WO2013100668A1 - 자석이탈 방지장치를 구비한 자속집중형 모터의 로터 구조 - Google Patents

자석이탈 방지장치를 구비한 자속집중형 모터의 로터 구조 Download PDF

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백승호
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor structure of a magnetic flux-focused motor, and more particularly, has a magnet escape prevention device formed of a nonmagnetic material to prevent the scattering of permanent magnets during rotation of the motor and to reinforce the rigidity of structural weak parts of the rotor.
  • the present invention relates to a rotor structure of a flux-intensive motor capable of improving output torque of a motor by improving potato characteristics.
  • the present invention in order to overcome the above-mentioned limitations of the prior art, by preventing the magnetic flux leakage while preventing the axial separation and radial separation of the permanent magnet through the bar of the non-magnetic material and the coupling ring coupled thereto
  • the rotor structure of the flux concentration motor which can be reduced is disclosed as follows.
  • An object of the present invention is to provide a rotor structure of a magnetic flux-focused motor including a magnetic escape prevention device including a non-magnetic bar and a coupling ring coupled thereto, thereby preventing permanent magnets from scattering or falling off when the motor rotates. It is to prevent the damage of the magnet in advance and to reinforce the rigidity in the structural weak parts of the rotor.
  • the rotor structure of the flux-focused motor includes a permanent magnet insertion slot radially disposed at regular intervals along the circumferential direction of the rotor core; A permanent magnet disposed in the permanent magnet insertion slot; And a rotation shaft coupled to the rotor core; wherein the first gap is radially disposed in the space between the permanent magnet insertion slots; A through hole disposed at a lower end of the first gap and connected to the first gap; And a through member inserted into the through hole and penetrating the rotor core in an axial direction, disposed on an upper side of the rotor and coupled to one end of the through member, and disposed on a lower side of the rotor.
  • a separation prevention device including a second coupling ring coupled to the other end of the through member; It includes.
  • the cross section of the first gap is rectangular.
  • the second gap radially disposed in the space between the end of the permanent magnet insertion slot facing the rotating shaft; It is preferable to further include.
  • the cross section of the through-hole and the second void is circular.
  • the through member is preferably characterized in that the nonmagnetic material.
  • the magnetic separation prevention device including a bar of a non-magnetic material and a coupling ring coupled thereto prevents the permanent magnet from scattering or detaching in the axial or radial direction of the rotor core when the motor rotates, It is effective in preventing damage, reinforcing the rigidity of structural weak parts of the rotor, and also improving the output torque of the motor by inserting a non-magnetic bar to improve the demagnetization characteristics.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the rotor core of the flux-intensive motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the departure-avoidance device in the magnetic flux concentrated motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of the rotor structure of the flux-focused motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the side of the rotor structure in the magnetic flux concentrated motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a cross-section of the rotor core of the magnetic flux concentrated motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view for explaining the departure-avoidance device in the magnetic flux concentrated motor according to an embodiment of the present invention to be.
  • Rotor structure of the magnetic flux-focused motor is a permanent magnet insertion slot 110 disposed radially at regular intervals along the circumferential direction in the rotor core 100, as shown in Figure 1; A permanent magnet 111 disposed in the permanent magnet insertion slot 110; And a rotation shaft 101 coupled to the rotor core 100. It includes.
  • the rotor structure of the magnetic flux concentrated motor according to the present invention, the first gap 151 disposed radially in the space between the permanent magnet insertion slot 110; A through hole 153 disposed at a lower end of the first pore 151 and connected to the first pore 151; And a through member 171 inserted into the through hole 153 to penetrate the rotor core 100 in an axial direction, and disposed on an upper surface of the rotor core 100 and having one end portion of the through member 171.
  • a separation preventing device 170 including a first coupling ring 173 to be coupled and a second coupling ring 175 disposed on a lower side of the rotor core 100 and coupled to the other end of the through member 171. ); It includes.
  • At least one first gap 151 is radially disposed in a space between the permanent magnet insertion slots 110 in the rotor core 100 to prevent magnetic flux leakage, as shown in FIG. 1.
  • the cross section is formed in a quadrangular shape having a long side in the center direction of the rotor core 100, but is not limited thereto and is modified into various cross-sectional shapes such as triangle, isosceles triangle and circle according to the optimum design for magnetic flux concentration. This is possible.
  • the cross section of the through hole 153 is preferably circular as shown in FIG. 1, but is not limited thereto.
  • the through hole 153 may be formed according to the cross-sectional shape of the through hole 153 formed in the rotor core 100.
  • the cross-sectional shape of the member 171 can also be modified correspondingly.
  • the through member 171 matching the cross-sectional shape of the through hole 153 is disposed on the upper side of the rotor core 100 It is preferable that the first coupling ring 173 and the second coupling ring 175 disposed on the lower side of the rotor core 100 are coupled to each other.
  • the departure preventing device 170 in addition to preventing radial scattering or movement of the rotor core 100 of the permanent magnet 111 that may occur when the motor rotates through the through member 171, Through the first coupling ring 173 and the second coupling ring 175 to prevent the axial scattering or movement of the rotor core 100 of the permanent magnet 111 when the motor rotates.
  • the through member 171 is preferably formed of a nonmagnetic material, and the nonmagnetic material is preferably at least one of aluminum (Al) and copper (Cu), but is not limited thereto.
  • the rotor structure of the magnetic flux-focused motor according to an embodiment of the present invention, the second air gap 155 disposed radially in the space between the end of the permanent magnet insertion slot 110 facing the rotating shaft 101 It is preferable to further include).
  • the cross section of the second void 155 is preferably circular, as shown in FIG. This is possible.
  • the rotor structure of the magnetic flux-focused motor according to an embodiment of the present invention, as shown in Figures 3 and 4, by having a departure prevention device 170 as described above, the permanent magnet during rotation of the motor ( 111 can prevent the departure from the radial or axial direction of the rotor core 100, and also reduces the magnetic flux leakage as the through member 171 included in the separation prevention device 170 is formed of a non-magnetic material can do.

