WO2016148541A1 - 회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법 - Google Patents

회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2016148541A1
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rotor
slot
motor
rotor core
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PCT/KR2016/002776
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한만승
홍성렬
박민영
안명섭
김이랑
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주식회사 고아정공
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor of a motor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a rotor of a motor including a rotor core capable of improving structural strength and improving the efficiency of the motor and a method of manufacturing the same. .
  • a motor is a machine that obtains rotational force from electrical energy and includes a stator and a rotor.
  • the rotor is disposed inside or outside the stator and is configured to electromagnetically interact with the stator and rotates by a force acting between the magnetic field and the current flowing through the coil.
  • Permanent magnet motors that use permanent magnets to generate magnetic fields include surface mounted permanent magnet motors, interior type permanent magnet motors, and spoke type permanent magnet motors. magnet motor).
  • the spoke type permanent magnet motor has high strength and high output power due to its high concentration of magnetic flux, and it has the advantage of miniaturizing the motor for the same output. Therefore, high torque and high power characteristics are required. Washing machine drive motor, electric vehicle drive motor, small generator drive motor can be usefully applied.
  • Such spoke-type permanent magnet motors generally have permanent magnets disposed radially about the shaft of the motor, and a rotor core provided to support the permanent magnets and form a passage for the magnetic flux.
  • the rotor core supports the permanent magnets by the rotor poles protruding from the shaft periphery.
  • the connecting portion when the connecting portion is formed thin, the structural strength of the rotor core is lowered, which may cause a problem that the rotor core is deformed or broken during the process of rotating the rotor at high speed.
  • the rotor pole may not be firmly supported by the rotor poles, and thus the permanent magnet may be separated from the rotor core by centrifugal force generated by the rotation.
  • Embodiments of the present invention are to provide a rotor including a rotor core having an improved structure so that the strength can be improved.
  • a plurality of laminated plates including a first plate and a second plate are stacked and formed. And a shaft hole into which a shaft can be inserted, a plurality of rotor poles arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor, and a plurality of magnet embedding portions formed between the plurality of rotor poles.
  • Rotor core comprising; And a plurality of permanent magnets inserted into the plurality of magnet embedding parts, wherein the first plate includes at least one first slot having a shape extending in the radial direction of the rotor and the radially outer end thereof being opened.
  • the second plate may include at least one second slot extending in the radial direction of the rotor and formed to block the radially outer side thereof, wherein the first slot of the first plate and the second plate of the second plate. It is possible to provide a rotor of a motor in which two slots overlap to form at least one of the plurality of magnet embedding parts.
  • a plurality of laminated plates are formed to be stacked, and the shaft hole into which the shaft can be inserted.
  • a rotor core including a plurality of rotor poles disposed between the plurality of rotor poles and spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor on an outer side of the shaft hole; And a plurality of permanent magnets inserted into the plurality of magnet embedding parts, wherein at least one outer end of the plurality of magnet embedding parts is provided with an opening and a reinforcement part alternately along the axial direction of the rotor.
  • the unit may provide a rotor of the motor that connects the outer ends of the two rotor poles adjacent to each other outside the permanent magnet.
  • the first plate and the second plurality of slots are arranged spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor, the radially extending of the rotor and the radially outer side thereof is blocked.
  • a manufacturing method can be provided.
  • the reinforcement portion can improve the structural strength of the rotor core, thereby making the width of the portion connecting the rotor pole and the periphery of the shaft can be made smaller the leakage of magnetic flux through it Can be minimized.
  • the reinforcement part is not formed on the entire outer side of the magnet embedding part, leakage of magnetic flux through the reinforcement part can also be minimized, thereby improving the efficiency of the motor.
  • the same process line can be used to simplify the manufacturing process, making it easy to manufacture the rotor without additional manufacturing equipment and to reduce the manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of one embodiment of the rotor of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of one embodiment of the rotor of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an embodiment of the rotor core of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded view illustrating the rotor core of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating the second plate member of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating another embodiment of the rotor core of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating an embodiment of the second plate of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a perspective view of another embodiment of the rotor core of FIG.
  • FIG 9 illustrates an embodiment of a process for manufacturing a rotor core included in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates another embodiment of a process for manufacturing the rotor core.
  • the axial direction means the direction parallel to the shaft of the rotor
  • the circumferential direction Q, see Fig. 2
  • the radial direction R, see Fig. 1 respectively It means the circumferential direction and the radial direction of the circle around.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor 1 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of one embodiment of the rotor 20 of FIG. 3 is a perspective view illustrating an embodiment of the rotor core 210 of FIG. 2.
  • the motor 1 includes a motor housing 10 forming an exterior of the motor 1, a stator 30 and a rotor 20 accommodated inside the motor housing 10, and a rotor. It may include a shaft 40 connected to the (20).
  • the stator 30 may be fixed to the motor housing 10, and the rotor 20 may be disposed inside the stator 30.
  • the rotor 20 is configured to rotate by electromagnetically interacting with the stator 30.
  • the shaft 40 is inserted and fixed at the center of the rotor 20, and the shaft 40 may rotate together with the rotor 20.
  • One end of the shaft 40 may protrude outward through an opening formed in the motor housing 10.
  • the shaft 40 may be supported by the motor housing 10 through the bearing 50 or the like.
  • the stator 30 may include a stator core 310 and a coil 320.
  • the stator core 310 has a hollow shell shape, and an empty space for accommodating the rotor 20 may be formed at a central portion thereof.
  • the stator core 310 may be formed by stacking a press-formed iron plate, and may include a plurality of teeth protruding radially toward the inside. The plurality of teeth may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the stator 30.
  • the coil 320 may be wound in the plurality of teeth to be accommodated in a space between two adjacent teeth.
  • the coil 320 may be connected to an external power source to receive a voltage, and generate an electromagnetic field that interacts with the permanent magnet 220 of the rotor 20 when the voltage is applied.
  • the rotor 20 may include a rotor core 210 disposed inside the stator core 310 and a permanent magnet 220 inserted into the rotor core 210. have.
  • the rotor core 210 may have a shape in which a plurality of plate materials are stacked in the axial direction of the rotor.
  • the laminate 500 is made of a magnetic material (magnetically or magnetically permeable material), for example, may be formed by pressing a silicon steel sheet.
  • Each laminated plate 500 may have a first through hole 510 through which the shaft 40 is inserted, and a slot 520 through which the permanent magnet 220 is inserted, through the laminate 500.
  • a plurality of laminates 500 may be stacked to form the rotor core 210 such that the first through holes 510 and the slots 520 overlap each other in the laminates 500.
  • the overlapped first through hole 510 forms a shaft hole 215 penetrating the rotor core 210 in the axial direction, and the overlapping slot part 520 shafts the rotor core 210.
  • the magnet embedding part 211 penetrating in the direction may be formed.
  • the shaft hole 215 may be located at the center of the rotor core 210.
  • a plurality of magnet embedding parts 211 are formed in the rotor core 210, and the plurality of magnet embedding parts 211 may be arranged to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotor around the shaft hole 215. have.
  • the magnet embedding part 211 may have a shape extending in the radial direction of the rotor and may be provided radially about the shaft hole 215.
  • a rotor pole 213 may be formed between the two magnet embedding parts 211 adjacent to each other by the plurality of stacked plates 500.
  • a plurality of rotor poles 213 may also be provided to correspond to the plurality of magnet embedding parts 211, and may be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor by one magnet embedding part 211.
  • the plurality of rotor poles 213 may protrude radially from the shaft hole 215. These rotor poles 213 are opposed to the teeth of the stator 30, the number of which may be equal to the number of teeth.
  • Permanent magnets 220 may be provided in plurality, each of the permanent magnets 220 may be inserted into the corresponding magnet buried portion 211. As a result, the permanent magnets 220 may also be arranged along the circumferential direction of the rotor to be radially positioned about the shaft hole 215.
  • the permanent magnet 220 may be a ferrite magnet.
  • the magnet may include a rare earth such as neodymium or samarium.
  • the rotor 20 may further include a pair of covers 230 provided on both sides in the axial direction.
  • the cover 230 may respectively cover the axial end of the rotor from the outside to prevent the permanent magnet 220 from being separated from the rotor core 210.
  • the cover 230 may be made of a nonmagnetic material such as copper or stainless steel.
  • the rotor 20 may further include a fastening member 240 for coupling the rotor core 210 and the cover 230.
  • a fastening member 240 for coupling the rotor core 210 and the cover 230.
  • at least one of the rotor poles 213 of the rotor core 210 may be formed with a fastening hole 217 penetrating it in the axial direction of the rotor.
  • the fastening hole 217 may be formed by overlapping the second through holes 590 formed in the respective laminated plates 500.
  • a through hole 247 may be formed in each cover 230 to correspond to the fastening hole 217 formed in the rotor core 210.
  • the fastening members 240 are simultaneously inserted into and coupled to the through holes 247 and the fastening holes 217 to rotate the cover 230. It may be fixed to the electronic core 210.
  • FIG. 4 is an exploded view illustrating the rotor core 210 of FIG. 3
  • FIG. 5 is a plan view illustrating an example of the second plate 502 of FIG. 4.
  • a plurality of first holes 510 for forming a shaft hole 215 and a plurality of magnet embedding parts 211 are formed in the laminated plates 500 forming the rotor core 210, respectively.
  • Slot portion 520 of the may be formed.
  • the protrusion 530 may be formed between two slot portions 520 adjacent to each other.
  • the first through hole 510 has a predetermined diameter and may be located at the center of the laminate 500.
  • the first through hole 510 may be formed by the annular support part 540.
  • the support portion 540 has an inner circumference facing the shaft 40 inserted into the first through hole 510 and an outer circumference facing the permanent magnet 220 inserted into the magnet embedding portion 211, the inner circumference being The first through hole 510 may be formed.
  • the support part 540 may be connected to the protrusions 530 through the connection part 550.
  • the width W1 in the radial direction of the support part 540 may be 1 mm or more and 20 mm or less.
  • the width W1 of the support part 540 is the minimum width that can support the shaft 40 and withstand the weight of the protrusions 530 connected thereto, and the width W1 of the support 540 is smaller than this. If there is a structural problem such as the support 540 is deformed.
  • a plurality of slots 520 may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor around the support 540. As described above, the permanent magnet 220 may be inserted into the slot 520. Each slot portion 520 may extend in the radial direction of the rotor from the outer circumference of the support 540.
