WO2017196156A1 - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

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WO2017196156A1
WO2017196156A1 PCT/KR2017/005016 KR2017005016W WO2017196156A1 WO 2017196156 A1 WO2017196156 A1 WO 2017196156A1 KR 2017005016 W KR2017005016 W KR 2017005016W WO 2017196156 A1 WO2017196156 A1 WO 2017196156A1
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wing
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cover
angle
group
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PCT/KR2017/005016
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유영재
임형빈
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엘지이노텍 주식회사
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Priority to EP17796456.6A priority patent/EP3457543B1/en
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    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • Embodiments relate to a rotor and a motor comprising the same.
  • a vehicle In general, a vehicle is provided with a starter motor for driving the engine and an alternator for generating electricity using the rotational force of the engine.
  • the starter motor rotates the engine when the battery is powered.
  • the alternator rotates the rotor by the driving force of the engine to generate AC power.
  • the generated power is charged to the battery using a stop value or the like.
  • Both the starter motor and the alternator are composed of a stator and a rotor, so the structure is very similar. In other words, it can be operated by a generator or by a motor depending on whether a force or power is applied.
  • BSG Belt driven Starter and Generator
  • the motor Since the motor generates heat during rotational operation, it is important to discharge the heat quickly to the outside to prevent the motor from degrading. In particular, it is more important when the motor rotates at a high speed, such as a BSG motor which simultaneously performs a starter motor and an alternator function.
  • the noise of the motor is also an important factor determining the performance of the motor, it is important to minimize the noise.
  • an embodiment is to solve the above problems, and to provide a rotor and a motor including the same that can minimize the torque loss or noise generation of the motor while ensuring a sufficient flow rate for cooling.
  • Embodiments to be solved by the embodiments are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
  • An embodiment includes a rotor core and a cover disposed on the rotor core, wherein the cover includes a body portion and a plurality of wings formed on the body portion, and the wing portion is circular and has an outer boundary and a circular shape. Disposed between a curved inner boundary, wherein the wing includes an inner portion and an outer portion, the inner portion forms a first inlet angle at a first point, a first outlet angle at a second point, and the outer portion is A second inlet angle at a second point, a second outlet angle at a third point, wherein the first point is located at the inner boundary, and the second point is disposed between the outer boundary and the inner boundary. Located in the middle boundary of the circular curve, the third point may provide a rotor located in the outer boundary.
  • the outer boundary, the inner boundary and the intermediate boundary may have the same center.
  • the first point is an intersection of the center line between the leading edge and the trailing edge and the inner boundary
  • the second point is an intersection of the middle boundary and the center line
  • the third point is the outer boundary and the center line. It may be the intersection of.
  • the first entrance angle may be an angle between a tangent of the center line and a tangent of the inner boundary at the first point.
  • the first outlet angle may be a straight line connecting the innermost end of the wing portion with the second point and a tangent angle of the tangent of the intermediate boundary at the second point.
  • the second entrance angle may be an angle between a tangent line of the center line and a tangent line of the middle boundary at the second point.
  • the second outlet angle may be an angle between tangents of the outer boundary at the center line and the third point.
  • the cover may include a first cover disposed on either side of the rotor core and a second cover disposed on the other side of the rotor core.
  • At least one of the number and position of the wing portions of the first cover may be different from the number or position of the wing portions of the second cover.
  • At least one of the first inlet angle, the first outlet angle, the second inlet angle, and the second outlet angle of the vane portion of the first cover is equal to the vane portion of the second cover. It may be different from the first inlet angle or the first outlet angle or the second inlet angle or the second outlet angle.
  • the position of the intermediate boundary of the wing portion of the first cover may be different from the position of the intermediate boundary of the wing portion of the second cover.
  • the height of at least a portion of the inner portion of the wing portion is formed to increase toward the intermediate boundary side
  • the height of the outer portion of the wing portion may be formed the same from the intermediate boundary to the outer boundary.
  • the radius of the middle boundary may be a value obtained by adding a radius of the inner boundary to 50% to 70% of a difference value of the radius of the inner boundary from the radius of the outer boundary.
  • the second inlet angle may be 50 ° to 70 °
  • the first outlet angle may be 60 ° to 80 °
  • the second outlet angle may be 50 ° to 70 °.
  • Another embodiment includes a rotor including a rotating shaft, a hole in which the rotating shaft is disposed, and a stator disposed outside the rotor, wherein the rotor includes a rotor core and a cover disposed on the rotor core.
  • the cover includes a body portion and a plurality of wing portions formed on the body portion, wherein the wing portion is disposed between a circular curved outer boundary and a circular curved inner boundary, the wing portion includes an inner portion and an outer portion,
  • the inner portion forms a first inlet angle at a first point, the first outlet angle at a second point, the outer portion forms a second inlet angle at the second point, and the second outlet at a third point.
  • An angle wherein the first point is located at the inner boundary, and the second point is located at an intermediate boundary which is a circular curve disposed between the outer boundary and the inner boundary.
  • the third point may provide a motor located at the outer boundary.
  • Another embodiment includes a rotor core and a cover disposed on the rotor core, wherein the cover includes a body portion and a wing portion formed on the body portion, the wing portions being adjacent to each other, the reference wing, and the reference wing. And a wing group including a first wing adjacent to and a second wing, wherein the reference wing is disposed between the first wing and the second wing, and between the center of the first wing and the center of the reference wing. The distance of may provide a rotor different from the distance between the center of the second wing and the center of the reference wing.
  • first reference line connecting the center of the reference blade and the center of the cover in the radial direction
  • second reference line connecting the center of the first wing and the center of the cover in the radial direction
  • third reference connecting the center of the second wing and the center of the cover, and the first angle between the first reference line and the second reference line may be different from the second angle between the first reference line and the third reference line.
  • the wing portion includes 13 wings, and the first and second angles may be 17 ° in sum.
  • the first angle is 6 °
  • the second angle may be 11 °.
  • the first wing and the second wing may be disposed between an inner boundary passing through the innermost end of the reference wing and an outer boundary passing through the outermost end of the reference wing in the circumferential direction.
  • the cover may include a first cover disposed on either side of the rotor core and a second cover disposed on the other side of the rotor core.
  • At least one of the number and positions of the wings of the wings of the first cover may be different from the number or positions of the wings of the wings of the second cover.
  • the wing portion may include an inclined surface at the top.
  • the shape of the reference wing, the shape of the first wing and the shape of the second wing may be the same.
  • the wing group includes a plurality, and at least two of the wing groups may be disposed at different distances in the circumferential direction.
  • the plurality of wing groups includes a reference wing group, a first wing group, and a second wing group adjacent to each other, the first wing group is disposed on either side of the reference wing group, The second wing group may be disposed on the other side of the reference wing group, and the first wing group and the second wing group may be disposed at different distances in a circumferential direction with respect to the reference wing group.
  • a fourth reference line connecting the center of the reference wing group and the center of the cover
  • a fifth reference line connecting the center of the first wing group and the center of the cover, and the second wing group.
  • the third reference angle of the fourth reference line and the fifth reference line may be different from the fourth reference angle of the fourth reference line and the sixth reference line.
  • the center of the reference wing group is a radial center of the wing disposed in the center of the plurality of wings included in the reference wing group, the center of the first wing group a plurality of included in the first wing group Radial center of the wing disposed in the center of the two wings, the center of the second wing group may be a radial center of the wing disposed in the center of the plurality of wings included in the second wing group.
