KR20220157987A - 축방향 자속 전자기 머신용 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(110)가 전체적으로 디스크 형태를 띄고 있는 축방향 자속 전자기 머신용 회전자(100)에 관한 것으로, 이 회전자는 주변에 적어도 두 개의 모서리(121)로 인해 경계를 이루는 최소 하나의 노치(120)를 포함한다. 상기 노치에는 적어도 하나의 영구 자석(130)이 위치하며 적어도 두 개의 영구 자석 모서리는 적어도 두 개의 상기 노치의 모서리에 대향한다.
본 발명에 따르면, 노치의 모서리 중 하나는 중심선(D1)을 따라 길이 방향으로 연장되고 이 중심선의 횡단부를 포함한다. 이 횡단부는 적어도 하나의 제1 릴리프(140)를 형성하는 방식으로 중심선에 따라 형태가 변화한다. 영구 자석의 모서리 중 한 부분은 제1 릴리프의 형태에 상응하는 음각 형태의 제2 릴리프(141)를 적어도 하나 포함한다.

Description

축방향 자속 전자기 머신용 회전자

본 발명은 일반적으로 축방향 자속 전자기 머신에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 다음을 포함하고 있는 축방향 자속 전자기 머신 회전자에 관한 것이다:

- 적어도 두 개의 모서리(121)에 의해 경계를 이루는 최소 하나 이상의 노치(120)가 포함된 디스크 모양의 본체(110), 그리고

- 상기 노치에는 적어도 한 개의 영구 자석(130)이 위치하며 적어도 두 개의 영구 자석 모서리가 적어도 두 개의 상기 노치의 모서리에 대향한다.

본 발명은 특히 전기 또는 하이브리드 차량의 전기모터에 유용하다.

일반적으로 축방향 자속 전자기 머신은 두 개의 고정자와 한 개의 회전자를 포함하며, 이 두 요소는 간극에 의해 분리된다. 회전자는 일련의 영구 자석을 포함하며 고정자는 코일이 감겨 있다.

코일에 전기가 흐르면 모터 출력샤프트에 연결된 회전자가 자기장을 생성한다(생성된 자속은 축방향 자속 전자기 머신용 축방향 자속임).

작고 가벼우면서도 강력한 기계적 성능을 제공할 수 있는 전자기 머신에 대한 요구가 매우 높아지고 있다.

전기모터가 생산하는 기계적 동력을 향상시키는 적절한 방법은 전기모터 회전자의 회전속도를 높이는 것이다. 토크를 높임으로써 향상시키는 것도 가능하지만, 이 경우 모터의 무게 및/또는 크기가 증가하고 줄 히팅의 손실이 증가하는 등 단점이 존재한다.

모터가 차지하는 부피를 줄이기 위해 회전속도가 빠른 경량 회전자가 고안되었다.

이 회전자는 US2011006631 문서에 나와 있다. 이 회전자는 전체적으로 디스크 형태를 띄고 있으며 모서리에 오목한 노치를 포함한다.

이 노치에는 노치에 들어맞는 형태의 영구 자석이 삽입되어 있다. 노치의 둘레를 따라 나있는 리브에 맞도록 영구 자석의 모서리에 홈이 있기 때문에 영구 자석을 노치에 더 완벽하게 고정할 수 있다. 확실한 고정을 위해서는 홈에 접착제를 한 겹 도포하는 것이 일반적이다.

이러한 회전자 유형의 가장 큰 단점은 회전자가 매우 빠른 속도로 회전하는 경우, 영구 자석이 회전자 본체로부터 분리될 가능성이 있다는 것이다. 실제로, 회전자가 회전축을 중심으로 회전할 때 영구 자석은 원심력으로 인한 강한 방사형 응력을 받는다.

따라서, 간극 내 자속은 최대화시키면서 그에 가해지는 응력에는 보다 잘 견딜 수 있는 회전자를 설계하는 것이 좋다.

본 발명은 회전자 본체에 각각의 영구 자석의 고정력을 강화함으로써 전술한 종래기술의 단점을 보완하기 위해 제안되었다.

보다 구체적으로, 본 발명이 제안하는 "회전자"는 도입부에서 정의된 바와 같이, 노치의 모서리 중 적어도 하나가 중심선을 따라 길이 방향으로 연장되고 이 중심선에 하나의 횡단부를 갖는다. 이 횡단부는 중심선을 따라 적어도 하나의 제1 릴리프를 형성하는 방식으로 형태가 변화한다. 영구 자석 모서리의 적어도 한 부분은 노치 모서리 중 적어도 하나에 대향하고, 적어도 한 개의 제1 릴리프와 일치하는 형태를 음각으로 생성하는 제2 릴리프를 적어도 한 개 포함한다.

