KR101243670B1 - 모터의 회전자 - Google Patents

Abstract

모터의 회전자가 개시된다. 본 발명에 따른 모터의 회전자는 샤프트; 상기 샤프트에 삽입되는 코어; 상기 코어에 삽입되는 영구자석; 및 상기 샤프트 및 상기 코어에 형성되어 상기 각 영구자석이 회전 방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되게 하는 기준부;를 포함하며, 상기 코어는 자속의 누설을 방지하기 위한 누설방지홀이 형성된 코어판; 및 상기 누설방지홀의 변형을 방지하는 리브;를 포함한다. 이에 따르면, 회전자의 스큐작업이 용이하게 되고, 코어의 구조강도가 향상되어 고속회전시 디포밍현상이 방지된다.

모터, 회전자, 코어, 스큐, 누설방지홀

Description

모터의 회전자 {ROTOR OF MOTOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 사시도,

도 2는 도 1의 회전자의 코어와 영구자석의 결합을 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 회전자의 샤프트와 코어의 결합을 나타낸 도면,

도 4는 도 3의 변형예,

도 5는 도 2의 코어가 적층된 상태를 상면에서 투영하여 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 샤프트 200 : 코어

210 : 코어판 212 : 누설방지홀

220 : 리브 300 : 영구자석

400 : 기준부 410 : 결합부재

420 : 결합돌기 430 : 결합홈

본 발명은 모터의 회전자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영구자석의 스큐(skew)작업이 용이하고 고속회전에 적합한 모터의 회전자에 관한 것이다.

모터는 전기에너지를 역학적에너지로 변환하는 장치로써 각종 기기에서 구동원으로 사용되고 있다.

일반적으로 모터는 외관을 형성하는 케이싱의 내측에 코일이 권선된 고정자가 설치되고, 그 내측에는 소정의 공극을 두고 회전자가 회전가능하게 설치된다.

상기 회전자는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 코어와, 각 코어에 삽입되는 영구자석으로 구성된다.

상기 고정자에 전원이 인가되면, 회전자의 영구자석과 고정자의 코일의 사이에 자기력이 발생되면서 회전자가 회전되는데, 이때, 고정자에 대한 영구자석의 위치변화에 따라 자기저항의 변화가 일어나 코깅토크(cogging torque)가 발생되면서 모터의 소음 및 진동이 발생된다.

따라서, 코깅토크를 저감시키기 위하여, 회전자의 코어를 복수로 구성하여 각 코어 사이에 절연플레이트를 배치하고 영구자석이 지그재그로 배열되도록 복수의 코어를 적층한 후 리벳으로 조립한다. 이러한 작업을 스큐(skew)라 하며, 스큐작업에 의해 영구자석은 서로 위상차를 가지고 배열되므로, 회전자의 회전시 영구자석과 고정자의 자기저항이 저감됨으로써 코깅토크는 줄어든다.

또한, 상기 고정자에 전원이 인가되면, 영구자석에 의한 자기력선은 영구자석을 벗어나면서 넓게 퍼져, 고정자의 코일로 쇄교(鎖交)되지 않고, 코어의 외주연으로 누설될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 영구자석의 양단에 누설방지홀이 형성된다. 여기서, 누설방지홀은 누설자속의 최소화를 위하여 가능한 크게 형성한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 모터의 회전자는 스큐 작업을 하려면 영구자석이 지그재그형태로 배치되도록 복수의 코어를 적층한 후 리벳으로 조립하므로 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 누설방지홀을 크게 형성하면서 코어의 외주연과 누설방지홀의 사이에 형성되는 브릿지는 얇게 형성됨으로써 코어의 구조적 강도가 약해져, 회전자의 고속회전시, 회전자와 고정자 사이에 발생되는 전자흡인력에 의해 얇게 형성된 브리지가 변형되는 등 디포밍(deforming)현상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스큐 작업이 용이한 모터의 회전자를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 디포밍현상이 방지되어 고속운전에도 적합한 모터의 회전자를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 회전자는, 샤프트; 상기 샤프트에 결합되는 복수의 코어; 상기 각 코어에 삽입되는 영구자석; 및 상기 샤프트 및 상기 코어에 형성되어 상기 각 영구자석이 회전 방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되게 하는 기준부;를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자는 샤프트(100) 와, 샤프트(100)에 결합되는 복수의 코어(200)와, 각 코어에 삽입되는 영구자석(300)과, 샤프트(100) 및 코어(200)에 형성되어 각 영구자석(300)이 회전 방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되게 하는 기준부(400)를 포함한다.