  • a protrusion 530 may be formed between the slots 520.
  • the plate portion left between two adjacent slots may form the plurality of protrusions 530.
  • the plurality of protrusions 530 may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor around the support 540.
  • the protrusion 530 may support the permanent magnet 220 inserted into the slot 520 and form a passage of the magnetic flux generated from the permanent magnet 220.
  • each of the protrusions 530 may be connected to the support 540 through the connection portion 550.
  • the connection part 550 may protrude radially from the outer circumference of the support part 540 to extend to the inner end of the protrusion 530.
  • the connecting portion 550 may be provided in plurality in correspondence with the protrusions 530, and like the protrusions 530, may be arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the rotor around the support 540.
  • the width W2 of the connecting portion 550 in the circumferential direction may be 0.1 mm or more and 10 mm or less.
  • the connecting portion 550 may not secure sufficient rigidity to support the protrusion 530 and may be damaged or deformed at high speed.
  • the width W2 of the connecting portion 550 is greater than 10 mm, the magnetic flux that is escaping toward the support portion 540 through the connecting portion 550 is increased, thereby degrading the performance of the motor 1.
  • the width W2 of the connection part 550 may be formed smaller by the reinforcement part 580 which will be described later. In this case, the width W2 of the connection part 550 may be 5 mm or less.
  • an outer protrusion 560 protruding in the circumferential direction of the rotor may be formed on the radially outer side of the protrusion 530.
  • the outer protrusions 560 protrude from the protrusions 530 provided at both sides of the slot part 520 toward the slot part 520, and contact the outer ends of the permanent magnets 220 inserted into the slot part 520.
  • the permanent magnet 220 may be supported. By supporting the outer end of the permanent magnet 220, the outer protrusion 560 can prevent the permanent magnet 220 from being drawn out of the rotor core 210 by the centrifugal force when the rotor 20 is rotated. have.
  • the support part 540, the connection part 550, the protrusion 530, and the outer protrusion 560 may all be integrally formed of the same material.
  • one plate may be formed by pressing into a corresponding shape.
  • the two laminates 500 may be fitted to each other through coupling portions 570 formed on the respective protrusions 530.
  • the coupling part 570 may be molded to protrude in the axial direction of the rotor to at least one protrusion 530 of each laminate 500.
  • An empty space in which another coupling portion 570 may be inserted may be formed inside the protruding portion of the coupling portion 570.
  • the coupling part 570 of the other lamination plate 500 may be inserted and fitted into the empty space in the coupling part 570 of the one lamination plate 500. If necessary, protrusions, hooks, or the like (not shown) may be formed in the empty space inside the coupling part 570 for firm coupling between the coupling parts 570.
  • the laminates 500 may be combined in other ways.
  • the plurality of laminated plates 500 may be firmly fixed in contact with each other.
  • the laminates 500 may be bonded to each other by an adhesive or the like.
  • the slot part 520 may be formed in the form of the first slot 521 or the second slot 522.
  • the first slot 521 may have a radially outer end portion open, and may be recessed recessed toward the center from the outer circumference of the laminate 500.
  • the second slot 522 may be formed in the form that the radially outer side is blocked.
  • the second slot 522 may be a hole penetrating the laminate 500 spaced apart from an outer circumference of the laminate 500 by a predetermined interval.
  • a reinforcement part 580 may be formed at an outer side of the second slot 522.
  • the reinforcement part 580 may connect the outer ends of the two protrusions 530 formed at both sides of the second slot 522, and may be integrally formed of the same material as the protrusions 530. .
  • the second slot 522 is drilled in the laminate 500 so as to be spaced inward from the outer circumference of the laminate 500 by a predetermined interval, the radially outer end of the second slot 522 and the laminate 500 may be formed. Plate portions left between the outer periphery may form the reinforcement portion 580.
  • the reinforcing portion 580 may be to connect two outer projections 560 protruding in the circumferential direction of the rotor from the outer projection 560. That is, the reinforcement part 580 may be located on the same line as the outer protrusion 560 with respect to the radial direction of the rotor. According to an example, as shown in the enlarged view of FIG. 5, the width W3 in the radial direction of the reinforcement part 580 may be smaller than the width of the outer protrusion 560. In this case, the reinforcement part 580 may be formed to be biased outward with respect to the radial direction of the rotor, and may form a step in the radially inner side of the reinforcement part 580.
  • the reinforcement part 580 As a result, it is not necessary to go through a complicated pressing process to form the reinforcement part 580 to be spaced apart from the outer protrusion 560, thereby reducing manufacturing difficulties.
  • the separation space is not formed between the reinforcing portion 580 and the outer protrusion 560, reinforcing the force applied to the outer protrusion 560 by the permanent magnet 220 by the centrifugal force when the rotor 20 rotates. Part 580 can be received together.
  • the reinforcement part 580 also serves to reinforce the outer protrusion 560, thereby further stabilizing the structure of the rotor core 210.
  • the reinforcement part 580 may be formed to have the same width as the outer protrusion 560.
  • the outer protrusion 560 may not be distinguished from the reinforcing portion 580, and the reinforcing portion 580 may serve as the outer protrusion 560. That is, the permanent magnet 220 may be in contact with the radially inner end of the reinforcement portion 580, the reinforcement portion 580 may prevent the withdrawal of the permanent magnet 220 when the rotor 20 rotates. In this case the press process can be further simplified.
  • the structural strength of the laminate 500 may be improved.
  • the reinforcement part 580 may support the protrusions 530 in the circumferential direction of the rotor by connecting the protrusions 530 on both sides of the second slot 522. Accordingly, the structural stability may be improved by not shaking in the lateral direction of the protrusion 530, and even when the width of the connecting portion 550 connecting the protrusion 530 and the support 540 is reduced, structural stability of a certain level or more may be achieved. Can be maintained. As a result, it is possible to improve the performance of the motor 1 by reducing the amount of magnetic flux leaking to the support portion 540 through the connecting portion 550 while maintaining the structural strength of the laminate 500.
  • the width W3 in the radial direction of the reinforcing portion 580 may be 0.1 mm or more and 2 mm or less. If the width W3 of the reinforcement part 580 is greater than 2 mm, the magnetic flux leaking through the reinforcement part 580 may increase, thereby degrading the performance of the motor 1. On the other hand, when the width W3 of the reinforcing portion 580 is smaller than 0.1 mm, the effect of the reinforcing portion 580 supporting the protrusions 530 is insignificant, and thus it is difficult to expect a structural strength improvement of the laminate 500.
  • the width W3 of the reinforcement part 580 may be 1 mm or less.
  • the rotor core 210 may include a first plate 501 and a second plate 502. That is, the plurality of laminates 500 stacked on each other constituting the rotor core 210 may include a first plate 501 and a second plate 502.
  • one or more first slots 521 may be formed in the first plate 501
  • one or more second slots 522 may be formed in the second plate 502.
  • all of the slots 520 of the first plate 501 may be formed in the form of the first slot 521
  • the slots of the second plate 502 may be used. All of the parts 520 may be in the form of a second slot 522.
  • the shape of the slot 520 formed in the first plate 501 and the second plate 502 is not limited to the first slot 521 and the second slot 522, respectively.
  • one or more second slots 522 may be formed in the first plate together with the first slot 521, and the second plate 502a may also be formed in the second plate 502a.
  • One or more first slots 521 may be formed together with the slots 522.
  • first plate 501 and the second plate 502 may be different.
  • the difference between the first plate member 501 and the second plate member 502 may mean that the two plate members are not the same even when the two plate members are overlapped in any direction.
  • the first plate 501 may include only the first slot 521
  • the second plate 502 may include only the second slot 522.
  • the first plate 501 and the second plate 502 may include both the first slot 521 and the second slot 522, respectively, but the number or arrangement thereof may be different.
  • the first plate 501 and the second plate 502 both include ten slot portions 520
  • the first plate 501 has seven first slots 521 and three second slots.
  • the second plate 502 may include three first slots 521 and seven second slots 522.
  • the first plate 501 and the second plate 502 include the same number of first slots 521 and second slots 522, the second slots 521 may be formed between the first slots 521.
  • the manner in which 522 is arranged may be different between the two.
  • first slots 521 and second slots 522 may be formed in the same arrangement in the first plate 501 and the second plate 502, respectively. May be rotated in a predetermined direction to overlap with the second plate 502.
  • the first plate 501 and the second plate 502 as described above may be stacked on each other to form at least a part of the rotor core 210.
  • at least one of the first slots 521 of the first plate 501 and the second slot 522 of the second plate 502. At least one of) may overlap.
  • the first slot 521 of the first plate 501 and the second slot 522 of the second plate 502 may overlap each other to form one magnet embedding part 211.
  • the magnet embedding portion 211 has an opening OP formed in an axial portion of the radially outer end portion (a portion in which the first slot is formed), while the other portion (a portion in which the second slot is formed) is a reinforcement portion. 580 may be formed and configured to be clogged.
  • the rotor core 210 may be formed by alternately stacking one or more first plate 501 and one or more second plate 502. At this time, the specific first slot 521 of the plurality of first plate 501 overlaps with the specific second slot 522 of the plurality of second plate 502 to form one magnet embedding part 211.
  • OP and the plurality of reinforcement parts 580 may be alternately formed along the axial direction of the rotor.
  • the axial length H1 of the opening OP is proportional to the number of the first plate members 501 stacked between the two second plate members 502 adjacent to each other, and the axial direction of the reinforcement part 580.
  • the length H2 may be proportional to the number of second plate members 502 stacked between two first plate members 501 adjacent to each other.
  • One second plate 502 may be stacked per plate 501.
  • n first plate members 501 may be stacked between two adjacent second plate members 502.
  • n may be an integer greater than or equal to 2.
  • n first plate 501 may be stacked on one second plate 502, and another second plate 502 may be stacked thereon.
  • n first plate 501 and one second plate 502 may be sequentially stacked on the second plate 502 again.
  • the axial length H1 of the opening OP formed at the outer end of the magnet embedding portion 211 formed by the first slot 521 and the second slot 522 overlapping each other is the reinforcement portion 580. It may be formed larger than the axial length (H2) of.
  • the number of first plate 501 may be determined according to the diameter of the rotor core 210. That is, the number n of first plate members 501 provided between two adjacent second plate members 502 may have a correlation with the diameter of the rotor core 210. For example, the larger the diameter of the rotor core 210 is, the smaller the number n of the first plate members 501 can be.