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Description

자석이탈 방지장치를 구비한 자속집중형 모터의 로터 구조
본 발명은 자속집중형 모터의 로터 구조에 관한 것으로, 보다 자세하게는 비자성체로 형성된 자석이탈 방지장치를 구비하여 모터의 회전 시 영구자석의 비산을 방지하고 회전자의 구조적 취약부위의 강성을 보강하며, 아울러 감자특성을 개선하여 모터의 출력토크를 향상할 수 있는 자속집중형 모터의 로터 구조에 관한 것이다.
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.
아울러, 상기 영구자석형 모터 중 영구자석이 내부에 매립되는 매립형 영구자석 모터(Interior Permanent 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 영구자석의 표면이 파손되는 것을 방지하거나 모터의 회전 시 반경방향으로 영구자석이 비산되는 것을 방지하는 점에 그치는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은, 상기 전술한 종래기술의 한계점을 극복하기 위해, 비자성재질의 바 및 이와 결합된 결합링을 통해 영구자석의 축방향 이탈 및 반경방향 이탈을 방지함과 더불어, 자속누설을 감소시킬 수 있는 자속집중형 모터의 로터 구조를 이하와 같이 개시한다.
본 발명의 목적은, 비자성재질의 바 및 이에 결합된 결합링을 포함하는 자석이탈 방지장치를 포함한 자속집중형 모터의 로터 구조를 제공함으로써, 모터 회전 시 영구자석의 비산 또는 이탈을 방지하여 영구자석의 파손을 미연에 방지하며, 회전자의 구조적 취약부위에 강성을 보강하고자 함에 있다.
본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조는, 로터코어 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯; 상기 영구자석 삽입슬롯 내에 배치된 영구자석; 및 상기 로터코어와 결합된 회전축;을 포함하고, 상기 영구자석 삽입슬롯 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제1 공극; 상기 제1 공극의 하단에 배치되며 상기 제1 공극과 연결되어 있는 관통홀; 및 상기 관통홀에 삽입되어 상기 로터코어를 축방향으로 관통하는 관통부재, 상기 로터의 상측면에 배치되며 상기 관통부재의 일측 단부와 결합되는 제1 결합링 및 상기 로터의 하측면에 배치되며 상기 관통부재의 다른 일측 단부와 결합되는 제2 결합링을 포함하는 이탈방지장치; 를 포함한다.
이때, 상기 제1 공극의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 회전축과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯의 끝단 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제2 공극; 을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 관통홀 및 상기 제2 공극의 단면은 원형인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 관통부재는 비자성재인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 비자성재질의 바 및 이에 결합된 결합링을 포함하는 자석이탈 방지장치를 통해 모터의 회전 시 로터코어의 축방향 또는 반경방향으로의 영구자석 비산 또는 이탈을 방지하여 영구자석의 파손을 방지하며, 회전자의 구조적 취약부위의 강성을 보강하는 효과가 있으며, 또한 비자성재질의 바를 삽입하여 감자특성을 개선함으로써 모터의 출력토크를 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터의 로터코어의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터 내 이탈방지장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터 내 로터 구조의 측면을 도시한 도면이다.
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 로터 구조에 관해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터의 로터코어의 단면을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터 내 이탈방지장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 로터코어(100) 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯(110); 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 내에 배치된 영구자석(111); 및 상기 로터코어(100)와 결합된 회전축(101); 을 포함한다.
아울러, 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조는, 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제1 공극(151); 상기 제1 공극(151)의 하단에 배치되며 상기 제1 공극(151)과 연결되어 있는 관통홀(153); 및 상기 관통홀(153)에 삽입되어 상기 로터코어(100)를 축방향으로 관통하는 관통부재(171), 상기 로터코어(100)의 상측면에 배치되며 상기 관통부재(171)의 일측 단부와 결합되는 제1 결합링(173) 및 상기 로터코어(100)의 하측면에 배치되며 상기 관통부재(171)의 다른 일측 단부와 결합되는 제2 결합링(175)을 포함하는 이탈방지장치(170); 를 포함한다.
이때, 상기 제1 공극(151)의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 자속 누설을 방지하기 위해 상기 로터코어(100) 내 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간에 방사형으로 적어도 하나 이상 배치되며, 상기 로터코어(100)의 중심방향으로 긴 변을 갖는 사각형 형태로 단면이 형성되는 것이 바람직하나, 다만 이에 한정되지 아니하며 자속집중을 위한 최적설계에 따라 삼각형, 이등변삼각형 및 원형 등 다양한 단면형태로 변형이 가능하다.
이때, 상기 관통홀(153)의 단면은 도 1에 도시된 바과 같이 원형인 것이 바람직하나 다만 이에 한정되지 아니하며, 상기 로터코어(100)에 형성되는 관통홀(153)의 단면형상에 따라 상기 관통부재(171)의 단면형상 역시 이에 대응하여 변형이 가능하다.
이때, 상기 이탈방지장치(170)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 관통홀(153)의 단면형상과 일치하는 관통부재(171)가 상기 로터코어(100)의 상측면에 배치된 제1 결합링(173) 및 상기 로터코어(100)의 하측면에 배치된 제2 결합링(175)과 결합되어 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 이탈방지장치(170)의 경우 상기 관통부재(171)를 통해 모터 회전 시 발생할 수 있는 영구자석(111)의 로터코어(100)의 반경방향 쪽 비산 또는 이동을 방지함과 더불어, 상기 제1 결합링(173) 및 상기 제2 결합링(175)을 통해 모터 회전 시 영구자석(111)의 로터코어(100)의 축방향 비산 또는 이동을 방지하는 기능을 수행한다.
그리고, 상기 관통부재(171)의 경우 비자성재로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 비자성재는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하나 다만 이에 한정되지 아니한다.
덧붙여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조는, 상기 회전축(101)과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯(110)의 끝단 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제2 공극(155)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2 공극(155)의 단면은 도 1에 도시된 바와 같이 원형인 것이 바람직하나 다만 이에 한정되지 아니하며, 자속집중을 위한 최적설계에 의해 삼각형, 이등변삼각형 및 사각형 등 다양한 단면형태로 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자속집중형 모터의 로터 구조는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같으며, 전술한 바와 같은 이탈방지장치(170)를 구비함으로써 모터 회전 시 영구자석(111)이 로터코어(100)의 반경방향 또는 축방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 아울러 상기 이탈방지장치(170) 내 포함된 관통부재(171)가 비자성재로 형성됨에 따라 자속누설을 감소할 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.
* 부호의 설명 *
100 : 로터코어(Rotor core) 101 : 회전축
110 : 영구자석 삽입슬롯 111 : 영구자석
151 : 제1 공극 153 : 관통홀
155 : 제2 공극
170 : 이탈방지장치
171 : 관통부재 173 : 제1 결합링
175 : 제2 결합링

