WO2018079926A1 - 엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터 - Google Patents

엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터 Download PDF

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WO2018079926A1
WO2018079926A1 PCT/KR2016/014251 KR2016014251W WO2018079926A1 WO 2018079926 A1 WO2018079926 A1 WO 2018079926A1 KR 2016014251 W KR2016014251 W KR 2016014251W WO 2018079926 A1 WO2018079926 A1 WO 2018079926A1
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rotor
shaft
housing
axial motor
disposed
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PCT/KR2016/014251
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이기덕
유세현
김래은
서정무
이정종
정인성
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전자부품연구원
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/02Casings or enclosures characterised by the material thereof
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof

Definitions

  • the present invention relates to an axial motor, and more particularly, to a rotor of an axial motor capable of concentrating magnetic flux and increasing output density by disposing a rotor core and a permanent magnet in the rotor and an axial motor using the same. It is about.
  • the axial type motor includes a stator that forms a magnetic field and a rotor that is rotatable about the stator.
  • the stator includes a plurality of cores arranged at regular intervals along the circumferential direction and protruding at a predetermined height in the axial direction, the cores being axially coupled to grooves formed in the stator body.
  • the rotor includes permanent magnets arranged at regular intervals along the circumferential direction and is configured to rotate while forming a constant gap with the stator.
  • the plate-type motor generates a repelling force or suction force between the core and the permanent magnet of the rotor by changing the direction of the current flowing in the winding to generate the rotational torque.
  • the radial type motor is configured to include a rotor which rotates about a rotating shaft and a permanent magnet is arranged, and a stator positioned around the rotor.
  • a radial type motor concentrates the magnetic flux of the rotor and has a high output density.
  • Korean Patent No. 10-1541695 discloses a radial type motor as described above.
  • the disclosed radial type motor extends radially from a rotating shaft, and the lower side adjacent to the rotating shaft and the upper side adjacent to the stator have a permanent magnet having a trapezoidal cross section parallel to each other, and the lower and upper sides are connected alternately with the permanent magnet.
  • the permanent magnet has a length longer than the length of the upper side, and the side of the permanent magnet has an internal angle of between 75 and 90 degrees at both ends of the lower side. Characterized in that formed at a predetermined slope to have an angle .
  • the rotor of the disclosed radial motor is coupled to the non-magnetic shaft portion in order to solve the problem that the output is reduced when the rotor iron core is connected in the air gap and shaft portion, the air gap portion is separated from the iron core
  • Disclosed is a structure in which a permanent magnet is inserted between the iron core and the iron core.
  • this structure had a problem that is vulnerable to the stress caused by the high speed rotation.
  • an object of the present invention is to provide a rotor of an axial motor that is robust to high speed rotation at high speed and an axial motor using the same while concentrating magnetic flux and increasing output density.
  • the rotor of the axial motor is formed to surround the shaft in a state in which a rotation shaft is disposed in the center, the shaft spaced apart from the shaft, the first housing of the tubular shape in which both sides penetrate in the direction of the rotation shaft, the shaft A rotor core radially disposed between the first housing and the first housing at regular intervals about the shaft, a plurality of permanent magnets disposed radially between the rotor cores, and exposed both side surfaces of the plurality of permanent magnets It is provided with, the second housing for supporting the permanent magnet in the direction of the rotation axis.
  • the rotor core is characterized in that formed of a material comprising an electrical steel sheet or powder core.
  • the shaft, the first housing and the second housing is characterized in that the non-magnetic material.
  • the first housing is characterized in that the separation prevention projection is formed to protrude inward along the circumference of the upper and lower surfaces.
  • the rotor core and the permanent magnet is disposed between the first housing and the shaft, characterized in that fixed by the separation stop.
  • the plurality of permanent magnets are formed in a width in the direction of the rotation axis smaller than the width of the plurality of rotor cores to form a space between the plurality of rotor cores It is characterized by.