  • the wing portion is composed of four wing groups and one wing, the third angle and the fourth angle may be a sum of 21 °.
  • the third angle is 4 degrees, and the fourth angle may be 17 degrees.
  • the wing portion is composed of a plurality of the wing group and one wing, the one wing may be disposed between the wing group farthest in the circumferential direction.
  • the plurality of wing groups may be arranged at different distances in the circumferential direction.
  • the wing group may include a plurality of wings, and the wings of the plurality of wing groups may have the same number, location, and shape of the wings, respectively.
  • the cover may include a first cover disposed on either side of the rotor core and a second cover disposed on the other side of the rotor core.
  • At least one of the number and positions of the wings of the wings of the first cover may be different from the number or positions of the wings of the wings of the second cover.
  • Another embodiment includes a rotation shaft, a rotor surrounding the rotation shaft, and a stator disposed outside the rotor, wherein the rotor includes a rotor core and a cover disposed on the rotor core, and the cover includes a body part. And a wing formed on the body portion, wherein the wing includes a wing group including a reference wing adjacent to each other, a first wing and a second wing adjacent to the reference wing, and the reference wing includes the first wing. It is disposed between the first wing and the second wing, the distance between the center of the first wing and the center of the reference wing may provide a motor different from the distance between the center of the second wing and the center of the reference wing. .
  • the wing portion is designed to have two inlet angles and two outlet angles based on an intermediate boundary located between the outer boundary and the inner boundary, thereby greatly expanding the design range of the wing, thereby ensuring sufficient flow rate for cooling. It provides an advantageous effect that enables the implementation of the wing that can minimize the torque loss or noise generation of the motor.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a motor based on A-A of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing a process of discharging heat generated in the assembly of the rotor
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotor according to an embodiment
  • FIG. 8 is a detailed view of the wing portion shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view of a rotor according to another embodiment
  • FIG. 11 is a view showing a wing of the cover
  • FIG. 12 is a view showing anisotropy of the wing of the wing
  • FIG. 13 is a view showing anisotropy of the wing portion
  • FIG. 14 is a view illustrating anisotropy of the wing unit in which the reference wing group is changed in FIG. 13;
  • Figure 16 is a table showing the noise reduction effect due to the anisotropy of the wing group of the wing portion.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to the embodiment
  • Figure 2 is a view showing a cross-sectional view of the motor based on A-A of FIG.
  • the motor according to the embodiment may include a housing 10, a rotor 20, a rotation shaft 30, and a stator 40.
  • a plurality of through holes 11 and 12 may be disposed on an outer circumferential surface thereof.
  • the pulley 50 When the motor operates as an alternator, the pulley 50 is rotated by the driving of the engine while the rotor 20 is rotated to generate alternating current.
  • the generated alternating current can be converted to direct current and supplied to an external component (such as a battery).
  • the motor when the motor operates as a starter, the pulley 50 rotates while the rotor 20 rotates by an externally applied current, thereby driving an external component (engine or the like).
  • the housing 10 may include a first housing 13 disposed on one side of the stator 30, and a second housing 14 disposed on the other side of the stator 30.
  • the first housing 13 and the second housing 14 include a plurality of through holes 11 and 12 formed along the circumferential direction.
  • the through holes 11 and 12 serve to discharge heat generated inside the motor to the outside.
  • protrusions coupled to the outer surfaces of the stator 30 may be formed, respectively.
  • the rotor 20 may include a rotor core 21, a cover 22, and a first coil 21b.
  • the rotor core 21 rotates inside the stator 30.
  • the magnet may be attached to the inner or outer circumferential surface of the rotor core 211.
  • the stator 30 may include a stator core 31 and a second coil 32 wound around the stator core 31. A portion 31a of the stator core 31 may be exposed between the first housing 13 and the second housing 14. Therefore, heat generated in the stator 30 can be easily discharged to the outside.
  • the present invention is not limited thereto, and the stator 30 may be disposed inside the housing 10.
  • the covers 22 and 23 are coupled to the rotor core 21 to rotate integrally.
  • the first cover 22 and the second cover 23 may be disposed on one side and the other side of the rotor core 21, respectively.
  • the first cover 22 and the second cover 23 each include a protruding wing 200.
  • the wing 200 serves as a cooling fan that generates a gas flow when the rotor 20 rotates.
  • the wing 200 may have a predetermined curvature so as to easily generate a flow of gas.
  • FIG 3 is a view illustrating a process of discharging heat generated in the assembly of the rotor.
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotor according to an embodiment.
  • the first cover 22 and the second cover 23 respectively protrude in the axial direction from the body part 100 and the body part 100 covering one side or the other side of the rotor core 21. It may include a wing 200.
  • the cover 22 may be manufactured by molding resin.
  • the body portion 100 and the wing portion 200 may all be formed integrally.
  • Such a structure has advantages in that mass production is easier, manufacturing cost is reduced, and design freedom is higher than the structure in which each part is manufactured and assembled.
  • the body portion 100 may include a ring-shaped edge portion 110 and a central portion 120 recessed with respect to the edge portion 110.
  • the edge portion 110 is formed in a ring shape and a plurality of wing portions 200 may be disposed along the circumferential direction.
  • the wing 200 may be arranged regularly or irregularly.
  • the central portion 120 may be recessed relative to the edge portion 110 as the rotation shaft 40 is inserted therethrough. As the central portion 120 of the body portion 100 is lowered, the height of the belt pulley (50 in FIG. 2) is also lowered, thereby miniaturizing the motor.
  • FIG. 5 illustrates a first cover
  • FIG. 6 illustrates a second cover
  • the number and positions of the wing parts 200 provided on the first cover 22 and the wing parts 200 formed on the second cover 23 may be different.
  • the height H2 of the outer portion 210 of the wing 200 and the height H1 of the inner portion 220 may be formed differently.
  • the height H1 of the inner part 220 may be formed to increase toward the middle boundary 3. That is, a part of the upper edge of the inner portion 220 may be formed to be inclined.
  • the height H2 of the outer portion 210 of the wing 200 may be formed to be the same from the middle boundary 3 to the outer boundary 2.
  • the upper edge of the outer portion 210 may be formed horizontally.
  • FIG. 7 is a conceptual view for explaining a wing of the second cover
  • FIG. 8 is a detailed view of the wing of FIG. 7.
  • the wing 200 may be disposed between the circular inner boundary 1 and the outer boundary 2 based on the concentric C. Specifically, each wing 200 may be disposed such that the outermost end is located at the same radius with respect to the concentric (C), and the innermost end is located at the same radius with respect to the concentric (C).
  • the inner boundary 1 and the outer boundary 2 serve as criteria for determining the inlet angle and the outlet angle of the wing 200.
  • the wing unit 200 of the motor sets the additional inlet and outlet angles based on the intermediate boundary (3) located between the inner boundary (1) and the outer boundary (2) relative to the concentric (C) It has a configuration.
  • the wing 200 may be divided into an outer portion 210 positioned outside and an inner portion 220 positioned inside thereof based on the intermediate boundary 3.
  • the outer portion 210 has an entrance angle and an exit angle based on the intermediate boundary 3 and the outer boundary 2.
  • the inner part 220 has an inlet angle and an outlet angle based on the intermediate boundary 3 and the inner boundary 1.
