KR20230033503A

KR20230033503A - 고주파 회전 구조

Info

Publication number: KR20230033503A
Application number: KR1020210116535A
Authority: KR
Inventors: 루웨이-빈 시아오; 청-터 츠; 즈어-웨이 청; 밍-창 쉬
Original assignee: 하이윈 마이크로시스템 코포레이션
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2023-03-08
Also published as: KR102606374B1

Abstract

본 발명은 고주파 회전 구조를 제공하며, 외주가 매화 형상으로 이루어진 링형 회동 소자, 방사 배열로 상기 회동 소자의 링형 몸체부에 각각 설치되는 다수의 수용홈, 상기 링형 몸체부에 각각 설치되고, 각각은 각 상기 수용홈의 양측단 끝에 연통되는 다수의 홀형의 자기 차폐 공간; 및 각 상기 수용홈 내에 각각 임베이딩되는 다수의 자기 그룹을 구비하고, 그 주요 기술특징은 각 상기 수용홈의 양측단 끝의 홈벽과 상기 몸체부의 외측 링면 사이의 가장 짧은 제1 거리(A) 및 상기 자기 차폐 공간의 홀벽과 상기 몸체부의 외측 링면 사이의 가장 짧은 제2 거리(B)는 하기 식 1로 정의된다.

Description

고주파 회전 구조 {HIGH FREQUENCY ROTATION STRUCTURE}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 고주파 회전 구조에 관한 것이다.

가공 정밀도에 대한 정밀 가공 기계의 고정밀도 요구 사항을 충족시키기 위해, 선행 기술에서는 회전 모터를 동력원으로 하는 많은 개선 기술들이 공개되었다. 그중 정현파의 비진원형 로터에 가까운 회전 출력을 만들기 위해, 예를 들어 반경 방향 단면의 외부 윤곽이 매화 형상인 경우, 코깅 토크로 인해 공구가 가공 물품에 칼자국 표면을 남기는 것을 방지할 수 있으므로, 진원형 로터에 비해 스핀들 모터의 회전 부재로 더 적합하다.

물론, 반경 방향 단면이 매화와 같은 로터의 형상은 회전 시 코깅 토크를 감소시킬 수 있으나, 그 자체는 중량에서 분포가 고르지 않기 때문에 고주파 회전 시 응력 집중 현상이 쉽게 형성되어, 로터를 구성하는 규소 강판이 변형되고 모터의 사용 수명이 단축된다.

따라서, 본 발명의 주요 목적은 비진원형 로터가 고주파 회전 시 나타나는 응력 집중 현상을 감소시킬 수 있고, 부재의 변형을 줄여 모터의 사용 수명을 연장할 수 있는 고주파 회전 구조를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외주가 매화 형상으로 이루어진 링형 회동 소자; 방사 배열로 상기 회동 소자의 링형 몸체부에 각각 설치되는 다수의 수용홈; 상기 링형 몸체부에 각각 설치되고, 각각은 각 상기 수용홈의 양측단 끝에 연통되는 다수의 홀형의 자기 차폐 공간; 및 각 상기 수용홈 내에 각각 임베이딩되는 다수의 자기 그룹을 구비하고, 그 주요 기술특징은 각 상기 수용홈의 양측단 끝의 홈벽과 상기 몸체부의 외측 링면 사이의 가장 짧은 제1 거리(A) 및 상기 자기 차폐 공간의 홀벽과 상기 몸체부의 외측 링면 사이의 가장 짧은 제2 거리(B)는 하기 식 1로 정의된다.

여기에서, 상기 외주 링면은 다수의 제1 호면과 다수의 제2 호면으로 구성되고, 각 상기 제1 호면의 활 길이는 각 상기 제2 호면의 활 길이보다 크다.

여기에서, 각 상기 수용홈은 상기 몸체부의 외주를 따라 각각 연장된다.

여기에서, 각 상기 제1 거리는 각각 각 상기 수용홈의 양측단 끝과 상기 제2 호면 사이에 있고, 각 상기 제2 거리는 각각 각 상기 자기 차폐 공간과 상기 제2 호면 사이에 있다.