결과적으로, 본 발명 덕분에, 본체에 결합되는 영구 자석의 표면적이 증가하게 된다.

기계가공 및 조립의 어려움은 노치의 모서리 및 영구 자석의 모서리를 따라 릴리프가 형성되는데 방해가 될 수 있다.

그러나, 본체와 영구 자석 사이의 접합면이 더 커지면 전반적으로 더 양호한 상태를 유지할 수 있고, 특히 원심력에 대한 저항을 높일 수 있다. 접합면의 법선은 추가 가변 방향을 나타내고 원심력으로 인한 응력은 인장 응력과 전단 응력 사이에 분포한다. 따라서, 접착의 효율성은 증가하고 이로 인해 본체에서 영구 자석이 분리될 확률은 크게 감소하게 된다.

또한, 원심력에 대한 저항력은 접합면이 커지면서 증가되기 때문에, 회전자를 둘러싼 지지 디스크 또는 회전자를 감싸는 접착제 층과 같이 영구 자석을 고정하기 위한 추가 액세서리를 개선하거나 심지어 제거할 수도 있다. 이러한 방식은, 한편으로는 회전자의 무게를 감소시키고, 다른 한편으로는 자속의 순환을 최대화하기 위해 간극의 거리를 감소시키는 것도 가능케 한다.

적어도 하나의 노치 모서리와 적어도 하나의 영구 자석 모서리 사이에 형성되는 간극은 길이 방향으로는 적어도 한 부분에 걸쳐, 상기 본체 두께로는 단지 한 부분에만 걸쳐 연장된다.

그 결과, 회전자를 둘러싸는 접착제 또는 바니시 층의 효과가 크게 개선된다. 간극은 노치의 모서리와 영구 자석의 모서리 사이에 있는 접착제 또는 바니시 층의 두께를 증가시킨다. 두께가 증가하면 더 탄력적이기 때문에 원심력을 받는 본체에 대해 영구 자석이 살짝 이동하는 것을 더 잘 흡수할 수 있다.

상기 영구 자석은 자성체와 이 자성체를 적어도 부분적으로 둘러싼 케이싱을 포함하고 있고 , 상기 자성체에는 적어도 하나의 제2 릴리프에 일치하는 형태의 릴리프가 나타난다. 자성체의 형태와 노치의 모서리 형태를 일치시키면 영구 자석의 전체 부피에 대한 자성체의 부피도 최대화되고 회전자의 자성은 이 부피에 비례하여 향상된다.

후프는 적어도 하나의 영구 자석에 의해 상기 본체에 형성된 조립체의 주변을 둘러싸고, 분해된 상태에서 후프의 내경은 상기 조립체의 외경보다 작다.

본체와 영구 자석에 의해 형성된 조립체의 직경보다 작은 직경을 가진 후프는 영구 자석이 노치에 단단히 고정될 수 있게 해주고 설치를 용이하게 해준다. 이미 응력을 받고 있는 후프는 원심력으로 인해 영구 자석의 유지력을 감소시킨다.이러한 후프의 기하학적 구조는 설치 중 후프와 본체 사이의 접착제를 더 고르게 분포시킨다.

단독으로 또는 가능한 모든 기술적 조합을 통해 사용될 때, 본 발명에 따른 회전자의 또다른 잇점과 비제약적인 특성은 다음과 같다:

- 상기 노치의 모서리 중 최소한 하나에는 복수의 제1 릴리프가 나타나고 상기 영구 자석의 모서리 중 최소한 하나에는 제1 릴리프의 복수성에 상응하는 음각 형태를 지닌 제2 릴리프가 나타난다.

- 상기 제1 릴리프는 평면을 포함한다.

- 적어도 한 개의 상기 영구 자석 모서리는 전체 길이에 걸쳐 적어도 하나의 상기 노치 모서리와 접촉하고;

- 적어도 하나의 상기 제1 릴리프의 표면의 임의의 지점에서의 법선은 노치의 외부를 향하도록 배향되고;

- 상기 노치의 모서리들 중 하나는 그 길이의 적어도 한 부분에 걸쳐 연장되는 리브 또는 홈을 포함하며 상기 영구 자석은 각각 상응하는 형상의 홈 또는 리브를 포함한다.(바람직하게는 밀착을 형성하기 위해); 그리고

- 적어도 하나의 상기 노치는 상기 본체의 전체 두께에 걸쳐 연장된다.

물론, 본 발명의 다양한 특징, 변형 및 실시예가 서로 양립할 수 없거나 배타적이지 않은 한, 수많은 조합의 연결이 가능하다.