  • the second housing is inserted into the space between the plurality of rotor cores, characterized in that coupled to the shaft and the separation bump, respectively.
  • the axial motor according to the present invention is formed to surround the shaft in a state in which a rotation shaft is disposed in the center, the shaft spaced apart from the shaft, the first housing of the tubular shape in which both sides penetrate in the direction of the rotation shaft, the shaft and the A rotor core radially disposed between the first housings at predetermined intervals about the shaft, a plurality of permanent magnets radially disposed between the rotor cores, and provided on both exposed sides of the plurality of permanent magnets And a rotor including a second housing for supporting the permanent magnet in the rotation axis direction, and a stator formed on at least one side of the rotor.
  • the rotor of the axial motor according to the present invention can improve the power density by concentrating the magnetic flux by arranging a rotor core and a plurality of permanent magnets in the axial motor.
  • the rotor of the axial motor according to the present invention is formed to surround the shaft in a state in which the rotation axis is disposed in the center, and the shaft and spaced apart from the shaft, the rotor between the tubular first housing through which both sides in the rotation axis direction
  • the rotor of the axial motor according to the present invention is provided on the exposed both sides of the plurality of permanent magnets to have a second housing for supporting the permanent magnet in the rotation axis direction, it is possible to prevent irreversible demagnetization of the permanent magnet.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an axial motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a stator of an axial motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view showing a rotor of an axial motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a state in which the first and second housings of the upper part of the rotor of the axial motor according to the embodiment of the present invention are removed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an axial motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing a stator of an axial motor according to an embodiment of the present invention.
  • an axial motor 300 includes a stator 200 and a rotor 100.
  • the stator 200 may include a stator body 210 and a plurality of stator cores 220 protruding from the stator body 210.
  • the stator body 210 is formed in a circular plate shape having a predetermined thickness.
  • the stator body 210 may have a rotation shaft insertion hole 211 to be inserted into the center of rotation.
  • the stator body 210 may support the stator core 220.
  • a plurality of stator cores 220 may be formed to protrude radially on one surface of the stator body 210.
  • the stator core 220 may be spaced apart by a predetermined angle along the circumferential direction of the stator body 210.
  • the outer surface of the plurality of stator cores 220 may form one closed curve, and the upper surface of each stator core 220 may have a trapezoidal shape.
  • the stator core 220 may protrude from the stator body 210 in the direction of the rotation axis 160 of the rotor 100.
  • the coil 230 may be wound on an outer surface of the stator core 220.
  • the coil 230 may be wound along the outer surface of each stator core 220.
  • the upper surface of the stator core 220 may be a magnetic flux generating surface.
  • the upper surface of the stator core 220 may be disposed to face the rotor 100 which is adjacent to the rotor 100 and forms a predetermined gap.
  • the rotor 100 is configured to rotate substantially by being guided by the magnetic flux flow of the stator 200.
  • the rotor 100 may be disposed in parallel with the stator 200 in the direction of the center axis of the stator 200 by a predetermined gap.
  • the stator 200 may be disposed above and below the rotor 100, or may be disposed only on one side.
  • the rotor 100 includes a rotor core 130 disposed radially about the rotation shaft 160 and a permanent magnet 140 disposed radially between the rotor cores 130. And a first housing 120 surrounding the outer circumferential surface of the rotor core 130 and the permanent magnet 140.
  • the first housing 120 may prevent the rotor core 130 and the permanent magnet 140 from scattering when the rotor 100 rotates.
  • the first housing 120 may be formed of a nonmagnetic material.
  • the first housing 120 may be applied to a radial type motor having a stator located on an outer surface thereof. Can not. Therefore, the axial motor 300 according to the embodiment of the present invention may be a hybrid type in which a radial type rotor is applied to the axial type.
  • FIG 3 is a perspective view showing a rotor of the axial motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a state in which the first and second housings of the upper portion of the rotor of the axial motor according to an embodiment of the present invention is removed Perspective view.