  • the wing portion 200 of the motor according to the embodiment may be implemented by setting two inlet angles and two outlet angles.
  • the inner part 220 forms the first entrance angle IR1 at the first point P1 located at the inner boundary 1, and the second portion P2 at the second point P2 located at the intermediate boundary 3.
  • One exit angle OR1 can be formed.
  • the first point P1 may include a cord line M and an inner boundary 1 between the leading edge 201 and the trailing edge 202 of the wing 200. Can mean an intersection.
  • the second point P2 may mean an intersection point of the intermediate boundary 3 and the center line M.
  • the first entrance angle IR1 may correspond to the angle between the tangent L1 of the inner boundary 1 and the tangent L2 of the center line M at the first point P1.
  • the first exit angle OR1 is a straight line S connecting the innermost end P4 of the wing 200 and the second point P2 and a dotted line of the intermediate boundary 3 at the second point P2. It may correspond to the angle of inclination with (L3).
  • the outer portion 210 forms the second inlet angle IR2 at the second point P2, and the second outlet angle OR2 is formed at the third point P3 located at the outer boundary 2.
  • the third point P3 may be an intersection with the center line M and the outer boundary 2.
  • the second entrance angle IR2 may correspond to the angle between the tangent L3 of the middle boundary 3 and the tangent L4 of the center line M at the second point P2.
  • the second outlet angle OR2 may correspond to the intersecting angle of the tangent L5 of the outer boundary 2 at the center line M and the third point P3.
  • the wing portion 200 of the motor adds an intermediate boundary (3) in addition to the inner boundary (1) and the outer boundary (2), which is a reference for setting the inlet and outlet angles,
  • the design range can be greatly expanded.
  • the wing portion 200 has a configuration that can extend the design range even more by changing the position of the intermediate boundary 3 and the corresponding inlet and outlet angles corresponding thereto.
  • the configuration of the wing unit 200 has a very advantageous advantage in making an optimal design that can reduce the torque loss and noise generation of the motor due to the wing unit 200 while ensuring a blowing flow rate for cooling. .
  • the positions of the inlet, outlet, and intermediate boundary 3, respectively, are flow rate and torque.
  • Each may be formed differently to implement an optimum value for loss and noise reduction.
  • the radius of the middle boundary 3 (R3 in FIG. 7) is 50% to 70 of the difference value of the radius R2 of the inner boundary 1 at the radius of the outer boundary 2 (R1 in FIG. 7).
  • the second inlet angle IR2 is in the range of 50 ° to 70 °
  • the first outlet angle OR1 is in the range of 60 ° to 80 °. It can be seen that the second outlet angle OR2 minimizes the torque loss relative to the flow rate in the range of 50 ° to 70 °.
  • FIG. 9 is a perspective view of a rotor according to another embodiment.
  • the body part 100 may include a ring-shaped edge portion 110 and a central portion 120 recessed with respect to the edge portion 110.
  • the edge portion 110 is formed in a ring shape and a plurality of wing portions 200 may be disposed along the circumferential direction.
  • the wing 200 may be arranged regularly or irregularly.
  • FIG. 10 is a view showing a cover
  • Figure 11 is a view showing a wing portion of the cover. 10 and 11 clearly illustrate only the main features in order to conceptually clearly understand the embodiments, and as a result, various modifications of the drawings are expected, and the scope of the embodiments is limited by the specific shapes shown in the drawings. It doesn't have to be.
  • the wings 200 formed on the first cover 22 and the wings 200 formed on the second cover 23 may have different numbers and positions.
  • the wing 200 formed in the second cover 23 may be disposed between the circular inner boundary 1 and the outer boundary 2 based on the concentric C. have. Specifically, each wing 200 may be disposed such that the outermost end is located at the same radius with respect to the concentric (C), and the innermost end is located at the same radius with respect to the concentric (C).
  • the inner boundary 1 and the outer boundary 2 serve as criteria for determining the inlet angle and the outlet angle of the wing 200.
  • the wing unit 200 may include a reference wing 210, a first wing 220, and a second wing 230.
  • the three wings 210, 220, and 230 may be one wing group including relatively adjacent wings.
  • the reference wing 210 may be a wing located among the three wings 210, 220, and 230.
  • the first wing 220 may be a wing located on either side of the reference wing 210.
  • the second wing 230 may be a wing located on the other side of the reference wing 210.
  • the first wing 220 and the second wing 230 may be disposed at different positions with respect to the circumferential direction with respect to the reference wing 210. This is to implement the anisotropy of the wing 200.
  • the wings of the wing unit 200 are isotropic, noise may increase due to resonance.
  • the circumferential direction means a circumferential direction based on the concentric C, which is the center of the rotor 20.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating anisotropy of the wings of the wings.
  • a line connecting the center P1 of the reference blade 210 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a first reference line L1.
  • the line connecting the center P2 of the first blade 220 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a second reference line L2.
  • the line connecting the center P3 of the second blade 230 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a third reference line L3.
  • 7 shows an imaginary reference line 3 connecting the centers of the wings of the wing 200 in the radial direction.
  • the sum of the angle R1 and the angle R2 may be 17 °.
  • the right angle R1 may be 6 ° and the right angle R2 may be 11 °.
  • the wing unit 200 may include a plurality of wing groups such that the first wing 220, the first wing 220, and the second wing 230 are bundled. As shown in FIG. 7, when the wing parts 200 all include 13 wings, the wing parts 200 may be divided into four wing groups and one wing.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating anisotropy of the wing part
  • FIG. 14 is a diagram illustrating anisotropy of the wing part in which the reference wing group is changed in FIG. 13.
  • the wing unit 200 may include a plurality of wing groups 250, 260, and 270.
  • the wing group 250, 260, and 270 refers to a bundle of a plurality of wings 210, 220, and 230 adjacent to each other.
  • These wing groups 250, 260, and 270 may be arranged to have anisotropy.
  • the positions of the first wing group 250 and the second wing group 260 are different.
  • the detailed description is as follows.
  • a line connecting the center P4 of the reference blade group 240 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a fourth reference line L4.
  • the center P3 of the reference wing group 240 refers to the radial center of the first wing 210 located at the center of the three wings 210, 220, and 230 included in the reference wing group 240.
  • the line connecting the center P4 of the first wing group 250 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a fifth reference line L5.
  • the center P4 of the first wing group 250 refers to the radial center of the first wing 210 positioned at the center of three wings 210, 220, and 230 included in the first wing group 250.
  • the line connecting the center P4 of the second wing group 260 and the center C of the cover in the radial direction is referred to as a sixth reference line L6.
  • the center P4 of the second wing group 260 means a radial center of the first wing 210 positioned at the center of three wings 210, 220, and 230 included in the second wing group 260.
  • the sum of the angle R3 and the angle R4 may be 21 °.
  • the angle R3 may be 4 °, and the angle R4 may be 17 °.
  • first wings 220 and the second wings 230 are disposed at different positions in the circumferential direction with respect to the wings 210, 220, and 230 included in the plurality of wing groups 240, 250, and 260, respectively, based on the reference blade 210.
  • Anisotropy can be implemented.
  • all of the wing parts 200 may include 13 wings.
  • it may consist of four wing groups and one wing, and each wing group may include three wings.
  • one wing 270 may be disposed between the wing group farthest in the circumferential direction.
  • the number, location and shape of the wings 210, 220, 230 included in each wing group (240, 250, 260) may be the same.