첨부 도면을 참조한 다음의 설명은 비제한적인 예를 통해 본 발명이 무엇으로 구성되고 어떻게 구현될 수 있는지를 명확히 보여준다.
첨부한 이미지에서:
도 1은 전자기 머신 회전자의 개략적인 정면도이다.
도 2는 영구 자석이 노치에 삽입되기 전의 영구 자석을 나타내는 도 1의 회전자 부분에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 평면 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 평면 단면도이다.
도 5는 도 1의 C-C 평면 단면도이다.
도 6은 도 1의 D-D 평면 단면도이다.
도 7은 회전자 조립 전 도 6을 개략적으로 도시한 것이다.

전자기 머신의 회전자(100)는 도 1에 도시되어 있다. 회전자(100)는 본체(110), 후프(150) 및 다수의 영구 자석(130)을 포함한다.

본체(110)는 이하 회전축(A1)이라고 칭하는 축을 중심으로 회전 실린더에 뚜렷하게 외접되기 때문에 전체적으로 디스크 형태를 갖는다. 이는, 직경보다 훨씬 낮은 높이(회전축 A1에 따른 본체의 치수)를 나타낸다. 이하의 설명에서, 이 높이는 본체(110)의 두께라고 칭한다. 본체(110)는 서로 평행하고 회전체(100)의 회전축(A1)에 수직인 두 개의 원형 평면을 포함한다는 것을 도 1에서 볼 수 있다.

도 1에 도시되었듯이, 본체(110)는 회전축(A1)을 따라 연장되는 전달샤프트를 수용하도록 구성된 중앙 리세스를 포함하며 회전자(100)는 동력을 전달하도록 이 전달 샤프트에 고정되게 설계된다.

본체(110)의 재료는 알루미늄, 강철, 철, 티타늄, 또는 이들 금속의 혼합물이 포함되지만 이에 국한되어 있지는 않다. 예를 들어, 1 밀리미터 이하의 두께를 가진 금속 시트 스택을 사용하여 장치를 만들 수도 있다. 이 금속판은 구부려져서 방사상에 쌓이고 본체(101)의 전체 높이로 연장된다. 이로 인해, 고정자에서 와전류로 인한 손실은 최소로 유지된다. 본체(110)는 유리 또는 탄소 섬유로 강화된 복합 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본체는 일반적으로 거의 동일한 형상을 갖는 세 개의 층, 즉 두 개의 외부 층(112, 114)과 중간층(113)으로 구성된다. 회전축(A1)을 따라 적층된 이 세 개의 층이 본체(110)를 형성한다. 본체(110)는 단일 재료 조각으로 기계가공될 수 있다.

본체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 주변 모서리에 복수의 오목한 노치(120)를 갖는다. 본체(110)는 열 두개의 동일한 노치(120)를 갖는다. 노치(120)들은 본체(110)의 전체 둘레에 균일하게 분포한다. 이는 본체가 회전할 때 회전자(110)의 균형을 보장해준다.

또한, 본체(110)는 중심 허브 및 회전축에 따라 허브로부터 반경 방향으로 연장되는 복수의 레그를 포함한다. 회전자(100)의 레그는 도 1에 도시된 바와 같이 외측 모서리를 향해 약간 가늘어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 1두 개의 레그는 모두 동일하며 허브 주위에 균일하게 분포되어 있고, 인접하는 리브의 각 쌍은 노치(120) 중 하나를 생성한다. 이러한 노치는 회전자(100) 주변, 외부를 향해 반경방향으로 개방된다.

각각의 노치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체(110)의 두께 전체에 걸쳐 연장된다. 이것은 두 개의 대향 작업 표면을 제공한다. 기계적 동력을 증가시키기 위해, 이와 같은 회전자(100)는 예를 들어 두 개의 고정자에 둘러싸일 수 있다.

확장 암을 갖는 U 자형인 각 노치(120)는 방사상으로 연장되는 두 개의 측면 모서리(121)와 가장 낮은 곳, 여기에서는 내측 모서리라 칭해지는 것이 하나 있다.

내측 모서리(122)는 직선(평면)이다. 대안적으로 예를 들면, 내측 모서리(122)는 본체(110)와 동일한 곡률 반경으로 만곡될 수 있다.

추가 변형으로서 노치(120)는 두 개의 측면 모서리만을 갖는 V 자형일 수도 있고, 이 경우 내부 측면(122)은 이들 두 개의 측면 모서리(121)가 접촉할 때 형성되는 모서리와 유사하다.