더 나아가, 각 상기 수용홈은 서로 연통되는 제1 홈 섹션 및 상기 제1 홈 섹션의 양측에 위치하는 2개의 제2 홈 섹션을 더 포함하고, 각 상기 자기 차폐 공간은 각 상기 제2 홈 섹션에 각각 연결 및 연통된다.

여기에서, 상기 제1 홈 섹션과 각 상기 제2 홈 섹션 사이의 전개각(C), 상기 제1 호면 부분과 상기 내측 링면 곡률 중심 사이의 최대 거리(E), 및 상기 제1 홈 섹션과 상기 내측 링면 곡률 중심 사이의 최소 거리(D)는 하기 식 2로 정의된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 방향의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 방향의 다른 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 구현예의 자력선도이다.

우선, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공되는 고주파 회전 구조(10)이고, 이는 회동 소자(20), 다수의 수용홈(30), 다수의 자기 차폐 공간(40) 및 다수의 자기 그룹(50)을 포함한다.

상기 회동 소자(20)는 회전 모터의 로터 부재로서, 구조 상에서 다수의 규소 강판으로 적층되어 형성된 링형 몸체부(21), 상기 몸체부(21)의 내주링측에 위치하고, 상기 몸체부(21)의 링축 방향을 중심으로 진원형을 이루는 내측 링면(22), 및 상기 몸체부(21)의 외주링측에 위치하며, 상기 몸체부(21)의 링축 방향을 중심으로 매화 형상에 유사한 비원형으로 이루어지는 외측 링면(23)을 포함하되; 여기에서, 상기 외측 링면(23)의 비원형은 다수의 제1 호면(231)과 다수의 제2 호면(232)에 의해 순차적으로 엇갈림되어 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 호면(231)들의 활 길이(B1)는 상기 제2 호면(232)들의 활 길이(B2)보다 큼으로써, 상기 제1 호면(231)들과 상기 제2 호면(232)들이 엇갈려 형성되는 상기 외측 링면(23)의 형상은 매화 윤곽과 유사하고; 여기에서, 본 실시예에서는 상기 내측 링면(22)의 원형 형상이 연속적인 호면으로 형성되었지만, 실제 사용시에는 키홈과 같은 공지된 결합 구조의 설치로 인해 상기 내측 링면(22)의 원형이 키홈에 의해 분리된 다수의 호면으로 형성될 수 있다.

상기 수용홈(30)들은 상기 몸체부(21)의 원주 방향을 따라, 순차적으로 배열 및 이격되어 상기 몸체부(21) 위에 각각 배치되고, 상기 몸체부(21)의 곡률 중심축 방향을 따라 적절한 깊이로 연장되며, 상기 몸체부(21)의 원주 방향을 따라 적어도 상기 제1 호면의 호 길이(L1)의 절반보다 큰 폭(L2)으로 연장되고, 여기에서 상기 수용홈(30)들의 연장 깊이는 상기 몸체부(21)를 관통하는 정도 또는 상기 몸체부(21)를 관통하지 않는 정도에 도달할 수 있으며, 본 실시예에서는 관통하지 않는 정도를 이루도록 한다.

더 나아가, 상기 수용홈(30)들의 위치는 상기 제1 호면(231)들에 대응되는 상기 몸체부(21)의 대응 부분에 각각 위치하고, 각각 제1 홈 섹션(31) 및 상기 제1 홈 섹션(31)의 양단에 각각 위치하는 2개의 제2 홈 섹션(32)을 포함하고, 여기에서, 각 상기 제2 홈 섹션(32)의 일단은 상기 제1 홈 섹션(31)의 양단에 각각 연결 및 연통되며, 각 상기 제2 홈 섹션(32)의 타단은 각 상기 제2 호면(232)에 대응되는 상기 몸체부(21)의 부분과 가깝다.

상기 자기 차폐 공간(40)들은 각각 홀형으로 이루어지고, 상기 몸체부(21) 위에 각각 설치되며, 각각은 상기 제1 홈 섹션(31)에서 떨어진 각 상기 제2 홈 섹션(32)의 타단에 연결 및 연통되고, 각 상기 제2 호면(232)에 대응되는 상기 몸체부(21)의 부분으로 연장된다.

