KR20240037543A - 모터 - Google Patents

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KR20240037543A
KR20240037543A KR1020220116181A KR20220116181A KR20240037543A KR 20240037543 A KR20240037543 A KR 20240037543A KR 1020220116181 A KR1020220116181 A KR 1020220116181A KR 20220116181 A KR20220116181 A KR 20220116181A KR 20240037543 A KR20240037543 A KR 20240037543A
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rotor
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하한종
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 마그넷과 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 결합된 마그넷과, 상기 마그넷 외측에 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고, 상기 마그넷 홀더는, 축방향으로 상기 마그넷의 일면과 접촉하는 제1 면과, 축방향으로 상기 로터코어의 일면 또는 타면과 접촉하는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면은 상기 제2 면보다 축방향으로 내측에 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Moror}
본 발명은 모터에 관한 것이다.
일반적으로, 모터는 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전하게 된다. 이때, 로터와 연결된 샤프트도 회전하게 되어 회전 구동력을 발생시킨다.
로터는 로터코어와 로터코어의 외주면에 배치되는 마그넷과 마그넷을 덮는 마그넷 홀더를 포함할 수 있다. 마그넷 홀더는 로터코어에 고정되어 마그넷을 이탈을 방지하는 역할을 한다.
마그넷은 복수 개의 단위 마그넷이 로터코어의 외주면에 배치될 수 있다. 이때, 단위 마그넷의 축방향 길이가 로터코어의 축방향 길이보다 작게 설계된다. 이는 스큐(skew)를 형성하기 위하여, 로터를 다단구조로 형성하고, 스큐를 구현할 때, 윗단의 마그넷과 아랫단의 마그넷이 서로 간섭을하는 것을 방지하기 위함이다.
그러나, 단위 마그넷의 축방향 길이가 로터코어의 축방향 길이보다 작기 때문에 단위 마그넷들의 축방향 위치가 서로 다를 수 있다. 단위 마그넷들의 축방향 위치가 서로 다르게 되면, 모터의 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 또한. 단위 마그넷이 로터코어보다 축방향으로 돌출되는 경우, 로터코어와 마그넷 홀더 사이 또는 마그넷과 마그넷 홀더 사이가 밀착되지 않은 채로 서로 고정되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 로터코어에 배치되는 마그넷들의 축방향 위치를 정렬시킬 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 마그넷과 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 결합된 마그넷과, 상기 마그넷 외측에 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고, 상기 마그넷 홀더는, 축방향으로 상기 마그넷의 일면과 접촉하는 제1 면과, 축방향으로 상기 로터코어의 일면 또는 타면과 접촉하는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면은 상기 제2 면보다 축방향으로 내측에 배치되는 모터를 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 마그넷과 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 결합된 마그넷과, 상기 마그넷 외측에 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고, 상기 마그넷 홀더는, 반경방향으로 상기 마그넷의 외면에 접촉하는 바디와, 상기 바디의 일단에서 연장되어 축방향으로 상기 로터코어의 일면에 접촉하는 플랜지를 포함하고, 상기 마그넷의 축방향 길이는 상기 마그넷의 축방향 길이보다 작고, 상기 플랜지는 상기 마그넷을 향하여 돌출되는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 마그넷과 접촉하는 모터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그넷 홀더를 조립하는 과정에서, 마그넷 홀더에 배치된 돌기가 마그넷을 축방향으로 밀어주기 때문에, 로터코어에 배치되는 마그넷들의 축방향 위치를 정렬시켜 모터의 성능을 확보할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마그넷 홀더를 조립하는 과정에서, 마그넷 홀더에 배치된 돌기가 축방향으로 튀어 나온 마그넷을 밀어주기 때문에, 마그넷 홀더와 로터코어 또는 마그넷 홀더와 마그넷 사이가 밀착되어 서로 고정될 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 축방향으로 마그넷을 밀어주는 마그넷 홀더의 제1 면이 배치되되, 복수 개의 제1 면이 서로 이격되어 배치되어, 마그넷의 위치 또는 형상에 대응하여, 로터코어에 배치되는 마그넷들의 축방향 위치를 용이하게 정렬시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 로터의 분해도,
도 3은 마그넷 홀더를 도시한 도면,
도 4는 마그넷 홀더의 측단면도,
도 5는 변형례에 따른 마그넷 홀더를 도시한 도면,
도 6은 로터의 측단면도,
도 7은 마그넷 홀더를 로터코어에 조립하고 있는 상태를 도시한 도면,
도 8은 도 7의 T1영역을 확대한 확대도,
도 9는 도 7의 T2영역을 확대한 확대도,
도 10은 마그넷 홀더가 로터코어에 조립이 완료된 상태를 도시한 도면,
도 11은 도 10의 T3영역을 확대한 확대도,
도 12는 도 10의 T4영역을 확대한 확대도,
도 13은 스페이서를 포함하는 로터를 도시한 도면이다.