  • the rotor 300 includes a shaft 110, a first housing 120, a rotor core 130, a permanent magnet 140, and a second housing. And 170.
  • the shaft 110 is disposed in the center of the rotation shaft 160, it may be formed in a cylindrical tube shape formed in the same direction as the rotation shaft 160.
  • the shaft 110 may be formed of a nonmagnetic material.
  • the shaft 110 is coupled to the first shaft 111 formed in the center of the first housing 120 and the upper or lower portion of the first shaft 111 to correspond to the first housing 120, the stator It may include a second shaft 112 is inserted into the hollow 211 of the (200).
  • the first shaft 111 is positioned at the center of the first housing 120 while being spaced apart from the first housing 120 at a predetermined interval.
  • the first shaft 111 forms a space between the first housing 120 and a space in which the rotor core 130 and the permanent magnet 140 may be inserted.
  • the first shaft 111 may be connected through the first housing 120 and the second housing 170.
  • the first shaft 111 may be formed to have the same width in the direction of the permanent magnet 140 and the rotation axis 160. Accordingly, the linear second housing 170 may be coupled to the first shaft 111 in a state of being seated on the upper or lower portion of the first shaft 111 and the permanent magnet 140.
  • the second shaft 112 is fixedly coupled to the upper or lower portion of the first shaft 111, and may be formed in the same cylindrical shape as the first shaft 112.
  • the second shaft 112 may be coupled to an upper portion of the first shaft 111 coupled with the second housing 170 so that the first housing 120 and the shaft 111 may be more firmly coupled. have.
  • the lower surface of the second shaft 112 may be formed to correspond to the upper surface of the first shaft 111 in the state in which the second housing 170 is seated.
  • the first housing 120 is disposed to be spaced apart from the outer surface of the first shaft 111, the space between the first shaft 111 and the rotor core 130 and the permanent magnet 140 is inserted Form. That is, the first housing 120 may be formed in a cylindrical shape having a hollow in the center thereof. The first housing 120 may be resistant to the stress in the radial direction of the rotor core 130 and the permanent magnet 140 during rotation. That is, when the rotor 100 rotates, a force is generated that the rotor core 130 and the permanent magnet 140 are separated to the outside, the rotor core 130 and the permanent by the first housing 120 The scattering of the magnet 140 can be prevented.
  • the first housing 120 may be formed of a nonmagnetic material.
  • first housing 120 may be formed with a departure preventing jaw 121 is formed to protrude inward along the circumference of the upper and lower surfaces.
  • the rotor core 130 and the permanent magnet 140 may be disposed between the first housing 120 and the shaft 110, and may be fixed by the release preventing jaw 121.
  • the rotor core 130 may be radially disposed between the first shaft 111 and the first housing 120 with a predetermined interval spaced about the first shaft 111.
  • the rotor core 130 serves to concentrate the magnetic flux of the permanent magnets disposed on both sides and transfer the magnetic flux to the stator 200.
  • the rotor core 130 may be formed of a material including an electrical steel sheet or a powder core.
  • the plurality of permanent magnets 140 are inserted between the plurality of rotor cores 130, respectively, and may be disposed alternately with the N pole and the S pole. Accordingly, since the magnetization direction is formed to face each other, the permanent magnet 140 may have a structure in which the rotor core 130 has a substantially polarity. Accordingly, even when the permanent magnet 140 uses a non-earth-based magnet, the permanent magnet 140 may maintain the same size and performance as an electric motor using the rare-earth permanent magnet.
  • the width in the vertical direction of the rotation axis of the permanent magnet 140 may be formed to be smaller than the width in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotor core 130 so as to secure a coupling force between the rotor cores 130.
  • the present invention is not limited thereto, and the width of the English magnet 140 may be larger.
  • the permanent magnet 140 may have a width in a direction of the rotation axis smaller than that of the plurality of rotor cores 130. Accordingly, the permanent magnet 140 may form a space between the rotor cores.