상기 자기 그룹(50)들은 각 상기 수용홈(30)에 각각 수용 및 고정되고, 각 상기 자기 그룹(50)은 각각 회전 모터의 일극에 대응되며, 구체적으로 본 실시예에서 상기 자기 그룹(50)들의 개수는 4개이고, 즉 회전 모터의 4개 극에 대응되며, 추가로, 상기 자기 그룹(50)들 각각은 제1 자기체(51) 및 2개의 제2 자기체(52)를 더 포함하고, 상기 제1 자기체(51)는 상기 제1 홈 섹션(31) 내에 임베이딩되며, 각 상기 제2 자기체(52)는 동일한 수용홈의 각 상기 제2 홈 섹션(32) 내에 각각 임베이딩된다.

상기 수용홈(30)들 내에 임베이딩된 각 상기 제1 자기체(51)와 각 상기 제2 자기체(52)는 바람직한 위치 제한 효과를 얻을 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고주파 회전 구조(10)는 다수의 제한 돌기(60)를 더 포함하며, 상기 제한 돌기(60)들은 각 상기 제1 홈 섹션(31)의 양단과 인접한 각 상기 제2 홈 섹션(32) 사이, 및 각 상기 제2 홈 섹션(32)과 인접 및 연통되는 각 상기 자기 차폐 공간(40) 사이에 각각 위치한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기술을 기반으로 본 실시예에서는 추가로 각 상기 수용홈(30), 각 상기 자기 차폐 공간(40)과 상기 회동 소자(20) 사이의 상대적인 위치가 하기 식 1로 정의되는 위치로 제한되도록 한다.

여기에서, 식 1 중의 A는 각 상기 수용홈(30)의 폭 방향의 양단 끝에 위치하는 홈벽과 상기 외측 링면(23) 사이의 가장 짧은 제1 거리(A)이고;

식 1 중의 B는 각 상기 자기 차폐 공간(40)의 홀벽과 상기 외측 링면(23) 사이의 가장 짧은 제2 거리(B)이다.

여기에서, 상기 제1 거리(A)와 상기 제2 거리(B)는 직선 거리이고, 상기 외측 링면(23)에 대응되는 끝점은 상기 외측 링면(23)의 대응되는 제2 호면(232)에 위치한다.

도 2를 다시 참조하면, 추가로 각 상기 수용홈(30)과 상기 회동 소자(20) 사이의 상대적인 위치는 상기 식 1을 충족시키는 외에 하기 식 2로 정의되는 위치에 제한된다.

여기에서, 식 2 중의 C는 단일한 수용홈(30) 중의 제1 홈 섹션(31)과 인접한 제2 홈 섹션(32) 사이의 전개각(C)이고;

식 2 중의 E는 상기 제1 호면(231)과 상기 내측 링면(22) 곡률 중심 사이의 최대 거리(E)이며;

식 중의 D는 상기 제1 홈 섹션(31)과 상기 내측 링면 곡률 중심 사이의 최소 거리(D)이다.

상기 부재의 구성에 따라, 상기 고주파 회전 구조(10)를 로터 부재로 사용하는 회전 모터는 공지된 기술에 비해 응력 집중 손실을 방지하여 규소 강판의 변형을 방지하고 자기장의 강도를 더 향상시킬 수 있다.

하기 표와 같이, 응력의 상한값은 규소 강판 또는 자성 재료의 재질에 따라 다르며, α값이 122%, 117%, 116%, 110%, 103%, 98.5% 및 95.6%이고, β값이 42.7, 42.6, 42.5 및 42.3인 경우, 각 상기 제1 거리(A)와 각 상기 제2 거리(B)의 위치에 대응되는 상기 몸체부(21) 부분의 응력은 300 Mpa보다 작으며, 응력 집중 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 상기 고주파 회전 구조를 로터 부재로 사용하는 회전 모터의 사용 수명을 연장할 수 있다. 여기에서 제1 자기체(51)와 제2 자기체(52)의 조립 방식을 고려하여 상이한 조립 방식의 구현예를 하기 표에 나타낸다. 하기 표에서 결합 1은 각 상기 자기 그룹 중의 제1 자기체(51) 및 제2 자기체(52)가 제한 돌기(60)와 각각 분리되지만 관통될 수 없는 접촉 방식을 사용하고, 제1 자기체(51)와 제1 홈 섹션(31), 제2 자기체(52)와 제2 홈 섹션(32)은 분리될 수 없는 결합 방식을 사용함을 의미한다. 하기 표에서 결합 2는 각 상기 자기 그룹 중의 제1 자기체(51) 및 제2 자기체(52)와 제한 돌기(60), 제1 홈 섹션(31) 및 제2 홈 섹션(32)이 분리될 수 없는 결합 방식을 사용함을 의미한다.

