롯이 없는 실린더 형상을 갖고, 슬롯리스 모터의 회전자의 둘레에 마련되며, 상기 요크편은 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편을 포함하는 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성되는 백요크를 포함함으로써, 공심 권선과 백요크의 조립이 용이하고 백요크의 제조 비용을 저감할 수 있는 슬롯리스 모터 및 백요크가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터의 단면도이다.
도 2는 종래 기술의 슬롯리스 모터와 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터의 백요크 결합 방식을 설명하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 전의 제1 분할 요크편 및 제2 분할 요크편의 평면도이고, 도 3b는 결합 후의 제1 분할 요크편 및 제2 분할 요크편의 평면도이며, 도 3c는 제1 분할 요크편 및 제2 분할 요크편의 결합부를 확대한 확대도이다.
도 4는 종래 기술과 본 발명에 의해 백요크를 제조하는 과정에서 전기 강판에 타발되는 백요크의 형상을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 요크편이 적층된 백요크의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공극이 0°인 백요크와 공극이 2.5°인 백요크를 도시하는 평면도이다.
도 7은 백요크의 공극이 0°인 경우와 2.5°인 경우의 시간에 따른 역기전력 및 자속 밀도를 도시하는 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편의 결합 전의 평면도이고, 도 8b는 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편의 결합 후의 평면도이고, 도 8c는 제1 분할 요크편 및 제2 분할 요크편의 결합부를 확대한 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 슬롯리스 모터(100)는 샤프트(10) 및 영구 자석(20)을 구비하는 회전자(1), 백요크(30) 및 권선부(40)를 구비하는 고정자(2)를 포함할 수 있다.
샤프트(10)는 모터의 회전 중심이 될 수 있다. 영구 자석(20)은 샤프트(10)에 마련되어 자기장을 생성할 수 있다.
백요크(30)는 하나 이상의 요크편이 적층되어 형성될 수 있다. 백요크(30)는 티스(teeth) 및 슬롯(slot)이 없는 실린더 형상을 갖고, 회전자(1)의 둘레에 마련될 수 있다.
권선부(40)는 회전자(1)와 백요크(30) 사이에 끼워질 수 있다. 권선부(40)는 중앙이 비어 있는 공심 권선으로 제조될 수 있다. 권선부(40)는 절연 코일을 육각형, 타원형, 마름모형, 원형 등의 형상으로 권선하여 단일 코일을 형성하고, 복수의 단일 코일을 원주 방향으로 겹치게 배치하여 하나의 코일의 변이 앞뒤로 위치하도록 권선부(40)를 제조할 수 있다.
백요크(30)는 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성된 복수의 요크편(31)을 적층하여 실린더 형상으로 제조될 수 있다. 2 이상의 분할 요크편(32, 33)은 후술하는 바와 같이 양단부에 돌출부 및 홈부를 포함할 수 있다.
분할 요크편은 2 이상이 결합하여 링 형상의 요크편(31)을 형성하는 여하의 분할 요크편의 조합도 본 발명의 기술적 사상에 포함될 수 있다. 즉, 2개의 분할 요크편이 링 형상의 요크편(31)을 형성할 수 있고, 3개 또는 4개 이상의 분할 요크편이 링 형상의 요크편(31)을 형성할 수 있고, 링 형상의 요크편(31)을 구성하는 분할 요크편의 개수는 후술하는 도 3 또는 도 8에 도시된 2개로 한정되지 않는다.
백요크(30)는 복수의 요크편(31)이 적층되어 제조될 수 있다. 요크편(31)은 전기 강판(electrical steel)을 소정 형상으로 타발하여 제조될 수 있다.
요크편(31)의 재료로 사용되는 전기 강판은 전기자기용 철심(core)로 사용되는 연자성(soft magnetic) 강판이고, 일반 탄소강에 비하여 높은 규소(Si)를 첨가하여 제조되므로 규소 강판(silicon steel)으로도 지칭된다. 전기 강판은 변압기 등의 정지기에 사용되는 방향성(grain-oriented) 전기 강판과, 모터 등의 회전기에 사용되는 무방향성(non-oriented) 전기 강판으로 구분될 수 있다. 본 발명은 요크편(31)의 재료로서 방향성 및 무방향성 전기 강판을 사용할 수 있다.