  • the wings 210, 220, and 230 so that the first wing group 250 overlaps the reference wing group 240 or the second wing group 260.
  • the number, location and shape of the may be the same.
  • all wing groups included in the wing 200 may be arranged at a different distance in the circumferential direction.
  • 15 is a table showing the noise reduction effect due to the anisotropy of the wing of the wing.
  • the angle between the reference angle L1 of the baseline L1 and the second reference line L2, the angle between the first reference line L1, and the third reference line L3 ( R2) was changed to measure noise.
  • the symbol “-” denotes directivity in the circumferential direction.
  • the conventional reference noise is 84.6 dB
  • the noise is reduced as a whole.
  • the noise was 81.8dB, which was reduced by about 3dB compared to the conventional case.
  • Figure 16 is a table showing the noise reduction effect due to the anisotropy of the wing group of the wing portion.
  • the angle R3 of the fourth reference line L4 and the fifth reference line L5, the fourth reference line L4, and the sixth reference line L6 was measured by changing the angle of incidence (R4).
  • the symbol “-” denotes directivity in the circumferential direction.
  • the conventional reference noise is 84.6 dB
  • the noise is greatly reduced as a whole.
  • the noise was 81.1 dB, which was confirmed to be reduced by about 3 dB.
  • SYMBOLS 1 Inner boundary, 2: Outer boundary, 3: Middle boundary, 10: Housing, 11, 12: Through hole, 13: First housing, 14: Second housing, 20: Rotor, 21: Rotor core, 22: First Cover, 23: second cover, 30: rotating shaft, 40: stator, 100: body portion, 200: wing portion, 210: reference wing, 220: first wing, 230: second wing, 240: reference wing group, 250 : First wing group, 260: second wing group

Landscapes

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Abstract

본 발명은 로터 코어 및 상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 복수 개의 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 원형의 곡선인 외측경계와 원형의 곡선인 내측경계 사이에 배치되며, 상기 날개부는 내측부와 외측부를 포함하고, 상기 내측부는 제1 지점에서 제1 입구각을 형성하고, 제2 지점에서 제1 출구각을 형성하고, 상기 외측부는 상기 제2 지점에서 제2 입구각을 형성하고, 제3 지점에서 제2 출구각을 형성하며, 상기 제1 지점은 상기 내측경계에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 외측경계와 상기 내측경계 사이에 배치되는 원형의 곡선인 중간경계에 위치하며, 상기 제3 지점은 상기 외측경계에 위치할 수 있다.

Description

로터 및 이를 포함하는 모터
실시예는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진을 구동시키는 스타터 모터와 엔진의 회전력을 이용하여 전기를 발전시키는 알터네이터(Alternator)가 구비된다. 스타터 모터는 배터리의 전원이 공급되면 엔진을 회전시킨다.
알터네이터는 엔진의 구동력에 의해 회전자가 회전되어 교류전력을 발생시킨다. 발전된 전력은 정류장치 등을 이용하여 배터리에 충전된다. 이러한 스타터 모터와 알터네이터는 모두 스테이터와 로터의 구조로 구성되어 있어 그 구조가 매우 유사하다. 즉, 힘을 가하느냐 전원을 인가하느냐에 따라 발전기로 동작하게 할 수도 있고 모터로 동작하게 할 수도 있다.
최근에는, 하나의 구조로 스타터 모터와 알터네이터의 역할을 수행할 수 있는 BSG(Belt driven Starter and Generator) 모터에 대한 연구가 활발하다. 모터는 회전 작동하는 과정에서 열이 발생하므로, 모터의 성능 저하를 방지하기 위해 발생한 열을 신속히 외부로 방출하는 것이 중요하다. 특히, 스타터 모터와 알터네이터 기능을 동시에 수행하는 BSG 모터와 같이 모터가 고속 회전하는 구조인 경우에 더욱 중요하다. 또한, 모터의 소음 역시 모터의 성능을 결정하는 중요한 인자로서, 소음을 최소화하는 것이 중요하다.
이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각을 위한 충분한 유량을 확보하면서 모터의 토크 손실이나 소음 발생을 최소화할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는, 로터 코어 및 상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 복수 개의 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 원형의 곡선인 외측경계와 원형의 곡선인 내측경계 사이에 배치되며, 상기 날개부는 내측부와 외측부를 포함하고, 상기 내측부는 제1 지점에서 제1 입구각을 형성하고, 제2 지점에서 제1 출구각을 형성하고, 상기 외측부는 상기 제2 지점에서 제2 입구각을 형성하고, 제3 지점에서 제2 출구각을 형성하며, 상기 제1 지점은 상기 내측경계에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 외측경계와 상기 내측경계 사이에 배치되는 원형의 곡선인 중간경계에 위치하며, 상기 제3 지점은 상기 외측경계에 위치하는 로터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 외측경계와 상기 내측경계와 상기 중간경계는 동일한 중심을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 지점은 전연과 후연의 사이의 중심선과 상기 내측경계의 교점이며, 상기 제2 지점은 상기 중간경계와 상기 중심선의 교점이며, 상기 제3 지점은 상기 외측경계와 상기 중심선의 교점일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 입구각은 상기 제1 지점에서 상기 중심선의 접선과 상기 내측경계의 접선의 사잇각일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 출구각은 상기 날개부의 최내측단과 상기 제2 지점을 잇는 직선과 상기 제2 지점에서 상기 중간경계의 접선과의 사잇각일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 입구각은 상기 제2 지점에서 상기 중심선의 접선과 상기 중간경계의 접선의 사잇각일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 출구각은 상기 중심선과 상기 제3 지점에서 상기 외측경계의 접선의 사잇각일 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버는 상기 로터 코어의 어느 한 측에 배치되는 제1 커버와 상기 로터 코어의 다른 한 측에 배치되는 제2 커버를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버의 상기 날개부의 개수 및 위치 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 개수 또는 위치와 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버의 상기 날개부의 상기 제1 입구각, 상기 제1 출구각, 상기 제2 입구각, 및 상기 제2 출구각 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 상기 제1 입구각 또는 상기 제1 출구각 또는 상기 제2 입구각 또는 상기 제2 출구각과 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버의 상기 날개부의 상기 중간경계의 위치는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 상기 중간경계의 위치와 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개부의 상기 내측부 중 적어도 일부의 높이는 상기 중간경계 측으로 갈수록 증가하도록 형성되며, 상기 날개부의 상기 외측부의 높이는 상기 중간경계에서 상기 외측경계까지 동일하게 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 중간경계의 반경은, 상기 외측경계의 반경에서 상기 내측경계의 반경의 차이값의 50% 내지 70%에 상기 내측경계의 반경을 더한 값일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 입구각은 50° 내지 70°이며, 상기 제1 출구각은 60° 내지 80°이며, 상기 제2 출구각은 50° 내지 70°일 수 있다.
다른 실시예는, 회전축과, 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 복수 개의 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 원형의 곡선인 외측경계와 원형의 곡선인 내측경계 사이에 배치되며, 상기 날개부는 내측부와 외측부를 포함하고, 상기 내측부는 제1 지점에서 제1 입구각을 형성하고, 제2 지점에서 제1 출구각을 형성하고, 상기 외측부는 상기 제2 지점에서 제2 입구각을 형성하고, 제3 지점에서 제2 출구각을 형성하며, 상기 제1 지점은 상기 내측경계에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 외측경계와 상기 내측경계 사이에 배치되는 원형의 곡선인 중간경계에 위치하며, 상기 제3 지점은 상기 외측경계에 위치하는 모터를 제공할 수 있다.
