KR920000499B1 - 영구자석 로터 - Google Patents

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KR920000499B1 KR1019890005451A KR890005451A KR920000499B1 KR 920000499 B1 KR920000499 B1 KR 920000499B1 KR 1019890005451 A KR1019890005451 A KR 1019890005451A KR 890005451 A KR890005451 A KR 890005451A KR 920000499 B1 KR920000499 B1 KR 920000499B1
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마쓰시다 덴꼬오 가부시끼가이샤
미요시 도시오
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Abstract

내용 없음.

Description

영구자석 로터
제1도는 절단된 부분을 갖는 본 발명에 따른 실시예에서 영구자석 로터의 사시도.
제2도는 제1도의 로터 단면도.
제3도는 제1도 로터의 분해된 사시도.
제4도는 절단된 일부를 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에서 영구자석 로터의 사시도.
제5도는 제4도의 로터의 단면도.
제6도는 제4도의 로터의 분해 사시도.
제7도는 본 발명의 또 다른 실시예의 사시도.
본 발명은 영구자석에 세그먼트가 로터샤프트에 동축적으로 고정된 요크외주에 고정되어 지지되는 영구자석 로터에 관한 것이다.
상기 종류의 영구자석은 로터가 스테이터에 의해 포위되어 있는 내부회전형 무브러시 모터에 효율적으로 채용된다. 일반적으로 내부 회전형 무브러시 모터에 채용된 영구자석 로터는 외주변에서 반대극성으로 교대 자화가 되는 원통형 영구자석으로 구성된다.
이 경우에 로터의 자력을 증가하려는 시도가 가장 또는 신터링(sintering) 단계의 형성에 관하여 제한을 받게되어 만족할만한 결과가 얻어지지 않았다. 이런 이유로 원통형 영구자석이 자극마다 분할되는 영구자석 세그먼트를 채용한 로터가 일반적으로 이용되는데 이유는 자장형성 및 신터링 단계가 용이하게 제조되어 소망의 로터 자력을 얻을 수 있기 때문이다.
최근에 더욱이 무브러시 모터는 보다 높은 출력을 얻을 수 있는 크기가 최소화되고 더욱이 20,000rpm 이상되는 로터 회전수를 높일 수 있는 것이 요구되어 왔으며, 이를 위하여 로터 구조가 충분한 최소화 조건하에서 고회전 저항이 있으며, 또한 로터 구조가 고회전으로 인해 발생되는 고열에 저항력을 갖는 것이 필요하게 되었다.
알.에이치.가우티어 등의 소유인 예컨대 미국특허(번호 4,591,748)에 팁(tip) 단에서 폭이 확장된 다리부를 갖는 플라스틱제 프레임이 요크와 함께 로터 샤프트에 확장되어 있으며, 영구자석 세그먼트가 상기 다리부중 인접한 것 사이에서 각각 유지되는 영구자석 로터에 대하여 개시되어 있다. 이 경우에 영구자석 세그먼트 는 세그먼트가 예컨대 로터가 고속회전에 의해 고온으로 가열될때라도 접착재의 용융등으로 인해 벗겨져서 흩어지는 것을 방지하도록 접착재없이 로터 샤프트에 고정될 수 있다.
그러나 로터 회전이 20,000rpm을 초과할때 각각의 영구자석 세그먼트에 나뉘어지는 원심력은 로터가 28mm의 직경을 가지고 세그먼트가 8gr의 무게로 제조된다고 가정하면 50kgf 이상이 되어야 하며, 기계적 강도가 높은 열경화성 수지로 제조되는 세그먼트 지지 프레임은 강도가 약화되어 로터 온도가 예컨대 약 150℃에 도달할때 기계적 강도가 정상온도하에서의 것보다 약 1/3이 되도록 감소되어 로터의 고속 회하에서 지속될 수 없다는 문제가 있다.
