WO2019045280A1 - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

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WO2019045280A1
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유현수
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • Embodiments relate to a rotor and a motor including the same.
  • a motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy. It is widely used in automobiles, home electronics, and industrial devices.
  • the motor may include a housing, a shaft, a stator disposed on an inner circumferential surface of the housing, a rotor installed on an outer circumferential surface of the shaft, and the like.
  • the stator of the motor induces electrical interaction with the rotor to induce rotation of the rotor.
  • FIG. 1 is a view showing a rotor and a stator of a conventional spoke type motor
  • FIG. 2 is an enlarged view showing a region F in FIG.
  • a spoke type motor 2 may include a rotor 10 and a stator 20.
  • the rotor 2 may be of a spoke type. Accordingly, the rotor 10 includes a rotor yoke 11 and a rotor tooth 12, and a magnet 13 is disposed between the rotor teeth 12. At this time, the magnet 13 is radially arranged around the rotation axis.
  • the stoke type motor 2 has a large output.
  • the stator 20 may include a tooth 21 forming a plurality of slots. Then, the coil 22 is wound on the tooth 21. At this time, adjacent teeth 21 are disposed apart from each other to form a slot opening.
  • a cogging torque may be generated due to a difference in permeability of air between the stator 20, which is a metallic material, and the slot open air, which is an empty space. Since this cogging torque causes noise and vibration, it is important to reduce the cogging torque to improve the quality of the motor.
  • a protrusion 12a protruding in the circumferential direction may be formed at the outer end of the rotor tooth 12.
  • the protrusion 12a prevents the magnet 13 from being detached in correspondence with the centrifugal force acting on the magnet 13.
  • an open region O is formed between the protrusions 12a with respect to the circumferential direction, in which the a magnet 13 is exposed.
  • the size of the open area O affects the cogging torque.
  • the distance from the center C to the outer circumferential surface of the rotor tooth 12 is greater than the distance from the center to the outer surface of the magnet 13 with respect to the center C,
  • the size of the magnet 13 is limited. Accordingly, when an adhesive member (not shown) such as a bond is disposed between the rotor tooth 12 and the magnet 13, the application area of the adhesive member depends on the side size of the magnet 13.
  • Demagnetization may occur at both ends of the magnet due to the magnetic field generated in the coils of the stator. If an irreversible demagnetization occurs in the magnet which is not reverted to the magnetized state, the performance of the motor is greatly deteriorated.
  • the embodiment provides a motor that can reduce cogging torque and prevent magnetization of the magnet.
  • the embodiment provides a rotor capable of reducing the cogging torque while preventing the magnet from departing from the spoke type rotor, and a motor including the same.
  • An embodiment includes a rotor including a shaft, a hole in which the shaft is disposed, a stator disposed on the outer side of the rotor, and a housing disposed on the outer side of the rotor, wherein the rotor includes a rotor yoke, A plurality of rotor teeth formed in a radial direction protruding from an outer circumferential surface of the rotor yoke with respect to a center thereof, and a magnet disposed between the rotor teeth, wherein the rotor tooth is disposed on a side of the rotor tooth And a protrusion formed to extend radially from an outer circumferential surface of the step portion with respect to a center of the rotor, and a protrusion formed to extend in the circumferential direction of the rotor.
  • the step portion includes a first step and a second step, the first end step is in contact with an outer circumferential surface of the magnet, and the second step may extend in a circumferential direction from the first step.
  • the projecting portion may be disposed on an outer peripheral surface of the second step.
  • the distance between the opposed second edges may be between 60% and 70% of the width of the magnet.
  • the maximum length from the center of the rotor to the end of the protrusion may be less than the longest distance of the rotor from the center of the rotor.
  • the second step may be disposed apart from the outer circumferential surface of the magnet.
  • the distance between the second step and the magnet outer circumferential surface may be 110% to 160% of the thickness of the second step.
  • the magnet may be longer than the width.
  • the object is achieved by a rotor yoke; A plurality of rotor teeth projecting radially from the outer surface of the rotor yoke; And a magnet disposed between the rotor teeth, wherein an outer circumferential surface of the rotor tooth includes a first surface and a second surface, and a distance from the center of the rotor to the first surface is larger than a distance from the center of the rotor to the second surface Is achieved by a rotor smaller than the distance to the plane.
  • the magnet may include a groove-formed side surface, and the rotor tooth may include a protrusion coupled to the groove.
  • the rotor tooth may include a body protruding in a radial direction from an outer circumferential surface of the rotor yoke; And a protrusion radially projecting from an outer circumferential surface of the body, wherein the first surface is an outer circumferential surface of the main body having a predetermined curvature (1 / R3), the second surface has a predetermined curvature (1 / R4) The outer surface of the protruding portion.
  • the distance D between the projections is larger than the width W2 of the magnet.
  • the distance D between the width W2 of the magnet may be 1.12 to 1.165.
  • the distance R3 from the center of the rotor to the first surface may be less than or equal to the distance from the center of the rotor to the outer surface of the magnet.
  • an adhesive member may be disposed between the side surface of the magnet and the side surface of the rotor tooth.
  • the side surface of the rotor tooth may include a first side surface and a second side surface with respect to the protrusion, and the lengths of the first side surface and the second side surface may be the same.
  • the magnet of the motor has a longer length in the radial direction than the width.
  • corner of the magnet of the motor may be formed as a curved surface.
  • the object is achieved by a rotor yoke; A plurality of rotor teeth projecting radially from the outer surface of the rotor yoke; And a magnet disposed between the rotor teeth, wherein the magnet includes grooved side surfaces, and the rotor tooth is achieved by a rotor including projections coupled to the grooves.
  • a rotor through which the shaft passes; And a stator disposed outside the rotor, wherein the rotor comprises a rotor yoke; A plurality of rotor teeth projecting radially from the outer surface of the rotor yoke; And a magnet disposed between the rotor teeth, wherein the rotor tooth includes a first surface and a second surface facing the stator, and a distance from a center of the rotor to the first surface is determined from a center of the rotor Is achieved by a motor that is smaller than the distance to the second surface.
  • the magnet of the motor includes a groove-formed side surface, and the rotor tooth may include a protrusion coupled to the groove.
  • a rotor through which the shaft passes; And a stator disposed outside the rotor, wherein the rotor comprises a rotor yoke; A plurality of rotor teeth projecting radially from the outer surface of the rotor yoke; And a magnet disposed between the rotor teeth, wherein the magnet includes a grooved side, and the rotor tooth is provided with a protrusion coupled to the groove.
  • the motor according to the embodiment provides an advantageous effect of reducing the cogging torque.
  • the rotor according to the embodiment and the motor including the same can prevent the magnet from being separated from the magnet due to the centrifugal force by using the coupling structure of the groove of the magnet and the projection of the rotor tooth. As a result, the degree of freedom in designing the outer circumferential surface of the rotor tooth increases.
  • FIG. 1 is a view showing a rotor and a stator of a conventional spoke type motor
  • Fig. 2 is an enlarged view showing the area F in Fig. 1,
  • FIG. 3 is a view showing a motor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a view showing the stator and the rotor shown in FIG. 1,
  • Fig. 5 is a detailed view of the step portion and the protruding portion of the rotor tooth
  • Fig. 6 is a diagram showing a distance between adjacent rotor teeth
  • FIG. 10 is a view showing a magnet where a potato region is generated by a magnetic flux generated in a coil of a stator
  • FIG. 11 is a view showing a magnet in which a small-sized potato region is generated by a magnetic flux generated in a coil of a stator
  • FIG. 12 is a view showing a magnet of a motor according to the first embodiment
  • FIG. 15 is a view showing a stator and a rotor of a motor according to the second embodiment
  • FIG. 16 is a view showing a rotor of a motor according to the second embodiment
  • FIG. 17 is an enlarged view showing the region F2 in Fig. 16,
  • 20 is a table showing a counter electromotive force and a caulking torque for a motor according to the second embodiment and a conventional spoke type motor,
  • 21 is a view showing various embodiments of the motor according to the arrangement relationship of the magnets with respect to the rotor tooth
  • FIG. 23 is an enlarged view showing the F1 region in Fig.
  • the singular form may include plural forms unless otherwise specified in the text, and may be a combination of A, B, and C when described as " A and / or at least one (or more than one) Or < / RTI > all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • the upper or lower when described as being formed or disposed on “upper or lower “ of each component, the upper or lower (lower) But also includes the case where another component is formed or disposed between two components. Also, the expression “upward” or “downward” may include not only an upward direction but also a downward direction on the basis of one component.
  • FIG. 3 is a view showing a motor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a view showing the stator and the rotor shown in FIG.
  • the motor according to the first embodiment may include a shaft 100, a rotor 200, a stator 300, and a housing 400.
  • the shaft 100 may be coupled to the rotor 200. Between the shaft 100 and the rotor 200, a fixing member such as a holder for fixing the bearing and the bearing may be disposed. When an electromagnetic interaction occurs between the rotor 200 and the stator 300 through the current supply, the rotor 200 rotates. At this time, the shaft 100 does not rotate while being fixed to the housing 400.
  • the shaft may be connected to the impeller.
  • the rotor (200) rotates through electrical interaction with the stator (300).