각각의 노치(120)에는 중심으로부터 외측으로 서로 발산되는 두 개의 측면 모서리(121)를 포함하는 세 개의 직선 모서리가 존재한다. 이러한 기하학적 구조로, 영구 자석(130)은 (회전 축(A1)에 대해) 단순한 결합 운동에 의해 반경 방향(A2)으로 노치(120)에 삽입될 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 노치(120)의 측면 모서리에는 길이를 따라 반경 방향으로 연장되는 홈(160)이 각각 있다. 각 홈(160)을 정의하는 두 개의 측벽(161)은 U 자형 단면을 갖는다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 두 개의 외부 층(112 및 114)에 의해 U 자형 단면을 경계짓는 측벽(161)이 형성된다. 본체(110)는 두 개의 원형 면을 갖고, 각각의 홈(160)은 이들 면 중 하나의 중앙에 위치된다.

또한, 내측 모서리(122)는 예를 들어 중앙 층(113)에 대한 외부 층(112, 114)의 방사상 연장의 차이에 의해 형성된 릴리프를 포함할 수 있다. 따라서 내측 모서리(122)는 측면 모서리(121)를 따라 홈(160)을 가질 수 있다. 그러면, 영구 자석(130)은 이 릴리프에 맞도록 상보적인 형태를 갖는다.

홈(160)은 영구 자석(130)의 측면 모서리에 돌출되어 리브(170)와 맞물리도록 설계되어 있다. 이러한 홈 및 리브 유형의 접합은 전기 모터가 작동하는 동안 영구 자석(130)이 고정자의 코일 쪽으로 끌릴 때 영구 자석(130)이 받는 축방향 응력에 대한 회전자(100)의 저항을 높여준다.

대안으로, 각각의 리브가 노치의 측면 모서리로부터 돌출하고 각 홈이 영구 자석(130)의 측면 모서리 중 하나에서 음각으로 연장되도록 할 수 있다.

길이 방향(회전 A1에 대해)으로, 각각의 측면 모서리(121)는 중심선 D1을 따라 연장된다(따라서 회전 A1에 직교함). 여기에서 중심선 D1은 직선이다. 변형으로 중심선은 곡선일 수도 있다.

여기서 중심선 D1은 측면 모서리(이 모서리가 실질적으로 연장되는 반경에 직교하는 것으로 간주되는 단면 평면)의 단면에 의해 형성된 표면의 기하학적 중심에 가장 가까운 선으로 정의된다. 또한, 중심선은 측면 모서리 섹션에 의해 형성된 면들의 기하학적 중심 위치에 대한 선형 회귀선으로 정의될 수도 있다.

각각의 영구 자석(130)은 삽입되는 노치(120)에 맞는 형태를 갖는다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 영구 자석(130)은 일반적으로 사다리꼴 형태를 갖는다. 각각의 영구 자석(130)은 본체(110)의 두께와 실질적으로 동일한 두께(회전축 A1에 따른 치수)를 갖는다.

각각의 영구 자석(130)은 삽입되는 노치(120)의 측면 모서리(121)의 반대쪽에 위치하는 두 개의 자석 모서리(131)를 포함한다. 이 자석 모서리(131)는 측면 모서리(121)와 거의 동일한 기하학적 음각 구조를 갖는다. 특히 자석 모서리(131)는 조립 간극을 제외하고 홈(160)에 꼭 맞는 리브(170)를 갖는다.

본 발명에 따르면, 각각의 노치(120)의 측면 모서리(121) 중 적어도 하나는 그와 관련된 중심선(D1)을 따라 길이 방향으로 연장되며, 이 중심선의 횡단면을 갖는다. 그 형태는 중심선을 따라 적어도 하나의 제1 릴리프(140)를 형성하고, 측면 모서리(121)와 접촉하는 자석 모서리(131)의 적어도 일부는 제1 릴리프(140)의 형태에 상응하는 음각 형태의 제2 릴리프(141)를 갖는다.

노치(120)의 양측 모서리는 동일하다.

도 3의 제1 릴리프(140)에는 제1 단면이 있으며, 이는 도 2에서 측면 모서리(121)의 제1 단면으로 예시되어 있다. 도 4에는 측면 모서리(121)의 제2 단면이 도시되어 있다. 이는 제1 릴리프(140)가 아직 침식되지 않은 영역의 제2 단면을 도시한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 중심선 D1에서 단면 형태의 변화는 단면 A-A와 B-B 사이에서 발생한다. 제1 릴리프(140)는 측면 모서리(121)로부터 돌출하고, 홈(160)을 구분짓는 측벽(161)은 제2 단면보다 제1 단면에서 더 높다. 즉, 제1 릴리프(140)가 있는 경우, 홈(160)은 다른 곳보다 더 깊다.

중심선 D1은 U 자형 단면을 가지며 최소 깊이와 최대 깊이 사이의 중심선(D1)을 따라 단면마다 깊이가 선형적으로 변한다.