도 2는 종래 기술의 슬롯리스 모터와 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터의 백요크 결합 방식을 설명하는 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 종래 기술의 슬롯리스 모터는 권선부와 백요크를 결합할 때, 실린더 형상으로 형성된 권선부의 일단을 실린더 형상으로 형성된 백요크의 일단에 끼우는 방식으로 결합하였다. 그러나, 이러한 종래 기술에 의하면 권선부와 백요크를 결합할 때 권선부와 백요크 간의 마찰에 의해 권선부의 코팅이 벗겨질 수 있고, 공심 형태의 권선부의 형상에 압력이 가해져서 권선부가 원래의 형상으로부터 변형될 수 있었다.
도 2의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터(100)는 백요크(30)가 제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)을 결합하여 링 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 권선부(40)와 백요크(30)를 결합할 때, 실린더 형상의 권선부(40)의 외측으로부터 제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)을 권선부(40)에 접근시킨 후에 제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)을 권선부(40)의 외주면에 접촉한 상태에서 제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)을 결합하여 백요크(30)를 설치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯리스 모터(100)에 의하면, 권선부(40)와 백요크(30)를 결합할 때 권선부(40)와 백요크(30) 간의 마찰이 발생하지 않으므로 권선부(40)의 코팅이 벗겨지지 않고, 권선부(40)의 형상에 압력이 가해지지 않기 때문에 권선부(40)가 원래의 형상으로부터 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 3a는 결합 전의 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)의 평면도이고, 도 3b는 결합 후의 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)의 평면도이며, 도 3c는 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)의 결합부를 확대한 확대도이다.
제1 분할 요크편(32)은 제1 단부(321), 제2 단부(323) 및 제1 단부(321)와 제2 단부(323) 사이를 연결하는 제1 중간부(322)을 포함할 수 있다. 제2 분할 요크편(33)은 제3 단부(331), 제4 단부(333) 및 제3 단부(331)와 제4 단부(333) 사이를 연결하는 제2 중간부(332)를 포함할 수 있다.
제1 분할 요크편(32)의 제1 단부(321)는 제1 돌출부(321a)를 포함하고, 제1 분할 요크편(32)의 제2 단부(323)는 제1 홈부(323b)를 포함할 수 있다. 제2 분할 요크편(33)의 제3 단부(331)는 제2 홈부(331b)를 포함하고, 제2 분할 요크편(33)의 제4 단부(333)는 제2 돌출부(333a)를 포함할 수 있다.
제2 분할 요크편(33)의 제2 홈부(331b)는 제1 분할 요크편(32)의 제1 돌출부(321a)를 수용하는 형상으로 구성될 수 있다. 제1 분할 요크편(32)의 제1 홈부(323b)는 제2 분할 요크편(33)의 제2 돌출부(333a)를 수용하는 형상으로 구성될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)는 반지름 R1을 갖는 외주 원호와 반지름 R2을 갖는 내주 원호에 의해 구획되고, 일정 간격의 폭(R1-R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 원의 중심에 대하여 제1 분할 요크편(32)의 양 단부가 이루는 각도(θ1)는 180°가 될 수 있다. 또한, 원의 중심에 대하여 제2 분할 요크편(33)의 양 단부가 이루는 각도는 180°가 될 수 있다.
그러나, 본 발명의 이러한 실시예에 한정되지 않고, 요크편(31)이 3개의 분할 요크편에 의해 구성되는 경우에, 각 분할 쵸크편의 양 단부가 이루는 각도는 120°가 될 수 있고, 요크편(31)이 4개의 분할 요크편에 의해 구성되는 경우에, 각 분할 요크편의 양 단부가 이루는 각도는 90°가 될 수 있다. 즉 요크편(31)을 구성하는 분할 요크편의 개수를 N이라 할 때, 각 분할 요크편의 양 단부가 이루는 각도는 360°을 N으로 나눈 값이 될 수 있다.
제1 분할 요크편(32)의 제1 돌출부(321a)와 제2 분할 요크편(33)의 제2 홈부(331b)가 계합하고, 제2 분할 요크편(33)의 제2 돌출부(333a)가 제1 분할 요크편(32)의 제1 홈부(323b)와 계합함으로써, 제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)이 완전한 링 형상의 백요크(30)를 형성할 수 있다.