  • the rotor 200 is disposed inside the stator 300.
  • the rotor 200 may include a rotor yoke 210, a rotor tooth 220, and a magnet 230.
  • the rotor yoke 210 may be an annular member having a hole in its center.
  • the rotor tooth 220 protrudes in the radial direction from the outer circumferential surface of the rotor yoke 210.
  • a plurality of rotor teeth 220 are disposed at regular intervals along the circumferential direction of the rotor 200.
  • the magnet 230 is disposed between the rotor tooth 220 and the rotor tooth 220. And may be a rectangular parallelepiped having a longer length than the width of the magnet 230.
  • the length of the magnet 230 is the length of the magnet 230 measured in the radial direction with respect to the center of the rotor 200 when the rotor 230 is disposed between the rotor tooth 220 and the rotor tooth 220.
  • the stator 300 may be disposed outside the rotor 200.
  • the stator 300 may include a plurality of stator teeth 310.
  • the coil 320 is wound on the stator tooth 310.
  • the stator 300 induces electrical interaction with the rotor 200 to induce rotation of the rotor 200.
  • the housing 400 is disposed outside the rotor 200 and the stator 300.
  • FIG. 5 is a detailed view of the step portion and the protruding portion of the rotor tooth.
  • the rotor tooth 220 may include a step 230 and a protrusion 222.
  • the step 221 may include a first step 221a and a second step 221b.
  • the first step 221a extends in the circumferential direction of the rotor 200 at the side of the rotor tooth 220.
  • the first step 221a contacts the outer circumferential surface of the magnet 230 to prevent the magnet 230 from deviating in the radial direction of the rotor 200.
  • the second step 221b extends in the circumferential direction of the rotor 200 at the first step 221a. Unlike the first step 221a, the second step 221b is radially spaced apart from the outer circumferential surface of the magnet 230.
  • the protrusions 222 extend in the radial direction on the outer peripheral surface of the second step 221b with respect to the center C of the rotor 200. [ The protrusion 222 guides the magnetic flux generated by the coil 320 of the stator 300 to the rotor tooth 220 side along with the second step 221b to prevent the magnetic flux from flowing to the magnet 230 . That is, the protrusion 222 functions as an antenna for guiding the magnetic flux toward the rotor tooth 220 together with the second step 221b.
  • Fig. 6 is a diagram showing a distance between adjacent rotor teeth.
  • the distance W1 between the two second stages 221b may be 60% to 70% of the width W2 of the magnet 230.
  • the distance W1 is smaller than 60% of the width W2 of the magnet 230, magnetic flux leakage may occur from the rotor tooth 220 on one side to the rotor tooth 220 on the other side.
  • the magnetic flux generated by the coil 320 of the stator 300 may not be guided toward the rotor tooth 220, Potatoes may be generated at both ends of the outer circumferential surface.
  • FIG. 7 is a view showing the position of the projection of the rotor tooth.
  • the longest length R2 from the center C of the rotor 200 to the end of the protrusion 222 is the longest distance R1 of the rotor tooth 220 at the center C of the rotor 200, . That is, the end of the protrusion 222 should not be located outside the air gap which is the shortest gap between the rotor tooth 220 and the stator 300.
  • the projection 222 may extend radially in the outer periphery of the second step (221b in Fig. 3) to an appropriate size within a range that does not invade the air gap.
  • FIG 8 is a view showing an empty space between the step portion of the rotor tooth and the magnet.
  • the second step 221b is disposed apart from the outer circumferential surface of the magnet 230, unlike the first step 221a, to form an empty space as shown in FIG. 8A.
  • the empty space A prevents the magnetic flux generated in the coil 320 of the stator 300 from flowing to both sides of the magnet 230.
  • FIG. 9 is a view showing the flow of magnetic flux in the rotor.
  • the magnetic fluxes generated by the coils 320 of the stator 300 are, firstly, due to the empty space as shown in FIG. 8A, It is blocked from flowing to both sides. Secondly, the magnetic flux generated in the coil 320 of the stator 300 is guided to the rotor tooth 220 on one side by the protrusion 222, and is blocked from flowing to both sides of the magnet 230. As a result, both sides of the magnet 230 can be prevented from being demagnetized by the magnetic flux of the stator 300.
  • FIG. 10 is a view showing a magnet where a potato region is generated by a magnetic flux generated in the coil of the stator.
  • FIG. 10 shows the rotor tooth 3 without the step portion 221 and the protruding portion 222.
  • the magnetic tooth 4 is formed by the magnetic flux generated in the stator 300 as shown in Fig. A region D is generated.
  • FIG. 11 is a view showing a magnet in which a small-sized potato region is generated by a magnetic flux generated in the coil of the stator.
  • FIG. 11 shows the rotor tooth 3 having the step portion 3a but without the protruding portion 222.
  • the magnetic flux generated in the stator 300 through the empty space like A1 in Fig. To prevent the flow of gas.
  • a potato region E as shown in E of Fig. 11 occurs in a small scale.
  • FIG. 12 is a view showing a magnet of a motor according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a table comparing the cogging torque and the deceleration rate of the motor according to the comparative example with the cogging torque and the deceleration rate of the motor according to the first embodiment.
  • FIG. 13A shows a motor including a rotor tooth 3 without the step portion 221 and the protruding portion 222 as shown in Fig.
  • Fig. 13B is a case of a motor including a rotor tooth 3 having a step portion 3a but no protrusion 222, as shown in Fig.
  • 13C is a case of the motor according to the first embodiment having the step portion 3a and the projecting portion 222 as shown in Fig.
  • Ke in Fig. 13 is a counter electromotive force constant.
  • FIG. 14 is a view showing a motor according to a second embodiment
  • FIG. 15 is a view showing a stator and a rotor of a motor according to the second embodiment.
  • the x direction in Fig. 14 indicates the axial direction
  • the y direction indicates the radial direction.
  • the axial direction and the radial direction are perpendicular to each other.
  • the axial direction may be the longitudinal direction of the shaft.
  • the reference numeral C denotes the center of the motor 1.
  • the motor 1 may include a housing 1100, a bracket 1200, a rotor 1300, a stator 1400, and a shaft 1500.
  • the bracket 1200 may be disposed to cover the opened top of the housing 1100.
  • the housing 1100 is disposed outside the stator 1400.
  • a bearing may be disposed between the rotor 1300 and the shaft 1500 with respect to the radial direction.
  • a receiving space can be formed inside the housing 1100 by the coupling of the bracket 1200 and the housing 1100. 14, a rotor 1300, a stator 1400, a shaft 1500, and the like may be disposed in the accommodation space.
  • the rotor 1300 rotates through electrical interaction with the stator 1400. At this time, the rotor 1300 is disposed inside the stator 1400. A shaft 1500 may be disposed at the center of the rotor 400.
  • FIG. 16 is a view showing the rotor of the motor according to the second embodiment
  • FIG. 17 is an enlarged view showing the area F2 in FIG. 16
  • FIG. 18 is an enlarged view showing the area F3 in FIG.
  • the rotor 1300 may include a rotor yoke 1310, a rotor tooth 1320, and a magnet 1330.
  • the magnet 1330 may include a side surface 1331 formed with a groove 1332 and the rotor tooth 1320 may include a protrusion 1328 coupled to the groove 1332.
  • the rotor yoke 1310 and the rotor tooth 1320 may be referred to as a rotor core.
  • the protrusion 1328 is coupled to the groove 1332, the magnet 1330 is prevented from being detached by centrifugal force. As a result, the degree of freedom in designing the outer circumferential surface of the rotor tooth 1320 is improved.
  • the rotor yoke 1310 may be an annular member having a hole in its center.
  • the rotor tooth 1320 protrudes in the radial direction from the outer circumferential surface of the rotor yoke 1310.
  • a plurality of rotor teeth 1320 are arranged at regular intervals along the circumferential direction of the rotor 1300 as shown in FIG.
  • the rotor tooth 1320 may be disposed to face the shoe 1413 of the stator core 1410 disposed in the stator 1400.
  • the rotor tooth 1320 includes a body 1321 radially protruding from the outer circumferential surface of the rotor yoke 1310, a protrusion 1320 protruding radially from the outer circumferential surface 1322 of the body 1321 1325 and protrusions 1328 protruding in the circumferential direction from the side surface 1323 of the main body 1321.
  • the protrusion 1325 may include an outer peripheral surface 1326.
  • the protrusions 1325 are formed to protrude in a radial direction in one area of the outer circumferential surface 1322 of the main body 1321 so that the rotor tooth 1320 is protruded from the first surface 1322, And a second side 1326. At this time, the first surface 1322 and the second surface 1326 of the rotor tooth 1320 may be disposed to face the shoe 1413 of the stator core 1410 disposed in the stator 1400.
  • the first surface 1322 is an outer circumferential surface 1322 of the body 1321 having a predetermined curvature 1 / R3 and the second surface 1326 is a protrusion 1325 having a predetermined curvature 1 / (Not shown).
  • R3 which is the radius of the first surface 1322 with respect to the center C, is smaller than R4, which is the radius of the second surface 1326.
  • the first surface 1322 and the second surface 1326 may be spaced apart from each other by a predetermined distance D1 with respect to the radial direction.