릴리프(140, 141)는 영구 자석(130)과 본체(110) 사이, 구체적으로 노치(120)의 측면 모서리(121)와 자석 모서리(131) 사이의 접촉면을 증가시킨다.

접착제 층(190)은 노치(120)의 높이(본체(110) 및/또는 영구 자석(130) 위)에서 영구 자석(130)과 본체(110) 사이에 배치된다. 이 접착제 층(190)의 목적은 회전자(100)가 회전하고 영구 자석(130)이 강한 원심력을 받을 때 영구 자석(130)을 노치(120)에 계속 고정되어 있도록 하는 것이다(회전속도가 높기 때문에 더욱 중요함).

증가된 접촉 면적은 결합 표면적을 증가시켜 영구 자석(130)이 노치(120)에 더 단단히 고정되어 있도록 해준다.

본 발명 덕분에, 접촉면, 즉 접합면에 수직인 방향들이 변형될 수 있다. 회전자(100)가 회전할 때 접착층에 가해지는 응력은 인장응력과 전단응력 사이에 보다 고르게 분포된다.

영구 자석(130)은 회전 축선(A1)을 따라, 주로 측면 홈(160)에 의해 제자리에 유지된다. 본체(110)에 유리 또는 탄소 섬유 강화 복합 재료와 같이 견고한 재료를 사용하면 영구 자석(130)의 축 방향 유지에 효과적이다.

각각의 측면 모서리(121)에는 복수의 제1 릴리프(140)가 있고 각각의 자석 모서리(131)에는 이에 상응하는 복수의 제2 릴리프(141)가 있다. 이로써 결합 표면적은 더욱 증가되고 노치(120)에서 영구 자석의 유지력도 향상된다.

홈(160)을 한정하는 두 개의 측벽(161)은 각각 도 2에 도시된 바와 같이 5개의 제1 릴리프(140)를 갖는다. 홈(160)의 측벽(161)은 파선으로 구성된 제1 릴리프(140)에 의해 지그재그 또는 톱니 모양을 갖는다.

각각의 자석 모서리(131)는 리브(170)의 각 측면에 5개, 10개의 제2 릴리프(141)를 갖는다.

제1 릴리프(140)는 홈(160)의 측벽(161) 단면에 돌출되어 있고 제2 릴리프(141)는 자석 모서리(131)의 함몰된 부분이다. 대안으로, 제1 릴리프(141)는 노치(120)의 측면 모서리(121)(더 정확하게는 홈(160)의 측벽(161))에 위치한 리세스일 수 있고 제2 릴리프(141)는 자석 모서리(131)로부터 돌출될 수도 있게 할 수 있다.

마찬가지로 제1 릴리프(141)는 돌출 릴리프 및 리세스 모두를 포함하고 제2 릴리프(141)는 이에 상응하는 릴리프 및 리세스를 포함하도록 할 수도 있다.

제1 릴리프는 홈의 바닥에 있고 제2 릴리프는 리브 상에 위치할 수 있다.

각각의 제1 릴리프(140)는 평면을 갖는 것이 바람직하고 결과적으로, 이에 상응하는 제2 릴리프(141)도 평면을 갖게 된다. 도 2에 있는 각각의 제1 릴리프(140)에는 모서리에 의해 함께 결합된 두 개의 직사각형 단면과 두 개의 삼각형 측면(이 경우 이등변 삼각형)이 있다.

릴리프(140, 141)에 평평한 표면을 사용하면 기계 가공이 더 쉬워진다.

자석 모서리(131)는 노치(120)의 측면 모서리(121)와 전체 길이에 걸쳐 완전히 접촉하는 것이 좋고, 이 경우 영구 자석(130)과 노치(120)의 접촉 면적은 최대가 된다.

그 결과, 노치(120)의 측면 모서리(121)는 그와 연관된 영구 자석 모서리(131)와 단일 연속 접촉면을 가지며, 이 연속 표면은 본체(110)의 내측 모서리(122)에서 외주연으로 이어진다. 일단 이것이 달성되면, 연동이 완료되었다고 할 수 있다.

회전자 조립을 위해 각각의 제1 릴리프(140)는 영구 자석(130)이 반경 방향(A2)으로 노치(120)에 삽입될 수 있도록 위치된다.

본 발명의 잇점은, 각각의 제1 릴리프(141)의 표면이 내측 모서리(122)와 반대로 항상 노치(120)의 바깥쪽을 향하여(주변쪽으로) 배향된다는 점이다.

제1 릴리프(141)의 표면은 도 1에 도시된 바와 같이 내측 모서리와 정렬되지 않는다. 제1 릴리프(141)의 표면은 제한된 시나리오에서 내측 모서리(122)의 표면에 직교한다.