다른 실시예는, 로터 코어 및 상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 상호 인접하는 기준 날개와, 상기 기준 날개와 인접한 제1 날개와, 제2 날개를 포함하는 날개군을 포함하고, 상기 기준 날개는 상기 제1 날개와 상기 제2 날개 사이에 배치되고, 상기 제1 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리는 상기 제2 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리와 다른 로터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 반경 방향으로 상기 기준 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제1 기준선이라 하고, 반경 방향으로 상기 제1 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제2 기준선이라 하고, 반경 방향으로 상기 제2 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제3 기준이라 하고, 제1 기준선과 제2 기준선의 제1 사잇각은 상기 제1 기준선과 상기 제3 기준선의 제2 사잇각과 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개부는 13개의 날개를 포함하고, 상기 제1 사잇각과 제2 사잇각은 합은 17°일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 사잇각은 6°이고, 상기 제2 사잇각은 11°일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 날개와 상기 제2 날개는, 원주 방향으로 상기 기준 날개의 최내측단을 지나는 내측 경계와 상기 기준 날개의 최외측단을 지나는 외측 경계 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버는 상기 로터 코어의 어느 한 측에 배치되는 제1 커버와 상기 로터 코어의 다른 한 측에 배치되는 제2 커버를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버의 상기 날개부의 날개의 개수 및 위치 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 날개 개수 또는 위치와 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개부는 상단에 경사면을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준 날개의 형상과 상기 제1 날개의 형상과 상기 제2 날개의 형상은 동일할 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개군은 복수 개가 포함되고, 상기 날개군 중 적어도 둘은 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치될 수 있다.
바람직하게는, 복수 개의 상기 날개군은 상호 인접하는 기준 날개군과, 제1 날개군과, 제2 날개군을 포함하고, 상기 제1 날개군은 상기 기준 날개군의 어느 한 측에 배치되고, 상기 제2 날개군은 상기 기준 날개군의 다른 한 측에 배치되고, 상기 제1 날개군과 상기 제2 날개군은 상기 기준 날개군을 기준하여 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제4 기준선이라 하고, 상기 제1 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제5 기준선이라 하고, 상기 제2 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제6 기준선이라 하고, 상기 제4 기준선과 상기 제5 기준선의 제3 사잇각은 상기 제4 기준선과 상기 제6 기준선의 제4 사잇각과 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기준 날개군의 중심은 상기 기준 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심이며, 상기 제1 날개군의 중심은 상기 제1 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심이며, 상기 제2 날개군의 중심은 상기 제2 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심일 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개부는 4개의 날개군과 1개의 날개로 이루어지고, 상기 제3 사잇각과 상기 제4 사잇각은 합은 21°일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3 사잇각은 4°이고, 상기 제4 사잇각은 17°일 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개부는 복수 개의 상기 날개군과 1개의 날개로 이루어지고, 상기 1개의 날개는 원주 방향으로 가장 멀리 떨어진 상기 날개군 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 복수 개의 상기 날개군은 모두 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 날개군은 복수 개의 날개를 포함하고, 복수 개의 상기 날개군의 상기 날개는 각각 상기 날개의 개수, 위치 및 형상이 동일할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버는 상기 로터 코어의 어느 한 측에 배치되는 제1 커버와 상기 로터 코어의 다른 한 측에 배치되는 제2 커버를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 커버의 상기 날개부의 날개의 개수 및 위치 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 날개 개수 또는 위치와 상이할 수 있다.
다른 실시예는, 회전축과, 상기 회전축을 둘러싸는 로터 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는, 로터 코어 및 상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 상호 인접하는 기준 날개와, 상기 기준 날개와 인접한 제1 날개와 제2 날개를 포함하는 날개군을 포함하고, 상기 기준 날개는 상기 제1 날개와 상기 제2 날개 사이에 배치되고, 상기 제1 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리는 상기 제2 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리와 다른 모터를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 외측경계와 내측경계 사이에 위치하는 중간경계를 기준으로 2개의 입구각과 2개의 출구각을 갖도록 날개부를 설계하여, 날개부의 설계 범위를 크게 확장함으로써, 냉각을 위한 충분한 유량을 확보하면서 모터의 토크 손실이나 소음 발생을 최소화할 수 있는 날개부의 구현을 가능하게 하는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 A-A를 기준으로 하여 모터의 단면을 도시한 도면,
도 3은 로터 조립에서 발생하는 열의 배출 과정을 도시한 도면,
도 4는 실시예에 따른 로터의 사시도,
도 5는 제1 커버를 도시한 도면,
도 6은 제2 커버를 도시한 도면,
도 7은 제2 커버의 날개부를 설명하기 위한 개념도,
도 8은 도 7에서 도시한 날개부의 상세도,
도 9는 다른 실시예에 따른 로터의 사시도,
도 10은 커버를 도시한 도면,
도 11은 커버의 날개부를 도시한 도면,
도 12는 날개부의 날개의 비등방성을 도시한 도면,
도 13은 날개부의 비등방성을 도시한 도면이고,
도 14는 도 13에서 기준 날개군을 변경한 날개부의 비등방성을 도시한 도면,
도 15는 날개부의 날개의 비등방성으로 인한 소음 감소 효과를 나타낸 표,
도 16은 날개부의 날개군의 비등방성으로 인한 소음 감소 효과를 나타낸 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A를 기준으로 하여 모터의 단면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모터는, 하우징(10)과, 로터(20)와, 회전축(30)과 스테이터(40)를 포함할 수 있다.
하우징(10)에는 외주면에 복수 개의 통공(11, 12)이 배치될 수 있다.
모터가 알터네이터로 동작하는 경우에는, 엔진의 구동에 의해 풀리(50)가 회전되면서 로터(20)를 회전시켜 교류를 발생시킨다. 발생된 교류는 직류로 변환되어 외부 부품(배터리 등)에 공급될 수 있다. 이와 반대로, 모터가 스타터로 동작하는 경우에는, 외부에서 인가된 전류에 의해 로터(20)가 회전하면서 풀리(50)가 회전하여 외부 부품(엔진 등)을 구동시킬 수 있다.
하우징(10)은 스테이터(30)의 일측에 배치되는 제1 하우징(13), 및 스테이터(30)의 타측에 배치되는 제2 하우징(14)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(13)과 제2 하우징(14)은 원주 방향을 따라 형성된 복수 개의 통공(11, 12)을 포함한다. 통공(11, 12)은 모터 내부에서 발생한 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.
제1 하우징(13)과 제2 하우징(14)의 내주면에는 각각 스테이터(30)의 외면과 결합하는 돌기(도시되지 않음)가 형성될 수 있다.
로터(20)는 로터 코어(21)와, 커버(22)와, 제1 코일(21b)을 포함할 수 있다.
로터 코어(21)는 스테이터(30)의 내부에서 회전한다. 로터 코어(211)의 내부 또는 외주면에 마그넷이 부착될 수도 있다.
스테이터(30)는 스테이터 코어(31)와 스테이터 코어(31)에 권선된 제2 코일(32)을 포함할 수 있다. 스테이터 코어(31)의 일부(31a)는 제1 하우징(13)과 제2 하우징(14)의 사이로 노출될 수 있다. 따라서, 스테이터(30)에서 발생된 열이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 스테이터(30)는 하우징(10)의 내부에 배치될 수도 있다.