  • the side surface 1327 of the protrusion 1325 may be spaced apart from the side surface 1323 of the main body 1321 by a predetermined distance D2 with respect to the circumferential direction. Accordingly, the open area of the motor 1 can be expanded by the interval D2.
  • the open area OA of the motor 1 can be further expanded because the protrusions 1325 are arranged at a predetermined distance D2 from the side surface 1323 of the main body 1321.
  • the open area OA of the motor 1 is expanded and opened in the circumferential direction Can be further expanded by the area OB2 x2.
  • the protrusion 1325 is formed to protrude radially in one area of the outer peripheral surface 1322 of the main body 1321, the protrusion 1325 is spaced apart from the adjacent protrusion 1325 by a predetermined distance D .
  • the distance D is a distance between one side 1327 of the protrusion 1325 and one side 1327 of the adjacent protrusion 1325 disposed in the circumferential direction.
  • the distance D determines the size of the extended open area OB2 of the motor 1.
  • the distance D between the projections 1325 is larger than the width W2 of the magnet 1330.
  • FIG. 19 is a graph showing cogging torque and counter electromotive force of the motor according to the second embodiment
  • FIG. 20 is a table showing the counter electromotive force and caulking torque of the motor according to the second embodiment and a conventional spoke type motor.
  • FIG. 19A is a graph showing the cogging torque of the motor according to the second embodiment
  • FIG. 19B is a graph showing the counter electromotive force of the motor according to the second embodiment.
  • the distance D between the projections 1325 may be formed at a predetermined ratio with respect to the width W2 of the magnet 1330.
  • the distance D between the protrusions 1325 may be 1.12 to 1.165 with respect to the width W2 of the magnet 1330.
  • the width W2 of the magnet 1330 is 1, the distance D between the projections 1325 is 1.155.
  • the pole ratio can be 0.56.
  • the term " pole ratio " means a circumferential range of a magnet with respect to a maximum range that one magnet can occupy based on the circumferential direction. For example, in the case of eight poles in which eight magnets are used, the maximum range in which one magnet can occupy the circumferential direction is 45 degrees with respect to the center (C).
  • the protrusion 1328 guides the disposition of the magnet 1330.
  • the protrusion 1328 is engaged with the groove 1332 of the magnet 1330 to prevent the magnet 1330 from being detached.
  • the protrusion 323 may be formed long in the axial direction from the upper edge to the lower edge of the main body 1321. Accordingly, the groove 1332 of the magnet 1330 may also be formed to extend from the upper end to the lower end of the magnet 1330.
  • the protrusion 1328 may protrude from the center of the side surface 1323 of the main body 1321.
  • the side surface 1323 may include a first side surface 1323a and a second side surface 1323b with respect to the protrusion 1328.
  • the radial lengths of the first side surface 1323a and the second side surface 1323b may be the same.
  • the protrusion 1328 may be formed in various shapes in consideration of the sliding connection with the groove 1332 and the coupling force with respect to the centrifugal force.
  • the protrusion 1328 may be formed in a right triangle shape.
  • the magnet 1330 is disposed between the rotor tooth 1320 and the rotor tooth 1320. May be a rectangular parallelepiped having a length L that is longer than the width W2 of the magnet 1330. As shown in Fig. 16, the magnet 1330 has a larger length L in the radial direction than the width W2.
  • the length L of the magnet 1330 refers to the length of the magnet 1330 measured in the radial direction with respect to the center C of the rotor 1300 when the rotor 1300 is disposed between the rotor tooth 1320 and the rotor tooth 1320 1330) length.
  • the magnet 1330 may be disposed from the upper end to the lower end of the rotor tooth 1320 with respect to the axial direction. In addition, eight magnets 1330 may be disposed in the motor 1.
  • the magnet 1330 includes a side surface 1331 disposed on the circumferential direction, a groove 1332 formed on the side surface 1331, and an outer surface 1333 disposed on the outer side in the radial direction can do.
  • the groove 1332 is recessed in the side surface 1331.
  • the groove 1332 may be formed corresponding to the position of the protrusion 1328 of the rotor tooth 1320.
  • the edge where the side face 1331 and the outer side face 1333 meet may be chamfered but is not limited thereto and may be formed into a curved surface having a predetermined curvature as shown in FIG.
  • the outer surface 1333 may be disposed adjacent to the first surface 1322 of the rotor tooth 1320.
  • An adhesive member such as a bond may be disposed between the side surface 1331 of the magnet 1330 and the side surface 1323 of the rotor tooth 1320. At this time, the adhesive member is also disposed between the protrusion 1328 of the rotor tooth 1320 and the groove 1332. Here, the grooves 1332 extend the application area of the adhesive member.
  • the adhesive member fixes the magnet 1330 to the rotor tooth 1320. [ At this time, the fixing force applied by the adhesive member applied to the groove 1332 is further improved.
  • FIG. 21A, 21B and 21C are views showing various embodiments of the motor according to the arrangement relationship of the magnets with respect to the rotor tooth.
  • Fig. 21 is a cross-sectional view of the magnet 1330 of the rotor tooth 1320, And the outer surface 1333 of the motor.
  • FIG. 21A is a view showing a motor 1a having an outer surface of a magnet disposed lower than the first surface of the rotor tooth with respect to the radial direction
  • Fig. 21B is a view showing a motor
  • Fig. 21C is a view showing a motor 1c embodying the outer surface of a magnet disposed higher than the first surface of the rotor tooth with respect to the radial direction
  • Fig. 21C being a view showing the motor 1c embodying the outer surface of the magnet .
  • a distance R4 from the center C of the rotor 1300 to the first surface 1322 is larger than a distance R4 between the center C of the rotor 1300 and the center of the magnet 1330 Is equal to the distance to the outer surface 1333.
  • the motor 1c is rotated by a distance R4 from the center C of the rotor 1300 to the first surface 1322 from the center C of the rotor 1300 to the magnet 1330, Is greater than the distance from the outer surface 1333 to the outer surface 1333.
  • the application area of the adhesive member is the same as that of the motor 1b, but the size of the magnet 1330 is large.
  • FIG. 22 is a graph showing the cogging torque and counter electromotive force of the motor according to the arrangement relationship between the first surface of the rotor tooth and the outer surface of the magnet
  • FIG. 22B is a graph showing the counter electromotive force of the motor according to the arrangement relationship between the first surface of the rotor tooth and the outer surface of the magnet.
  • the cogging torque and the counter electromotive force are not significantly different when the distance D is in the range of 1.12 to 1.165 with respect to the width W2 of the magnet.
  • the distance R4 from the center C of the rotor 1300 to the first surface 1322 is larger than the distance between the center C of the rotor 1300 and the center of the rotor 1300 in consideration of the adhesive area of the adhesive member and the cost of the magnet 1330. [ Of the magnet 1330 to the outer surface 1333 of the magnet 1330.
  • the stator 1400 may be disposed outside the rotor 1300.
  • the stator 1400 may include a stator core 1410 and a coil 1420.
  • the coil 1420 is wound on the stator core 1410.
  • the stator 1400 causes electrical interaction with the rotor 1300 to induce rotation of the rotor 1300.
  • the stator core 1410 may include a planar ring-shaped yoke 1411, a tooth 1412, and a shoe 1413.
  • the tooth 1412 may be formed to protrude from the yoke 1411 for winding the coil 1420.
  • the shoe 1413 may be formed at the inner end of the tooth 1412. [
  • the yoke 1411, the tooth 1412, and the shoe 1413 are integrally formed as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • the shoe 1413 may be called a protrusion.
  • the yoke 1411 may be formed in a cylindrical shape.
  • the tooth 1412 may be disposed so as to protrude from the yoke 1411 toward the center C.
  • the plurality of teeth 1412 may be disposed so as to protrude toward the center C at regular intervals along the inner circumferential surface of the yoke 1411. That is, the plurality of teeth 1412 may be disposed on the inner circumferential surface of the yoke 1411 so as to be spaced apart from each other at a predetermined interval.
  • a space through which the coil 1420 is wound may be formed between the other tooth 1412 disposed adjacent to the one tooth 1412.
  • the space may be referred to as a slot (S).
  • the opening means a slot opening (SO).
  • the slot opening (SO) means a space between the side surfaces of another shoe (1413) disposed adjacent to the side surface of any one shoe (1413).
  • the coil 1420 may be wound on the tooth 1412.
  • an insulator (not shown) may be disposed on the tooth 1412. The insulator insulates the tooth 1412 and the coil 1420.
  • the tooth 1412 may be disposed so as to protrude from the yoke 1411 toward the center C.
  • the shoe 1413 may be formed to extend from the end of the tooth 1412.
  • the shoe 1413 may be disposed so as to face the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 disposed in the rotor 1300.
  • the shoe 1413 may be disposed to face the outer circumferential surface 1326 and be spaced apart from the outer circumferential surface 1326 at predetermined intervals.
  • An air gap G may be formed between the inner peripheral surface 1413a of the shoe 1413 and the outer peripheral surface 1326 of the protruded portion 1325 disposed in the rotor 1300.
  • the air gap G may mean an interval between the shoe 1413 and the rotor 1300.