Claims (5)

  1. 로터코어(100) 내 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 방사형으로 배치되는 영구자석 삽입슬롯(110); 상기 영구자석 삽입슬롯(110) 내에 배치된 영구자석(111); 및 상기 로터코어(100)와 결합된 회전축(101);을 포함하는 자속집중형 모터의 로터 구조에 있어서,
    상기 영구자석 삽입슬롯(110) 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제1 공극(151);
    상기 제1 공극(151)의 하단에 배치되며 상기 제1 공극(151)과 연결되어 있는 관통홀(153); 및
    상기 관통홀(153)에 삽입되어 상기 로터코어(100)를 축방향으로 관통하는 관통부재(171), 상기 로터코어(100)의 상측면에 배치되며 상기 관통부재(171)의 일측 단부와 결합되는 제1 결합링(173) 및 상기 로터코어(100)의 하측면에 배치되며 상기 관통부재(171)의 다른 일측 단부와 결합되는 제2 결합링(175)을 포함하는 이탈방지장치(170); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공극(151)의 단면은 사각형인 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축(101)과 마주보는 상기 영구자석 삽입슬롯(110)의 끝단 사이의 공간에 방사형으로 배치되는 제2 공극(155); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터 구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관통홀(153) 및 상기 제2 공극(155)의 단면은 원형인 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통부재(171)는 비자성재인 것을 특징으로 하는 자속집중형 모터의 로터 구조.
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