상기 샤프트(100)는 원형단면의 막대형으로 형성되고, 복수의 코어(200)가 결합되어 함께 회전된다.

도 2는 도 1의 회전자의 코어와 영구자석의 결합을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 코어(200)는 적어도 하나 이상의 코어판(210)으로 이루어진다.

상기 코어판(210)은 전기강판으로 형성되며, 샤프트(100)가 결합되는 결합홀(211)과, 영구자석(300)의 자속의 누설을 방지하는 누설방지홀(212)이 형성된다.

상기 결합홀(211)은 코어판(210)의 중앙에 형성되며, 각 코어(200)마다 직경이 다르게 형성된다.

상기 누설방지홀(212)은 영구자석(300)의 양단측마다 영구자석(300)으로부터 이격되어 형성되고, 영구자석(300)의 자속의 일부가 코어판(210)의 반경방향으로 흘러 코어(200)의 외주연으로 누설되는 것을 방지한다. 누설방지홀(212)의 내측에는 상기 코어판(210)에서 누설방지홀(212)의 주변부에 형성되는 브릿지(213)를 지지하는 리브(220)가 설치된다.

상기 리브(220)는 누설방지홀(212)의 내부를 가로질러 설치된다. 특히, 회전운동시 발생하는 전자흡인력(F)에 의해 누설방지홀(212)가 변형되는 것을 방지하도록, 전자흡인력(F)의 방향으로 배치되어 브릿지(213)를 지지한다.

상기와 같이, 영구자석(300)과 누설방지홀(212)의 사이를 이격시키고 누설방지홀(212)에 리브(220)를 설치하면 코어(200)의 구조강도가 향상되어 회전자의 고속회전시 디포밍현상이 방지된다.

상기 영구자석(300)은 각 코어(200)의 원주측에 삽입되며, 다수의 영구자석(300)이 다각형을 형성하도록 배치된다. 이러한 영구자석(300)은 고정자에 전원이 인가되면 자기력이 발생되어 회전자가 회전하도록 한다.

도 3은 도 1의 회전자의 샤프트와 코어의 결합을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 기준부(400)는 샤프트(100)의 원주상에 형성된 결합부재(410)와, 샤프트(100)에 형성되는 결합돌기(420)와, 코어(200)에 형성되는 결합홈(430)을 포함한다.

상기 결합부재(410)는 샤프트(100)의 외주연을 감싸도록 형성되어 샤프트(100)의 길이방향으로 직경이 단계적으로 작아지면서 층(411)이 형성된다. 여기서, 결합부재(410)의 각 층(411)에는 결합홀(211)의 직경이 다르게 형성되는 각각의 코어(200)가 결합된다.

상기 결합돌기(420)는 샤프트(100)에 형성된 결합부재(410)의 외주연에 샤프트(100)의 길이방향으로 길게 형성된다. 여기서, 결합돌기(420)는 결합부재(410)의 각 층(411)마다 회전자의 회전방향을 따라 이격되면서 형성된다.

상기 결합홈(430)은 코어(200)에 형성된 결합홀(211)의 내측에 형성되어, 코어(200)와 샤프트(100)의 결합시 결합돌기(420)가 결합된다.

도 4는 도 3의 변형예이다.

도 4를 참조하면, 상기 결합돌기(420)는 코어(200)에 형성되고 결합홈(430)은 샤프트(100)에 형성될 수도 있다.