  • the air gap G may mean the gap between the shoe 1413 and the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 disposed in the rotor 1300.
  • FIG. 23 is an enlarged view showing the F1 region in Fig.
  • the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 disposed in the rotor 1300 has a curved surface such that the center portion protrudes outwardly from the edge region.
  • the shoe 1413 from the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 May be defined as G1 and G2 having different lengths from each other.
  • G1 denotes a radial distance from a central region of an outer circumferential surface 1326 of the protruding portion 1325 to an inner circumferential surface 1413a of the shoe 1413.
  • G2 denotes an outer circumferential surface of the protruding portion 1325, Refers to a radial distance from an edge region of the inner circumferential surface 1326 to the inner circumferential surface 1413a of the shoe 1413.
  • G1 is the closest distance formed between the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 and the inner circumferential surface 1413a of the shoe 1413
  • G2 is the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325
  • the inner circumferential surface 1413a of the shoe 1413 as shown in Fig.
  • G1 and G2 can satisfy the following equations.
  • G2 K * G1 (1.3 ≤ K ≤ 1.5)
  • the motor 1 having the rotor 1300 having the G2 greater than the G1 may be called a motor to which an offset is applied.
  • the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 is referred to as a first side surface and the inner circumferential surface 1413a of the shoe 1413 facing the first side surface is referred to as a second side surface,
  • the curvature of the second side may be made smaller than the curvature of the side surface.
  • the center of the imaginary circle extending from the first side and the center of the imaginary circle extending from the second side are different from each other.
  • the curvature of the first side surface may change from the center of the first side surface to the edge along the circumferential direction.
  • the curvature of the first side may be constant in the circumferential direction.
  • the curvature of the first side may be variously set within a range where G2 is larger than G1.
  • An opening (SO, slot opening) spaced by D3 may be formed between adjacent shoe 1413.
  • D3 denotes a circumferential width formed between adjacent shoes 1413. [ The range of the D3 value may satisfy 1.3 mm? D3? 1.5 mm.
  • the outer circumferential surface 1326 of the protruding portion 1325 is formed with a curved surface whose central portion protrudes outward as compared with the edge region so that the protruding portion 1325 is formed with the stator 1400 in accordance with the rotation of the rotor 1300
  • the cogging torque can be reduced.
  • the edge region of the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325 the edge region of the outer circumferential surface 1326 of the protrusion 1325.
  • the cogging torque can be reduced by forming a curved surface on the outer circumferential surface 1326 so that the distance from the outer circumferential surface 1413 is increased.
  • the shaft 1500 may be coupled to the rotor 1300. Between the shaft 1500 and the rotor 1300, a fixing member such as a holder for fixing the bearing and the bearing may be disposed. When an electromagnetic interaction occurs between the rotor 1300 and the stator 1400 through the current supply, the rotor 1300 rotates. However, when the shaft 1500 is connected to an impeller (not shown), the shaft 1500 may be fixed to the housing 400, but is not limited thereto.
  • a rotor yoke which is rotatably supported by the rotor yoke and rotatably supported by the rotor yoke so as to be rotatably supported by the rotor yoke.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

실시예는 샤프트와, 상기 샤프트가 배치되는 홀을 포함하는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터 및 상기 스테이터 외측에 배치되는 하우징을 포함하며, 상기 로터는 로터 요크, 상기 로터의 중심을 기준으로 로터 요크의 외주면에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 복수개의 로터 투스 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 로터 투스는 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 로터 투스의 측면에서 상기 로터의 원주 방향으로 연장되어 형성되는 단턱부와 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 단턱부의 외주면에서 반경 방향으로 연장되어 형성되는 돌출부를 더 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

Description

로터 및 이를 포함하는 모터
실시예는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.
모터는 하우징(housing), 샤프트(shaft), 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터(stator), 샤프트의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 모터의 스테이터는 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.
도 1은 종래의 스포크 타입의 모터의 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 F 영역을 나타내는 확대도이다.
도 1을 참조하면, 스포크 타입의 모터(2)는 로터(10)와 스테이터(20)를 포함할 수 있다.
상기 로터(2)는 스포크(spoke) 타입으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 로터(10)는 로터 요크(11)와 로터 투스(12)를 포함하고, 로터 투스(12) 사이에 마그넷(13)이 배치된다. 이때, 마그넷(13)은 회전축을 중심으로 방사상으로 뻗어 배치된다. 이러한 스토크 타입의 모터(2)의 경우 큰 출력을 갖는 것이 특징이다.
스테이터(20)는 복수 개의 슬롯을 형성하는 투스(21)를 포함할 수 있다. 그리고, 투스(21)에는 코일(22)이 권선된다. 이때, 인접하는 투스(21)는 상호 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(slot open)을 형성한다. 이때, 로터(10)가 회전하는 과정에서 금속 재질인 스테이터(20)와 빈 공간인 슬롯 오픈의 공기의 투자율 차이로 인하여 코깅 토크가 발생할 수 있다. 이러한 코깅 토크는 소음과 진동의 원인이 되기 때문에 코깅 토크를 줄이는 것이 모터의 품질을 높이는데 무엇보다 중요하다.
한편, 도 2를 참조하면, 로터 투스(12)의 외측 단부에는 원주 방향으로 돌출된 돌기(12a)가 형성될 수 있다. 상기 돌기(12a)는 마그넷(13)에 작용하는 원심력에 대응하여 마그넷(13)이 이탈되는 것을 방지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 기준으로 상기 돌기(12a) 사이에는 a마그넷(13)이 노출되는 오픈영역(O)이 형성된다. 상기 오픈영역(O)의 사이즈는 상기 코깅 토크에 영향을 미치게 된다.
그러나, 상기 돌기(12a)에 의해 상기 오픈영역에 대한 로터(10)의 설계상 한계가 발생한다.
또한, 상기 돌기(12a)에 의해 반경 방향에 대한 마그넷(13)의 사이즈가 한정되는 문제가 있다.
예컨데, 중심(C)을 기준으로 상기 중심(C)에서 상기 로터 투스(12)의 외주면까지의 거리는 상기 중심에서 상기 마그넷(13)의 외측면까지의 거리보다 크게 형성되기 때문에, 로터 투스(12)의 사이즈에 따라 마그넷(13)의 사이즈가 한정되는 문제가 있다. 그에 따라, 로터 투스(12)와 마그넷(13) 사이에 본드와 같은 접착부재(미도시)가 배치되는 경우, 상기 접착부재의 도포 면적은 상기 마그넷(13)의 측면 사이즈에 좌우된다.
또한, 스테이터의 코일에서 발생하는 자기장에 의해, 마그넷의 양 측단부에 감자(Demagnetization)가 발생할 수 있다. 감자되어 복귀되지 않는 불가역 감자영역(irreversible demagnetization)이 마그넷에 발생하면, 모터의 성능이 크게 떨어지는 문제점이 발생한다.
실시예는 코깅 토크를 줄이고, 마그넷의 감자를 방지할 수 있는 모터를 제공한다.
실시예는 스포크 타입의 로터에서 마그넷의 이탈을 방지하면서도 코깅 토크를 저감할 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는 샤프트와, 상기 샤프트가 배치되는 홀을 포함하는 로터와, 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터 및 상기 로터 및 상기 스테이터 외측에 배치되는 하우징을 포함하며, 상기 로터는 로터 요크, 상기 로터의 중심을 기준으로 로터 요크의 외주면에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 복수개의 로터 투스 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 로터 투스는 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 로터 투스의 측면에서 상기 로터의 원주 방향으로 연장되어 형성되는 단턱부와 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 단턱부의 외주면에서 반경 방향으로 연장되어 형성되는 돌출부를 더 포함하는 모터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단턱부는 제1 단턱과 제2 단턱을 포함하고, 상기 제1 단턱는 상기 마그넷의 외주면과 접촉하고, 상기 제2 단턱는 상기 제1 단턱에서 원주 방향으로 연장될 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 제2 단턱의 외주면에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 마주보는 상기 제2 단턱 사이의 거리는 상기 마그넷의 폭의 60% 내지 70%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 로터의 중심에서 상기 돌출부의 끝단까지 최장길이는 상기 로터의 중심에서 상기 로터의 최장거리보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 단턱은 상기 마그넷의 외주면과 떨어져 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 단턱과 마그넷 외주면까지의 이격 거리는 상기 제2 단턱의 두께의 110% 내지 160%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 마그넷은 폭보다 길이가 클 수 있다.
상기 과제는 실시예에 따라, 로터 요크; 상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 로터 투스의 외주면은 제1 면과 제2 면을 포함하고, 상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리는 상기 로터의 중심으로부터 상기 제2 면까지의 거리보다 작은 로터에 의해 달성된다.
그리고, 상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고, 상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 로터 투스는 상기 로터 요크의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 본체; 및 상기 본체의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 제1 면은 소정의 곡률(1/R3)을 갖는 상기 본체의 외주면이고, 상기 제2 면은 소정의 곡률(1/R4)을 갖는 상기 돌출부의 외주면일 수 있다.
그리고, 상기 돌출부 사이의 거리(D)는 상기 마그넷의 폭(W2)보다 크다.