또한, 도 5에 도시된 자력선도를 참조하면 상기 표의 구현예 B의 자력선도를 도시하는 바, 이는 본 발명의 자기적 특성이 우수하다는 것을 증명한다.

20: 회동 소자
21: 몸체부
22: 내측 링면
23: 외측 링면
231: 제1 호면
232: 제2 호면
B1, B2: 활 길이
L1: 제1 호면 호 길이
L2: 폭
30: 수용홈
31: 제1 홈 섹션
32: 제2 홈 섹션
40: 자기 차폐 공간
50: 자기 그룹
51: 제1 자기체
52: 제2 자기체
60: 제한 돌기
A: 제1 거리
B: 제2 거리
C: 전개각
E: 최대 거리
D: 최소 거리

Claims

고주파 회전 구조에 있어서,
회동 소자, 다수의 수용홈, 다수의 자기 그룹 및 다수의 홀형의 자기 차폐 공간을 포함하되,
상기 회동 소자는 링형 몸체부를 구비하고, 상기 몸체부의 링축의 축 방향에서 원형으로 이루어진 내측 링면은 상기 몸체부의 내주링측에 위치하며, 상기 몸체부의 링축의 축 방향에서 비원형으로 이루어진 외측 링면은 상기 몸체부의 외주링측에 위치하고, 상기 외측 링면은 다수의 제1 호면과 제2 호면이 엇갈려 형성되며;
상기 다수의 수용홈은 상기 몸체부의 원주 방향을 따라, 순차적으로 배열 및 이격되어 상기 몸체부 위에 각각 배치되고, 상기 몸체부의 곡률 중심축 방향을 따라 기설정 깊이로 연장되며, 상기 몸체부의 원주 방향을 따라 적어도 상기 제1 호면의 호 길이의 절반보다 큰 기설정 폭으로 연장되고;
상기 다수의 자기 그룹은 각 상기 수용홈에 각각 수용되며;
상기 다수의 홀형의 자기 차폐 공간은 상기 몸체부 위에 각각 설치되고, 폭 방향으로 각 상기 수용홈의 양단 끝에 위치하여 연결 및 연통되고;
각 상기 수용홈의 폭 방향의 양단 끝에 위치하는 홈벽과 상기 외측 링면 사이의 가장 짧은 제1 거리(A) 및 각 상기 자기 차폐 공간의 홀벽과 상기 외측 링면 사이의 가장 짧은 제2 거리(B)는 하기 식 1로 정의되는 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제1항에 있어서,
각 상기 수용홈은 각 상기 제1 호면에 대응되는 상기 몸체부의 부분에 각각 위치하고, 각각 제1 홈 섹션 및 상기 제1 홈 섹션의 양단에 연결되는 2개의 제2 홈 섹션을 더 포함하며, 각 상기 자기 차폐 공간은 각 상기 제2 홈 섹션에 각각 연결 및 연통되는 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제2항에 있어서,
상기 제1 호면들의 활 길이는 상기 제2 호면들의 활 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 거리들은 각각 상기 제2 홈 섹션들과 인접한 상기 제2 호면들 사이에 있고, 상기 제2 거리들은 각각 상기 자기 차폐 공간들과 인접한 상기 제2 호면들 사이에 있는 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 홈 섹션과 각 상기 제2 홈 섹션 사이의 전개각(C), 상기 제1 호면 부분과 상기 내측 링면 곡률 중심 사이의 최대 거리(E), 및 상기 제1 홈 섹션과 상기 내측 링면 곡률 중심 사이의 최소 거리(D)는 하기 식 2로 정의되는 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제1항에 있어서,
α는 122%, 117%, 116%, 110%, 103%, 98.5% 또는 95.6%인 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.
제5항에 있어서,
β는 42.7, 42.6, 42.5 또는 42.3인 것을 특징으로 하는 고주파 회전 구조.