제1 분할 요크편(32)과 제2 분할 요크편(33)이 돌출부(321a, 333a)와 홈부(331b, 323b)의 계합에 의해 결합함으로써, 링 형상의 백요크(30)에 상하 방향의 힘이 가해지더라도 링 형상을 계속 유지할 수 있다. 돌출부(321a, 333a)와 홈부(331b, 323b)의 형상은 도 3에 도시된 실시예와 같이 삼각형 형상의 돌출부 및 홈부의 형상에 한정되지 않으며, 본 발명의 돌출부(321a, 333a)와 홈부(331b, 323b)의 형상은 계합에 의해 링 형상이 유지될 수 있는 여하의 돌출 형상 및 홈 형상을 포함할 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)의 돌출부의 양단부에 의해 정의되는 돌출부의 원주 방향의 각도(θ2)는 0.1° ~ 20°로 구성될 수 있다. 돌출부의 원주 방향의 각도(θ2)가 0.1° 보다 작은 경우에는 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)를 결합하여 형성된 백요크(30)에 상하 상방의 힘이 가해질 때에 링 형상의 유지가 어려울 수 있다. 또한, 돌출부의 원주 방향의 각도(θ2)가 20° 보다 큰 경우에는 실제 제조 과정에서 공극이 발생할 가능성이 증가하고, 이에 따라 슬롯리스 모터(100)에서 발생하는 토크 리플에 의해 슬롯리스 모터(100)의 소음 및 진동이 급격히 증가할 수 있다.
도 4는 종래 기술과 본 발명에 의해 백요크를 제조하는 과정에서 전기 강판에 타발되는 백요크의 형상을 설명하는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 종래 기술에서는 백요크(42)가 링 형상이므로 백요크(42)를 전기 강판(41)에 타발하게 되면 적은 수의 백요크(42)를 제조할 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 백요크(43)가 링을 2개로 분할한 형상을 가지므로, 전기 강판(41)에 백요크(43)를 타발하면 동일한 면적의 전기 강판(41)을 이용하여 종래 기술 보다 많은 수의 백요크(43)를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬롯리스 모터의 제조 비용을 종래 기술보다 저감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 요크편이 적층된 백요크(30)의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 제1 분할 요크편(32)을 포함하는 복수의 요크편의 제1 적층체와 제2 분할 요크편(33)을 포함하는 복수의 요크편의 제2 적층체가 결합되어 실린더 형상의 백요크(30)를 구성할 수 있다. 제1 분할 요크편(32) 및 제2 분할 요크편(33)은 양단부에 돌출부 및 홈부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 백요크(30)은 외부로부터 힘이 가해지더라도 실린더 형상을 그대로 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백요크(30)의 제조시에 공극이 발생된 경우를 나타내는 평면도이다.
도 6의 (a)는 기준 치수(40mm의 반지름)로 제작된 공심 권선의 분할 코어(분할 백요크)의 평면도이고, 도 6의 (b)는 공극이 발생된 공심 권선의 분할 코어의 평면도이다. 도 6의 (b)에 도시된 분할 코어에는 제조 오차에 의해 공심 권선의 최대 반지름이 40.3mm로 크게 제작될 수 있고, 이러한 경우에 최대 2.5°의 공극이 발생 수 있다. 이하에서는 공극의 크기에 따른 무부하 특성 및 부하 특성에 대한 실험 결과를 설명한다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 1]은 공극에 따른 전압과 코깅 토크의 측정값을 나타낸다. 공극에 따른 전압은 0°(기준)와 2.5°(최대) 대비 약 2.4% 작았지만, 코깅 토크는 0°(기준)와 2.5°(최대) 대비 약 94.7% 매우 크게 상이하였다.
도 7은 공극이 0°인 경우와 2.5°인 경우의 시간에 따른 역기전력 및 자속 밀도를 도시하는 그래프이다. 도 7의 (a)는 시간에 따른 역기전력의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 7의 (b)는 공극이 0°인 경우의 자속 밀도를 나타내는 그래프이고, 도 7의 (c)는 공극이 2.5°인 경우의 자속 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 7의 (b)를 참조하면, 공극이 0°인 경우에 자속 밀도는 자기 저항이 작아서 분할 코어가 포화되지 않았다. 도 7의 (c)를 참조하면, 공극이 2.5°인 경우에 자속밀도는 공극으로 인해 자기 저항이 매우 커져서 철심이 포화되었다.
[표 2]
Figure pat00002
[표 2]는 공극이 0°으로부터 2.5°까지 증가한 경우에, 공극에 따른 토크, 토크 리플, 철손, 회전 속도의 측정값을 나타낸다. 공극에 따른 토크 변화는 거의 없었고, 철손은 최대 대비 기준 비율로 약 10% 크고, 토크 리플은 최대 대비 기준 비율로 약 90.27% 큰 값을 나타내었다.