한편, 커버(22,23)는 로터 코어(21)에 결합되어 일체로 회전한다. 제1 커버(22)와 제2 커버(23)는 각각 로터 코어(21)의 일측과 타측에 각각 배치될 수 있다.
제1 커버(22)와 제2 커버(23)는 각각 돌출된 날개부(200)를 포함한다. 날개부(200)는 로터(20)의 회전시 기체의 흐름을 발생시키는 냉각팬(Cooling fan)의 역할을 수행한다. 날개부(200)는 기체의 흐름을 발생시키기 용이하도록 소정의 곡률을 가질 수 있다.
도 3은 로터 조립에서 발생하는 열의 배출 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 로터(20)의 회전시, 모터 내부에서는 날개부(200)에 의해 기체의 흐름이 발생한다. 따라서, 로터 코어(21)에서 발생한 열은 제1 커버(22)의 바디부(100)에 형성된 관통홀(11)과 하우징(10)에 형성된 통공(11)을 통해 외부로 신속히 배출된다. 이러한 구조는 고속회전에 의해 다량의 열이 발생하는 모터에 유리하다. 도면에 도시하진 않았으나, 제2 커버(23)에서도 동일한 형태로 로터 코어(21)에서 발생한 열이 배출될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 로터의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 제1 커버(22) 및 제2 커버(23)는 각각 로터 코어(21)의 일측 또는 타측을 커버하는 바디부(100), 바디부(100)에서 축방향으로 돌출된 날개부(200)를 포함할 수 있다.
커버(22)는 레진(Resin)을 성형하여 제작할 수 있다. 그리고 바디부(100)와, 날개부(200)는 모두 일체로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 각각의 부품을 제작하여 조립하는 구조에 비해 양산이 용이하며, 제조 비용이 절감되며, 설계 자유도가 높아지는 장점이 있다.
바디부(100)는 링 형상의 테두리부(110)와, 테두리부(110)를 기준으로 함몰된 중심부(120)를 포함할 수 있다. 테두리부(110)는 링 형상으로 형성되고 원주방향을 따라 복수 개의 날개부(200)가 배치될 수 있다. 날개부(200)는 규칙 또는 불규칙하게 배치될 수 있다.
중심부(120)는 회전축(40)이 관통 삽입되는 부분으로 테두리부(110)에 비해 함몰될 수 있다. 바디부(100)의 중심부(120)가 낮아짐으로써 벨트 풀리(도 2의 50)의 높이도 낮아지게 되어 모터의 소형화가 가능해질 수 있다.
도 5는 제1 커버를 도시한 도면이고, 도 6은 제2 커버를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 커버(22)에 마련된 날개부(200)와 제2 커버(23)에 형성된 날개부(200)는 그 개수 및 위치가 상이하게 형성될 수 도 있다.
이때, 날개부(200)의 외측부(210)의 높이(H2)와 내측부(220)의 높이(H1)는 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 내측부(220)의 일부 높이(H1)는 중간경계(3) 측으로 갈수록 증가하도록 형성될 수 있다. 즉, 내측부(220)의 상단 에지의 일부는 경사지게 형성될 수 있다. 반면에 날개부(200)의 외측부(210)의 높이(H2)는 중간경계(3)에서 외측경계(2)까지 동일하게 형성될 수 있다. 외측부(210)의 상단 에지는 수평하게 형성될 수 있다.
도 7은 제2 커버의 날개부를 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 도 7에서 도시한 날개부의 상세도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 날개부(200)는 동심(C)을 기준으로 하는 원형의 내측경계(1)와, 외측경계(2) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 각각의 날개부(200)는 최외측단이 동심(C)을 기준으로 동일한 반경에 위치하고, 최내측단이 동심(C)을 기준으로 동일한 반경에 위치하도록 배치될 수 있다. 내측경계(1)와 외측경계(2)는 날개부(200)의 입구각과 출구각을 결정하는 기준이 된다.
아울러 실시예에 따른 모터의 날개부(200)는 동심(C)을 기준으로 내측경계(1)와 외측경계(2) 사이에 위치하는 중간경계(3)를 기준으로 추가적인 입구각과 출구각을 설정하는 구성을 갖는다.
날개부(200)는 중간경계(3)를 기준으로 외측에 위치하는 외측부(210)와 내측에 위치하는 내측부(220)로 구분될 수 있다.
외측부(210)는 중간경계(3)와 외측경계(2)를 기준으로 입구각과 출구각이 설정된다.
내측부(220)는 중간경계(3)와 내측경계(1)를 기준으로 입구각과 출구각이 설정된다.
때문에 실시예에 따른 모터의 날개부(200)는 모두 2개의 입구각과 2개의 출구각을 설정하여 구현될 수 있다.
구체적으로, 내측부(220)는 내측경계(1)에 위치하는 제1 지점(P1)에서 제1 입구각(IR1)을 형성하고, 중간경계(3)에 위치하는 제2 지점(P2)에서 제1 출구각(OR1)을 형성할 수 있다.
여기서, 제1 지점(P1)이란, 날개부(200)의 전연(leading edge)(201)과 후연(trailing edge)(202) 사이의 중심선(cord line)(M)과 내측경계(1)와 교점을 의미할 수 있다. 그리고, 제2 지점(P2)이란, 중간경계(3)와 중심선(M)의 교점을 의미할 수 있다.
그리고, 제1 입구각(IR1)은 제1 지점(P1)에서 내측경계(1)의 접선(L1)과 중심선(M)의 접선(L2)의 사잇각에 해당할 수 있다. 또한, 제1 출구각(OR1)은 날개부(200)의 최내측단(P4)와 제2 지점(P2)을 잇는 직선(S)와 제2 지점(P2)에서 중간경계(3)의 점선(L3)와의 사잇각에 해당할 수 있다.
구체적으로, 외측부(210)는 제2 지점(P2)에서 제2 입구각(IR2)을 형성하고, 외측경계(2)에 위치하는 제3 지점(P3)에서 제2 출구각(OR2)이 형성될 수 있다.
여기서, 제3 지점(P3)이란, 중심선(M)과 외측경계(2)와 교점일 수 있다.
그리고, 제2 입구각(IR2)은 제2 지점(P2)에서 중간경계(3)의 접선(L3)와 중심선(M)의 접선(L4)의 사잇각에 해당할 수 있다. 또한, 제2 출구각(OR2)은 중심선(M)과 제3 지점(P3)에서 외측경계(2)의 접선(L5)의 사잇각에 해당할 수 있다.
이렇게 실시예에 따른 모터의 날개부(200)는 입구각과 출구각을 설정하는기준이 되는 내측경계(1)와 외측경계(2) 이외에 중간경계(3)를 추가하여, 중간경계(3)를 기준으로 내측에 위치하는 내측부(220)와, 중간경계(3)를 기준으로 외측에 위치하는 외측부(210)의 입구각과 출구각을 각각 별개로 설정하여 구현됨으로써, 설계 범위를 크게 확장될 수 있는 구성을 가진다. 또한, 날개부(200)는 중간경계(3)의 위치를 변경하고 이에 대응한 입구각과 출구각을 변경하여 설계 범위를 더욱 크게 확장할 수 있는 구성을 가진다.