에이치 하야시 등의 일본실용신안 공개공보(57-34170)에서 로터 샤프트 주위에 요크를 장착함으로써 형성되며, 모든 반경방향으로 간격을 가지며 원주방향으로 서로 떨어져 있으며, 반경방향으로 외부 표면에서 성형의 내주변에 결합되어 요크주위에 배설된 영구자석 세그먼트와 함께 사출성형되어 이들을 배설하며, 요크와 영구자석 세그먼트 사이와 각 영구자석 세그먼트 사이에 플라스틱 물질로서 채운 또다른 영구자석 로터가 개시되었다. 본 실시예에서 영구자석 세그먼트는 각각의 반경외부와 축방향으로 연장된 에지에서 절단되어 각 세그먼트 사이에 채워진 플라스틱 물질이 이렇게 절단된 세그먼트의 에지에서 폭이 확장되도록 하여, 영구자석 세그먼트가 로터회전시 흩어지는 것이 방지되고, 세그먼트의 지지가 접착재만으로 되지 않기 때문에 세그먼트의 벗어짐이 발생하지 않는다.
더욱이 각 영구자석 세그먼트가 사출성형의 내주변과 결합된 상태에서 실행되는 플라스틱 충전은 세그먼트가 로터 샤프트와 일정한 관계에서 항상 위치하게 한다. 그러나 영구자석 세그먼트가 흩어지게 하는 것을 방지하기 위해 플라스틱 물질을 사용하기 때문에, 상기 미국특허에서와 동일한 문제가 발생하며, 이와같은 종래 로터는 고속 회전에 대하여 완전히 견디지 못했다.
더욱이 일본특허공개공보(62-247745)에서 4개의 일체적으로 반경방향으로 외향한 지지돌기를 가지며 로터 샤프트상에 장착되며, 돌기는 샤프트와 요크의 축방향으로 뻗혀 있으며 원주방향으로 팁단부에서 확장되어 있는 요크, 및 지지돌기들중 인접한 돌기사이에 각각 지지되어 있는 영구자석 세그먼트로 구성된 영구자석 로터로 구성된다.
그러나 이와 같은 종래 로터에서 영구자석 세그먼트는 접착재로서 요크에 결합된 돌기에 의해 지지되므로써 제조단계가 소망의 결합 단계로 인하여 특히 복잡하게 되며, 접착재가 고온상태에서 용융이 되어 영구자석 세그먼트의 백래시 지지돌기의 위치사이에서 제조공차를 수반하는 치수 변동으로 인하여 지지돌기사이에서 발생한다는 문제가 일어나, 세그먼트는 백래시로 인한 충격부하와 고속회전중에 세그먼트와 지지돌기사이의 접촉영역에 발생하기 쉬운 부하 집중을 받으며, 접촉영역은 세그먼트 또는 돌기가 고르지 못한 표면을 가질때 점접촉하게 되어 궁극적으로 세그먼트가 손상된다.
본 발명의 제1목적은 영구자석 세그먼트가 충분히 높은 지지력으로 요크에 느슨해짐없이 장착되고 구성 소자가 제조공차로 인하여 치수변동을 받을 때라도 일정하고 적절하게 위치가 유지되면서 고속하에서 충분히 견딜 수 있으며 더욱이 용이하게 제조될 수 있는 영구자석 로터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 본 발명의 목적은 로터측의 외주변에 고정된 요크는 샤프트 축 방향으로 연장되어 있으며, 반경 팁단에서 원주 방향으로 폭이 확장된 다수의 반경방향 외측지지돌기를 갖추고 있으며, 영구자석 세그먼트가 지지돌기중 인접한 돌기사이에 각각 고정지지되는 영구자석 로터에 있어서, 영구자석 세그먼트가 세그먼트의 주변에서 적어도 일부에 남아있는 갭을 가지며, 열경화성 수지가 갭사이에 채워져서 영구자석 세그먼트가 일정관계로 로터 샤프트와 요크에 위치시키게 하는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터를 제공함으로서 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 다음 기술로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부도면에 도시된 실시예를 참고로하여 설명하지만 본 발명이 이들 실시예에 한정되지는 않는다는 것을 이해햐야만 하며, 특허청구범위의 기술적 사상내에서 모든 변형, 수정 및 등가물을 포함한다.