그리고, 상기 마그넷의 폭(W2) 대비 상기 거리(D)는 1.12~1.165일 수 있다.
그리고, 상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리(R3)는 상기 로터의 중심으로부터 상기 마그넷의 외측면까지의 거리보다 작거나 동일할 수 있다.
또한, 상기 마그넷의 측면과 상기 로터 투스의 측면 사이에는 접착부재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 로터 투스의 측면은 상기 돌기를 기준으로 제1 측면과 제2 측면을 포함하고, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 길이는 동일할 수 있다.
한편, 상기 모터의 상기 마그넷은 폭보다 반경 방향의 길이가 길다.
또한, 상기 모터의 상기 마그넷의 모서리는 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 과제는 실시예에 따라, 로터 요크; 상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고, 상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함하는 로터에 의해 달성된다.
상기 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트가 관통되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 요크; 상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 로터 투스는 상기 스테이터와 마주보는 제1 면과 제2 면을 포함하고, 상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리는 상기 로터의 중심으로부터 상기 제2 면까지의 거리보다 작은 모터에 의해 달성된다.
그리고, 상기 모터의 상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고, 상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트가 관통되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터 요크; 상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며, 상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고, 상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함하는 모터에 의해 달성된다.
실시예에 따른 모터는 코깅 토크를 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 마그넷에서 감자가 발생하는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따른 로터 및 이를 포함하는 모터는 마그넷의 홈과 로터 투스의 돌기의 결합 구조를 이용하여 원심력에 의한 마그넷의 이탈을 방지할 수 있다. 그에 따라, 로터 투스의 외주면에 대한 설계 자유도가 증가한다.
따라서, 로터 투스에 형성된 돌출부에 의해 오픈영역을 확장하고, 확장된 상기 오픈영역에 의해 코깅 토크를 저감할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 스포크 타입의 모터의 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 F 영역을 나타내는 확대도이고,
도 3은 제1 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 4는 도 1에서 도시한 스테이터와 로터를 도시한 도면,
도 5는 로터 투스의 단턱부와 돌출부의 상세도,
도 6은 인접하는 로터 투스 사이의 이격 거리를 도시한 도면,
도 7은 로터 투스의 돌출부의 위치를 도시한 도면,
도 8은 로터 투스의 단턱부와 마그넷 사이의 빈 공간을 도시한 도면,
도 9는 로터에서 자속의 흐름을 도시한 도면,
도 10은 스테이터의 코일에서 발생하는 자속에 의해 감자영역이 발생한 마그넷을 도시한 도면,
도 11은 스테이터의 코일에서 발생하는 자속에 의해 소규모의 감자영역이 발생한 마그넷을 도시한 도면,
도 12는 제1 실시예에 따른 모터의 마그넷을 도시한 도면,
도 13은 비교예에 따른 모터의 코깅 토크 및 감쇠율과 제1 실시예에 따른 모터의 코깅 토크 및 감쇠율 비교한 표이고,
도 14은 제2 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 15는 제2 실시예에 따른 모터의 스테이터와 로터를 나타내는 도면이고,
도 16은 제2 실시예에 따른 모터의 로터를 나타내는 도면이고,
도 17은 도 16의 F2영역을 나타내는 확대도이고,
도 18은 도 17의 F3영역을 나타내는 확대도이고,
도 19는 제2 실시예에 따른 모터의 코깅 토크와 역기전력을 나타내는 그래프이고,
도 20은 제2 실시예에 따른 모터와 종래의 스포크 타입의 모터에 대한 역기전력과 코킹토크를 나타내는 표이고,
도 21은 로터 투스에 대한 마그넷의 배치 관계에 따른 모터의 다양한 실시예를 나타내는 도면이고,
도 22는 다양한 제2 실시예에 따른 모터의 코깅 토크와 역기전력을 나타내는 그래프이고,
도 23은 도 15의 F1 영역을 나타내는 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 제1 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 도시한 스테이터와 로터를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 모터는 샤프트(100)와, 로터(200)와, 스테이터(300)와 하우징(400)을 포함할 수 있다.
샤프트(100)는 로터(200)에 결합될 수 있다. 샤프트(100)와 로터(200) 사이에는 베어링과 베어링을 고정하는 홀더와 같은 고정부재가 배치될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(200)가 회전한다. 이때, 샤프트(100)는 하우징(400)에 고정된 상태로 회전하지 않는다. 샤프트은 임페러와 연결될 수 있다.
로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치된다. 로터(200)는 로터 요크(210)와, 로터 투스(220)와 마그넷(230)을 포함할 수 있다.
로터 요크(210)는 중심에 홀이 배치된 환형 부재일 수 있다. 로터 투스(220)는 로터 요크(210)의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된다. 로터 투스(220)는 복수 개이며, 로터(200)의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다. 마그넷(230)은 로터 투스(220)와 로터 투스(220) 사이에 배치된다. 마그넷(230)의 폭보다 길이가 긴 장방향인 육면체일 수 있다. 여기서, 마그넷(230)의 길이라 함은 로터 투스(220)와 로터 투스(220) 사이에 배치되었을 때, 로터(200)의 중심을 기준으로 반경 방향으로 측정한 마그넷(230) 길이이다.
스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치될 수 있다. 스테이터(300)는 복수 개의 스테이터 투스(310)를 포함할 수 있다. 코일(320)은 스테이터 투스(310)에 감긴다. 스테이터(300)는 로터(200)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(200)의 회전을 유도한다.
하우징(400)은 로터(200)와 스테이터(300)의 외측에 배치된다.
도 5는 로터 투스의 단턱부와 돌출부의 상세도이다.
도 5를 참조하면, 로터 투스(220)는 단턱부(221)와 돌출부(222)를 포함할 수 있다.
단턱부(221)는 제1 단턱(221a)과 제2 단턱(221b)을 포함할 수 있다.
제1 단턱(221a)은 로터 투스(220)의 측면에서 로터(200)의 원주 방향으로 연장된다. 제1 단턱(221a)은 마그넷(230)의 외주면과 접촉하여 마그넷(230)이 로터(200)의 반경방향으로 이탈하는 것을 방지한다.
제2 단턱(221b)은 제1 단턱(221a)에서 로터(200)의 원주 방향으로 연장된다. 제2 단턱(221b)은 제1 단턱(221a)과 달리 마그넷(230)의 외주면과 반경방향으로 떨어져 배치된다.
돌출부(222)는 로터(200)의 중심(C)을 기준으로, 제2 단턱(221b)의 외주면에서 반경방향으로 연장된다. 이러한 돌출부(222)는 제2 단턱(221b)과 더불어, 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속을 로터 투스(220) 측으로 유도하여, 자속이 마그넷(230)으로 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 돌출부(222)는 제2 단턱(221b)과 더불어 자속을 로터 투스(220) 측으로 유도하는 안테나와 같은 역할을 수행한다.
도 6은 인접하는 로터 투스 사이의 이격 거리를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 로터 투스(220)와 로터 투스(220) 사이의 공간으로 인하여, 마그넷(230)의 외주면의 일부는 개방되어 스테이터(300)에 노출된다. 인접하는 로터 투스(220)에 배치된 제2 단턱(221b)은 사이에 공간을 두고 서로 마주보며 배치된다. 이때, 2개의 제2 단턱(221b) 사이의 거리(W1)는 마그넷(230)의 폭(W2)의 60% 내지 70%일 수 있다. 거리(W1)가 마그넷(230)의 폭(W2)의 60%보다 작은 경우, 한 측의 로터 투스(220)에서 다른 측의 로터 투스(220)로 자속 누설이 발생할 수 있다. 또한, 거리(W1)가 마그넷(230)의 폭(W2)의 70%보다 큰 경우, 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속을 로터 투스(220) 측으로 유도하지 못하여 마그넷(230)의 외주면의 양 측단부에 감자가 발생할 수 있다.
도 7은 로터 투스의 돌출부의 위치를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 로터(200)의 중심(C)에서 돌출부(222)의 끝단까지 최장길이(R2)는 로터(200)의 중심(C)에서 로터 투스(220)의 최장거리(R1)보다 작아야 한다. 즉, 돌출부(222)의 끝단은 로터 투스(220)와 스테이터(300)의 최단 간극인 에어갭의 외측에 위치하면 안된다. 돌출부(222)는 에어갭을 침범하지 않는 범위 내에서 적절한 크기로 제2 단턱(도 3의 221b)의 외주면에서 반경방향으로 연장될 수 있다.
도 8은 로터 투스의 단턱부와 마그넷 사이의 빈 공간을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제2 단턱(221b)은 제1 단턱(221a)과 달리 마그넷(230)의 외주면과 떨어져 배치되어, 도 8의 A와 같은 빈 공간을 형성한다. 상기 빈 공간(A)은 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속이 마그넷(230)의 양 측단으로 흐르는 것을 방지한다.