  • the second housing 170 may be seated in the space formed by the rotor core 130 and the permanent magnet 140.
  • the rotor core 130 and the permanent magnet 140 may be coupled to each other by a press-fit method, but are not limited thereto, and various coupling structures of the bonding means or the rotor core 130 and the permanent magnet 140 may be used. It can be fixed by utilizing the structure of the coupling groove and the coupling protrusion.
  • the second housing 170 may be provided on both exposed sides of the permanent magnet 140 to support the permanent magnet 140 in the rotation axis direction.
  • the second housing 170 is inserted into a space formed by the step between the permanent magnet 140 and the rotor core 130, so that the separation prevention barrier 121 and the first shaft 111 of the first housing 120 are disposed. Both sides can be combined.
  • the second housing 170 may be disposed only on one side of the permanent magnet 140 or may be disposed on both sides.
  • the second housing 170 is formed of a nonmagnetic material and disposed between the permanent magnet 140 and the stator, thereby preventing irreversible potato phenomenon of the permanent magnet 140. That is, irreversible potatoes are generated in which the performance of the permanent magnet 140 is deteriorated due to heat generated between the stator 200 and the rotor 100.
  • the second housing 170 is disposed on the outer surface of the permanent magnet 140. By arranging, the irreversible potato of the permanent magnet 140 can be prevented.
  • the rotor 100 of the axial motor crosses the rotor core 130 and the plurality of permanent magnets 140 in the axial motor 300 to rotate the rotor 100.
  • the output density can be improved.
  • the rotor 100 of the axial motor 300 is the shaft 110 and the shaft 110 is disposed in the center, the shaft 110 in a state spaced apart from the shaft 110
  • the rotor core 130 and the permanent magnet 140 are cross-aligned between the tubular first housings 120 having both sides penetrated in the direction of the rotation axis, so as to be resistant to the stress in the radial direction during the high speed rotation. Can be.
  • the rotor 100 of the axial motor 300 is provided on both exposed side surfaces of the plurality of permanent magnets 140 to support the permanent magnets 140 in the rotation axis direction ( By providing 170, the irreversible potatoes of the permanent magnet 140 can be prevented.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 회전자에 회전자 코어와 영구 자석을 배치함으로써, 자속을 집중하여 출력밀도를 높일 수 있는 엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자는 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트, 샤프트와 이격된 상태로 샤프트를 감싸도록 형성되며, 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징, 샤프트와 제1 하우징 사이에 샤프트를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치되는 회전자 코어, 회전자 코어 사이에 방사형으로 배치되는 복수의 영구 자석, 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어, 영구 자석을 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징을 포함한다.

Description

엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터
본 발명은 엑시얼 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자에 회전자 코어와 영구 자석을 배치함으로써, 자속을 집중하여 출력밀도를 높일 수 있는 엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터에 관한 것이다.
엑시얼 타입의 모터는 자기장을 형성하는 고정자 및 고정자에 대하여 회전 가능하게 이루어지는 회전자를 포함한다. 고정자는 원주방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 동시에 축방향으로 일정 높이로 돌출되는 다수의 코어를 포함하며, 코어는 고정자 바디에 형성된 홈에 축 방향으로 결합된다. 회전자는 원주방향을 따라 일정간격으로 배열된 영구 자석을 포함하며, 고정자와 일정한 공극(gap)을 형성하면서 회전하도록 이루어진다. 평판형 모터는 권선에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 코어와 회전자의 영구 자석 사이에 반발력 또는 흡인력을 생성하여 회전 토크를 발생시키게 된다.
그러나 이러한 엑시얼 타입의 모터는 회전자의 반경이 넓어 관성이 크고 구조상 고속 회전에 불리한 문제점이 있다.
한편 레디얼 타입의 모터는 회전축을 중심으로 회전하며 영구 자석이 배열된 회전자와, 회전자 주위에 위치한 고정자를 포함하여 구성된다. 이러한 레디얼 타입의 모터는 회전자의 자속을 집중시켜 출력밀도가 높다.