여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자(100)가 조립될 때, 최소한 본체(110)와 영구 자석(130) 사이의 각 측면 모서리(121)의 길이의 일부에 걸쳐 간극(143)이 위치하며 이 간극은 본체(110)의 두께의 일부에만 걸쳐 연장된다.

이 간극(143)을 형성하기 위해, 예를 들어 각각의 자석 모서리(131)로부터 돌출하는 리브(170)의 높이를 상응하는 홈(160)의 깊이보다 약간 더 크도록 할 수 있다. 그러면, 제1 릴리프(140)와 제2 릴리프(141)는 짧은 거리에서 서로 마주하게 된다.

일반적으로, 회전자(100)가 조립되면 회전자를 둘러싼 외부 접착제 층으로 바니시된다. 외부의 접착제 층은 스프레이 형태로 분무에 의해, 또는 회전자를 접착용액에 담구는 방식으로 침착된다.

이 단계에서 간극(143)은 외부 접착제 층으로 채워진다. 측면 모서리(121)와 영구 자석(130) 사이의 접착층은 간극(143)(즉, 측면 모서리(121)와 자석 모서리(131) 사이)에 의해 두꺼워진다. 그 결과 접착층은 더 두꺼워지고 유연해진다. 따라서 원심력이 작용할 때 본체(110)에 대한 영구 자석(130)의 작은 변위는 더욱 잘 흡수될 수 있게 된다. 접착제는 금이 가거나 깨지지 않고 약간 형태가 어그러질 수 있다.

영구 자석(130)의 내측 모서리(122)와 내측 모서리(132) 사이에 접착층을 추가하면 노치(120)에 자석을 더욱 잘 고정할 수 있다.

본 발명의 갖고 있는 다양한 이점 덕분에 영구 자석(130)은 본체(110)에 더 잘 고정될 수 있다. 따라서 외부 접착층을 미세화하는 것도 가능하다. 지지 디스크를 사용하지 않도록 하는 방법도 있다(이러한 지지 디스크는 일반적으로 보강을 위해 회전자를 샌드위치로 끼워서 사용함). 한편, 회전자(100)는 더 가벼워지고, 회전자(100)와 고정자 사이의 공극 거리가 줄어듦으로써 모터 성능이 향상된다.

도 1 및 도 2에 도시되었듯이, 두 개의 자석 모서리(131)에 추가로, 각각의 영구 자석(130)은 내측 모서리(132) 및 외부 모서리(180)를 갖는다.

노치(120)의 내측 모서리(122)는 노치(132)의 내측 모서리와 맞닿아 있고 외부 모서리(180)는 본체(110) 주변부에 평행하다. 외측 모서리(180)는 만곡되고 본체(110)와 동일한 곡률 반경을 갖는다. 그 결과로, 회전자(110)의 외측면은 원통형이다.

각 영구 자석(130)에는 케이싱(135)과 자성체(136)를 포함한다.

영구 자석(130)의 자성체(136)는 정적 자기장을 발생시킨다. 예를 들어, 네오디뮴 철 붕소 또는 사마륨 코발트 어셈블리가 사용될 수 있다.

각 단위 자석의 길이는 영구 자석(130)의 전체 폭에 걸쳐 있기 때문에, 각 자성체(136)는 단면이 육각형인 복수의 단일 자석으로 구성된다. 동일한 크기의 단일 자석 대신 여러 개의 단위 자석을 사용하면 포코 전류로 인한 손실을 줄일 수 있다. 대신, 단위 자석은 단면이 정사각형, 삼각형 또는 구형일 수 있다.

케이싱(135)은 노치(120)의 외부 모서리 및 본체(110)의 외주에서 자성체(136)를 둘러싼다. 자성체(136)의 주요 면은 케이싱(135)에 의해 덮이지 않는다. 비자성 물질은 케이싱(135)의 구성에 이상적이다. 대안적으로, 케이싱(135)은 플라스틱 또는 수지, 즉 에폭시 수지로 제조할 수 있다.

제2 릴리프(141)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 케이싱(135)에 의해 만들어진다. 그러나, 자성체(136)는 자성체의 제2 릴리프(141)와 일치하는 릴리프(자석 모서리(131)에서)를 갖는 것이 바람직하다. 각각의 영구 자석(130)의 자성체(136)는 각 노치(120)의 측면 모서리(121)와 유사한 톱니 형상을 갖는다. 자성체(136)는 케이스(135)에 오목부를 가지며, 여기서 제2 릴리프(141)가 오목부를 형성한다. 자성체(136)를 가능한 한 자석(130)의 체적에 가깝게 유지하면서, 자성체(136)가 제2 릴리프(141)에 맞도록 노치(120)의 형상에 따라 단위 자석을 배열한다.