도 9는 로터에서 자속의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 9의 B에서 도시한 바와 같이, 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속은, 첫째로, 도 8의 A와 같은 빈 공간으로 인하여, 마그넷(230)의 양 측단으로 흐르는 것이 차단된다. 둘째로, 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속은 돌출부(222)에 의해 한 측의 로터 투스(220)로 유도되어 마그넷(230)의 양 측단으로 흐르는 것이 차단된다. 결과적으로, 스테이터(300)의 자속으로 인해 마그넷(230)의 양 측단이 감자되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 9의 B에서 도시한 바와 같이, 한 측의 로터 투스(220)에서는 돌출부(222)를 통해 스테이터(300)를 향하는 자속의 흐름이 원활하게 유지되면서, 코깅 토크가 개선될 수 있다.
도 10은 스테이터의 코일에서 발생하는 자속에 의해 감자영역이 발생한 마그넷을 도시한 도면이다.
도 10은 단턱부(221)와 돌출부(222)가 없는 로터 투스(3)를 도시한 것으로, 스테이터(300)에서 발생하는 자속에 의해, 마그넷(4)에, 도 10의 D와 같이, 감자영역(D)이 발생한다.
도 11은 스테이터의 코일에서 발생하는 자속에 의해 소규모의 감자영역이 발생한 마그넷을 도시한 도면이다.
도 11은 단턱부(3a)는 있으나, 돌출부(222)가 없는 로터 투스(3)를 도시한 것으로, 도 11의 A1과 같은 빈 공간을 통해, 스테이터(300)에서 발생하는 자속이 마그넷(3)으로 흐르는 것을 차단하는 구조이다. 그러나 단턱부(3a)에 의해 커버되지 않은 영역에서 도 11의 E와 같은 감자영역(E)이 소규모로 발생한다.
도 12는 제1 실시예에 따른 모터의 마그넷을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 도 11의 A와 같은 빈 공간과 돌출부(222)를 통해, 스테이터(300)의 코일(320)에서 발생하는 자속이 마그넷(230)의 양 측단으로 흐르는 것을 방지함으로써, 마그넷(230)에 감자영역이 전혀 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
도 13은 비교예에 따른 모터의 코깅 토크 및 감쇠율과 제1 실시예에 따른 모터의 코깅 토크 및 감쇠율 비교한 표이다.
도 13의 A는 도 10에서 도시한 바와 같이, 단턱부(221)와 돌출부(222)가 없는 로터 투스(3)를 포함하는 모터인 경우이다.
도 13의 B는 도 11에서 도시한 바와 같이, 단턱부(3a)는 있으나 돌출부(222)가 없는 로터 투스(3)를 포함하는 모터인 경우이다.
도 13의 C는 도 12에서 도시한 바와 같이, 단턱부(3a)와 돌출부(222)가 있는 제1 실시예에 따른 모터인 경우이다.
도 13의 ke는 역기전력 상수이다.
코깅 토크 관점에서 살펴보면, 도 13의 C가 도 13의 A 및 도 13의 B보다 코깅 토크가 크게 줄어 들었음을 확인할 수 있다. 고조판 관점에서 보면, 도 13의 C가 도 13의 A 및 도 13의 B 비해, 동등 이상의 기본파를 가지면서도 고조파 감쇠율이 감소함을 확인할 수 있다.
도 14은 제2 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고, 도 15는 제2 실시예에 따른 모터의 스테이터와 로터를 나타내는 도면이다. 도 14의 x 방향은 축 방향을 나타내고, y 방향은 반경 방향을 나타낸다. 이때, 상기 축 방향과 상기 반경 방향은 수직한다. 여기서, 상기 축 방향은 샤프트의 길이 방향일 수 있다. 그리고, 도면 부호 C는 상기 모터(1)의 중심을 나타낸다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 실시예에 따른 모터(1)는 하우징(1100), 브라켓(1200), 로터(1300), 스테이터(1400) 및 샤프트(1500)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 브라켓(1200)는 하우징(1100)의 개방된 상부를 덮도록 배치될 수 있다. 이때, 하우징(1100)은 스테이터(1400)의 외측에 배치된다. 이때, 반경 방향을 기준으로 로터(1300)와 샤프트(1500) 사이에는 베어링이 배치될 수 있다.
따라서, 하우징(1100)과 브라켓(1200)의 결합에 의해 내부에 수용공간이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 수용공간에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 로터(1300), 스테이터(1400) 및 샤프트(1500) 등이 배치될 수 있다.
로터(1300)는 스테이터(1400)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 이때, 로터(1300)는 스테이터(1400)의 내측에 배치된다. 그리고, 로터(400)의 중앙에는 샤프트(1500)가 관통하여 배치될 수 있다.
도 16는 제2 실시예에 따른 모터의 로터를 나타내는 도면이고, 도 17은 도 16의 F2영역을 나타내는 확대도이고, 도 18은 도 17의 F3영역을 나타내는 확대도이다.
도 15 및 도 16를 참조하면, 로터(1300)는 로터 요크(1310), 로터 투스(1320) 및 마그넷(1330)을 포함할 수 있다. 이때, 마그넷(1330)은 홈(1332)이 형성된 측면(1331)을 포함하고, 로터 투스(1320)는 상기 홈(1332)에 결합되는 돌기(1328)를 포함할 수 있다. 여기서, 로터 요크(1310)와 로터 투스(1320)는 로터 코어라 불리 울 수 있다.
상기 홈(1332)에 상기 돌기(1328)가 결합됨에 따라, 원심력에 의해 상기 마그넷(1330)이 이탈되는 것이 방지된다. 그에 따라, 로터 투스(1320)의 외주면측에 대한 설계 자유도가 향상된다.
로터 요크(1310)는 중심에 홀이 배치된 환형 부재일 수 있다.
로터 투스(1320)는 로터 요크(1310)의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된다. 로터 투스(1320)는 복수 개이며, 도 16에 도시된 바와 같이, 로터(1300)의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다.
로터 투스(1320)는 스테이터(1400)에 배치되는 스테이터 코어(1410)의 슈(1413)와 마주보게 배치될 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 로터 투스(1320)는 로터 요크(1310)의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 본체(1321), 본체(1321)의 외주면(1322)에서 반경 방향으로 돌출된 돌출부(1325) 및 본체(1321)의 측면(1323)에서 원주방향으로 돌출된 돌기(1328)를 포함할 수 있다. 그에 따라, 돌출부(1325)는 외주면(1326)을 포함할 수 있다.
도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 돌출부(1325)가 본체(1321)의 외주면(1322)의 일 영역에서 반경 방향으로 돌출되게 형성됨에 따라, 로터 투스(1320)는 제1 면(1322)과 제2 면(1326)을 포함할 수 있다. 이때, 로터 투스(1320)의 제1 면(1322)과 제2 면(1326)은 스테이터(1400)에 배치되는 스테이터 코어(1410)의 슈(1413)와 마주보게 배치될 수 있다.
상기 제1 면(1322)은 소정의 곡률(1/R3)을 갖는 본체(1321)의 외주면(1322)이고, 상기 제2 면(1326)은 소정의 곡률(1/R4)을 갖는 돌출부(1325)의 외주면(1326)일 수 있다. 이때, 중심(C)을 기준으로 제1 면(1322)의 반지름인 R3은 제2 면(1326)의 반지름인 R4 보다 작다.
이에, 도 18에 도시된 바와 같이, 반경 방향을 기준으로 제1 면(1322)과 제2 면(1326)은 소정의 간격(D1)으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 원주 방향을 기준으로 돌출부(1325)의 측면(1327)은 본체(1321)의 측면(1323)에서 소정의 간격(D2)으로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)의 오픈영역은 간격(D2)에 의해 확장될 수 있다.
상기 모터(1)를 상기 모터(2)와 비교해 볼 때, 상기 모터(1)는 상기 모터(2)의 돌기(12a)가 삭제되기 때문에, 상기 모터(1)의 오픈영역(OA)은 상기 모터(2)의 오픈영역(O)보다 크다. 즉, 상기 모터(1)의 오픈영역(OA)은 확장될 수 있다.
그리고, 돌출부(1325)가 본체(1321)의 측면(1323)에서 소정의 간격(D2)으로 이격되게 배치되기 때문에, 상기 모터(1)의 오픈영역(OA)은 더욱 확장될 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 모터(1)의 오픈영역(OA)의 양측에 확장 오픈영역(OB2)이 배치되기 때문에, 상기 모터(1)의 오픈영역(OA)은 원주 방향으로 확장 오픈영역(OB2)x2만큼 더욱 확장될 수 있다.
한편, 돌출부(1325)는 본체(1321)의 외주면(1322)의 일 영역에서 반경 방향으로 돌출되게 형성되기 때문에, 돌출부(1325)는 인접한 돌출부(1325)와 소정의 거리(D)를 갖게 이격된다. 여기서, 상기 거리(D)는 돌출부(1325)의 일 측면(1327)과 원주 방향으로 마주보게 배치되는 인접한 돌출부(1325)의 일 측면(1327) 사이의 이격거리이다.
이때, 상기 거리(D)는 상기 모터(1)의 확장 오픈영역(OB2)의 크기를 좌우한다. 따라서, 돌출부(1325) 사이의 거리(D)는 마그넷(1330)의 폭(W2)보다 크다.
도 19는 제2 실시예에 따른 모터의 코깅 토크와 역기전력을 나타내는 그래프이고, 도 20은 제2 실시예에 따른 모터와 종래의 스포크 타입의 모터에 대한 역기전력과 코킹토크를 나타내는 표이다. 여기서, 도 19a는 제2 실시예에 따른 모터의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 19b는 제2 실시예에 따른 모터의 역기전력을 나타내는 그래프이다.