제1도 내지 3도를 참고로하여, 본 발명에 따른 영구자석 로터의 실시예가 도시되었다. 영구자석 로터(10)는 로터 샤프트(11)와 이것의 외주변에 고정된 요크(12)를 포함한다. 바람직하게는 요크(12)는 실리콘 강판 등의 자성물질을 펀치함으로써 얻어지는 많은 요크 소자 리프(leaf)를 적층하고 이들을 성형함으로써 형성된다. 이렇게 형성된 요크(12)에는 반경외측으로 돌출하고 있으며 원주상의 일정 간격으로 샤프트와 요크의 축방향으로 뻗혀있는 다수(본 실시예에서는 4개) 지지돌기(13a 내지 13d)가 제공된다.
더욱이 지지돌기(13a 내지 13d)는 반경방향으로 돌기된 팁단에서 폭이 확장되도록 형성된다. 실제로, 돌기(13a 내지 13d) 각각의 전체높이의 약 1/2위치에서 확장되도록 형성된다.
각 돌기(13a,13b; 13b,13c; 13c,13d; 13d,13a)중 인접한 돌기사이에 거의 중심에 예컨대 약 1 내지 2mm의 반경의 반경내측 반원형이며 샤프트와 요크의 축방향으로 뻗은 리세스(15a 내지 15d)가 제공되며, 더욱이 약 0.5mm 깊이를 가지며 축방향으로 연장한 더 작은 반경 내측 리세스(16a 내지 16h)가 지지돌기(13a 내지 13d)의 각 베이스부의 양측상에 제공된다.
각 지지돌기(13a,13b; 13b,13c; 13c,13d; 13d,13a)사이에 요크와 샤프트의 축방향에서 각각 연장되어 있으며 아크형부를 갖는 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)를 그안에 수용하는 한정된 공간이 존재한다.
본 실시예에서 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 대응공간에 수용될때 세그먼트와 요크의 대향표면 사이 특히 반경 내주변과 세그먼트의 원주상의 양단 표면사이 및 반경외주변과 요크(12)의 지지돌기(13a 내지 13d)에서의 양측 표면사이에 약 0.2mm의 에어갭을 정의하도록 각각 형성된다. 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 지지돌기(13a 내지 13d)의 확장부(14a 내지 14d)를 대향하는 양측에지에서 절단되도록 각각 형성되어 돌기가 최적갭을 통하여 서로 대향하도록 한다.
영구자석 로터(10)는 로터(10)가 이러한 성형내에 위치할때 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)의 반경 외주표면이 성형의 내주표면과 결합하며 지지돌기(13a 내지 13d)의 외측에지방향표면이 외주와 내주사이에 있는 갭을 가지고 내주표면과 대향하는 방식으로 일반적으로 이용되는 사출성형(도시안됨)내에 수납될 수 있다.
사출 성형의 게이트가 요크(12)의 반원통 리세스(15a 내지 15d)와 일치하게 위치하고 비삼투 폴리에스터 수지 등의 열경화성 수지가 사출될때 리세스(15a 내지 15d)를 통하여 성형의 내주표면과 지지돌기(13a 내지 13d)의 외측에지방향표면사이 및 돌기(13a 내지 13d)와 내주의 양측표면 뿐만 아니라 요크(12)의 반경외주표면과 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)의 원주양단표면사이의 각각의 갭사이에 들어갈때 성형된 수지층(18)은 갭에 연속적으로 형성된다.
상기로부터 명백한 바와 같이 본 실시예에서 영구자석 로터(10)의 외경은 사출성형의 내경에 의해 결정되며, 그의 내경은 예컨대 28mm되게 설정된다.
성형된 수지층(18)을 형성하는데 있어서 열경화성 수지는 120 내지 130℃에서 용융상태로 되며, 게이트를 통하여 주입되어 성형된 다음 각각의 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 성형의 내주변과 가까이 경계하도록 리세스(15a 내지 15d)를 통해 흐르는 용융수지의 압력에 의해 반경외측으로 조여진다. 주입된 용융수지는 반원통 리세스(15a 내지 15d)와 작은 리세스(16a 내지 16d)를 통하여 전체갭으로 원활하게 흘러들어가서 그안에 수지를 채우고, 성형된 수지층(18)이 형성된다.
