WO2013100667A1 - 자속집중형 모터의 로터 구조 - Google Patents

자속집중형 모터의 로터 구조 Download PDF

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서정호
차창환
오승태
최진우
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor of a magnetic flux-focused motor, and more particularly, to a rotor of a magnetic flux-focused motor, which protects a nonmagnetic material to prevent permanent magnets from falling off and permanent magnets during rotation of the motor.
  • the layer is formed on the surface of the permanent magnet.
  • the present invention overcomes the above-mentioned limitations of the prior art and prevents permanent magnet breakage and separation due to motor rotation, and forms a protective layer made of a nonmagnetic material to use as a magnetic flux barrier to improve the performance of the motor.
  • the technical configuration is disclosed as follows.
  • An object of the present invention by forming a protective layer made of a non-magnetic material on the surface of the permanent magnet inserted into the rotor of the magnetic flux-focused motor, thereby preventing damage to the permanent magnet when assembling the motor and separation of the permanent magnet during rotation of the motor
  • the present invention provides a rotor structure of a flux-intensive motor that can prevent leakage magnetic flux.
  • the rotor of the flux-focused motor comprises a rotor core and a rotor core central axis coupled to the rotor core, and a permanent magnet insertion slot radially disposed at regular intervals along the circumferential direction of the rotor core. ;
  • the protective layer is preferably formed to surround the side of the surface of the permanent magnet exposed to the surface of the rotor core and the side facing the central axis of the rotor core.
  • the protective layer is preferably formed of at least one of aluminum (Al), copper (Cu) and plastic.
  • the permanent magnet is preferably a ferrite magnet.
  • the rotor further includes a void for forming a magnetic flux barrier, the void, the first void is disposed in the space between the permanent magnet insertion slot; And a second gap disposed in a space between ends of the permanent magnet insertion slot facing the rotor core central axis. It is preferable to include any one or more of these.
  • gap is circular, and the cross-sectional area of the said 1st space
  • a protective layer of a non-magnetic material on the surface of the permanent magnet inserted into the rotor to prevent the permanent magnet from falling off during the rotation of the motor and at the same time to prevent damage to the permanent magnet when assembling the motor have.
  • the protective layer serves as a magnetic flux barrier to prevent magnetic flux leaking in the rotor core central axis direction
  • the protective layer serves as a magnetic flux barrier to prevent magnetic flux leaking in the rotor core central axis direction
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor of a flux concentration motor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a permanent magnet inserted into the rotor of the flux-focused motor according to the present invention.
  • Figure 3 is an enlarged side view of a part of the rotor of the magnetic flux concentrated motor according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor of a flux concentration motor according to the present invention.
  • the rotor of the magnetic flux concentrated motor according to the present invention, the rotor core 100, the permanent magnet insertion slot 110 is disposed radially at regular intervals along the circumferential direction; A permanent magnet 130 disposed in the permanent magnet insertion slot 110 and having a non-magnetic protective layer 131 having a predetermined thickness formed on a surface thereof; It is configured to include.
  • the permanent magnet 130 is preferably a ferrite magnet, but is not limited thereto.
  • the protective layer 131 serves to prevent breakage of the permanent magnet 130 during assembly of the rotor of the magnetic flux concentrated motor and detachment of the permanent magnet 130 during high speed rotation of the motor, and a predetermined thickness. It is preferable that the magnetic flux barrier is formed of a nonmagnetic material having a magnetic flux barrier to reduce the leakage magnetic flux in the rotor in the magnetic flux concentrated motor.
  • nonmagnetic material is preferably formed of at least one of aluminum (Al), copper (Cu), and plastic, but is not limited thereto.
  • the protective layer 131 Is formed of aluminum (Al), which is a nonmagnetic material with good light and heat reflectivity, and serves as a magnetic flux barrier and prevents low temperature potatoes.
  • the voids may include a first gap 151 disposed in a space between the permanent magnet insertion slots 110 as shown in FIG. 1; And a second gap 153 disposed in a space between ends of the permanent magnet insertion slot 110 facing the rotor core central axis 101. It is preferable to include any one or more of these.
  • the cross section of the first gap 151 and the second gap 153 is circular, and the cross-sectional area of the first gap 151 is equal to that of the second gap 153. It is preferred to be larger than the cross-sectional area, but is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the permanent magnet 130 inserted into the rotor of the flux-focused motor according to the present invention in the direction of the rotor core central axis 101 with the a-a 'line as a boundary
  • FIG. This is a side view of the rotor of the flux-focused motor as viewed in the A direction.