  • the axial length H1 of the opening OP formed at the outer end of each magnet embedding portion 211 is determined according to the diameter of the rotor core 210, and the thickness of the stacked structure is the length H1.
  • the first plate 501 can be provided between two second plate 502 adjacent to each other.
  • the lamination pattern of the first plate 501 and the second plate 502 is not limited to the above-described example.
  • the number of first plate members 501 provided between two adjacent second plate members 502 may not be constant.
  • only one first plate 501 may be provided between two adjacent second plate 502.
  • two or more second plate 502 may be stacked to overlap each other, and one or more first plate 501 may be provided at one side thereof.
  • the structural strength of the rotor core 210 may be improved. That is, in the related art, the rotor poles 213 are shaken when the rotor core 210 rotates at high speed because all of the rotor poles 213 adjacent to each other are completely opened. Since the reinforcement part 580 formed in the second slot 522 of the plate 502 connects the outer ends of the two rotor poles 213 to support the rotor poles 213, the rotor core even when rotating at high speed. The structure of 210 can be kept stable.
  • each rotor pole 213 is supported only by the connecting portion 550, the width of the connecting portion 550 may not be formed below a predetermined value, but in the present embodiment, the second slot 522 may be formed.
  • the reinforcement part 580 of the) additionally supports the rotor pole 213 and thus may have a smaller width of the connection part 550. As a result, the amount of magnetic flux exiting the support portion 540 through the connection portion 550 may be reduced, so that the efficiency of the motor 1 including the same may be improved.
  • the reinforcement part 580 is not entirely formed at the outer end portion of the magnet embedding part 211, and a part thereof is formed to be opened by the first slot 521 of the first plate 501. Accordingly, the leakage of magnetic flux through the reinforcement part 580 in the rotor core 210 may be minimized. Accordingly, the structural strength of the rotor core 210 is reinforced and at the same time, the efficiency decrease of the motor 1 is considerably reduced than when the reinforcement portion 580 is entirely formed at the outer end of the magnet embedding portion 211. Can be.
  • FIG. 6 is a perspective view of another embodiment 210a of the rotor core shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a plan view showing an embodiment 502a of the second plate member of FIG. 6.
  • one or more first slots 521 may be formed in the second plate 502a together with one or more second slots 522.
  • the second slots 522 and the first slots 521 in the second plate 502a may be arranged in a specific pattern along the circumferential direction of the rotor.
  • only two slot portions 520 arranged in line with each other are formed in the form of the second slot 522, and the remaining slot portions 520 are formed in the second slot 522. It can be made in the form of.
  • only the first slot 521 may be formed in the first plate 501, but the present invention is not limited thereto.
  • the rotor core 210a is formed by alternately stacking one or more first plate 501 and one or more second plate 502a, and the one or more second plate 502a are sequentially rotated. It can be arranged as.
  • one or more first plate members 501 may be stacked on the second plate member 502a in which the straight second slots 522 are disposed in the 12 o'clock to 6 o'clock position.
  • the second second plate 502a is rotated by one protrusion 530 in the second slots 522 in a counterclockwise direction. It may be arranged to lie in the direction.
  • the second slots 522 are rotated by one protrusion 530 in the counterclockwise direction.
  • Another second plate 502a disposed to be laid may be stacked.
  • the reinforcement parts 580 formed at the outer ends of the magnet embedding parts 211 of the rotor core 210a may be arranged in a specific pattern along the outer circumferential surface of the rotor core 210a.
  • the reinforcement portion 580 may be formed at different positions with respect to the axial direction of the rotor.
  • the position of the reinforcement part 580 may be formed to be moved at predetermined intervals in the axial direction in the adjacent magnet embedding part 211, and the position of the reinforcement part 580 may be moved in a predetermined direction with respect to the axial direction.
  • the magnet embedding portion 211 having the reinforcement portion 580 and the magnet embedding portion 211 without the reinforcement portion 580 are alternately provided along the circumferential direction of the rotor.
  • the magnet embedding part 211 in which the reinforcement part 580 is not formed may include the first slot 521 of the at least one first plate 501 and the first slot 521 of the at least one second plate 502a. ) May be formed by overlapping.
  • the magnet embedding portion 211 formed to open the entire outer end portion may be formed at the skipped slot portion 520.
  • the second plate 502a including the second slot 522 and the first slot 521 are stacked to move the reinforcement part 580 in the magnet embedding parts 211 in the axial direction of the rotor.
  • the reinforcement parts 580 formed on the various magnet embedding parts 211 are formed on different plate materials, the amount of magnetic flux leaked through the reinforcement parts 580 in each plate material is reduced. Meanwhile, although the positions are different in the axial direction, the reinforcement parts 580 are uniformly distributed along the circumferential direction of the rotor, so that the reinforcement effect on the structural strength of the rotor core 210a may still be maintained. .
  • FIG. 8 is a perspective view of another embodiment 210b of the rotor core of FIG. 2.
  • each of the laminated plates 500 forming the rotor core 210b may further include a plurality of inner protrusions 810 protruding in the radial direction of the rotor from the outer circumference of the support 540.
  • the inner protrusion 810 may protrude from the support portion 540 between two protrusions 530 adjacent to each other, and may be provided in the radially inner side of the slot portion 520. An end of the inner protrusion 810 may contact the inner end of the permanent magnet 220 inserted into the slot 520 to support the permanent magnet 220.
  • a plurality of inner protrusions 810 may be provided to correspond to the plurality of slots 520.
  • the inner protrusion 810 may be integrally formed of the same material as the support part 540, the connection part 550, and the protrusions 530.
  • the permanent magnet 220 may be fixed at a fixed position inside the slot 520.
  • the inner protrusion 810 pushes the inner end of the permanent magnet 220, while the outer end of the permanent magnet 220 is supported by the outer protrusion 560, the permanent magnet 220 can be fixed in place.
  • even if only a single inner projection 810 is formed in the slot portion 520 can effectively support the permanent magnet 220, it is possible to minimize the contact between the inner projection 810 and the permanent magnet 220. Therefore, when the magnetized material is inserted as the permanent magnet 220 into the slot 520 and then magnetized, the magnetic field for the magnetized magnet can be minimized from leaking through the inner protrusion 810. It can make the magnetization effective.
  • the width W4 of the inner protrusion 810 in the circumferential direction of the rotor may be 0.1 mm or more and 4 mm or less.
  • the width W4 of the inner protrusion 810 is larger than 4 mm, the area of the portion where the permanent magnet 220 and the inner protrusion 810 contact is widened, and the amount of magnetic field leaked when the permanent magnet 220 is magnetized increases. The contact between the inner protrusion 810 and the permanent magnet 220 may be incompletely formed.
  • the width W4 of the inner protrusion 810 is less than 0.1 mm, the structural strength of the inner protrusion 810 may not be sufficient to stably support the permanent magnet 220.
  • the present invention provides a method of manufacturing the rotor core described above.
  • FIG 9 illustrates a process of manufacturing a rotor core included in a motor according to an embodiment of the present invention.
  • a first through hole 510 and a second through hole 590 may be drilled through a press method to the prepared laminate material. Further, the laminate material may be processed to form an outer shape of the laminate. Furthermore, the laminated plate material may be press-fitted to form a plurality of joining portions (not shown) protruding to one side (step A).
  • a plurality of second slots 522 can be drilled in the laminate material (step B).
  • the second slot is drilled, protrusions spaced apart from each other may be formed at both sides of the second slot.
  • the through-holes forming the second slot are positioned to be spaced inward from the outer end of the laminated plate by a predetermined interval, so that the reinforcement portion 580 integrally connected with the protrusions and connecting the protrusions on both sides to the outside of the second slot. ) May be formed.
  • the process of punching the second slot 522 may be performed through a punching means including a first press member having an end portion having a shape corresponding to the second slot.
  • the above-described process of drilling the first through hole, the process of drilling the second through hole, the process of forming the outer shape of the laminate and the process of drilling the second slot may be performed in any order.
  • the reinforcement may be selectively removed to form the first slot 521 (step C). That is, the first slot 521 may be formed by removing the reinforcement part 580 only at the portion where the first slot is to be formed. For example, as shown in FIG. 9, when the first plate includes only the first slot and the second plate includes only the second slot 522, a process of drilling the aforementioned second slot 522 is performed. The laminate plate performed up to can be used as the second plate material. For the other laminates, the first slots 521 may be formed by performing a process of removing all of the reinforcement portions formed while drilling the second slots, and the laminates may be used as the first plate. Alternatively, some of the reinforcement parts 580 may be removed from the plurality of second slots 522 perforated in one laminate to form the first slot 521 while leaving the rest as the second slot 522. have.
  • the end portion opened to the radially outer side of the second slot 522 by cutting the reinforcement part 580 formed while the second slot 522 is drilled to a predetermined width ( Hereinafter, an open part) can be formed.
  • a predetermined width hereinafter, an open part
  • a process of forming the first slot 521 by cutting the reinforcement part 580 may be performed through cutting means.
  • the rotor core is formed by laminating the first plate and the second plate.
  • the process of laminating the first plate and the second plate may include a step of fitting the first plate and the second plate using the previously formed coupling portion.
  • the manufacturing process can be simplified by manufacturing the first plate and the second plate in the same process line. That is, since the second slot is formed in the process of forming the first slot, it is not necessary to configure a separate process line to manufacture a laminate including the second slot.
  • Figure 10 shows another embodiment of a process for manufacturing a rotor core.
  • the plurality of second slots 522 may be drilled into the laminated plate material.
  • the reinforcement part 580 may be removed together. That is, as shown in FIG. 10, in the drilling step, the step of drilling the second slot 522 (step B1) and the step of drilling the first slot 521 (step B2) may be selectively performed.
  • the through-hole for forming the second slot 522 and the opening are drilled together to drill the second slot 522 and the reinforcement part 580. ) May be removed to form the first slot 521.
  • the puncturing means when the reinforcement part 580 is removed at the same time as the puncture of the second slot 522 as described above, the puncturing means, together with the first press member, forms an end portion corresponding to the opening part. It may include a second press member having.
  • the punching process is performed while the second press member is removed from the punching means.
  • the punching process is performed together with the first press member.
  • the drilling process may be performed while the second press member is mounted.
  • the above-described process of drilling the first through hole, the process of drilling the second through hole, the process of forming the outer shape of the laminate, and the process of drilling the first slot or the second slot may be performed in any order.