샤프트의 길이 방향(상하 방향)과 평행한 방향을 축방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 축방향과 수직한 방향을 반경방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주방향이라 부른다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300), 하우징(400)와, 마그넷 홀더(500)를 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 하우징(400)에서 모터의 중심인 샤프트(100)를 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(100)에서 하우징(400)을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다. 또한, 이하 원주방향 또는 반경방향은 각각 축중심을 기준으로 한다.
샤프트(100)는 로터(200)와 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다.
로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)와 대응되어 배치될 수 있고, 내측에 배치될 수 있다. 로터(200)는 로터코어(210)와 마그넷(220)을 포함할 수 있다.
스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 인슐레이터(320)와, 코일(330)을 포함할 수 있다. 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)에 장착된다. 코일(330)은 인슐레이터(320)에 감길 수 있다. 인슐레이터(320)는 코일(330)과 스테이터 코어(310) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(310)와 코일(330) 간을 서로 전기적으로 절연한다. 코일(330)은 로터(200)의 마그넷(220)과 전기적 상호 작용을 유발한다.
하우징(400)은 스테이터(300)의 외측에 배치된다.
마그넷 홀더(500)는 마그넷(220)의 외측에 배치된다. 마그넷 홀더(500)는 마그넷(220)이 이탈하지 않도록 로터코어(210)에 마그넷(220)을 고정시키는 역할을 한다.
도 2는 도 1에서 도시한 로터의 분해도이다.
도 2를 참조하면, 마그넷(220)은 로터코어(210)의 둘레를 따라 배치되는 복수 개의 단위 마그넷(220A)을 포함할 수 있다. 로터(200)는 축방향으로 적층되는 제1 단(200A)과 제2 단(200B)을 포함할 수 있다. 제1 단(200A)과 제2 단(200B)은 스큐가 형성되도록 틀어져 배치된다. 제1 단(200A)과 제2 단(200B)에는 각각 단위 마그넷(220A)들이 배치되고, 제1 단(200A)에 배치된 단위 마그넷(220A)과 제2 단(200B)에 배치된 단위 마그넷(220A)의 원주방향 위치가 상이하다.
이처럼, 제1 단(200A)과 제2 단(200B) 사이에서 스큐를 형성하는 것은 코깅토크를 줄이기 위한 것이다.
마그넷 홀더(500)는 제1 마그넷 홀더(500A)와 제2 마그넷 홀더(500B)를 포함할 수 있다. 제1 마그넷 홀더(500A)는 축방향으로 로터(200)코어(210)의 일측에서, 로터(200)코어(210)에 조립된다. 제2 마그넷 홀더(500B)는 축방향으로 로터코어(210)의 타측에서 로터코어(210)에 조립된다. 제1 마그넷 홀더(500A)는 제1 단(200A)에 배치되고, 재2 마그넷 홀더(500)는 제2 단(200B)에 배치된다. 제1 마그넷 홀더(500A)와 제2 마그넷 홀더(500B)는 크기 및 형상이 동일할 수 있다.