한국등록특허 제10-1541695호는 상술한 바와 같은 레디얼 타입 모터를 개시하고 있다.
개시된 레디얼 타입 모터는 회전축으로부터 방사상으로 뻗어 형성되며, 회전축과 인접한 아랫변과 고정자와 인접한 윗변이 서로 평행한 사다리꼴 모양의 단면을 갖는 영구 자석, 영구 자석과 교번적으로 위치하도록 아랫변과 윗변을 연결하는 사다리꼴 모양의 측변을 따라 회전축 측으로부터 고정자 측으로 방사상으로 뻗은 부채꼴 모양으로 형성되어 영구 자석을 고정하는 철심 및 영구 자석 및 철심과 회전축 사이에 위치하여 철심을 고정하는 비자성의 고정체를 포함하며, 영구 자석 및 철심의 측면에서 발생되는 응력을 저감시키기 위해 영구 자석은 아랫변의 길이가 윗변의 길이보다 상대적으로 길게 형성되고, 영구 자석의 측변은 아랫변의 양끝 꼭지점에서의 내각이 75도 내지 90도 사이의 각도를 갖도록 일정 기울기로 형성된 것을 특징으로 한다.
개시된 레디얼 모터의 회전자는 회전자 철심이 공극 및 샤프트 부분에서 연결될 경우 누설이 발생하여 출력이 감소하는 문제점을 해결하기 위하여, 비자성 재질의 샤프트 부분에 철심을 결합하고, 공극 부분은 철심을 분리하여 철심과 철심 사이에 영구 자석이 삽입되어 있는 구조를 개시하고 있다. 그러나 이러한 구조는 고속 회전에 따른 스트레스에 취약한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 자속을 집중시켜 출력밀도를 높이면서, 고속 회전시 고속 회전에 강인한 엑시얼 모터의 회전자 및 이를 이용한 엑시얼 모터를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자는 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트, 상기 샤프트와 이격된 상태로 상기 샤프트를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징, 상기 샤프트와 상기 제1 하우징 사이에 상기 샤프트를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치되는 회전자 코어, 상기 회전자 코어 사이에 방사형으로 배치되는 복수의 영구 자석, 상기 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어, 상기 영구 자석을 상기 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징을 포함한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어는 전기 강판 또는 분말 코어를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 샤프트, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징은 비자성 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 제1 하우징은 상하부면의 원주를 따라 내측으로 돌출되어 형성되는 이탈방지턱이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어 및 상기 영구 자석은 상기 제1 하우징과 상기 샤프트 사이에 배치되되, 상기 이탈방지턱에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 복수의 영구 자석은 상기 회전축 방향의 폭이 상기 복수의 회전자 코어의 폭보다 작게 형성되어, 상기 복수의 회전자 코어 사이에 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 있어서, 상기 제2 하우징은 상기 복수의 회전자 코어 사이에 공간에 삽입되어 상기 샤프트 및 상기 이탈방지턱에 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터는 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트, 상기 샤프트와 이격된 상태로 상기 샤프트를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징, 상기 샤프트와 상기 제1 하우징 사이에 상기 샤프트를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치되는 회전자 코어, 상기 회전자 코어 사이에 방사형으로 배치되는 복수의 영구 자석, 상기 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어, 상기 영구 자석을 상기 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징을 포함하는 회전자, 상기 회전자의 적어도 일측면에 형성되는 고정자를 포함한다.
본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자는 엑시얼 모터에서 회전자 코어와, 복수의 영구 자석을 교차 배치하여 회전자를 구성함으로써 자속을 집중시켜 출력밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자는 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트와, 샤프트와 이격된 상태로 샤프트를 감싸도록 형성되며, 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징 사이에 회전자 코어와 영구 자석을 교차 배열함으로써, 고속 회전시 방사 방향의 스트레스에 강인할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 엑시얼 모터의 회전자는 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어 영구 자석을 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징을 구비함으로써, 영구 자석의 불가역 감자를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 고정자를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자의 상부의 제1 및 제2 하우징을 제거한 상태의 사시도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 고정자를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터(300)는 고정자(200) 및 회전자(100)를 포함한다.