  • the rotor core may be formed by overlapping the laminates (step D).
  • the manufacturing process can be further simplified. This is because the punching means is basically driven to form the first slot. However, the punching means may be removed by simply removing the second press means from the punching means in the portion to form the second slot.

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Abstract

모터의 회전자 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 모터의 회전자는 고정자의 내측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성되고, 제1 판재 및 제2 판재를 포함하는 복수의 적층판이 적층되어 형성되며 샤프트홀, 복수의 회전자 폴 및 복수의 자석매입부를 포함하는 회전자코어; 및 상기 복수의 자석매입부에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함할 수 있다.

Description

회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법
본 발명은 모터의 회전자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조적 강도가 향상됨과 동시에 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
모터는 전기에너지로부터 회전력을 얻는 기계로서, 고정자와 회전자를 구비한다. 회전자는 고정자의 내측 또는 외측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성되고, 자기장과 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다.
자계를 발생시키기 위해 영구자석을 사용하는 영구자석 모터는 표면 부착형 영구자석 모터(surface mounted permanent magnet motor), 매입형 영구자석 모터(interior type permanent magnet motor), 스포크형 영구자석 모터(spoke type permanent magnet motor)로 구분될 수 있다. 이 중 스포크형 영구자석 모터는 구조적으로 자속 집중도가 높기 때문에 고 토크, 고 출력을 발생시킬 수 있으며, 동일 출력에 대해 모터를 소형화할 수 있다는 장점을 가지며, 따라서 고 토크, 고 출력 특성이 요구되는 세탁기 구동모터나 전기자동차 구동모터, 소형발전기 구동모터 등에 유용하게 적용될 수 있다.
이러한 스포크형 영구자석 모터는 일반적으로 모터의 샤프트를 중심으로 방사 형태로 배치되는 영구자석들과, 영구자석들을 지지하고 자속의 통로를 형성하도록 마련되는 회전자코어를 구비한다. 상기 회전자코어는 샤프트 주변으로부터 돌출된 회전자 폴에 의해 영구자석들을 지지하는데, 상기 회전자 폴과 샤프트 주변의 연결부가 두껍게 형성되면 이를 통해 자속이 누설되어 모터의 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 모터의 효율 향상을 위해서는 상기 연결부를 얇게 형성하는 것이 중요하다.
그러나, 상기 연결부를 얇게 형성할 경우, 회전자코어의 구조적 강도가 저하되어 회전자가 고속으로 회전하는 과정에서 회전자코어가 변형 또는 파손되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 회전자 폴이 흔들려 영구자석을 견고하게 지지하지 못해 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 영구자석이 회전자코어로부터 분리될 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 강도가 향상될 수 있도록 개선된 구조를 가지는 회전자코어를 포함하는 회전자를 제공하고자 한다.
또한, 회전자코어에 의한 자속의 누설을 최소화하여 이를 포함하는 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 회전자코어를 포함하는 회전자를 제공하고자 한다.
또한, 동일한 공정 라인을 이용하여 제조 공정을 단순화할 수 있는 회전자의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고정자의 내측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성되는 모터의 회전자에 있어서, 제1 판재 및 제2 판재를 포함하는 복수의 적층판이 적층되어 형성되며, 샤프트가 삽입될 수 있는 샤프트홀, 상기 샤프트홀의 외측에 상기 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되는 복수의 회전자 폴 및 상기 복수의 회전자 폴 사이에 형성되는 복수의 자석매입부를 포함하는 회전자코어; 및 상기 복수의 자석매입부에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하되, 상기 제1 판재는, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측단부가 개방된 형상의 제1 슬롯을 적어도 하나 포함하고, 상기 제2 판재는, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측이 막히게 형성된 제2 슬롯을 적어도 하나 포함하며, 상기 제1 판재의 상기 제1 슬롯과 상기 제2 판재의 상기 제2 슬롯이 중첩되어 상기 복수의 자석매입부 중 적어도 하나를 형성하는 모터의 회전자를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정자의 내측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성되는 모터의 회전자에 있어서, 복수의 적층판이 적층되어 형성되며, 샤프트가 삽입될 수 있는 샤프트홀, 상기 샤프트홀의 외측에 상기 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되는 복수의 회전자 폴 및 상기 복수의 회전자 폴 사이에 형성되는 복수의 자석매입부를 포함하는 회전자코어; 및 상기 복수의 자석매입부에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하되, 상기 복수의 자석매입부 중 적어도 하나의 외측단부에는 개구부와 보강부가 상기 회전자의 축방향을 따라 번갈아가며 제공되고, 상기 보강부는 상기 영구자석의 외측에서 서로 인접한 두 개의 상기 회전자 폴의 외측단을 연결하는 모터의 회전자를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되고, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측이 막히게 형성된 복수의 제2 슬롯을 제1 판재 및 제2 판재에 천공하는 단계; 상기 제2 슬롯 외측의 막힌 부분을 제거하여 상기 반경방향 외측단부가 개방된 형상의 제1 슬롯을 상기 제1 판재에 형성하는 단계; 및 상기 제1 판재의 상기 제1 슬롯과 상기 제2 판재의 상기 제2 슬롯이 중첩되도록 상기 제1 판재와 상기 제2 판재를 적층하여 회전자코어를 형성하는 단계를 포함하는 모터의 회전자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 회전자코어를 포함하는 회전자 및 그 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 보강부를 형성함으로써 회전자코어의 구조적 강도를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 회전자 폴과 샤프트 주변을 연결하는 부분의 폭을 더욱 작게 만들 수 있어 이를 통한 자속의 누설을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 보강부가 자석매입부의 외측 전체에 형성되는 것이 아닌바, 보강부를 통한 자속의 누설 또한 최소화할 수 있어 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 동일한 공정 라인을 이용하여 제조 공정을 단순화할 수 있어, 추가적인 제조 설비 없이도 회전자를 용이하게 제조할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 회전자의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 회전자코어의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 회전자코어를 분해하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 제2 판재를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 2의 회전자코어의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 제2 판재의 일 실시예를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 2의 회전자코어의 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함된 회전자코어를 제조하는 공정의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 10은 회전자코어를 제조하는 공정의 다른 실시예를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 아래의 설명에서 축방향(Z, 도 1 참조)은 회전자의 샤프트에 평행한 방향을 의미하고, 원주방향(Q, 도 2 참조)과 반경방향(R, 도 1 참조)은 각각 샤프트를 중심으로 하는 원의 둘레방향과 반지름방향을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(1)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 회전자(20)의 일 실시예의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2의 회전자코어(210)의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 모터(1)는 모터(1)의 외관을 형성하는 모터 하우징(10)과, 모터 하우징(10) 내부에 수용되는 고정자(30) 및 회전자(20)와, 회전자(20)에 연결되는 샤프트(40)를 포함할 수 있다. 고정자(30)는 모터 하우징(10)에 고정될 수 있으며, 회전자(20)는 고정자(30)의 내부에 배치될 수 있다. 회전자(20)는 고정자(30)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성된다. 회전자(20)의 중앙에는 샤프트(40)가 삽입되어 고정되며, 이러한 샤프트(40)는 회전자(20)와 함께 회전할 수 있다. 샤프트(40)의 일측 단부는 모터 하우징(10)에 형성된 개구를 통해 외부로 돌출될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 샤프트(40)는 베어링(50) 등을 통해 모터 하우징(10)에 지지될 수 있다.
구체적으로, 고정자(30)는 고정자코어(310)와, 코일(320)을 포함할 수 있다. 고정자코어(310)는 중공 형상의 쉘(shell) 형태로서, 중앙부에는 회전자(20)를 수용하기 위한 빈 공간이 형성될 수 있다. 고정자코어(310)는 프레스 가공된 철판을 적층하여 형성될 수 있으며, 내측을 향하여 반경방향으로 돌출된 복수의 티스(teeth)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 티스는 고정자(30)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 코일(320)은 상기 복수의 티스에 권선됨으로써 서로 인접한 두 개의 티스 사이의 공간에 수용될 수 있다. 코일(320)은 외부 전원과 연결되어 전압을 인가받을 수 있으며, 전압이 인가될 때 회전자(20)의 영구자석(220)과 상호작용하는 전자기장을 발생시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 회전자(20)는 고정자코어(310)의 내부에 배치되는 회전자코어(210)와, 회전자코어(210)의 내부에 삽입되는 영구자석(220)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 회전자코어(210)는 복수의 판재가 회전자의 축방향으로 적층된 형태일 수 있다. 이러한 적층판(500)은 자성 재료(ferromagnetic material or magnetically permeable material)로 이루어진 것으로서, 예컨대 규소강판을 프레스 가공하여 형성된 것일 수 있다. 각각의 적층판(500)에는 샤프트(40)가 삽입되기 위한 제1 통공(510)과, 영구자석(220)이 삽입되기 위한 슬롯부(520)가 적층판(500)을 관통하여 형성될 수 있다.
각각의 적층판(500)에 형성된 제1 통공(510)과 슬롯부(520)가 중첩되도록 복수의 적층판(500)이 적층되어 회전자코어(210)를 형성할 수 있다. 이때, 중첩된 제1 통공(510)이 상기 회전자코어(210)를 축방향으로 관통하는 샤프트홀(215)을 형성하고, 중첩된 슬롯부(520)가 상기 회전자코어(210)를 축방향으로 관통하는 자석매입부(211)를 형성할 수 있다. 샤프트홀(215)은 회전자코어(210)의 중심에 위치할 수 있다. 또한, 회전자코어(210)에는 자석매입부(211)가 복수개 형성되며, 상기 복수의 자석매입부(211)는 샤프트홀(215)의 둘레에 회전자의 원주방향으로 서로 이격되게 배열될 수 있다. 자석매입부(211)는, 회전자의 반경방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있으며, 샤프트홀(215)을 중심으로 방사형으로 마련될 수 있다.
서로 인접한 두 개의 자석매입부(211) 사이에는 적층된 복수의 적층판(500)에 의해 회전자 폴(rotor pole, 213)이 형성될 수 있다. 복수의 자석매입부(211)에 대응하여 회전자 폴(213) 또한 복수개 제공되며, 회전자의 원주방향을 따라 서로 하나의 자석매입부(211) 만큼의 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 회전자 폴(213)은 샤프트홀(215)로부터 방사상으로 돌출될 수 있다. 이러한 회전자 폴(213)들은 고정자(30)의 티스와 대향되며, 그 개수는 티스의 개수와 동일할 수 있다.