도 3은 마그넷 홀더(500)를 도시한 도면이고, 도 4는 마그넷 홀더(500)의 측단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 마그넷 홀더(500)는 원통형 바디(510)와, 바디(510)의 축방향 일단에서 반경방향으로 내측으로 절곡되어 연장되는 플랜지(520)를 포함할 수 있다. 바디(510)는 반경방향으로 마그넷(220)의 외면과 접촉한다. 플랜지(520)는 축방향으로 마그넷(220)의 일면 또는 타면에 접촉한다.
플랜지(520)는 돌기(P)를 포함한다. 돌기(P)는 축방향으로 마그넷(220)을 향하여 돌출된다. 돌기(P)는 플랜지(520)의 일부가 절곡되어 형성될 수 있다. 이러한 돌기(P)는 제1 면(S1)을 포함한다. 제1 면(S1)은 마그넷 홀더(500)를 로터코어(210)에 조립하는 과정에서, 마그넷(220)의 축방향 일면과 접촉하는 영역이다.
그리고 플랜지(520)는 제2 면(S2)을 포함한다. 제2 면(S2)은 반경방향으로 제1 면(S1)의 내측에 위치한다. 이러한 제2 면(S2)은 마그넷 홀더(500)를 로터코어(210)에 조립하는 과정에서, 로터코어(210)의 축방향 일면과 접촉하는 영역이다. 제1 면(S1)과 제2 면(S2)은 서로 연결될 수 있다.
축방향으로 제1 면(S1)은 제2 면(S2)보다 내측으로 돌출되어 위치한다. 때문에 로터코어(210)에 조립하는 과정에서, 제2 면(S2)이 로터코어(210)에 닿기 전에, 제1 면(S1)이 마그넷(220)에 닿아 마그넷(220)을 축방향으로 밀어낸다.
플랜지(520)는 제3 면(S3)을 포함할 수 있다. 제3 면(S3)은 제1 면(S1)의 외측에 배치된다. 제3 면(S3)은 축방향으로 제2 면(S2)보다 외측으로 돌출된다. 이러한 제3 면(S3)은 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립된 상태에서 마그넷(220)과 축방향으로 이격되어 배치된다.
돌기(P)는 환형으로 형성될 수 있다. 이에 대응하여 제1 면(S1)도 환형으로 배치될 수 있다. 환형의 제1 면(S1)은 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립되는 과정에서, 단위 마그넷(220A)들을 모두 균등하게 밀어내어, 단위 마그넷(220A)들의 축방향 위치를 정렬시킬 수 있다.
도 5는 변형례에 따른 마그넷 홀더(500)를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 변형례에 따른 마그넷 홀더(500)는 복수 개의 돌기(P)가 마그넷 홀더(500)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 이러한 돌기(P)에 대응하여 제1 면(S1)도 마그넷 홀더(500)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 돌기(P)는 플랜지(520)의 일부가 엠보 형태로 오목하게 형성되어 구현될 수 있다. 제2 면(S2)은 돌기(P)의 내측에 배치된다.
돌기(P)는 원주방향을 기준으로 각각의 단위 마그넷(220A)의 중앙에 위치하도록 형성될 수 있다. 축방향에서 바라보았을 때, 중앙이 불록한 단위 마그넷(220A)의 형상을 고려할 때, 제1 면(S1)이 단위 마그넷(220A)의 중앙에 접촉하는 것이 단위 마그넷(220A)의 축방향 위치를 정렬시키는데 유리할 수 있다.
또는, 2개의 돌기(P)가 하나의 단위 마그넷(220A)를 밀어내도록, 원주방향으로 2개의 돌기(P)가 하나의 단위 마그넷(220A)에 정렬될 수 있다. 이때, 2개의 돌기(P)는 단위 마그넷(220A)의 원주방향 중심으로 기준으로 대칭되게 위치할 수 있다.
이와 같은 복수 개의 돌기(P)를 포함하는 마그넷 홀더(500)는 마그넷(220)의 위치 또는 형상에 대응하여, 로터코어(210)에 배치되는 마그넷(220)들의 축방향 위치를 용이하게 정렬시킬 수 있다.