고정자(200)는 고정자 몸체(210)와, 고정자 몸체(210)로부터 돌출되어 형성되는 복수의 고정자 코어(220)를 포함할 수 있다.
고정자 몸체(210)는 소정의 두께를 가진 원형의 판 형태로 형성된다. 고정자 몸체(210)는 중심부에 회전축이 삽입될 수 있도록 회전축 삽입공(211)이 형성될 수 있다. 이러한 고정자 몸체(210)는 고정자 코어(220)를 지지할 수 있다.
또한 고정자 몸체(210)의 일면에는 복수의 고정자 코어(220)가 방사형으로 돌출되어 형성될 수 있다.
고정자 코어(220)는 고정자 몸체(210)의 원주 방향을 따라 소정의 각도만큼 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 고정자 코어(220)의 외측면은 하나의 폐곡선을 형성할 수 있으며, 각각의 고정자 코어(220)의 상부면 형상은 사다리꼴 형태가 될 수 있다. 이러한 고정자 코어(220)는 회전자(100)의 회전축(160) 방향으로 고정자 몸체(210)로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 고정자 코어(220)의 외측면에는 코일(230)이 권취될 수 있다. 여기서 코일(230)은 각각의 고정자 코어(220)의 외면을 따라 권선될 수 있다.
고정자 코어(220)의 상부면은 자속 발생면이 될 수 있다. 고정자 코어(220)의 상부면은 회전자(100)에 소정의 공극을 형성하며 인접 배치되는 회전자(100)와 대향되게 배치될 수 있다.
회전자(100)는 고정자(200)의 자속 흐름에 유도되어 실질적으로 회전하는 구성이다. 회전자(100)는 고정자(200)의 중심축 방향으로 고정자(200)와 미리 설정된 공극 간격만큼 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 여기서 고정자(200)는 회전자(100)의 상하부에 배치될 수 있으며, 일측에만 배치될 수도 있다.
회전자(100)는 회전축(160)을 중심으로 방사상으로 배치된 회전자 코어(130)와, 회전자 코어(130) 사이에 방사상으로 배치된 영구 자석(140)을 포함한다. 그리고 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)의 외주면을 감싸는 제1 하우징(120)을 포함한다. 여기서 제1 하우징(120)은 회전자(100)가 회전할 때, 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)의 비산을 방지할 수 있다. 이때 제1 하우징(120)은 비자성 재질로 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 하우징(120)을 비자성 재질로 형성하게 되면, 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)의 비산을 방지할 수는 있지만, 외측면에 고정자가 위치하는 레디얼 타입 모터에는 적용할 수 없다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터(300)는 엑시얼 타입에 레디얼 타입의 회전자 형태가 적용된 하이브리드 타입이 될 수 있다.
이하 도면을 통해 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자의 상부의 제1 및 제2 하우징을 제거한 상태의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전자(300)는 샤프트(110), 제1 하우징(120), 회전자 코어(130), 영구 자석(140) 및 제2 하우징(170)을 포함한다.
먼저 샤프트(110)는 중심부에 회전축(160)이 배치되며, 회전축(160)과 동일한 방향으로 형성되는 원통형 관 형상으로 형성될 수 있다. 샤프트(110)는 비자성 재질로 형성될 수 있다.
이러한 샤프트(110)는 제1 하우징(120)과 대응되도록, 제1 하우징(120)의 중심에 형성되는 제1 샤프트(111)과, 제1 샤프트(111)의 상부 또는 하부에 결합되어, 고정자(200)의 중공(211)에 삽입되는 제2 샤프트(112)를 포함할 수 있다.