영구자석(220)은 복수개 마련될 수 있으며, 각각의 영구자석(220)은 대응되는 자석매입부(211)에 삽입될 수 있다. 이로써, 영구자석(220) 또한 샤프트홀(215)을 중심으로 방사상으로 위치하도록 회전자의 원주방향을 따라 배열될 수 있다. 영구자석(220)은 페라이트 자석일 수 있다. 또는, 네오디뮴(Neodymium)이나 사마륨(samarium)과 같은 희토류를 포함하는 자석일 수 있다. 본 명세서의 도면에서는 각각 10개의 자석매입부(211) 및 영구자석(220)이 마련된 예가 도시되었으나, 영구자석(220)의 수는 변경될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(20)는 축방향 양측에 제공되는 한 쌍의 커버(230)를 더 포함할 수 있다. 커버(230)는 각각 회전자의 축방향 단부를 외측에서 덮어 영구자석(220)이 회전자코어(210)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 상기 커버(230)는 구리, 스테인리스 스틸 등의 비자성체로 이루어질 수 있다.
또한, 회전자(20)는 회전자코어(210)와 커버(230)를 결합하기 위한 체결부재(240)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 회전자코어(210)의 회전자 폴(213) 중 적어도 하나에는 이를 회전자의 축방향으로 관통하는 체결홀(217)이 형성될 수 있다. 체결홀(217)은, 각각의 적층판(500)에 형성된 제2 통공(590)이 중첩됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 각각의 커버(230)에는 회전자코어(210)에 형성된 체결홀(217)에 대응하도록 관통공(247)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 커버(230)를 회전자코어(210)의 양측에 배치시킨 후 체결부재(240)를 상기 관통공(247)과 체결홀(217)에 동시에 삽입하고 체결하여 커버(230)를 회전자코어(210)에 고정할 수 있다.
도 4은 도 3의 회전자코어(210)를 분해하여 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 제2 판재(502)의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 4를 참조하면, 회전자코어(210)를 형성하는 적층판(500)들에는 각각 샤프트홀(215)을 형성하기 위한 제1 통공(510)과, 자석매입부(211)를 형성하기 위한 복수의 슬롯부(520)가 형성될 수 있다. 여기서, 서로 인접한 두 개의 슬롯부(520) 사이에는 돌출부(530)가 형성될 수 있다.
제1 통공(510)은 소정 직경을 가지며, 적층판(500)의 중심에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 통공(510)은 환형의 지지부(540)에 의해 형성될 수 있다. 지지부(540)는 제1 통공(510)에 삽입된 샤프트(40)와 마주하는 내측둘레와 자석매입부(211)에 삽입된 영구자석(220)을 마주하는 외측둘레를 가지며, 상기 내측둘레는 제1 통공(510)을 형성할 수 있다. 상기 지지부(540)는 돌출부(530)들과 연결부(550)를 통해 연결될 수 있다.
지지부(540)의 반경방향으로의 폭(W1), 즉 상기 내측둘레와 상기 외측둘레의 직경의 차는 1 mm 이상 20 mm 이하일 수 있다. 지지부(540)의 폭(W1)이 20mm보다 크면 지지부(540)를 통해 누설되는 자속이 커져 모터(1)의 성능이 저하된다. 한편, 지지부(540)의 폭(W1) 1mm는 샤프트(40)를 지지하는 한편 이와 연결된 돌출부(530)들의 무게를 견딜 수 있는 최소의 폭으로서, 지지부(540)의 폭(W1)이 이보다 작으면 지지부(540)가 변형되는 등의 구조적인 문제가 발생할 수 있다.
상기 지지부(540)의 주변에는 복수의 슬롯부(520)가 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 상술한 바와 같이, 슬롯부(520)에는 영구자석(220)이 삽입될 수 있다. 각각의 슬롯부(520)는 지지부(540)의 외측둘레로부터 회전자의 반경방향으로 연장될 수 있다.
상기 슬롯부(520)들 사이에는 돌출부(530)가 형성될 수 있다. 예컨대, 적층판(500)에 원주방향으로 복수의 슬롯부(520)를 서로 이격되게 형성하면, 인접한 두 개의 슬롯 사이에 남겨진 판재 부분이 복수의 돌출부(530)를 형성할 수 있다. 복수의 돌출부(530)는 슬롯부(520)들과 마찬가지로 지지부(540)의 주변에 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 돌출부(530)는 슬롯부(520)에 삽입된 영구자석(220)을 지지하고, 영구자석(220)으로부터 발생되는 자속의 통로를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 각각의 돌출부(530)는 연결부(550)를 통해 지지부(540)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결부(550)는 지지부(540)의 외측둘레로부터 반경방향으로 돌출되어 돌출부(530)의 내측단부까지 연장될 수 있다. 연결부(550)는 돌출부(530)들에 대응하여 복수개 제공될 수 있으며, 돌출부(530)들과 마찬가지로 지지부(540)의 둘레에 회전자의 원주방향을 따라 소정 간격을 두고 배열될 수 있다.
여기서, 연결부(550)의 원주방향으로의 폭(W2)은 0.1 mm 이상 10 mm 이하일 수 있다. 연결부(550)의 폭(W2)이 0.1mm보다 작은 경우에는 연결부(550)가 돌출부(530)를 지지할 수 있는 충분한 강성을 확보하지 못하여 고속 회전 시에 손상되거나 변형되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 연결부(550)의 폭(W2)이 10mm보다 크면 연결부(550)를 통해 지지부(540) 쪽으로 빠져나가는 자속이 커져 모터(1)의 성능이 저하된다. 상기 연결부(550)의 폭(W2)은 후술되는 보강부(580)에 의해 더욱 작게 형성될 수 있으며, 이 경우 바람직하게는 연결부(550)의 폭(W2)이 5 mm 이하일 수 있다.
일례에 따르면, 돌출부(530)의 반경방향 외측에는 회전자의 원주방향으로 돌출되는 외측돌기(560)가 형성될 수 있다. 외측돌기(560)는 슬롯부(520)의 양측에 마련되는 돌출부(530)들로부터 상기 슬롯부(520) 쪽으로 각각 돌출되어 슬롯부(520)에 삽입되는 영구자석(220)의 외측단부와 접하여 영구자석(220)을 지지할 수 있다. 영구자석(220)의 외측단부를 지지함에 따라, 외측돌기(560)는 회전자(20)가 회전 시에 원심력에 의해 영구자석(220)이 회전자코어(210)로부터 인출되는 것을 방지할 수 있다.
상기의 지지부(540), 연결부(550), 돌출부(530) 및 외측돌기(560)는 모두 같은 재질로 일체로 형성될 수 있다. 예컨대, 하나의 판재를 대응되는 모양으로 프레스 가공하여 형성될 수 있다.
적층판(500)들을 적층된 상태로 고정하기 위해, 두 개의 적층판(500)들은 각각의 돌출부(530)에 형성된 결합부(570)를 통해 서로 끼워 맞춰질 수 있다. 결합부(570)는 각 적층판(500)의 적어도 하나의 돌출부(530)에 회전자의 축방향으로 돌출되게 형합될 수 있다. 결합부(570)의 돌출된 부분의 내측에는 또 다른 결합부(570)가 삽입될 수 있는 빈 공간이 형성될 수 있다. 어느 하나의 적층판(500)의 결합부(570) 내의 상기 빈 공간에 다른 적층판(500)의 결합부(570)가 삽입되어 끼워 맞춰질 수 있다. 필요에 따라, 결합부(570) 내부의 빈 공간에는 결합부(570)간의 견고한 결합을 위한 돌기부, 후크부 등(미도시)이 형성될 수도 있다.
이와는 달리, 적층판(500)들은 다른 방식으로 결합될 수도 있다. 예컨대, 별도의 결합수단 없이, 전술된 체결부재(240)가 제2 통공(590)을 통과하여 체결되는 것에 의해 복수의 적층판(500)들이 맞닿은 상태로 견고하게 고정될 수도 있다. 또는, 적층판(500)들은 접착제 등에 의해 서로 접합될 수도 있다.
한편, 본 실시예에서, 슬롯부(520)는 제1 슬롯(521)이거나 제2 슬롯(522)의 형태로 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 슬롯(521)은 그 반경방향 외측단부가 개방된 형태로, 적층판(500)의 외주연으로부터 중심을 향해 오목하게 리세스되어 형성된 것일 수 있다. 한편, 제2 슬롯(522)은 그 반경방향 외측이 막힌 형태로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 슬롯(522)은 적층판(500)의 외주연으로부터 소정 간격 내측으로 이격되어 적층판(500)을 관통하는 홀일 수 있다. 이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 슬롯(522)의 외측에는 보강부(580)가 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 보강부(580)는 제2 슬롯(522)의 양측에 형성된 두 개의 돌출부(530)의 외측단을 연결하며, 돌출부(530)들과 같은 재질로 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적층판(500)의 외주연으로부터 소정 간격 내측으로 이격되게 적층판(500)에 제2 슬롯(522)을 뚫으면, 제2 슬롯(522)의 반경방향 외측단부와 적층판(500)의 외주연 사이에 남겨진 판재 부분이 보강부(580)를 형성할 수 있다.
여기서, 보강부(580)는 외측돌기(560)로부터 회전자의 원주방향으로 돌출되어 마주보는 두 개의 외측돌기(560)를 연결하는 것일 수 있다. 즉, 보강부(580)는 회전자의 반경방향에 대해 외측돌기(560)와 동일선상에 위치할 수 있다. 일례에 따르면, 도 5의 확대도와 같이, 상기 보강부(580)의 반경방향으로의 폭(W3)은 외측돌기(560)의 폭보다 작을 수 있다. 이 때, 상기 보강부(580)는 회전자의 반경방향에 대해 외측에 치우쳐 형성될 수 있고, 보강부(580)의 반경방향 내측에 단차를 형성할 수 있다.