  • Permanent magnet 130 is disposed in the permanent magnet insertion slot 110 in the rotor of the magnetic flux concentrated motor according to the present invention, as shown in Figures 2 and 3, the protective layer 131 is the permanent magnet 130 It is formed to surround the side surface exposed to the outer circumferential surface of the rotor core 100 and the side facing the rotor core central axis 101 of the surface.
  • the magnetic flux generated in the permanent magnet 130 is concentrated toward the first void 151 or the second void 153 by the protective layer 131.
  • the protective layer 131 formed on the side facing the rotor core central axis 101 among the surfaces of the permanent magnet 130 serves as a magnetic flux barrier to leak in the direction of the rotor core central axis 101. Can reduce the magnetic flux.

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Description

자속집중형 모터의 로터 구조
본 발명은 자속집중형 모터의 로터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자속집중형 모터의 로터에 있어서 모터 회전 시 영구자석의 이탈을 방지함과 더불어 영구자석의 감자를 방지하기 위한 비자성체 재질의 보호층을 영구자석의 표면에 형성하는 것을 특징으로 한다.
최근 화석연료의 고갈 및 환경문제가 부각됨에 따라 전기자동차의 수요가 급증하고 있으며, 상기 전기자동차의 상용화를 위해 중요한 기술적 요소는 구동을 위한 모터의 고효율화 및 고출력화로 상기 전기자동차의 모터로는 유도모터와 함께 영구자석형 모터가 사용되고 있다.
상기 영구자석형 모터의 고효율화 및 고출력화를 위해서는 모터 내 영구자석에 의해 발생하는 자속의 누설을 방지하는 것이 중요한 요인 중 하나이며, 영구자석의 자속누설을 방지하기 위해 자속장벽을 형성하는 종래 기술이 다수 출원되어 있다.
아울러, 상기 영구자석형 모터 중 영구자석이 내부에 매립되는 매립형 영구자석 모터(Interior Permament Magnet Motor)의 경우, 내부에 매립되는 영구자석이 모터의 회전 또는 모터 조립 시 파손되는 것을 방지하기 위한 종래 기술(일본출원 2001-189258호 등)이 출원된 바 있으며, 상기 종래 기술(일본출원 2001-189258호)의 경우 영구자석의 표면에 접착제가 도포된 시트를 부착하여 영구자석이 슬롯의 내벽과 접촉되는 등 이유로 인해 파손되는 것을 방지하는 점에 그치는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 전술한 종래기술의 한계점을 극복하여 모터 회전에 따른 영구자석 파손 및 이탈 방지와 더불어, 비자성체 재질의 보호층을 형성하여 자속장벽으로 활용함으로써 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 기술적 구성에 대해 아래와 같이 개시한다.
본 발명의 목적은, 자속집중형 모터의 로터 내 삽입되는 영구자석의 표면에 비자성재질로 된 보호층을 형성함으로써, 모터 조립 시 영구자석의 파손 및 모터의 회전 시 영구자석의 이탈을 방지함과 더불어 누설자속을 방지할 수 있는 자속집중형 모터의 로터 구조를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터는, 로터코어 및 상기 로터코어와 결합되어 있는 로터코어 중심축으로 구성되고,상기 로터코어 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯; 상기 영구자석 삽입슬롯 내에 배치되며, 소정의 두께를 갖는 비자성재질의 보호층이 표면에 형성되어 있는 영구자석; 을 포함한다.
이때, 상기 보호층은, 상기 영구자석의 표면 중 상기 로터코어의 표면에 노출된 측면 및 상기 로터코어 중심축과 마주보고 있는 측면을 감싸도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 이때, 상기 보호층은, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 플라스틱 중 적어도어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 이때, 상기 영구자석은, 페라이트(Ferrite) 자석인 것이 바람직하다.
또한 이때, 상기 로터는 자속장벽을 형성하기 위한 공극을 더 포함하되, 상기 공극은, 상기 영구자석 삽입슬롯 사이의 공간에 배치되는 제1 공극; 및 상기 로터코어 중심축과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯의 끝단 사이의 공간에 배치되는 제2 공극; 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제1 공극 및 상기 제2 공극의 단면은 원형이며, 상기 제1 공극의 단면 면적이 상기 제2 공극의 단면 면적보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 로터 내 삽입된 영구자석의 표면에 비자성재질로 보호층을 형성하여 모터의 회전 시 영구자석의 이탈을 방지함과 동시에 모터 조립 시 영구자석의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 모터 내 삽입된 영구자석의 표면에 비자성재질로 보호층을 형성함에 따라, 상기 보호층이 자속장벽 역할을 수행하여 로터코어 중심축 방향으로 누설되는 자속을 방지하여 모터의 효율을 상승시킴과 더불어 저온 감자에 따른 모터의 성능 저하를 방지하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 내 삽입되는 영구자석의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 일부부분을 확대한 측면도이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터에 대해 첨부한 예시도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 단면도이다.