제1 샤프트(111)는 제1 하우징(120)과 일정 간격으로 이격된 상태로 제1 하우징(120)의 중심에 위치한다. 여기서 제1 샤프트(111)는 제1 하우징(120)과 사이에 공간을 형성하여 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)이 삽입될 수 있는 공간을 형성한다. 제1 샤프트(111)는 제1 하우징(120)과 제2 하우징(170)을 통해 연결될 수 있다. 여기서 제1 샤프트(111)는 영구 자석(140)과 회전축(160) 방향으로 동일한 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 직선 형태의 제2 하우징(170)이 제1 샤프트(111) 및 영구 자석(140)의 상부 또는 하부에 안착된 상태로 제1 샤프트(111)에 결합될 수 있다.
제2 샤프트(112)는 제1 샤프트(111)의 상부 또는 하부에 고정 결합되며, 제1 샤프트(112)와 동일하게 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 바람직하게 제2 샤프트(112)는 제2 하우징(170)과 결합된 제1 샤프트(111)의 상부에 결합되어 제1 하우징(120)과 샤프트(111)가 더욱 견고하게 결합될 수 있도록 할 수 있다. 이때 제2 샤프트(112)의 하부면은 제2 하우징(170)이 안착된 상태의 제1 샤프트(111)의 상부면과 대응되도록 형성될 수 있다.
제1 하우징(120)는 제1 샤프트(111)의 외측면으로부터 이격된 상태로 배치되며, 제1 샤프트(111)와 사이에 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)이 삽입될 공간을 형성한다. 즉 제1 하우징(120)은 중심부에 중공이 형성된 원통형으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 하우징(120)은 회전시 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)의 방사 방향의 스트레스에 강인하도록 할 수 있다. 즉 회전자(100)가 회전하게 되면, 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)이 외측부로 이탈하는 힘이 발생되게 되는데, 제1 하우징(120)에 의해 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)의 비산을 방지할 수 있다. 이러한 제1 하우징(120)은 비자성 재질로 형성될 수 있다.
또한 제1 하우징(120)은 상하부면의 원주를 따라 내측으로 돌출되어 형성되는 이탈방지턱(121)이 형성될 수 있다. 여기서 회전자 코어(130) 및 영구 자석(140)은 제1 하우징(120)과 샤프트(110) 사이에 배치되되, 이탈방지턱(121)에 의해 고정될 수 있다.
회전자 코어(130)는 제1 샤프트(111)와 제1 하우징(120) 사이에 제1 샤프트(111)를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치될 수 있다. 회전자 코어(130)는 양측에 배치되는 영구 자석의 자속을 집중시켜 고정자(200)로 전달하는 역할을 수행한다. 이러한 회전자 코어(130)는 전기 강판 또는 분말 코어를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
복수의 영구 자석(140)은 복수의 회전자 코어(130) 사이에 각각 삽입되게 되는데 차례대로 N극, S극을 번갈아 가면서 배치될 수 있다. 이에 따라 영구 자석(140)은 자화방향이 서로 마주보도록 형성되어 있기 때문에 회전자 코어(130)가 실질적인 극성을 띠는 구조가 될 수 있다. 이에 따라 영구 자석(140)을 비회토류계의 자석을 이용하더라도 회토류계 영구 자석을 사용하는 전동기와 동일한 크기 및 성능을 유지할 수 있다. 영구 자석(140)의 회전축의 수직한 방향의 폭은 회전자 코어(130) 사이에서 결합력이 확보되도록 회전자 코어(130)의 회전축과 수직한 방향의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고 영자 자석(140)의 폭이 더 커도 무방하다.
여기서 영구 자석(140)은 회전축 방향의 폭이 복수의 회전자 코어(130)의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 영구 자석(140)은 회전자 코어 사이에 공간을 형성할 수 있다. 여기서 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)에 의해 형성된 공간에는 제2 하우징(170)이 안착될 수 있다.