돌출부(1325) 사이의 거리(D)는 마그넷(1330)의 폭(W2) 대비 소정의 비율로 형성될 수 있다.
도 19를 참조하면, 돌출부(1325) 사이의 거리(D)는 마그넷(1330)의 폭(W2) 대비 1.12~1.165일 수 있다. 바람직하게, 마그넷(1330)의 폭(W2)을 1이라 할 때, 돌출부(1325) 사이의 거리(D)는 1.155이다. 이때, 극호비는 0.56일 수 있다. 여기서, 상기 극호비라 함은 하나의 마그넷이 원주 방향을 기준으로 차지할 수 있는 최대 범위에 대한 마그넷의 원주 방향 범위를 의미한다. 예컨데, 8개의 마그넷이 사용되는 8극의 경우 하나의 마그넷이 원주 방향을 기준으로 차지할 수 있는 최대 범위는 중심(C)을 기준으로 45도이다.
따라서, 마그넷(1330)의 폭(W2)이 10.3mm이고, 거리 D가 11.9mm일 때, 역기전력(Back EMP)의 파형 비교시 전고조파 왜곡률(THD, Total Harmonic Distortion)가 개선되면서 정현파가 형성된다. 이에 따라, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 모터(1)의 큰 성능 감소없이 코깅 토크(Cogging Torque)가 개선됨을 확인할 수 있다.
마그넷(1330)이 로터 투스(1320)에 배치될 때, 돌기(1328)는 마그넷(1330)의 배치를 안내한다. 그리고, 돌기(1328)는 마그넷(1330)의 홈(1332)과 결합되어 마그넷(1330)이 이탈되는 것을 방지한다. 이때, 돌기(323)는 본체(1321)의 상단 모서리에서 하단 모서리까지 축 방향으로 길게 형성될 수 있다. 이에, 마그넷(1330)의 홈(1332) 또한 마그넷(1330)의 상단에서 하단까지 길게 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 돌기(1328)는 본체(1321)의 측면(1323)의 중앙에서 돌출될 수 있다. 예컨데, 돌기(1328)를 기준으로 상기 측면(1323)은 제1 측면(1323a)과 제2 측면(1323b)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 측면(1323a)과 제2 측면(1323b)의 반경 방향 길이는 동일할 수 있다.
돌기(1328)는 평면상 사각형 형상으로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 홈(1332)과의 슬라이딩 결합 및 원심력에 대한 결합력 등을 고려하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 돌기(1328)는 직각 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.
마그넷(1330)은 로터 투스(1320)와 로터 투스(1320) 사이에 배치된다. 마그넷(1330)의 폭(W2)보다 길이(L)가 긴 장방향인 육면체일 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 마그넷(1330)은 폭(W2)보다 반경 방향의 길이(L)가 크다. 여기서, 마그넷(1330)의 길이(L)라 함은 로터 투스(1320)와 로터 투스(1320) 사이에 배치되었을 때, 로터(1300)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향으로 측정한 마그넷(1330) 길이이다.
그리고, 마그넷(1330)은 축 방향을 기준으로 로터 투스(1320)의 상단에서 하단까지 배치될 수 있다. 그리고, 상기 모터(1)에는 8개의 마그넷(1330)이 배치될 수 있다.
도 16을 참조하면, 마그넷(1330)은 원주 방향을 기준으로 배치되는 측면(1331), 측면(1331)에 형성된 홈(1332) 및 반경 방향을 기준으로 외측에 배치되는 외측면(1333)을 포함할 수 있다. 여기서,
홈(1332)은 측면(1331)에서 오목하게 형성된다. 그리고, 상기 홈(1332)은 로터 투스(1320)의 돌기(1328)의 위치에 대응되게 형성될 수 있다.
그리고, 측면(1331)과 외측면(1333)이 만나는 모서리는 모따기가 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 18에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수도 있다.
외측면(1333)은 로터 투스(1320)의 제1 면(1322)과 인접하게 배치될 수 있다.
한편, 마그넷(1330)의 측면(1331)과 로터 투스(1320)의 측면(1323) 사이에는 본드와 같은 접착부재(미도시)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 접착부재는 로터 투스(1320)의 돌기(1328)와 홈(1332) 사이에도 배치될 있다. 여기서, 상기 홈(1332)은 상기 접착부재의 도포 면적을 확장시킨다.
그에 따라, 상기 접착부재는 마그넷(1330)을 로터 투스(1320)에 고정시킨다. 이때, 상기 홈(1332)에 도포된 상기 접착부재에 의해 고정력은 더욱 향상된다.
도 21은 로터 투스에 대한 마그넷의 배치 관계에 따른 모터의 다양한 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 21a, 도 21b 및 도 21c는 로터 투스(1320)의 제1 면(1322)과 마그넷(1330)의 외측면(1333)의 배치관계에 따른 모터의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 21a는 반경 방향을 기준으로 로터 투스의 제1 면보다 낮게 배치되는 마그넷의 외측면이 구현된 모터(1a)를 나타내는 도면이고, 도 21b는 반경 방향을 기준으로 로터 투스의 제1 면과 동일하게 배치되는 마그넷의 외측면이 구현된 모터(1b)를 나타내는 도면이고, 도 21c는 반경 방향을 기준으로 로터 투스의 제1 면보다 높게 배치되는 마그넷의 외측면이 구현된 모터(1c)를 나타내는 도면이다.
도 21a를 참조하면, 상기 모터(1a)는 로터(1300)의 중심(C)으로부터 제1 면(1322))까지의 거리(R4)가 로터(1300)의 중심(C)으로부터 마그넷(1330)의 외측면(1333)까지의 거리보다 작다. 이 경우, 상기 접착부재의 도포 면적이 다른 모터(1b 1c)보다 적다.
도 21b를 참조하면, 상기 모터(1F2)는 로터(1300)의 중심(C)으로부터 제1 면(1322)까지의 거리(R4)가 로터(1300)의 중심(C)으로부터 마그넷(1330)의 외측면(1333)까지의 거리와 동일하다.
도 21c를 참조하면, 상기 모터(1c)는 로터(1300)의 중심(C)으로부터 제1 면(1322))까지의 거리(R4)가 로터(1300)의 중심(C)으로부터 마그넷(1330)의 외측면(1333)까지의 거리보다 크다. 이 경우, 상기 접착부재의 도포 면적은 상기 모터(1b)와 동일하나 마그넷(1330)의 사이즈는 크다.
도 22는 로터 투스의 제1 면과 마그넷의 외측면의 배치관계에 따른 모터의 코깅 토크와 역기전력을 나타내는 그래프로서, 도 22a는 로터 투스의 제1 면과 마그넷의 외측면의 배치관계에 따른 모터의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 22b는 로터 투스의 제1 면과 마그넷의 외측면의 배치관계에 따른 모터의 역기전력을 나타내는 그래프이다.
도 22를 참조하면, 마그넷의 폭(W2) 대비 상기 거리(D)가 1.12~1.165의 범위에서는 코깅 토크와 역기전력의 변화가 크게 차이가 없음을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 접착부재의 접착 면적과 마그넷(1330)의 비용을 고려하여, 로터(1300)의 중심(C)으로부터 제1 면(1322)까지의 거리(R4)는 로터(1300)의 중심(C)으로부터 마그넷(1330)의 외측면(1333)까지의 거리보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
스테이터(1400)는 로터(1300)의 외측에 배치될 수 있다.
도 15를 참조하면, 스테이터(1400)는 스테이터 코어(1410)와 코일(1420)을 포함할 수 있다. 코일(1420)은 스테이터 코어(1410)에 감긴다. 스테이터(1400)는 로터(1300)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(1300)의 회전을 유도한다.
스테이터 코어(1410)는 평면상 링 형상의 요크(1411), 투스(1412) 및 슈(1413)를 포함할 수 있다. 그리고, 투스(1412)는 코일(1420)의 권선을 위해 요크(1411)에서 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 슈(1413)는 투스(1412)의 내측 단부에 형성될 수 있다. 여기서, 요크(1411), 투스(1412) 및 슈(1413)는 일체로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 슈(1413)는 돌기부라 불리 울 수 있다.
요크(1411)는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
투스(1412)는 요크(1411)에서 중심(C)을 향하여 돌출되게 배치될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 복수 개의 투스(1412)는 요크(1411)의 내주면을 따라 일정 간격마다 중심(C)을 향하여 돌출되게 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 투스(1412)는 소정의 간격으로 상호 이격되게 요크(1411)의 내주면에 배치될 수 있다.
따라서, 어느 하나의 투스(1412)와 인접하게 배치되는 다른 하나의 투스(1412) 사이에는 코일(1420)이 권선되는 공간이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 공간은 슬롯(S)이라 불리울 수 있다.
그리고, 상기 슈(1413)가 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 슬롯(S)의 개구부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 개구부는 슬롯 오픈(SO)을 의미한다. 이에, 슬롯 오픈(SO)은 어느 하나의 슈(1413)의 측면과 인접하게 배치되는 다른 하나의 슈(1413)의 측면 사이의 공간을 의미한다.