이러한 실험 결과에 따르면, 분할 코어의 공극에 의해 발생되는 토크 리플이 슬롯리스 모터에 발생하는 소음과 진동의 주요 요인이 될 것으로 예측될 수 있고, 이러한 공극의 발생을 방지하는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 돌출부의 양단부에 의해 정의되는 돌출부의 원주 방향의 각도가 20°이하가 되도록 하면, 돌출부와 홈부의 부정 결합에 의해 발생 가능한 공극의 크기를 제한할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백요크(60)의 평면도이다. 도 8 a는 제1 분할 요크편(62)과 제2 분할 요크편(63)의 결합 전의 평면도이고, 도 8b는 제1 분할 요크편(62)과 제2 분할 요크편(63)의 결합 후의 평면도이고, 도 8c는 제1 분할 요크편(62)과 제2 분할 요크편(63)의 결합부의 확대도이다.
도 8을 참조하면 백요크(60)는 제1 분할 요크편(62) 및 제2 분할 요크편(63)을 포함할 수 있다. 제1 분할 요크편(62)과 제2 분할 요크편(63)을 결합하면 링 형상의 백요크(60)가 형성될 수 있다.
이하에서는, 백요크(60)에서 원 중심에 가까운 면을 하면, 하측 또는 내주면으로, 원 중심으로부터 멀리 있는 면을 상면, 상측 또는 외주면으로 지칭한다.
제1 분할 요크편(62)은 제1 단부(621), 제2 단부(623) 및 제1 단부(621)와 제2 단부(623) 사이를 연결하는 제1 중간부(622)를 포함할 수 있다. 제2 분할 요크편(63)은 제3 단부(631), 제4 단부(633) 및 제3 단부(631)와 제4 단부(633)을 연결하는 제2 중간부(632)를 포함할 수 있다.
제1 분할 요크편(62)의 제1 단부(621)에는 상측 돌출부(621a)가 형성되고, 제2 단부(623)에는 하측 돌출부(623a)가 형성될 수 있다. 도 8에서는 제1 분할 요크편(62)의 좌측 단부인 제1 단부(621)에 상측 돌출부(621a)가 형성되고, 우측 단부인 제2 단부(623)에 하측 돌출부(623a)가 형성되어 있으나, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 좌측 단부인 제1 단부(621)에 하측 돌출부가 형성되고, 우측 단부인 제2 단부(623)에 상측 돌출부가 형성될 수 있다. 돌출부(621a, 623a)는 상면 및 하면이 백요크(60)와 동심을 가진 호 형상으로 이루어질 수 있다.
상측 돌출부(621a)는 제1 분할 요크편(62)의 하면으로부터 상측으로 단차를 갖도록 형성되고, 이에 따라 상측 돌출부(621a)의 하측에는 제1 분할 요크편(62)의 하면으로부터 상측으로 단차를 형성하는 하측 스텝부(621c)가 형성될 수 있다.
하측 돌출부(623a)는 제1 분할 요크편(62)의 상면으로부터 하측으로 단차를 갖도록 형성되고, 이에 따라 하측 돌출부(623)의 상측에는 제1 분할 요크편(62)의 상면으로부터 하측으로 단차를 형성하는 상측 스텝부(623c)가 형성될 수 있다.
제2 분할 요크편(63)의 제3 단부(631)에는 하측 돌출부(631a)가 형성되고, 제4 단부(623)에는 상측 돌출부(633a)가 형성될 수 있다.
하측 돌출부(631a)는 제2 분할 요크편(63)의 상면으로부터 하측으로 단차를 갖도록 형성되고, 이에 따라 하측 돌출부(631a)의 상측에는 제2 분할 요크편(63)의 상면으로부터 하측으로 단차를 형성하는 상측 스텝부(631c)가 형성될 수 있다.
상측 돌출부(633a)는 제2 분할 요크편(63)의 하면으로부터 상측으로 단차를 갖도록 형성되고, 이에 따라 상측 돌출부(633)의 하측에는 제2 분할 요크편(63)의 하면으로부터 상측으로 단차를 형성하는 하측 스텝부(633c)가 형성될 수 있다.
제1 분할 요크편(62)의 상측 돌출부(621a)의 하부에 형성된 공간에 제2 분할 요크편(63)의 하측 돌출부(631a)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 분할 요크편(62)의 하측 돌출부(623a)의 하부에 형성된 공간에 제2 분할 요크편(63)의 상측 돌출부(633a)가 배치될 수 있다.
제1 분할 요크편(62)의 상측 돌출부(621a)의 하면에는 하측 결합부(621b)가 형성되고, 하측 돌출부(623a)의 상면에는 상측 결합부(623b)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 분할 요크편(63)의 하측 돌출부(631a)의 상면에는 상측 결합부(631b)가 형성되고, 상측 돌출부(633a)의 하면에는 하측 결합부(633b)가 형성될 수 있다.