영구 자석(130) 및 본체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 회전하는 후프(150)에 싸여 있다. 후프(150)는 회전자(100)가 회전할 때(원심력에 대해) 영구 자석(130)을 고정하는 추가 수단의 역할을 한다. 유리, 탄소 또는 수지에 내장된 고분자 섬유와 같은 복합 재료는 후프(150) 제조에 사용된다.

후프(150)는 환형으로 형성된다.

후프(150)의 내경은 분해된 상태의 본체(110)의 외경보다 작다.

후프(150)가 설치되면 약간의 탄성 변형이 발생한다. 결과적으로, 이 사전 응력을 받은 후프(150)는 더 큰 안정성으로 영구 자석(130)을 지지한다.

각 영구 자석의 외부 모서리가 원통형 회전 표면을 따라 연장되도록 할 수 있다.

그럼에도 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 영구 자석은 세 개의 면이 있는 상이한 형상을 보여준다. 제1 면(181)은 회전축(A1)을 중심으로 회전하는 원통형 표면을 따라 연장되는 반면, 제2 면(183)은 직경이 더 큰 원통형 회전 표면을 따라 연장된다. 다른 두 면을 연결하는 제3 면(182)은 회전축(A1) 주위의 절단된 원추형 회전 표면을 따라 연장된다.

후프(150)의 내부 표면은 자석의 외부 모서리(180)의 내부 표면과 일치한다. 그 결과, 후프의 내부 표면(150)은 별개된 세 개의 면을 갖게 된다.

대신, 각 영구 자석의 외부 모서리는 회전 축을 중심으로 잘린 단일 원추형 회전 표면을 가질 수 있다. 결과적으로 후프의 내부는 원뿔대 모양을 띄게 되고 축방향 단면에서 후프는 직사각형 사다리꼴 형태를 갖게 된다.

더 큰 직경의 후프(150) 면은 간극 내에서 영구 자석(130)의 외부 모서리(180)의 제1 면(181) 및 본체(110)의 외경과 동일한 직경을 갖는다. 이는 후프(150)가 본체(110)의 이 쪽에 위치될 수 있다는 것을 의미한다. 간단히 말해서, 후프(150) 내부면 반대쪽의 직경이 본체(110)의 외경보다 작기 때문에 삽입되면서 변형된다.

후프(150)는 접착제를 통해 본체(110)와 영구 자석(130)에 추가로 부착된다. 분해된 상태에서 본체(110)의 외경보다 작은 내경의 후프(150)를 설치할 때 소량의 접착제가 사용될 수 있다.

도 1의 단면 D-D에 따라, 영구 자석(130)을 노치(120)에 삽입하고 후프(150)를 설치한 회전자(100)가 도 6에 도시되어 있다. 제1 접착제 층(190)은 노치(120)와 영구 자석(130) 사이에 도포된다. 여기서, 접착제(190)의 제1 층은 특히 노치 모서리(121)와 영구 자석(130) 사이의 간극(143)에 분포되고 제2 층은 영구 자석(130)과 후프(150) 사이에 분포된다.

도 7은 도 1의 단면 D-D에 따라 영구 자석(130)이 노치(120)에 삽입되기 전과 후프(150)가 제자리에 놓이기 전의 회전자(100)를 도시한다. 홈(160)은 접착제(190)의 제1 층으로 채워진다. 접착제의 제2 층(191)은 영구 자석(130)의 외부 모서리(180)의 제3 면(182) 높이에 분포된다.

회전자(110)는 도시된 바와 같이 노치(120)에 영구 자석(130)을 방사상으로 삽입하여 조립한다. 후프(150)는 동시에 또는 나중에 삽입할 수 있다.

후프(150)는 장착된 상태에서 회전축(A1) 방향으로 병진운동을 한다. 여기에서 후프(150)의 장착은 접착제(190)의 제2 층이 외부 모서리(180)를 따라 분포할 수 있도록 해준다. 후프(150)의 내부 치수는 또한 도 7에 도시된 바와 같이 노치(120)를 향해 영구 자석(130)을 제한하는 데 사용될 수 있다. 제1 접착층(190)은 리브(170)가 홈(160)에 삽입됨에 따라 노치 모서리(121)를 따라 퍼진다.

대안적으로, 제1 접착층은 도시된 바와 같이 리브 상에 배치되고 제2 접착층은 후프 상에 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이 후프를 설치하고 나면 바니시 또는 외부 접착 층을 도포하여 회전자를 감쌀 수 있다. 이는 접착제의 제1 층(190) 및 제2 층(191)이 각각 분포되지 않은 노치(120)와 영구 자석(130) 사이, 그리고 영구 자석(130)과 후프(150) 사이를 채울 수 있도록 해준다. 특히, 간극(143)을 접착제로 채우는 것이 가능해진다.