투스(1412)에는 코일(1420)이 권선될 수 있다. 이때, 상기 투스(1412)에는 인슐레이터(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 인슐레이터는 투스(1412)와 코일(1420)을 절연시킨다.
투스(1412)는 요크(1411)에서 중심(C)을 향하여 돌출되게 배치될 수 있다.
슈(1413)는 투스(1412)의 단부에서 연장되게 형성될 수 있다. 그리고, 슈(1413)는 로터(1300)에 배치되는 돌출부(1325)의 외주면(1326)과 마주보도록 배치될 수 있다.
이때, 슈(1413)는 외주면(1326)과 마주보게 배치되되 소정의 간격으로 외주면(1326)과 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 슈(1413)의 내주면(1413a)과 로터(1300)에 배치되는 돌출부(1325)의 외주면(1326) 사이에는 에어갭(G)이 형성될 수 있다. 여기서, 에어갭(G)은 슈(1413)와 로터(1300) 사이의 간격을 의미할 수 있다. 바람직하게, 에어갭(G)은 슈(1413)와 로터(1300)에 배치되는 돌출부(1325)의 외주면(1326) 사이의 간격을 의미할 수 있다.
도 23은 도 15의 F1 영역을 나타내는 확대도이다.
도 23을 참조하면, 상기 로터(1300)에 배치되는 돌출부(1325)의 외주면(1326)은 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측을 향하여 돌출되도록 곡면이 형성된다. 상세하게, 상기 로터(1300)의 회전에 의해 상기 돌출부(1325)의 중심이 상기 슈(1413)의 중심과 마주보는 위치에 배치 시, 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)으로부터 상기 슈(1413)의 내주면(1413a)까지의 거리는 서로 다른 길이의 G1, G2로 정의될 수 있다.
여기서, 상기 G1은 돌출된 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326) 중 중심 영역으로부터 상기 슈(1413)의 내주면(1413a)까지의 직경 방향 거리를 의미하고, 상기 G2는 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326) 중 가장자리 영역으로부터 상기 슈(1413)의 내주면(1413a)까지의 직경 방향 거리를 의미한다. 즉, 상기 G1은 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)과 상기 슈(1413)의 내주면(1413a) 사이에 형성되는 가장 가까운 거리로 이해되고, 상기 G2는 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)과 상기 슈(1413)의 내주면(1413a) 사이에 가장 먼 거리로 이해될 수 있다.
이때, 상기 G1과 상기 G2는 다음의 식을 만족할 수 있다.
G2=K*G1 (1.3 ≤ K ≤ 1.5)
따라서, 상기 G1과 상기 G2는 상이하고, 상기 G1 보다 상기 G2가 더 큰 값으로 형성된다. 상기 G1 보다 상기 G2가 더 큰 값을 갖는 로터(1300)를 구비하는 모터(1)는 오프셋(Offset)이 적용된 모터라 불리울 수 있다.
요약하면, 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)을 제 1 측면이라 하고, 상기 제 1 측면에 대향하는 상기 슈(1413)의 내주면(1413a)을 제 2 측면이라 할 때, 원주 방향으로 상기 1 측면의 곡률보다 상기 제 2 측면의 곡률이 더 작게 형성될 수 있다.
그 결과, 상기 제 1 측면을 연장한 가상원의 중심과 상기 제 2 측면을 연장한 가상원의 중심은 서로 상이하게 된다.
그리고, 상기 제 1 측면은 상기 제 1 측면의 중심에서 원주 방향을 따라 가장자리로 갈수록 곡률이 변화될 수 있다. 이와 달리, 상기 제 1 측면의 곡률은 원주방향으로 일정하게 형성될 수도 있다. 상기 G1 보다 상기 G2가 큰 값을 갖는 범위 내에서 상기 제 1 측면의 곡률을 다양하게 설정될 수 있다.
그리고, 인접한 상기 슈(1413) 간에는 D3만큼 이격된 개구부(SO, 슬롯 오픈)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 D3은 인접한 상기 슈(1413) 간에 형성되는 원주 방향 폭을 의미한다. 상기 D3 값의 범위는 1.3mm ≤ D3 ≤ 1.5mm를 만족할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)을 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측으로 돌출되는 형상의 곡면을 형성함으로써, 상기 로터(1300)의 회전에 따라 상기 스테이터(1400)와 발생되는 코깅 토크를 저감할 수 있다.
즉, 상기 스테이터(300) 가장자리 영역으로부터 상기 슈(1413)와의 거리가 가까울수록 코깅 토크 발생이 높아지게 되기 때문에, 실시예에서는 상기 돌출부(1325)의 외주면(1326)의 가장자리 영역이 중심 영역보다 상기 슈(1413)와의 거리가 멀어지도록 상기 외주면(1326)에 곡면 형상을 형성하여 코깅 토크를 저감시킬 수 있다.
샤프트(1500)는 로터(1300)에 결합될 수 있다. 샤프트(1500)와 로터(1300) 사이에는 베어링과 베어링을 고정하는 홀더와 같은 고정부재가 배치될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(1300)와 스테이터(1400)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(1300)가 회전한다. 다만, 샤프트(1500)가 임펠러(미도시)와 연결될 때, 샤프트(1500)는 하우징(400)에 고정될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
100, 1500: 샤프트, 200, 1300: 로터, 210, 1310: 로터 요크, 220, 1320: 로터 투스, 221: 단턱부, 221a: 제1 단턱, 221b: 제2 단턱, 222: 돌출부, 230, 1330: 마그넷, 300: 스테이터, 1400, 1100: 하우징, 1200: 브라켓

Claims (20)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트이 배치되는 홀을 포함하는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및
    상기 로터 및 상기 스테이터 외측에 배치되는 하우징을 포함하며,
    상기 로터는 로터 요크, 상기 로터의 중심을 기준으로 로터 요크의 외주면에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 복수개의 로터 투스 및 상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며,
    상기 로터 투스는 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 로터 투스의 측면에서 상기 로터의 원주 방향으로 연장되어 형성되는 단턱부와 상기 로터의 중심을 기준으로 상기 단턱부의 외주면에서 반경 방향으로 연장되어 형성되는 돌출부를 더 포함하는 모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 단턱부는 제1 단턱과 제2 단턱을 포함하고,
    상기 제1 단턱은 상기 마그넷의 외주면과 접촉하고,
    상기 제2 단턱은 상기 제1 단턱의 측면에서 상기 로터의 원주 방향으로 연장되는 모터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제2 단턱의 외주면에 배치되는 모터.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 단턱과 마주보는 상기 제2 단턱 사이의 거리는 상기 마그넷의 폭의 60% 내지 70%인 모터.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 로터의 중심에서 상기 돌출부의 끝단까지 거리는 상기 로터의 중심에서 상기 로터의 외측면 최장거리보다 작은 모터.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 단턱은 상기 마그넷의 외주면과 떨어져 배치되는 모터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 단턱과 마그넷 외주면까지의 이격 거리는 상기 제2 단턱의 두께의 110% 내지 160%인 모터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 마그넷은 폭보다 길이가 큰 모터.
  9. 로터 요크;
    상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및
    상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며,
    상기 로터 투스의 외주면은 제1 면과 제2 면을 포함하고,
    상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리는 상기 로터의 중심으로부터 상기 제2 면까지의 거리보다 작은 로터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고,
    상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함하는 로터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 로터 투스는
    상기 로터 요크의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 본체; 및
    상기 본체의 외주면에서 반경 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 면은 소정의 곡률(1/R3)을 갖는 상기 본체의 외주면이고, 상기 제2 면은 소정의 곡률(1/R4)을 갖는 상기 돌출부의 외주면인 로터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌출부 사이의 거리(D)는 상기 마그넷의 폭(W2)보다 큰 로터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마그넷의 폭(W2) 대비 상기 거리(D)는 1.12~1.165인 로터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리(R3)는 상기 로터의 중심으로부터 상기 마그넷의 외측면까지의 거리보다 작거나 동일한 로터.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 마그넷의 측면과 상기 로터 투스의 측면 사이에는 접착부재가 배치되는 로터.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 로터 투스의 측면은 상기 돌기를 기준으로 제1 측면과 제2 측면을 포함하고,
    상기 제1 측면과 상기 제2 측면의 길이는 동일한 로터.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 마그넷은 폭보다 반경 방향의 길이가 큰 로터.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 마그넷의 모서리는 곡면으로 형성되는 로터.
  19. 샤프트;
    상기 샤프트가 관통되는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 로터는
    로터 요크;
    상기 로터 요크의 외부면에서 반경 방향으로 돌출되는 복수 개의 로터 투스; 및
    상기 로터 투스 사이에 배치되는 마그넷을 포함하며,
    상기 로터 투스는 상기 스테이터와 마주보는 제1 면과 제2 면을 포함하고,
    상기 로터의 중심으로부터 상기 제1 면까지의 거리는 상기 로터의 중심으로부터 상기 제2 면까지의 거리보다 작은 모터.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 마그넷은 홈이 형성된 측면을 포함하고,
    상기 로터 투스는 상기 홈에 결합되는 돌기를 포함하는 모터.
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