도 6은 로터(200)의 측단면도이다.
도 6을 참조하면, 마그넷(220)의 축방향 길이(L2)는 로터코어(210)의 축방향 길이(L1)보다 짧다. 예를 들어, 마그넷(220)의 축방향 길이(L2)는 로터코어(210)의 축방향 길이(L1)보다 0.2mm 작을 수 있다. 이는 스큐를 형성하는 과정에서 제1 단(200A)의 마그넷(220)과 제2 단(200B)의 마그넷(220)의 간섭을 줄이기 위해서이다.
마그넷 홀더(500)를 조립하기 전에 스큐를 형성하는 과정에서는 제1 단(200A)의 마그넷(220)과 제2 단(200B)의 마그넷(220)이 간섭되지 않도록 축방향으로 제1 단(200A)의 마그넷(220)과 제2 단(200B)의 마그넷(220) 사이에 갭이 있는 것이 좋다. 축방향으로 제1 단(200A)의 마그넷(220)과 제2 단(200B)의 마그넷(220) 사이에 갭은 마그넷 홀더(500)를 조립하는 과정에서 제거된다.
도 7은 마그넷 홀더(500)를 로터코어(210)에 조립하고 있는 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 T1영역을 확대한 확대도이고, 도 9는 도 7의 T2영역을 확대한 확대도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 로터코어(210)에 마그넷(220)이 부착된 상태에서, 축방향으로 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립된다. 마그넷 홀더(500)의 바디(510)의 내주면이 마그넷(220)의 외면을 따라 이동하면서 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립될 수 있다.
이때, 제1 단(200A)의 마그넷(220)의 타단(220b)과 제2 단(200B)의 마그넷(220)의 일단(220a)은 서로 간섭을 방지하기 위해 축방향으로 일정한 갭(G)을 두고 배치될 수 있다. 이에 축방향으로 마그넷(220)의 일단(220a)과 로터코어(210)의 일단(210a)은 단차지게 배치될 수 있다. 예를 들어, 마그넷(220)의 일단(220a)이 축방향으로 로터코어(210)의 일단(210a)보다 일정한 높이(K)로 더 돌출될 수 있다.
또한, 제1 면(S1)이 제2 면(S2)보다 축방향으로 내측으로 더 돌출되어 위치하기 때문에, 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립되면, 제2 면(S2)이 로터코어(210)에 닿는 것 보다 먼저 제1 면(S1)이 마그넷(220)에 닿게 된다.
도 10은 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립이 완료된 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 T3영역을 확대한 확대도이고, 도 12는 도 10의 T4영역을 확대한 확대도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 로터코어(210)에 마그넷(220)이 부착되고 스큐가 형성된 상태에서, 축방향으로 마그넷 홀더(500)가 로터코어(210)에 조립이 완료되면, 제2 면(S2)이 로터코어(210)에 닿는 것 보다 먼저 제1 면(S1)이 마그넷(220)에 닿게 된다.
제2 면(S2)이 로터코어(210)에 닿을 때까지, 제1 면(S1)을 통해 마그넷 홀더(500)는 축방향으로 마그넷(220)을 밀어낸다. 이와 같은 과정은, 마그넷 홀더(500)를 로터코어(210)에 조립하는 과정 중에 모든 단위 마그넷(220A)에서 동시에 진행된다. 또한, 제1 마그넷 홀더(500A)를 제1 단(200A)에 조립할 때와 제2 마그넷 홀더(500B)를 제2 단(200B)에 조립할 때도 제1 면(S1)을 통해 마그넷 홀더(500)는 축방향으로 마그넷(220)을 밀어낸다.
마그넷 홀더(500)의 조립이 완료되면, 제1 단(200A)의 마그넷(220)의 타단(220b)이 제2 단(200B)의 마그넷(220)의 일단(220a)과 맞닿을 수 있다.