영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 리세스(15a 내지 15d)에 초기 주입되며 갭에 흘러들어가는 용융수지의 압력에 의해 성형의 내주변에 밀접결합되므로, 각 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 궁극적으로 로터 샤프트(11)와 요크(12)와 동일거리에 위치한다. 용융수지는 작은 리세스(16a 내지 16h)를 통하여 각각 지지돌기(13a 내지 13d)의 원주 양측 표면상의 갭에 거의 균일하게 흘러들어가기 때문에 각 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 지지돌기의 인접한 돌기(13a,13b; 13b,13c; 13c,13d; 13d,13a)사이의 공간에서 1측에 편의됨없이 일정하게 위치할 수 있다.
즉 영구자석 세그먼트가 본 실시예어서와 같이 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)인때 이들은 회전각으로 90°위치마다 배치된 그들의 중심축과 정확히 일치되는 위치에 지지될 수 있다.
더욱이 성형 수지층(18)은 로터(10)가 28mm의 외경을 갖는 경우에 예컨대 적어도 0.2mm의 두께로 되는 것이 바람직하다. 상기 배열에서 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 반경 두께방향으로 반대극을 가지도록 종래 자화기에 의해 자화되어 원주방향으로 반대극성이 교차하도록 상호 배치된다.
본 실시예의 영구자석 로터(10)에 따라 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 지지돌기(13a 내지 13d)의 반경팁단에서 원주 양측으로의 확장을 갖는 확장부(14a 내지 14d)에 의해 흩어지는 것을 방지할 수 있으며, 또한 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)는 용융수지의 압력하에서 위치가 설정되어 각 영구자석 세그먼트의 위치가 안정될 수 있다.
따라서 로터의 제조가 용이하게 되며, 크기를 충분히 줄일 수 있고 고속 회전에 관해서도 내구성이 현저히 개선되어 20,000rpm 이상 회전시에 원심력에 대하여 충분히 지탱될 수 있다.
더욱이 지지돌기(13a 내지 13d)와 영구자석 세그먼트(17a 내지 17d)사이의 에이블이 열경화성 수지로 빽빽이 채워지므로 영구자석 세그먼트 또는 지지돌기가 세그먼트의 백래시로 인한 충격부하 또는 부하 집중으로 인해 손상된다는 문제가 발생하지 않는다.
제4도 내지 6도에서 본 발명에 따른 영구자석 로터의 또 다른 실시예가 도시되었으며, 제1 내지 3도의 상기 실시예에서와 동일한 구성은 제1도와 3도에서 사용된 것과 동일 참조번호로서 표시되었으나 수(10)만이 더해졌다.
본 실시예에서 제1 내지 3도의 상기 실시예어서와 대조적으로 합성 수지층(28)이 세그먼트의 반경내측 표면에 대신하여 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)의 외측 표면위를 덮개 배치하도록 배설되었다.
이 경우에 반원통형 및 소형 리세스(15a 내지 15d, 16a 내지 16d)가 생략되었으며, 요크(22)는 세로축과 병렬로 뻗힌 다수 관통공(25a 내지 25d)을 가지도록 형성된다. 요크(22)의 양축단 표면상에 지지돌기(23a 내지 23d)의 반경 외측단 표면을 포함하는 원의 직경보다 약간 더작은 직경의 2디스크(29,29a)가 배치된다.
이들 디스크(29,29a)는 약 2mm 두께가 되도록 유리 섬유를 함유하는 예컨대 나이론 수지에 의해 형성되며, 관통공(25a 내지 25d)과 일치하는 축구멍(29,291′) 및 관통공(292,292′)이 축중심에 제공된다.
본 실시예에서 영구자석 로터(20)를 형성하는 상기 부재는 지지돌기의 외측단 표면을 포함하는 원의 직경보다 약간 더 큰 내경의 성형도구(도시안됨)내에 수납되며, 용융수지는 게이트를 통하여 상기 도구에 주입된다.
주입된 용융수지는 디스크(29,29a)의 외주변 에지를 건너서 지지돌기(23a 내지 23d)의 원주상의 양측표면과 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)의 원주상 양단 표면사이뿐만 아니라 상기 도구의 전체내주변과 지지돌기(23a 내지 23)와 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)의 반경외주변 사이의 갭에 흘러 들어간다.
더욱이 주입된 용융수지는 또한 디스크(29,29a)의 관통공(292,292′) 및 관통공(25a 내지 25d)을 통하여 요크(22)의 축방향 타단측 및 디스크(29a,29)의 외주변에지를 넘어서 흐른다.