이로써, 보강부(580)를 외측돌기(560)와 이격되게 형성하기 위해 복잡한 프레스 공정을 거칠 필요가 없어 제작 상의 어려움이 해소될 수 있다. 또한, 보강부(580)와 외측돌기(560) 사이에 이격공간이 형성되지 않는바, 회전자(20)가 회전 시 원심력에 의해 영구자석(220)이 외측돌기(560)에 가하는 힘을 보강부(580)가 함께 받을 수 있다. 보강부(580)가 외측돌기(560)를 보강하는 역할도 함으로써, 회전자코어(210)의 구조를 더욱 안정화시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 보강부(580)는 외측돌기(560)와 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 이 경우에는 외측돌기(560)가 보강부(580)와 구분되지 않을 수 있으며, 보강부(580)가 외측돌기(560)의 역할을 함께할 수 있다. 즉, 영구자석(220)은 보강부(580)의 반경방향 내측단부에 접할 수 있으며, 보강부(580)가 회전자(20)가 회전 시 영구자석(220)의 인출을 방지할 수 있다. 이 경우 프레스 공정이 더욱 단순화될 수 있다.
상술된 바와 같이 제2 슬롯(522)에 보강부(580)가 형성됨으로써, 적층판(500)의 구조적 강도가 향상될 수 있다. 보강부(580)는 제2 슬롯(522)의 양측의 돌출부(530)를 연결함으로써 돌출부(530)를 회전자의 원주방향으로 지지할 수 있다. 이에 따라, 돌출부(530)의 측방향으로 흔들리지 않아 구조적 안정성이 향상될 수 있고, 돌출부(530)와 지지부(540)를 연결하는 연결부(550)의 폭을 작게 하는 경우에도 일정 수준 이상의 구조적 안정성이 유지될 수 있다. 그 결과, 적층판(500)의 구조적 강도를 유지하면서도 연결부(550)를 통해 지지부(540)로 누설되는 자속의 양을 줄여 모터(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 보강부(580)의 반경방향으로의 폭(W3)은 0.1 mm 이상 2 mm 이하일 수 있다. 보강부(580)의 폭(W3)이 2mm보다 크면 보강부(580)를 통해 누설되는 자속이 커져 모터(1)의 성능이 저하될 수 있다. 반면, 보강부(580)의 폭(W3)이 0.1mm보다 작은 경우에는 보강부(580)가 돌출부(530)들을 지지하는 효과가 미미해져 적층판(500)의 구조적 강도 향상을 기대하기 어렵다. 바람직하게는, 보강부(580)의 폭(W3)은 1 mm 이하일 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 회전자코어(210)는 제1 판재(501) 및 제2 판재(502)를 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 회전자코어(210)를 구성하는 서로 적층된 복수의 적층판(500)은 제1 판재(501) 및 제2 판재(502)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 판재(501)에는 하나 이상의 제1 슬롯(521)이 형성될 수 있고, 제2 판재(502)에는 하나 이상의 제2 슬롯(522)이 형성될 수 있다. 일례에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 판재(501)의 슬롯부(520)는 모두 제1 슬롯(521)의 형태로 이루어질 수 있고, 제2 판재(502)의 슬롯부(520)는 모두 제2 슬롯(522)의 형태로 이루어질 수 있다.
다만, 본 발명에서 제1 판재(501)와 제2 판재(502)에 형성되는 슬롯부(520)의 형태가 각각 제1 슬롯(521)과 제2 슬롯(522)으로 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 후술되는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 판재에는 제1 슬롯(521)과 함께 하나 이상의 제2 슬롯(522)이 형성될 수 있으며, 제2 판재(502a)에도 제2 슬롯(522)과 함께 하나 이상의 제1 슬롯(521)이 형성될 수 있다.
또한, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)는 상이할 수 있다. 여기서, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)가 상이하다 함은 두 개의 판재를 어느 방향으로 겹쳐 보아도 동일하지 않은 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 상술된 예와 같이 제1 판재(501)는 제1 슬롯(521)만을 포함하고, 제2 판재(502)는 제2 슬롯(522)만을 포함할 수 있다. 또는, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)가 각각 제1 슬롯(521)과 제2 슬롯(522)을 모두 포함하되, 그 개수나 배열 방식이 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 판재(501)와 제2 판재(502) 모두 10개의 슬롯부(520)를 포함하지만, 제1 판재(501)는 7개의 제1 슬롯(521)과 3개의 제2 슬롯(522)을 포함하는 한편 제2 판재(502)는 3개의 제1 슬롯(521)과 7개의 제2 슬롯(522)을 포함할 수 있다. 또는, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)가 서로 동일한 개수의 제1 슬롯(521)과 제2 슬롯(522)을 포함하지만, 제1 슬롯(521)들 사이에 제2 슬롯(522)이 배열되는 방식이 양자간에 상이할 수 있다.
그러나, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)가 상이한 것으로 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 이 경우, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)에 각각 동일한 개수의 제1 슬롯(521)과 제2 슬롯(522)이 동일한 배열 방식으로 형성될 수 있으며, 제1 판재(501)는 소정 방향으로 회전되어 제2 판재(502)와 꼭 맞게 겹쳐질 수 있다.
상기와 같은 제1 판재(501) 및 제2 판재(502)는 서로 적층되어 회전자코어(210)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 여기서, 제1 판재(501)와 제2 판재(502)가 적층될 때, 제1 판재(501)의 제1 슬롯(521)들 중 적어도 하나와 제2 판재(502)의 제2 슬롯(522)들 중 적어도 하나가 중첩될 수 있다. 제1 판재(501)의 제1 슬롯(521)과 제2 판재(502)의 제2 슬롯(522)은 서로 겹쳐져 하나의 자석매입부(211)를 형성할 수 있다. 이 경우, 자석매입부(211)는 그 반경방향 외측단부의 축방향 일부(제1 슬롯이 형성된 부분)에는 개구부(OP)가 형성되는 반면, 다른 일부(제2 슬롯이 형성된 부분)는 보강부(580)가 형성되어 막히게 구성될 수 있다.
회전자코어(210)는 하나 이상의 제1 판재(501)와 하나 이상의 제2 판재(502)가 번갈아가면서 적층되어 형성될 수 있다. 이 때, 복수의 제1 판재(501)의 특정한 제1 슬롯(521)이 복수의 제2 판재(502)의 특정한 제2 슬롯(522)과 중첩되어 하나의 자석매입부(211)를 형성할 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제1 판재(501)와 하나 이상의 제2 판재(502)가 번갈아가면서 적층됨에 따라, 하나의 자석매입부(211)의 외측단부에는 복수의 개구부(OP)와 복수의 보강부(580)가 회전자의 축방향을 따라 번갈아가며 형성될 수 있다. 이 때, 상기 개구부(OP)의 축방향 길이(H1)는 서로 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에 적층된 제1 판재(501)의 개수에 비례하고, 보강부(580)의 축방향 길이(H2)는 서로 인접한 두 개의 제1 판재(501) 사이에 적층된 제2 판재(502)의 개수에 비례할 수 있다.
일 예로, 도 4 및 도 5와 같이 제1 판재(501)에는 제1 슬롯(521)만이 형성되고 제2 판재(502)에는 제2 슬롯(522)만이 형성된 경우, 일정한 개수의 복수의 제1 판재(501) 당 하나의 제2 판재(502)가 적층될 수 있다. 다르게 설명하자면, 서로 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에는 n개의 제1 판재(501)가 적층될 수 있다. 여기서, n은 2보다 크거나 같은 정수일 수 있다. 예컨대, 하나의 제2 판재(502) 위에 n개의 제1 판재(501)가 적층되고, 그 위에 또 다른 하나의 제2 판재(502)가 적층될 수 있다. 그리고 상기 제2 판재(502) 위에 또 다시 n개의 제1 판재(501) 및 하나의 제2 판재(502)가 순차적으로 적층될 수 있다. 이 경우, 서로 중첩된 제1 슬롯(521)과 제2 슬롯(522)이 형성하는 자석매입부(211)의 외측단부에 형성된 개구부(OP)의 축방향 길이(H1)는 보강부(580)의 축방향 길이(H2)보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 하나의 제2 판재(502)에 대해 복수의 제1 판재(501)가 제공될 때, 제1 판재(501)의 개수는 회전자코어(210)의 직경에 따라 결정될 수 있다. 즉, 서로 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에 제공되는 제1 판재(501)의 개수 n 은 회전자코어(210)의 직경과 상관관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 회전자코어(210)의 직경이 크게 형성될수록, 제1 판재(501)의 개수 n 이 작아질 수 있다. 또는, 각각의 자석매입부(211)의 외측단부에 형성된 개구부(OP)의 축방향 길이(H1)가 회전자코어(210)의 직경에 따라 결정되고, 적층된 구조의 두께가 상기 길이(H1)가 되는 만큼의 제1 판재(501)들이 서로 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에 제공될 수 있다.
제1 판재(501)들과 제2 판재(502)들의 적층 패턴이 상술된 예로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 회전자코어(210)에서, 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에 제공되는 제1 판재(501)들의 개수가 일정하지 않을 수도 있다. 또는, 인접한 두 개의 제2 판재(502) 사이에 하나의 제1 판재(501)만이 제공될 수도 있다. 또는, 제2 판재(502)가 두 개 이상 겹쳐서 적층되고, 그 일측에 하나 이상의 제1 판재(501)가 제공될 수도 있다.
상술된 실시예에 따르면, 회전자코어(210)가 보강부(580)가 형성된 제2 판재(502)를 포함함으로써, 회전자코어(210)의 구조적 강도가 향상될 수 있다. 즉, 종래에는 서로 인접한 두 개의 회전자 폴(213) 사이가 전부 개방되게 형성되어 회전자코어(210)가 고속으로 회전 시 회전자 폴(213)이 흔들리는 문제가 있었지만, 본 실시예에서는 제2 판재(502)의 제2 슬롯(522)에 형성된 보강부(580)가 두 개의 회전자 폴(213)의 외측단부를 연결하여 회전자 폴(213)을 지지하므로 고속으로 회전 시에도 회전자코어(210)의 구조가 안정적으로 유지될 수 있다. 더 나아가, 종래에는 각각의 회전자 폴(213)이 연결부(550)에 의해서만 지지되기 때문에 연결부(550)의 폭이 소정 값 이하로는 형성될 수 없었으나, 본 실시예에서는 제2 슬롯(522)의 보강부(580)가 회전자 폴(213)을 추가적으로 지지하는바 연결부(550)의 폭이 더욱 작게 형성될 수 있다. 그 결과, 연결부(550)를 통해 지지부(540)로 빠져나가는 자속의 양이 줄어들어 이를 포함한 모터(1)의 효율이 향상될 수 있다.