때문에, 이러한 날개부(200)의 구성은 냉각을 위한 송풍 유량을 확보하면서, 날개부(200)로 인한 모터의 토크 손실과 소음 발생을 줄일 수 있는 최적 설계를 함에서 있어서, 매우 유리한 이점이 있다.
한편, 제1 커버(22)에 마련된 날개부(200)와 제2 커버(23)에 형성된 날개부(200)에 있어서 각각의 입구각과 출구각 그리고 중간경계(3)의 위치는, 유량, 토크 손실, 소음 감소에 대한 최적값을 구현하기 위해 각각 상이하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 중간경계(3)의 반경(도 7의 R3)이 외측경계(2)의 반경(도 7의 R1)에서 내측경계(1)의 반경(R2)의 차이값의 50% 내지 70%에 내측경계(1)의 반경(R2)을 더한 값인 경우에, 제2 입구각(IR2)은 50° 내지 70°인 범위이고, 제1 출구각(OR1)은 60° 내지 80°인 범위이며, 제2 출구각(OR2)은 50° 내지 70°인 범위에서 유량 대비 토크 손실이 최소화되는 것을 알 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 로터의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 바디부(100)는 링 형상의 테두리부(110)와, 테두리부(110)를 기준으로 함몰된 중심부(120)를 포함할 수 있다. 테두리부(110)는 링 형상으로 형성되고 원주방향을 따라 복수 개의 날개부(200)가 배치될 수 있다. 날개부(200)는 규칙 또는 불규칙하게 배치될 수 있다.
도 10은 커버를 도시한 도면이고, 도 11은 커버의 날개부를 도시한 도면이다. 이러한, 도 10 및 도 11은 실시예를 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 실시예의 범위가 제한될 필요는 없다.
제1 커버(도 4의 22)에 마련된 날개부(200)와 제2 커버(23)에 형성된 날개부(200)는 그 개수 및 위치가 상이하게 형성될 수 도 있다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 제2 커버(23)에 형성된 날개부(200)는 동심(C)을 기준으로 하는 원형의 내측경계(1)와, 외측경계(2) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 각각의 날개부(200)는 최외측단이 동심(C)을 기준으로 동일한 반경에 위치하고, 최내측단이 동심(C)을 기준으로 동일한 반경에 위치하도록 배치될 수 있다. 내측경계(1)와 외측경계(2)는 날개부(200)의 입구각과 출구각을 결정하는 기준이 된다.
날개부(200)는 기준 날개(210)와 제1 날개(220)와 제2 날개(230)를 포함할 수 있다. 이러한 3개의 날개(210,220,230)는 상대적으로 상호 인접한 날개들이 포함된 하나의 날개군일 수 있다.
기준 날개(210)는 3개의 날개(210,220,230) 중 가운데 위치한 날개일 수 있다. 제1 날개(220)는 기준 날개(210)의 어느 한 측에 위치한 날개일 수 있다. 제2 날개(230)는 기준 날개(210)의 다른 한 측에 위치한 날개일 수 있다.
이때, 제1 날개(220)와 제2 날개(230)는 기준 날개(210)를 기준으로 원주 방향을 기준으로 상이한 위치에 배치될 수 있다. 이는 날개부(200)의 비등방성을 구현하기 위함이다. 날개부(200)의 날개들이 등방성인 경우, 공진으로 인하여 소음이 커질 수 있다. 이에, 날개부(200)의 날개들을 비등방성으로 구현하여 소음을 줄이고자 한 것이다. 여기서 원주 방향이라 함은 로터(20)의 중심인 동심(C)을 기준으로 하는 원주 방향을 의미한다.
도 12는 날개부의 날개의 비등방성을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 기준 날개(210)를 기준할 때, 제1 날개(220)와 제2 날개(230)의 위치가 상이하다. 구체적인 설명은 다음과 같다.
반경 방향으로 기준 날개(210)의 중심(P1)과, 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제1 기준선(L1)이라 한다. 그리고, 반경 방향으로 제1 날개(220)의 중심(P2)과, 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제2 기준선(L2)이라 한다. 그리고, 반경 방향으로 상기 제2 날개(230)의 중심(P3)과 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제3 기준선(L3)라 한다. 도 7은 3은 반경 방향으로 날개부(200)의 날개들의 중심을 잇는 가상의 기준선을 나타낸다.
제1 기준선(L1)과 제2 기준선(L2)의 사잇각(R1)과 제1 기준선(L1)과 제3 기준선(L3)의 사잇각(R2)과 상이하게 형성되어, 날개부(200)의 비등방성을 구현한다.
이때, 사잇각(R1)과 사잇각(R2)의 합은 17°일 수 있다. 구체적으로, 사잇각(R1)은 6°이고, 사잇각(R2)는 11°일 수 있다.
날개부(200)는 이와 같은 제1 날개(220)와, 제1 날개(220)와, 제2 날개(230)가 한 묶음이 되는 날개군이 여러 개 배치될 수 있다. 도 7에서 도시한 바와 같이, 날개부(200)가 모두 13개의 날개를 포함한 경우, 4개의 날개군과 하나의 날개로 구분될 수 있다.
도 13은 날개부의 비등방성을 도시한 도면이고, 도 14는 도 13에서 기준 날개군을 변경한 날개부의 비등방성을 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 날개부(200)는 복수 개의 날개군(250,260,270)을 포함할 수 있다. 날개군(250,260,270)이라 함은 상호 인접하는 복수 개의 날개(210,220,230)들의 묶음을 의미한다. 이러한 날개군(250,260,270)들이 비등방성을 갖도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 기준 날개군(240)를 기준할 때, 제1 날개군(250)와 제2 날개군(260)의 위치가 상이하다. 구체적인 설명은 다음과 같다.
반경 방향으로 기준 날개군(240)의 중심(P4)과, 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제4 기준선(L4)이라 한다. 이때, 기준 날개군(240)의 중심(P3)이란, 기준 날개군(240)에 포함된 3개의 날개(210,220,230) 중심에 위치한 제1 날개(210)의 반경 방향 중심을 의미한다.
그리고, 반경 방향으로 제1 날개군(250)의 중심(P4)과, 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제5 기준선(L5)이라 한다. 이때, 제1 날개군(250)의 중심(P4)이란, 제1 날개군(250)에 포함된 3개의 날개(210,220,230) 중심에 위치한 제1 날개(210)의 반경 방향 중심을 의미한다.
그리고, 반경 방향으로 제2 날개군(260)의 중심(P4)과, 커버의 중심(C)을 잇는 선을 제6 기준선(L6)이라 한다. 이때, 제2 날개군(260)의 중심(P4)이란, 제2 날개군(260)에 포함된 3개의 날개(210,220,230) 중심에 위치한 제1 날개(210)의 반경 방향 중심을 의미한다.
제4 기준선(L4)과 제5 기준선(L5)의 사잇각(R3)과 제4 기준선(L4)과 제6 기준선(L6)의 사잇각(R3)과 상이하게 형성되어, 날개부(200)의 비등방성을 구현한다.
이때, 사잇각(R3)과 사잇각(R4)의 합은 21°일 수 있다. 구체적으로, 사잇각(R3)은 4°이고, 사잇각(R4)는 17°일 수 있다.
한편, 복수 개의 날개군(240,250,260)에 각각 포함된 날개(210,220,230)들 상호 간에도 기준 날개(210)를 기준으로 제1 날개(220)와 제2 날개(230)가 원주 방향으로 상이한 위치에 배치되어 비등방성이 구현될 수 있다.