한편 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)은 압입 방식에 의해 서로 결합될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 접착 수단이나 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)의 다양한 결합 구조, 예컨데 결합홈과 결합돌기 등의 구조를 활용하여 고정될 수 있다.
제2 하우징(170)은 영구 자석(140)의 노출된 양측면에 구비되어 영구 자석(140)을 회전축 방향으로 지지할 수 있다. 이러한 제2 하우징(170)은 영구 자석(140)과 회전자 코어(130) 사이의 단차에 의해 형성된 공간에 삽입되어, 제1 하우징(120)의 이탈방지턱(121)과 제1 샤프트(111)에 양측이 결합될 수 있다.
여기서 제2 하우징(170)은 영구 자석(140)의 일측면에만 배치되거나, 양측면에 배치될 수 있다. 이러한 제2 하우징(170)은 비자성 재질로 형성되어 영구 자석(140)과 고정자 사이에 배치됨으로써, 영구 자석(140)의 불가역 감자 현상을 방지할 수 있다. 즉 고정자(200)와 회전자(100) 사이에서 발생되는 열 등에 의해 영구 자석(140)의 성능이 저하되는 불가역 감자가 발생되게 되는데 제2 하우징(170)을 영구 자석(140)의 외측면에 배치함으로써 영구 자석(140)의 불가역 감자를 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터의 회전자(100)는 엑시얼 모터(300)에서 회전자 코어(130)와, 복수의 영구 자석(140)을 교차 배치하여 회전자(100)를 구성함으로써 자속을 집중시켜 출력밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터(300)의 회전자(100)는 중심부에 회전축(160)이 배치되는 샤프트(110)와, 샤프트(110)와 이격된 상태로 샤프트(110)를 감싸도록 형성되며, 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징(120) 사이에 회전자 코어(130)와 영구 자석(140)을 교차 배열함으로써, 고속 회전시 방사 방향의 스트레스에 강인할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 엑시얼 모터(300)의 회전자(100)는 복수의 영구 자석(140)의 노출된 양측면에 구비되어 영구 자석(140)을 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징(170)을 구비함으로써, 영구 자석(140)의 불가역 감자를 방지할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

Claims (8)

  1. 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트;
    상기 샤프트와 이격된 상태로 상기 샤프트를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징;
    상기 샤프트와 상기 제1 하우징 사이에 상기 샤프트를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치되는 복수의 회전자 코어;
    상기 회전자 코어 사이에 방사형으로 배치되는 복수의 영구 자석;
    상기 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어, 상기 영구 자석을 상기 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전자 코어는 전기 강판 또는 분말 코어를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트, 상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징은 비자성 재질인 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징은 상하부면의 원주를 따라 내측으로 돌출되어 형성되는 이탈방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전자 코어 및 상기 영구 자석은 상기 제1 하우징과 상기 샤프트 사이에 배치되되, 상기 이탈방지턱에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 영구 자석은 상기 회전축 방향의 폭이 상기 복수의 회전자 코어의 폭보다 작게 형성되어, 상기 복수의 회전자 코어 사이에 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 하우징은 상기 복수의 회전자 코어 사이에 공간에 삽입되어 상기 샤프트 및 상기 이탈방지턱에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터의 회전자.
  8. 중심부에 회전축이 배치되는 샤프트, 상기 샤프트와 이격된 상태로 상기 샤프트를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축 방향으로 양측부가 관통된 관 형상의 제1 하우징, 상기 샤프트와 상기 제1 하우징 사이에 상기 샤프트를 중심으로 일정 간격 이격된 상태로 방사형으로 배치되는 복수의 회전자 코어, 상기 회전자 코어 사이에 방사형으로 배치되는 복수의 영구 자석, 상기 복수의 영구 자석의 노출된 양측면에 구비되어, 상기 영구 자석을 상기 회전축 방향으로 지지하는 제2 하우징을 포함하는 회전자;
    상기 회전자의 적어도 일측면에 형성되는 고정자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑시얼 모터.
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