아울러, 자석매입부(211)의 외측단부에 전체적으로 보강부(580)가 형성되는 것이 아니며, 일부는 제1 판재(501)의 제1 슬롯(521)에 의해 개방된 형태로 형성된다. 이에 따라, 회전자코어(210)에서 보강부(580)를 통해 자속이 누설되는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 회전자코어(210)의 구조적 강도를 보강함과 동시에, 자석매입부(211)의 외측단부에 보강부(580)가 전체적으로 형성되어 있을 때보다 모터(1)의 효율 저하를 현저하게 줄일 수 있다.
도 6는 도 1에 도시된 회전자코어의 다른 실시예(210a)의 사시도이고, 도 7은 도 6의 제2 판재의 일 실시예(502a)를 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 판재(502a)에는 하나 이상의 제2 슬롯(522)과 함께 하나 이상의 제1 슬롯(521)이 형성될 수 있다. 이 때, 제2 판재(502a) 내에서 제2 슬롯(522)들과 제1 슬롯(521)들은 회전자의 원주방향을 따라 특정한 패턴으로 배열될 수 있다. 일 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 일직선상에 배치된 두 개의 슬롯부(520)만이 제2 슬롯(522)의 형태로 이루어지고, 나머지 슬롯부(520)들은 제2 슬롯(522)의 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 제1 판재(501)에는 제1 슬롯(521)만이 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 회전자코어(210a)는 하나 이상의 제1 판재(501)와 하나 이상의 제2 판재(502a)가 번갈아가면서 적층되어 형성되되, 상기 하나 이상의 제2 판재(502a)는 순차적으로 회전된 상태로 배치될 수 있다. 예컨대, 일직선상의 제2 슬롯(522)들이 12시-6시 방향으로 놓여진 상태로 배치된 제2 판재(502a)의 위에 하나 이상의 제1 판재(501)가 적층될 수 있다. 상기 제1 판재(501)들 위에 다른 제2 판재(502a)가 적층될 때, 상기 다른 제2 판재(502a)는 제2 슬롯(522)들이 반시계방향으로 하나의 돌출부(530)만큼 회전된 방향으로 놓여지도록 배치될 수 있다. 그리고 상기 제2 판재(502a) 위에 또 다시 하나 이상의 제1 판재(501)가 적층된 후, 그 위에 제2 슬롯(522)들이 또 다시 반시계방향으로 하나의 돌출부(530)만큼 회전된 방향으로 놓여지도록 배치된 또 다른 제2 판재(502a)가 적층될 수 있다.
이로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자코어(210a)의 자석매입부(211)들의 외측단부에 형성된 보강부(580)들이 회전자코어(210a)의 외주면을 따라 특정한 패턴을 이루며 배열될 수 있다. 이를 위해, 회전자의 원주방향으로 배열된 복수의 자석매입부(211)에서, 보강부(580)가 회전자의 축방향에 대해 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 인접한 자석매입부(211)에서 보강부(580)의 위치가 축방향으로 소정 간격씩 옮겨지게 형성될 수 있고, 보강부(580)의 위치는 축방향에 대해 일정한 방향으로 옮겨질 수 있다.
또는, 상술된 예와는 달리, 보강부(580)가 형성된 자석매입부(211)와 보강부(580)가 형성되지 않은 자석매입부(211)가 회전자의 원주방향을 따라 번갈아가며 제공될 수 있다. 이 경우, 보강부(580)가 형성되지 않은 자석매입부(211)는, 하나 이상의 제1 판재(501)의 제1 슬롯(521)과 하나 이상의 제2 판재(502a)의 제1 슬롯(521)이 중첩됨으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 상술된 예에서, 제2 판재(502a)들은 적층될 때마다 일직선상의 제2 슬롯(522)들이 반시계방향으로 두 개의 돌출부(530)만큼 회전된 방향으로 놓여지게 회전되어 배치될 수 있다. 이 경우, 건너뛰어진 슬롯부(520)의 위치에는 외측단부 전체가 개방되게 형성된 자석매입부(211)가 형성될 수 있다.
본 실시예와 같이 제2 슬롯(522)과 제1 슬롯(521)을 함께 포함하는 제2 판재(502a)를 적층하여자석매입부(211)들에서 보강부(580)를 회전자의 축방향에 대해 서로 다른 위치에 형성하는 경우, 보강부(580)를 통해 누설되는 자속의 양을 더욱 줄일 수 있다. 여러 자석매입부(211)들에 형성되는 보강부(580)들이 서로 다른 판재에 형성된 것이므로, 각각의 판재에서 보강부(580)를 통해 누실되는 자속의 양이 줄어든다. 한편, 축방향으로는 서로 다른 위치이지만, 보강부(580)들이 회전자의 원주방향을 따라서는 균일하게 분포되는바, 회전자코어(210a)의 구조적 강도에 대한 보강 효과는 여전히 유지될 수 있다.
도 8은 도 2의 회전자코어의 또 다른 실시예(210b)의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 회전자코어(210b)를 형성하는 각각의 적층판(500)은 지지부(540)의 외측둘레로부터 회전자의 반경방향으로 돌출되는 복수의 내측돌기(810)를 더 포함할 수 있다. 내측돌기(810)는 서로 인접한 두 개의 돌출부(530) 사이에서 지지부(540)로부터 돌출될 수 있으며, 슬롯부(520)의 반경방향 내측에 제공될 수 있다. 내측돌기(810)의 끝단은 슬롯부(520)에 삽입된 영구자석(220)의 내측단부와 접하여 영구자석(220)을 지지할 수 있다. 내측돌기(810)는 복수의 슬롯부(520)에 대응되게 복수개 마련될 수 있다. 또한, 상기의 내측돌기(810)는 지지부(540), 연결부(550) 및 돌출부(530)들과 같은 재질로 일체로 형성될 수 있다.
내측돌기(810)가 형성됨으로써, 영구자석(220)이 슬롯부(520) 내부의 정위치에 고정될 수 있다. 내측돌기(810)가 영구자석(220)의 내측단부를 미는 한편, 영구자석(220)의 외측단부는 외측돌기(560)에 의해 지지되므로 영구자석(220)이 정위치에 고정될 수 있다. 또한, 슬롯부(520)에 단일의 내측돌기(810)만 형성되어도 영구자석(220)을 효과적으로 지지할 수 있어, 내측돌기(810)와 영구자석(220)간의 접점을 최소화할 수 있다. 따라서, 영구자석(220)으로서 미착자된 재료를 슬롯부(520)에 삽입 후 착자할 때 착자를 위한 자기장이 내측돌기(810)를 통해 누설되는 것을 최소화할 수 있고, 영구자석(220)의 착자가 효과적으로 이뤄지게 할 수 있다.
회전자의 원주방향으로 내측돌기(810)의 폭(W4)는 0.1 mm 이상 4 mm 이하일 수 있다. 내측돌기(810)의 폭(W4)이 4mm보다 큰 경우 영구자석(220)과 내측돌기(810)가 접촉하는 부분의 영역이 넓어져 영구자석(220)의 착자 시 누설되는 자기장의 양이 증가될 수 있고, 내측돌기(810)와 영구자석(220) 간의 접촉이 불완전하게 형성될 수 있다. 반면, 내측돌기(810)의 폭(W4)이 0.1mm미만으로 지나치게 얇을 경우, 내측돌기(810)의 구조적인 강도가 영구자석(220)을 안정적으로 지지하기에 충분하지 않을 수 있다.
아울러, 본 발명은 상술된 회전자코어를 제조하는 방법을 제공한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함된 회전자코어를 제조하는 공정을 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 먼저 준비된 적층판 재료에 프레스 공법을 통해 제1 통공(510) 및 제2 통공(590)을 천공할 수 있다. 또한, 상기 적층판 재료를 가공하여 적층판의 외형을 형성할 수 있다. 더 나아가, 상기 적층판 재료를 압입하여 일측으로 돌출된 복수의 결합부(미도시)를 형성할 수 있다 (공정 A).
또한, 적층판 재료에 복수의 제2 슬롯(522)을 천공할 수 있다 (공정 B). 제2 슬롯이 천공됨에 따라, 제2 슬롯의 양측에는 서로 이격된 돌출부들이 형성될 수 있다. 여기서, 제2 슬롯을 형성하는 관통홀은 적층판의 외측단으로부터 소정 간격 내측으로 이격되게 위치하며, 따라서 제2 슬롯의 외측에는 양측의 돌출부들을 서로 연결하며 상기 돌출부들과 일체로 이루어진 보강부(580)가 형성될 수 있다. 상기의 제2 슬롯(522)을 천공하는 공정은, 제2 슬롯에 대응되는 형상의 단부를 갖는 제1 프레스부재를 포함하는 천공수단을 통해 수행될 수 있다.
상술된 제1 통공을 천공하는 공정, 제2 통공을 천공하는 공정, 적층판의 외형을 형성하는 공정 및 제2 슬롯을 천공하는 공정들은 순서에 관계없이 진행될 수 있다.
적층판에 제2 슬롯이 천공된 상태에서, 상기 보강부를 선택적으로 제거하여 제1 슬롯(521)을 형성할 수 있다 (공정 C). 즉, 제1 슬롯을 형성하고자 하는 부분에서만 상기 보강부(580)를 제거함으로써 제1 슬롯(521)을 형성할 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 판재는 제1 슬롯만을 포함하고 제2 판재는 제2 슬롯(522)만을 포함하게 제조하고자 하는 경우, 전술된 제2 슬롯(522)을 천공하는 공정까지 수행된 적층판은 제2 판재로서 이용할 수 있다. 그리고, 다른 적층판에 대해서는 제2 슬롯을 천공하면서 형성된 보강부들을 모두 제거하는 공정을 수행함으로써 제1 슬롯(521)들을 형성하고, 해당 적층판을 제1 판재로서 이용할 수 있다. 또는, 하나의 적층판에 천공된 복수의 제2 슬롯(522) 중에서, 일부의 보강부(580)들을 제거하여 제1 슬롯(521)을 형성하는 한편 나머지는 제2 슬롯(522)으로 남겨둘 수도 있다.