본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터는, 상기 로터코어(100) 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯(110); 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 내에 배치되며, 소정의 두께를 갖는 비자성재질의 보호층(131)이 표면에 형성되어 있는 영구자석(130); 을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 영구자석(130)은 페라이트(Ferrite) 자석인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다.
또한, 상기 보호층(131)은 상기 자속집중형 모터의 로터 조립 시 영구자석(130)의 파손 및 모터의 고속 회전 시 영구자석(130)의 이탈을 방지하는 역할을 함과 더불어, 소정의 두께를 갖는 비자성재질로 형성되어 상기 자속집중형 모터 내 로터에서 누설자속을 감소시키는 자속장벽의 역할도 수행하는 것이 바람직하다.
덧붙여, 상기 비자성재질은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 플라스틱 중 적어도어느 하나로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 내 삽입되는 영구자석(130)이 페라이트(Ferrite) 계열의 영구자석인 경우 저온에서 불가역 감자되어 모터의 성능이 저하되므로, 상기 보호층(131)을 형성하는 재질을 빛과 열의 반사성이 양호한 비자성재질인 알루미늄(Al)으로 형성하여 자속장벽의 역할을 수행함과 동시에 저온 감자를 방지한다.
또한 이때, 상기 로터코어(100) 내 원주방향을 따라 방사형으로 일정간격을 두고 형성된 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간 또는 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯(110)의 끝단 사이의 공간에 자속장벽을 형성하는 공극; 을 형성시키는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 공극은, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간에 배치되는 제1 공극(151); 및 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯(110)의 끝단 사이의 공간에 배치되는 제2 공극(153); 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
덧붙여, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공극(151) 및 상기 제2 공극(153)의 단면은 원형이며, 상기 제1 공극(151)의 단면 면적이 상기 제2 공극(153)의 단면 면적보다 큰 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니한다.
이하, 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터에 있어서 상기 영구자석(130)의 표면에 형성되는 보호층(131)에 관해 첨부한 예시도면을 통해 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 내 삽입되는 영구자석(130)을 a-a'선을 경계로 하여 로터코어 중심축(101) 방향으로 자른 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 일부를 확대하여 A방향에서 바라본 측면도이다.
본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 내 영구자석 삽입슬롯(110)에 배치되는 영구자석(130)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(131)이 상기 영구자석(130)의 표면 중 로터코어(100)의 외주면에 노출된 측면 및 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보고 있는 측면을 둘러싸도록 형성되어 있다.
그리고, 상기 영구자석(130)의 표면 중 인접한 영구자석(130) 삽입슬롯에 배치되어 있는 영구자석과 마주보고 있는 영구자석의 표면(130a 또는 130b), 즉 다시 말해 상기 제1 공극(151) 및 상기 제2 공극(153)과 마주보고 있는 영구자석의 표면에는 상기 보호층(131)이 형성되어 있지 않다.
따라서, 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 경우, 상기 보호층(131)에 의해 영구자석(130)에서 발생하는 자속이 상기 전술한 제1 공극(151) 또는 제2 공극(153) 쪽으로 집중됨과 더불어, 상기 영구자석(130)의 표면 중 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보는 측면에 형성된 상기 보호층(131)이 자속장벽 역할을 수행하여 상기 로터코어 중심축(101) 방향으로 누설되는 자속을 감소시킬 수 있다.
이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시 대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 영구자석의 이탈 및 감자를 방지하기 위한 자속집중형 모터의 로터에 있어서,
    상기 로터는 로터코어(100) 및 상기 로터코어(100)와 결합되어 있는 로터코어 중심축(101)으로 구성되고,
    상기 로터코어(100) 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯(110); 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 내에 배치되며, 소정의 두께를 갖는 비자성재질의 보호층(131)이 표면에 형성되어 있는 영구자석(130); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층(131)은, 상기 영구자석(130)의 표면 중 상기 로터코어(100)의 표면에 노출된 측면 및 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보고 있는 측면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층(131)은, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 플라스틱 중 적어도 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구자석(130)은, 페라이트(Ferrite) 자석인 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터는 자속장벽을 형성하기 위한 공극을 더 포함하되,
    상기 공극은, 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간에 배치되는 제1 공극(151); 및 상기 로터코어 중심축(101)과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯(110)의 끝단 사이의 공간에 배치되는 제2 공극(153); 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 공극(151) 및 상기 제2 공극(153)의 단면은 원형이며, 상기 제1 공극(151)의 단면 면적이 상기 제2 공극(153)의 단면 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터.
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