영구 자석(130)은 제1 및 제2 릴리프(140, 141)에 의해 노치(120)에 완전히 맞물릴 수 있다. 대안적인 방법으로, 첫 번째 단계에서 본체의 중간층(113)에 영구 자석(130)을 배치할 수 있다. 첫 번째 단계에 이어, 영구 자석(130)과 접하는 리브(170)는 노치(120)에 제공된 홈(160)의 바닥과 접촉하게 된다. 두 번째 단계에서 본체(110)의 외부 층(112, 114)은 중앙 층(113)의 양쪽에 달라붙게 된다. 여기서, 제1 릴리프(140)는 본체(110)의 이러한 외부 층(112, 114)에 생성되고 제2 릴리프(141)는 영구 자석(130)의 케이싱(135)에 생성된다.

조립 방법의 이러한 변형에서, 제1 및 제2 릴리프(140, 141)의 형상 및 방향은 영구 자석(130)의 방사상 삽입에 의해 제한되지 않는다. 제1 릴리프(141)의 또다른 형태 변형이 생길 수 있는데 회전자(100)가 회전할 때 영구 자석(130)의 방사상 출력을 차단하는 형태로의 변형이 그 예이다.

Claims (10)

1. 축방향 자속 전자기 머신용 회전자(100)로서,
   - 적어도 두 개의 모서리(121)에 의해 경계를 이루는 적어도 하나의 노치(120)를 주변 모서리에 구비하는 디스크 형상의 본체(110), 및
   - 상기 노치(120)에 위치되고 상기 노치(120)의 적어도 두 개의 모서리(121)에 각각 대향하는 적어도 두 개의 모서리(131)를 갖는 적어도 하나의 영구 자석(130)을 포함하고,
   상기 노치(120)의 적어도 하나의 모서리(121)는 중심선(D1)을 따라 길이가 연장되고, 적어도 제1 릴리프(140)를 형성하도록 상기 중심선(D1)을 따라 형상이 변화하는 단면을 상기 중심선에 가지며,
   상기 영구 자석(130)의 모서리(131) 중 하나의 적어도 일부는 상기 노치(120)의 모서리(121)들 중 적어도 하나를 향하고 있고, 상기 적어도 하나의 제1 릴리프(140)의 형상에 상응하는 음각 형태의 적어도 하나의 제2 릴리프(141)를 가지며,
   상기 노치(120)는 상기 본체(110)의 주변 모서리에서 중공으로 연장되는 것을 특징으로 하는 회전자.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 노치(120)의 모서리(121) 중 적어도 하나는 복수의 제1 릴리프(140)를 포함하고, 상기 영구 자석(130)의 모서리(131) 중 적어도 하나는 복수의 제1 릴리프(140)의 형상과 일치하도록 음각으로 상응하는 형태를 지닌 복수의 제2 릴리프(141)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 제1 릴리프(140)는 평평한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 영구 자석(130)의 모서리(131) 중 적어도 하나는 전체 길이에 걸쳐 상기 노치(120)의 모서리(121) 중 적어도 하나와 접촉하는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 제1 릴리프(140)의 표면 중 임의의 지점에서의 법선은 상기 노치(120)의 외부를 향해 배향되는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 영구 자석(130)은 자성체(136) 및 상기 자성체를 적어도 부분적으로 둘러싸는 케이싱(135)을 포함하고, 상기 자성체(136)는 상기 적어도 하나의 상기 제2 릴리프(141)의 형상에 대응하는 형상의 릴리프를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치(120)의 모서리(121) 중 적어도 하나는 홈(160) 또는 길이의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 리브(rib)를 가지며, 상기 적어도 하나의 영구 자석(130)은 각각 리브(170) 또는 상응하는 형상의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노치(120)의 상기 적어도 하나의 모서리(121)와 상기 영구 자석(130)의 상기 적어도 하나의 모서리(131) 사이에 간극(143)이 제공되고, 상기 간극(143)은 상기 노치(120)의 모서리(121) 중 적어도 하나의 길이의 적어도 일부 및 상기 본체(110)의 두께의 오직 일부에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 노치(120)는 상기 본체(110)의 두께 전체에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 회전자(100).
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체(110) 및 상기 적어도 하나의 영구 자석(130)에 의해 형성된 조립체의 주변을 둘러싸는 후프(150)를 포함하고, 분해된 상태에서 상기 후프(150)의 내경은 상기 조립체의 외경보다 약간 작은 것을 특징으로 하는 회전자(100).

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