구체적으로, 제2 슬롯(522)을 천공한 후, 제2 슬롯(522)이 천공되면서 형성된 보강부(580)를 소정 폭으로 절단하여 제2 슬롯(522)의 반경방향 외측에 개방된 단부(이하, 개방부)를 형성할 수 있다. 이 때, 보강부(580)를 상술된 반경방향 폭이 변경되는 경계에 맞춰 절단함으로써 제1 슬롯(521) 내부의 외측돌기를 형성할 수 있다. 상기와 같이 보강부(580)를 절단하여 제1 슬롯(521)을 형성하는 공정은 절단수단을 통해 수행될 수 있다.
상술된 공정에 의해 제1 슬롯(521)을 포함하는 제1 판재와 제2 슬롯(522)을 포함하는 제2 판재가 마련되면, 상기 제1 판재와 상기 제2 판재를 적층하여 회전자코어를 형성할 수 있다 (공정 D). 여기서, 제1 판재와 제2 판재를 적층하는 공정은 앞서 성형된 결합부를 이용하여 제1 판재와 제2 판재를 끼워 맞추는 단계를 포함할 수 있다. 제1 판재와 제2 판재의 결합부간의 결합에 의해, 제1 판재와 제2 판재가 적층된 상태로 고정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 판재와 제2 판재를 동일한 공정 라인에서 제조함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있다. 즉, 제2 슬롯이 제1 슬롯을 형성하는 과정에서 형성되기 때문에, 제2 슬롯이 포함된 적층판을 제조하기 위해 별도의 공정 라인을 구성할 필요가 없다.
한편, 도 10에는 회전자코어를 제조하는 공정의 다른 실시예가 도시되어 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 통공(510), 제2 통공(590) 및 적층판의 외형을 형성하는 공정 (공정 A)이 수행된 후, 적층판 재료에 복수의 제2 슬롯(522)을 천공할 때, 제1 슬롯(521)을 형성하고자 하는 부분에서는 보강부(580)가 함께 제거될 수 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 천공하는 단계에서는 제2 슬롯(522)을 천공하는 공정 (공정 B1) 과 제1 슬롯(521)을 천공하는 공정 (공정 B2)이 선택적으로 수행될 수 있으며, 제1 슬롯(521)을 천공하는 공정 (공정 B2) 에서는 제2 슬롯(522)을 형성하기 위한 관통홀과 상기 개방부를 함께 천공함으로써 제2 슬롯(522)을 천공하는 것과 동시에 보강부(580)를 제거하여 제1 슬롯(521)을 형성할 수 있다.
일례에 따르면, 상기와 같이 보강부(580)가 제2 슬롯(522)을 천공하는 것과 동시에 제거되는 경우, 상기 천공수단은 상기 제1 프레스부재와 함께, 상기 개방부에 대응되는 형상의 단부를 갖는 제2 프레스부재를 포함할 수 있다. 제2 슬롯(522)을 형성하고자 하는 때에는 상기 천공수단에서 상기 제2 프레스부재가 제거된 상태로 천공 공정이 수행되고, 제1 슬롯(521)을 형성하고자 하는 때에는 상기 제1 프레스부재와 함께 상기 제2 프레스부재가 장착된 상태로 천공 공정을 수행할 수 있다.
상술된 제1 통공을 천공하는 공정, 제2 통공을 천공하는 공정, 적층판의 외형을 형성하는 공정 및 제1 슬롯 또는 제2 슬롯을 천공하는 공정들은 순서에 관계없이 진행될 수 있다.
상술된 공정에 의해 제1 슬롯(521)을 포함하는 적층판과 제2 슬롯(522)을 포함하는 적층판이 마련되면, 상기 적층판들을 겹쳐 회전자코어를 형성할 수 있다 (공정 D).
본 실시예와 같이 동일한 천공수단에서 프레스부재를 가감함으로써 제1 슬롯 또는 제2 슬롯을 선택적으로 천공하는 경우에는, 제조 공정이 더욱 단순화될 수 있다. 기본적으로 제1 슬롯을 형성하도록 천공수단을 구동하되, 제2 슬롯을 형성하고자 하는 부분에서는 간단히 상기 천공수단에서 상기 제2 프레스수단을 제거하여 천공 공정을 수행하면 되기 때문이다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

Claims (21)

  1. 고정자의 내측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성되는 모터의 회전자에 있어서,
    제1 판재 및 제2 판재를 포함하는 복수의 적층판이 적층되어 형성되며, 샤프트가 삽입될 수 있는 샤프트홀, 상기 샤프트홀의 외측에 상기 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되는 복수의 회전자 폴 및 상기 복수의 회전자 폴 사이에 형성되는 복수의 자석매입부를 포함하는 회전자코어; 및
    상기 복수의 자석매입부에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하되,
    상기 제1 판재는, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측단부가 개방된 형상의 제1 슬롯을 적어도 하나 포함하고,
    상기 제2 판재는, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측이 막히게 형성된 제2 슬롯을 적어도 하나 포함하며,
    상기 제1 판재의 상기 제1 슬롯과 상기 제2 판재의 상기 제2 슬롯이 중첩되어 상기 복수의 자석매입부 중 적어도 하나를 형성하는 모터의 회전자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 판재 및 상기 제2 판재는, 상기 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되며 적층되어 상기 복수의 회전자 폴을 형성하는 복수의 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 슬롯의 상기 반경방향 외측에는, 상기 제2 슬롯의 양측의 돌출부의 외측단을 연결하는 보강부가 형성되는 모터의 회전자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 돌출부와 일체로 형성되는 모터의 회전자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 판재 및 상기 제2 판재는, 상기 돌출부의 외측단으로부터 상기 원주방향으로 돌출되고, 상기 자석매입부에 삽입되는 영구자석의 외측단부를 지지하는 외측돌기를 포함하고,
    상기 보강부는 마주보는 두 개의 상기 외측돌기를 연결하는 모터의 회전자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보강부의 상기 반경방향으로의 폭은 상기 외측돌기의 상기 반경방향으로의 폭보다 작은 모터의 회전자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보강부의 상기 반경방향으로의 폭은 1 mm 이하인 모터의 회전자.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 판재 및 상기 제2 판재는,
    적층되어 상기 샤프트홀을 형성하는 제1 통공이 중심에 형성된 환형의 지지부; 및
    상기 지지부의 외측둘레로부터 방사형으로 연장되어 상기 지지부와 상기 복수의 돌출부를 연결하는 복수의 연결부를 더 포함하는 모터의 회전자.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 판재 및 상기 제2 판재는,
    상기 복수의 돌출부 사이에서 상기 지지부의 외측둘레로부터 방사형으로 연장되고, 상기 자석매입부에 삽입되는 영구자석의 내측단부를 지지하는 복수의 내측돌기를 더 포함하는 모터의 회전자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 영구자석의 내측단부와 상기 내측돌기 사이에는 하나의 접점이 형성되는 모터의 회전자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 판재는 상기 제1 슬롯만을 복수개 포함하고,
    상기 제2 판재는 상기 제2 슬롯만을 복수개 포함하며,
    하나 이상의 상기 제1 판재와 하나 이상의 상기 제2 판재가 번갈아가면서 적층되어 상기 회전자코어를 형성하는 모터의 회전자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    서로 인접한 두 개의 상기 제2 판재 사이에는 두 개 이상의 상기 제1 판재가 적층되는 모터의 회전자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 판재는 상기 제2 슬롯과 함께 하나 이상의 상기 제1 슬롯을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 판재는 순차적으로 회전된 상태로 배치되어 적층되는 모터의 회전자.
  13. 고정자의 내측에 배치되어 고정자와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하도록 구성되는 모터의 회전자에 있어서,
    복수의 적층판이 적층되어 형성되며, 샤프트가 삽입될 수 있는 샤프트홀, 상기 샤프트홀의 외측에 상기 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되는 복수의 회전자 폴 및 상기 복수의 회전자 폴 사이에 형성되는 복수의 자석매입부를 포함하는 회전자코어; 및
    상기 복수의 자석매입부에 삽입되는 복수의 영구자석을 포함하되,
    상기 복수의 자석매입부 중 적어도 하나의 외측단부에는 개구부와 보강부가 상기 회전자의 축방향을 따라 번갈아가며 제공되고,
    상기 보강부는 상기 영구자석의 외측에서 서로 인접한 두 개의 상기 회전자 폴의 외측단을 연결하는 모터의 회전자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구부의 상기 축방향으로의 길이는 상기 보강부의 상기 축방향으로의 길이보다 크게 형성되는 모터의 회전자.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 개구부의 상기 축방향 길이는 상기 회전자코어의 직경에 반비례하는 모터의 회전자.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 복수의 자석매입부의 각각에 제공되고,
    상기 복수의 자석매입부에서 상기 보강부는 상기 축방향에 대해 동일선상에 위치하는 모터의 회전자.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 보강부는 두 개 이상의 상기 자석매입부에 제공되고,
    상기 두 개 이상의 자석매입부에서 상기 보강부는 상기 축방향에 대해 소정 간격씩 이격되게 위치하는 모터의 회전자.
  18. 회전자의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열되고, 상기 회전자의 반경방향으로 연장되고 그 반경방향 외측이 막히게 형성된 복수의 제2 슬롯을 제1 판재 및 제2 판재에 천공하는 단계;
    상기 제2 슬롯 외측의 막힌 부분을 제거하여 상기 반경방향 외측단부가 개방된 형상의 제1 슬롯을 상기 제1 판재에 형성하는 단계; 및
    상기 제1 판재의 상기 제1 슬롯과 상기 제2 판재의 상기 제2 슬롯이 중첩되도록 상기 제1 판재와 상기 제2 판재를 적층하여 회전자코어를 형성하는 단계를 포함하는 모터의 회전자의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 판재에 상기 제1 슬롯을 형성하는 단계는,
    상기 제1 판재에 상기 복수의 제2 슬롯을 천공하는 것과 동시에 상기 제2 슬롯 외측의 막힌 부분을 천공하는 것인 모터의 회전자의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제2 판재에는 상기 복수의 제2 슬롯이 제1 프레스부재를 이용하여 천공되고,
    상기 제1 판재에는 상기 제1 슬롯이 상기 제1 프레스부재와 함께 제2 프레스부재를 더 이용하여 천공되는 모터의 회전자의 제조 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 판재에 상기 제1 슬롯을 형성하는 단계는,
    절단수단을 이용하여 상기 제2 슬롯 외측의 막힌 부분을 절단하는 것인 회전자의 제조 방법.
PCT/KR2016/002776 2015-03-19 2016-03-18 회전자코어를 포함하는 모터의 회전자 및 그 제조 방법 WO2016148541A1 (ko)

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