상기와 같이, 결합돌기(420)와 결합홈(430)이 결합되도록 샤프트(100)와 코어(200)를 조립하면 영구자석(300)이 회전방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되므로 회전자의 스큐작업이 용이하게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자의 조립방법 및 작용을 설명한다.

도 5는 도 2의 코어가 적층된 상태를 상면에서 투영하여 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 샤프트(100)와 복수의 코어(200)의 결합시, 결합돌기(420)와 결합홈(430)이 결합되도록 코어(200)의 결합홀(211)과 결합부재(410)가 결합된다.

여기서, 결합부재(410)의 각 층(411)마다 이격되어 형성되는 결합돌기(420)에 의해, 각 코어(200)에 삽입된 영구자석(300)은, 도 5와 같이, 회전자의 회전방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열된다.

이처럼, 기준부(400)에 맞추어 샤프트(100)와 각 코어(200)를 결합하면 영구자석(300)이 위상차를 가지도록 적층되어, 회전자의 스큐작업이 용이하게 된다.

고정자에 전원이 인가되면, 고정자의 코일에 회전자계가 발생되면서 영구자석(300)과 고정자의 코일의 사이의 자기력에 의해 회전자는 회전하게 된다.

이때, 영구자석(300)의 자속은 각 영구자석(300)의 양단에 형성된 누설방지홀(212)에 의해 코어(200)의 외주연으로 누설되는 것이 방지된다.

그리고, 회전자가 고속으로 회전될지라도, 누설방지홀(212)은 각 영구자석(300)의 양단에서 이격되어 형성되고 누설방지홀(212)의 내측에는 전자 흡입력의 방향으로 리브(220)가 설치되어, 코어(200)의 누설방지홀(212)의 주변부가 구조적으로 견고해짐으로써, 브릿지(213)가 깨지는 등의 디포밍현상이 방지된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 회전자에 의하면, 결합돌기와 결합홈이 결합되도록 샤프트와 코어를 조립하면 영구자석이 회전방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되므로 회전자의 스큐작업이 용이하게 된다.

또한, 영구자석과 누설방지홀의 사이를 이격시키고 누설방지홀에 리브를 설치함으로써 코어의 구조강도가 향상되어 회전자의 고속회전시 디포밍현상이 방지된다.

Claims (9)

1. 샤프트;

   상기 샤프트에 결합되는 복수의 코어;

   상기 각 코어에 삽입되는 영구자석; 및

   상기 샤프트 및 상기 코어에 형성되어 상기 각 영구자석이 회전 방향을 따라 서로 위상차를 가지고 배열되게 하는 기준부;를 포함하고,

   상기 기준부는,

   상기 샤프트 또는 상기 코어 중 어느 하나에 형성되는 결합돌기; 및

   상기 샤프트 또는 상기 코어 중 다른 하나에 형성되는 결합홈; 및

   상기 샤프트의 원주상에 형성된 결합부재;를 구비하는 모터의 회전자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합돌기는 상기 샤프트의 길이방향을 따라 길게 형성된 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 결합부재는 상기 샤프트의 외주를 감싸게 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 결합부재는 상기 샤프트의 길이방향으로 직경이 단계적으로 작아지는 복수의 층이 형성되고, 상기 각 코어는 상기 각 층에 결합될 수 있게 결합홀이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 결합돌기 또는 상기 결합홈은 상기 결합부재의 각 층에 상기 회전자의 회전방향을 따라 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전자.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 코어는,

   자속의 누설을 방지하기 위한 누설방지홀이 형성된 코어판; 및

   상기 누설방지홀의 변형을 방지하는 리브;를 포함한 모터의 회전자.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 누설방지홀은 상기 영구자석으로부터 이격되어 형성된 모터의 회전자.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 리브는 상기 누설방지홀의 내부를 가로질러 설치된 모터의 회전자.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 리브는 회전운동시 발생하는 전자흡인력의 방향으로 배치된 모터의 회전자.

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