이처럼, 마그넷 홀더(500)를 조립하는 과정에서, 마그넷 홀더(500)에 배치된 돌기(P)가 마그넷(220)을 축방향으로 밀어주기 때문에, 로터코어(210)에 배치되는 마그넷(220)들의 축방향 위치를 정렬시켜 모터의 성능을 확보할 수 있ek.
그리고 마그넷 홀더(500)를 조립하는 과정에서, 마그넷 홀더(500)에 배치된 돌기(P)가 축방향으로 튀어 나온 마그넷(220)을 밀어주기 때문에, 마그넷 홀더(500)와 로터코어(210) 또는 마그넷 홀더(500)와 마그넷(220) 사이가 밀착되어 경화될 수 있다.
도 13은 스페이서를 포함하는 로터(200)를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 로터(200)는 제1 단(200A)과 제2 단(200B) 사이에 배치되는 스페이서(SP)를 포함할 수 있다. 스페이서(SP)가 있는 경우에도, 마그넷(220)의 축방향 길이(L2)가 로터코어(210)의 축방향 길이(L2)보다 작은 경우, 단위 마그넷(220A) 사이의 축방향 위치가 다를 수 있다.
도 12에서 도시한 바와 같이, 마그넷 홀더(500)를 조립하는 과정에서, 제1 단(200A)의 마그넷(220)의 타단이 스페이서(SP)에 닿거나 제2 단(200B)의 마그넷(220)의 일단이 스페이서(SP)에 닿을 때까지 마그넷 홀더(500)의 제1 면(S1)이 제1 단(200A)의 마그넷(220) 또는 제2 단(200B)의 마그넷(220)을 밀어낼 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 샤프트
200: 로터
210: 로터코어
220: 마그넷
300: 스테이터
400: 하우징
500: 마그넷 홀더
P: 돌기
S1: 제1 면
S2: 제2 면
S3: 제3 면

Claims (10)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;및
    상기 마그넷과 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 결합된 마그넷과, 상기 마그넷 외측에 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고,
    상기 마그넷 홀더는, 축방향으로 상기 마그넷의 일면과 접촉하는 제1 면과, 축방향으로 상기 로터코어의 일면 또는 타면과 접촉하는 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 면은 상기 제2 면보다 축방향으로 내측에 배치되는 모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 연결되며,
    반경방향으로 상기 제1 면은 상기 제2 면보다 외측에 배치되는 모터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 면은 환형인 모터.
  4. 제1 항에 있어서,
    복수 개의 상기 제1 면은 원주방향을 따라 이격 배치되는 모터
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마그넷의 축방향 길이는 상기 로터코어의 축방향 길이보다 작은 모터.
  6. 제1 항에 있어서,
    축방향으로 상기 마그넷의 일단은 상기 로터코어의 일단과 단차지게 배치되는 모터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 로터는 스큐가 형성되도록 적층되는 제1 단과 제2 단을 포함하며,
    상기 제1 단의 상기 마그넷의 타면은 상기 제2 단의 상기 마그넷의 일면과 접촉하는 모터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 로터는 스큐가 형성되도록 적층되는 제1 단과 제2 단을 포함하며,
    상기 마그넷의 타면은 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 배치되는 스페이서에 배치되는 모터.
  9. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;및
    상기 마그넷과 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 결합된 마그넷과, 상기 마그넷 외측에 배치되는 마그넷 홀더를 포함하고,
    상기 마그넷 홀더는, 반경방향으로 상기 마그넷의 외면에 접촉하는 바디와, 상기 바디의 일단에서 연장되어 축방향으로 상기 로터코어의 일면에 접촉하는 플랜지를 포함하고,
    상기 마그넷의 축방향 길이는 상기 마그넷의 축방향 길이보다 작고,
    상기 플랜지는 상기 마그넷을 향하여 돌출되는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 마그넷과 접촉하는 모터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 로터코어의 원주방향을 따라 배치되는 복수 개의 단위 마그넷을 포함하고,
    상기 돌기는 모든 상기 단위 마그넷과 접촉하는 모터.
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