이 경우에 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)는 디스크(29,29a)의 외주변 에지위로 흐르는 용융수지의 압력에 의해 반경 내측으로 죄여져서 요크(22)의 외주변과 밀착되게 한다. 동시에 용융수지는 지지돌기(23a 내지 23d)의 원주상 양측표면을 따라 거의 균일하게 흐르므로 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)는 원주상 일측에 편의됨없이 소망 위치에 일정하게 위치할 수 있다.
본 실시예에서 영구자석 세그먼트(27a 내지 27d)는 반경외주 변위에 수지층에 의해 덮이고, 따라서 세그먼트가 잘 보호될 수 있다는 것을 알 수 있다.
제4 내지 6도의 실시예에서, 다른 구성 및 동작은 제1 내지 3도의 실시예에서와 거의 동일하다.
제1 내지 3도 및 제4 내지 6도의 실시예중 어느 하나에 있어서, 합성수지층(18,28)이 제공되어 로터(10,20)의 양측단 표면을 덮는 것이 바람직하다.
더욱이 제7도에 도시된 바와 같이 로터(10,20)의 합성수지층(18,28)의 측단 표면에 축방향으로 뻗힌 다수 방열핀(40a 내지 40d, 41a 내지 41d)과 균형조정을 이룩하기 위하여 퍼티(putty) 등으로 채워진 다수 리세스(42a 내지 42d)가 제공된다.
제7도에서, 제1 내지 3도의 실시예에서의 구성소자와 동일한 소자는 제1 내지 3도에 사용된 것과 동일한 참조번호에 의해 표시되었으나 수(20)를 더하였다. 균형 조정 리세스뿐만 아니라 방열핀이 제4 내지 6도의 실시예에서 요구되는 경우에는 채용할 수도 있다.
더욱이 제4 내지 6도의 실시예에서의 디스크는 합성수지물질 이외에 알루미늄, 스테인레스강등에 의해 형성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트의 외주변에 고정된 요크; 상기 요크에 제공되며, 반경 외측으로 돌기하고 요크의 축방향으로 뻗혀있으며, 팁단부에서 폭이 확장된 다수 지지돌기; 각각의 상기 세그먼트의 주변에 적어도 일부에 남아있는 갭을 가지면서 상기 지지돌기중 인접한 돌기사이에 각각 배치되는 다수 영구자석 세그먼트; 및 상기 갭에 채워져서 상기 로터와 요크에 관하여 일정 위치에서 상기 영구자석 세그먼트를 고정 지지하는 열경화성 합성수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 갭은 적어도 상기 축방향으로 뻗은 상기 지지돌기의 원주방향 양측면과 상기 영구자석 세그먼트 각 원주방향단 표면 사이에서 정의되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 갭은 상기 요크의 반경 외주변과 상기 영구자석 세그먼트의 반경 내주변사이에 정의되는 영구자석 로터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 요크가 그의 주변에서 요크의 축방향으로 뻗혀있으며, 상기 지지돌기중 인접한 돌기사이에 용융상태에서 상기 합성수지를 흐르게하는 반경 내측 리세스에 제공되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 요크는 상기 지지돌기의 베이스부의 양측상에 있으며 요크의 축방향으로 뻗혀있고 상기 용융상태 수지를 흐르게하는 반경내측의 작은 리세스가 제공되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  6. 제2항에 있어서, 상기 갭은 상기 영구자석 세그먼트의 반경 외주변 뿐만아니라 상기 지지돌기의 반경 외측끝방향 표면과 성형 도구의 내주변 사이에서 정의되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 요크는 축방향으로 뻗혀있으며 상기 합성수지를 용융상태에서 흐르게하는 관통공과 요크의 각 측단 표면에 각각 인접하며 요크에 있는 상기 관통공과 일치하는 관통공을 갖는 디스크가 제공되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  8. 제2항에 있어서, 상기 합성수지층은 로터의 양측단위에 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  9. 제8항에 있어서, 로터의 상기 축단에서의 상기 합성수지층은 로터의 축방향으로 돌기된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
  10. 제8항에 있어서, 로터의 상기 축단에서의 상기 합성수지층은 로터 균형조정용 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 로터.
KR1019890005451A 1988-04-25 1989-04-25 영구자석 로터 KR920000499B1 (ko)

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