제1 분할 요크편(62)의 하측 결합부(621b)는 제2 분할 요크편(63)의 상측 결합부(631b)와 밀착하여 결합될 수 있다. 또한, 제1 분할 요크편(62)의 상측 결합부(623b)는 제2 분할 요크편(63)의 하측 결합부(633b)와 밀착하여 결합될 수 있다. 백요크(60)는 결합부(621b, 623b, 631b, 633b)의 길이를 조정함으로써 분할 요크편(62, 63)의 결합면의 면적을 더 넓힐 수 있고, 이에 따라 분할 요크편(62, 63)의 결합력을 높일 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 제1 분할 요크편(62) 및 제2 분할 요크편(63)의 돌출부(621a, 623a, 631a, 633a)의 양단부에 의해 정의되는 돌출부의 원주 방향의 각도(θ3)는 0.1° ~ 20°로 구성될 수 있다. 돌출부의 원주 방향의 각도(θ3)가 0.1° 보다 작은 경우에는 제1 분할 요크편(62) 및 제2 분할 요크편(63)를 결합력이 약해져서 링 형상의 유지가 어려울 수 있다. 또한, 돌출부의 원주 방향의 각도(θ3)가 20° 보다 큰 경우에는 실제 제조시에 공극이 발생할 가능성이 높아져서 슬롯리스 모터(100)에서 발생하는 토크 리플에 의해 슬롯리스 모터(100)의 소음 및 진동이 급격히 증가할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위에 기재된 발명의 범위에 속한다.
10: 샤프트 20: 영구 자석
30, 60: 백요크 31: 요크편
32, 62: 제1 분할 요크편 33, 63: 제1 분할 요크편
40: 권선부

Claims (6)

  1. 회전 중심이 되는 샤프트와 상기 샤프트에 마련되는 영구 자석을 구비하는 회전자;
    하나 이상의 요크편이 적층되어 형성되고, 티스(teeth) 및 슬롯(slot)이 없는 실린더 형상을 갖고, 상기 회전자의 둘레에 마련되는 백요크;
    상기 회전자와 상기 백요크 사이에 끼워지는 권선부
    를 포함하고,
    상기 요크편이 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성되는 슬롯리스 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할 요크편의 일단이 돌출부를 포함하고, 상기 분할 요크편의 타단이 상기 돌출부와 계합하는 형상의 홈부를 포함하는 슬롯리스 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요크편이 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성되고,
    상기 제1 분할 요크편 및 상기 제2 분할 요크편의 일단은 상기 돌출부를 포함하고, 상기 제1 분할 요크편 및 상기 제2 분할 요크편의 타단은 상기 돌출부와 계합하는 형상의 상기 홈부를 포함하고,
    상기 제1 분할 요크편의 일단의 상기 돌출부와 상기 제2 분할 요크편의 타단의 상기 홈부가 계합하고, 상기 제1 분할 요크편의 타단의 상기 홈부와 상기 제2 분할 요크편의 일단의 상기 돌출부가 계합함으로써, 상기 제1 분할 요크편과 상기 제2 분할 요크편이 링 형상을 구성하는 슬롯리스 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할 요크편은,
    상기 분할 요크편의 일단의 상측에 원주방향으로 돌출되는 상측 돌출부;
    상기 분할 요크편의 타단의 하측에 원주방향으로 돌출되는 하측 돌출부;
    상기 상측 돌출부의 하측에 형성되고, 상기 분할 요크편의 하측으로부터 단차를 형성하는 하측 스텝부;
    상기 하측 돌출부의 상측에 형성되고, 상기 분할 요크편의 상측으로부터 단차를 형성하는 상측 스텝부
    를 포함하는 슬롯리스 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상측 돌출부와 상기 하측 돌출부의 상면 및 하면은 링 형상의 중심축과 동심의 원의 일부를 구성하는 슬롯리스 모터.
  6. 슬롯리스 모터의 권선부 둘레에 마련되는 백요크로서,
    상기 백요크는 하나 이상의 요크편이 적층되어 형성되고, 티스 및 슬롯이 없는 실린더 형상을 갖고, 슬롯리스 모터의 회전자의 둘레에 마련되며,
    상기 요크편은 제1 분할 요크편과 제2 분할 요크편을 포함하는 2 이상의 분할 요크편을 결합하여 링 형상으로 형성되는 슬롯리스 모터의 백요크.
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