도 13 및 도 14에서 도시한 바와 같이, 날개부(200)는 모두 13개의 날개로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 4개의 날개군과 1개의 날개로 이루어질 수 있으며, 각각의 날개군은 3개의 날개를 포함할 수 있다. 이때, 1개의 날개(270)는 원주 방향으로 가장 멀리 떨어진 날개군 사이에 배치될 수 있다. 한편, 각각의 날개군(240,250,260)에 포함된 날개(210,220,230)들의 개수, 위치 및 형상은 동일 할 수 있다. 예를 들어, 제1 날개군(250)을 원주 방향을 따라 시프트하는 경우, 제1 날개군(250)이 기준 날개군(240)이나, 제2 날개군(260)에 겹쳐지도록, 날개(210,220,230)들의 개수, 위치 및 형상이 동일할 수 있다. 한편, 날개부(200)에 포함된 모든 날개군은 모두 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치될 수 있다.
도 15는 날개부의 날개의 비등방성으로 인한 소음 감소 효과를 나타낸 표이다.
도 15를 참조하면, 모두 13개의 날개를 포함한 로터(20)에서 기준선(L1)과 제2 기준선(L2)의 사잇각(R1)과 제1 기준선(L1)과 제3 기준선(L3)의 사잇각(R2)을 변경하여 소음을 측정하였다. 도 9의 표에서 “-“부호는 원주방향으로 방향성을 의미한다.
종래 기준 소음은 84.6dB인점을 고려하면, 전체적으로 소음이 감소하였음을 알 수 있다. 특히 “case 6”의 경우, 소음이 81.8dB로 종래에 비하여 약 3dB나 감소한 것으로 확인되었다.
도 16은 날개부의 날개군의 비등방성으로 인한 소음 감소 효과를 나타낸 표이다.
도 16을 참조하면, 모두 13개의 날개를 포함한 로터(20)에서 제4 기준선(L4)과 제5 기준선(L5)의 사잇각(R3)과, 제4 기준선(L4)과 제6 기준선(L6)의 사잇각(R4)을 변경하여 소음을 측정하였다. 도 10의 표에서 “-“부호는 원주방향으로 방향성을 의미한다.
종래 기준 소음은 84.6dB인점을 고려하면, 전체적으로 소음이 크게 감소하였음을 알 수 있다. 특히 “case 3”의 경우, 소음이 81.1dB로 종래에 비하여 약 3dB나 감소한 것으로 확인되었다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 로터 및 이를 포함하는 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
1: 내측경계, 2: 외측경계, 3: 중간경계, 10: 하우징, 11,12: 통공, 13: 제1 하우징, 14: 제2 하우징, 20: 로터, 21: 로터 코어, 22: 제1 커버, 23: 제2 커버, 30: 회전축, 40: 스테이터, 100: 바디부, 200: 날개부, 210: 기준날개, 220: 제1 날개, 230: 제2 날개, 240: 기준 날개군, 250: 제1 날개군, 260: 제2 날개군

Claims (14)

  1. 로터 코어;및
    상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 복수 개의 날개부를 포함하고,
    상기 날개부는 원형의 곡선인 외측경계와 원형의 곡선인 내측경계 사이에 배치되며,
    상기 날개부는 내측부와 외측부를 포함하고,
    상기 내측부는 제1 지점에서 제1 입구각을 형성하고, 제2 지점에서 제1 출구각을 형성하고,
    상기 외측부는 상기 제2 지점에서 제2 입구각을 형성하고, 제3 지점에서 제2 출구각을 형성하며,
    상기 제1 지점은 상기 내측경계에 위치하고, 상기 제2 지점은 상기 외측경계와 상기 내측경계 사이에 배치되는 원형의 곡선인 중간경계에 위치하며, 상기 제3 지점은 상기 외측경계에 위치하는 로터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 로터 코어의 어느 한 측에 배치되는 제1 커버와 상기 로터 코어의 다른 한 측에 배치되는 제2 커버를 포함하며,
    상기 제1 커버의 상기 날개부의 개수 및 위치 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 개수 또는 위치와 상이한 로터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 커버의 상기 날개부의 상기 제1 입구각, 상기 제1 출구각, 상기 제2 입구각, 및 상기 제2 출구각 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 커버의 상기 날개부의 상기 제1 입구각 또는 상기 제1 출구각 또는 상기 제2 입구각 또는 상기 제2 출구각과 상이한 로터.
  4. 로터 코어;및
    상기 로터 코어 위에 배치되는 커버를 포함하고,
    상기 커버는 바디부와 상기 바디부에 위에 형성되는 날개부를 포함하고,
    상기 날개부는 상호 인접하는 기준 날개와, 상기 기준 날개와 인접한 제1 날개와 제2 날개를 포함하는 날개군을 포함하고,
    상기 기준 날개는 상기 제1 날개와 상기 제2 날개 사이에 배치되고,
    상기 제1 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리는 상기 제2 날개의 중심과 상기 기준 날개의 중심 사이의 거리와 다른 로터.
  5. 제4 항에 있어서,
    반경 방향으로 상기 기준 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제1 기준선이라 하고,
    반경 방향으로 상기 제1 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제2 기준선이라 하고,
    반경 방향으로 상기 제2 날개의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제3 기준이라 하고,
    제1 기준선과 제2 기준선의 제1 사잇각은 상기 제1 기준선과 상기 제3 기준선의 제2 사잇각과 상이한 로터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 날개부는 13개의 날개를 포함하고,
    상기 제1 사잇각과 제2 사잇각은 합은 17°인 로터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 사잇각은 6°이고, 상기 제2 사잇각은 11°인 로터.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 날개부는 상단에 경사면을 포함하는 로터.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 기준 날개의 형상과 상기 제1 날개의 형상과 상기 제2 날개의 형상은 동일한 로터.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 날개군은 복수 개가 포함되고,
    상기 날개군 중 적어도 둘은 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치되는 로터.
  11. 제10항에 있어서,
    복수 개의 상기 날개군은 상호 인접하는 기준 날개군과, 제1 날개군과, 제2 날개군을 포함하고,
    상기 제1 날개군은 상기 기준 날개군의 어느 한 측에 배치되고,
    상기 제2 날개군은 상기 기준 날개군의 다른 한 측에 배치되고,
    상기 제1 날개군과 상기 제2 날개군은 상기 기준 날개군을 기준하여 원주 방향으로 상이한 거리로 떨어져 배치되는 로터.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기준 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제4 기준선이라 하고,
    상기 제1 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제5 기준선이라 하고,
    상기 제2 날개군의 중심과, 상기 커버의 중심을 잇는 제6 기준선이라 하고,
    상기 제4 기준선과 상기 제5 기준선의 제3 사잇각은 상기 제4 기준선과 상기 제6 기준선의 제4 사잇각과 상이한 로터.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기준 날개군의 중심은 상기 기준 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심이며,
    상기 제1 날개군의 중심은 상기 제1 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심이며,
    상기 제2 날개군의 중심은 상기 제2 날개군에 포함된 복수 개의 날개 중 중심에 배치된 날개의 반경 방향 중심인 로터.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 날개부는 복수 개의 상기 날개군과 1개의 날개로 이루어지고,
    상기 1개의 날개는 원주 방향으로 상호 가장 멀리 떨어진 상기 날개군 사이에 배치되는 로터.
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