[go: up one dir, main page]

KR102040147B1 - 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터 - Google Patents

전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터 Download PDF

Info

Publication number
KR102040147B1
KR102040147B1 KR1020130071161A KR20130071161A KR102040147B1 KR 102040147 B1 KR102040147 B1 KR 102040147B1 KR 1020130071161 A KR1020130071161 A KR 1020130071161A KR 20130071161 A KR20130071161 A KR 20130071161A KR 102040147 B1 KR102040147 B1 KR 102040147B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
electric motor
protrusion
pole piece
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020130071161A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140147592A (ko
Inventor
김원호
임성택
최홍순
조진우
Original Assignee
삼성전자주식회사
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 경북대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130071161A priority Critical patent/KR102040147B1/ko
Priority to US14/310,547 priority patent/US9667111B2/en
Publication of KR20140147592A publication Critical patent/KR20140147592A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102040147B1 publication Critical patent/KR102040147B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets

Landscapes

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

Abstract

전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 전기 모터가 개시된다. 회전자는, 외주를 따라 방사형으로 외측으로 돌출된 다수의 돌출부와 상기 돌출부들 사이의 오목한 다수의 오목부를 구비하는 코어와, 상기 다수의 오목부에 배치되는 다수의 영구자석과, 상기 다수의 오목부에 상기 다수의 영구자석의 외측에 배치되는 다수의 자극편을 포함한다. 상기 자극편의 축방향의 길이는 돌출부의 축방향의 길이보다 짧다.

Description

전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터{rotor for electric motor and electric motor using the same}
고정자와 전자기 상호작용에 의하여 고정자에 대하여 회전되는 회전자 및 이를 채용한 전기 모터가 개시된다.
전기 모터는, 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적에너지로 바꾸는 장치를 말하며, 산업 전반에 걸쳐 다양한 형태로 적용된다. 전기 모터의 출력은 자기장의 세기, 전류의 세기, 도선의 길이 등에 비례하며, 고출력을 얻기 위하여 위의 세 가지 요소가 적절히 조합될 수 있다.
자기장의 세기의 증가와 도선의 길이의 증가는 전기 모터의 크기의 증가를 초래할 수 있다. 인-휠(in-wheel) 타입 전기 자동차용 구동 모터, 하이브리드 자동차용 구동 모터, 세탁기용 구동 모터 등의 전기 모터는 소형화가 요구되는 동시에 고출력이 요구된다.
고출력화가 가능한 전기 모터의 로터 및 이를 채용한 전기 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른 전기 모터의 회전자는, 외주를 따라 방사형으로 외측으로 돌출된 다수의 돌출부와, 상기 돌출부들 사이의 오목한 다수의 오목부를 구비하는 코어; 상기 다수의 오목부에 배치되는 다수의 영구자석; 상기 다수의 오목부에 상기 다수의 영구자석의 외측에 배치되는 다수의 자극편;을 포함하며, 상기 자극편의 축방향의 길이는 돌출부의 축방향의 길이보다 짧다.
상기 돌출부는 상기 자극편보다 축방향의 양측으로 돌출될 수 있다.
상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 자극편보다 길 수 있다.
상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 돌출부의 길이 이하일 수 있다.
상기 회전자는, 상기 다수의 돌출부에 대응되는 다수의 보강부를 구비하며 상기 다수의 보강부가 상기 다수의 돌출부에 접촉되도록 상기 코어의 상기 축방향의 적어도 일측에 배치되는 자성 재료로 된 보강 부재;를 더 포함할 수 있다. 상기 보강부의 폭은 상기 돌출부의 폭 이상일 수 있다.
상기 회전자는, 상기 돌출부에 의하여 구분된 인접하는 자극편들 간의 상기 축방향의 누설 자속을 차단하기 위하여, 상기 오목부의 상기 자극편의 상측과 하측 중 적어도 한 곳에 배치되는 비자성 재료로 된 차단 부재;를 더 구비할 수 있다. 상기 회전자는, 상기 코어의 상기 축방향의 상측과 하측에 각각 배치되며, 상기 코어와 결합되는 상판과 하판을 더 구비하며, 상기 차단 부재는 상기 상판과 하판에 일체로 형성될 수 있다.
상기 코어와 상기 자극편은 일체로 형성될 수 있다.
일 측면에 따른 전기 모터의 회전자는, 외주를 따라 방사형으로 외측으로 돌출되며 서로 이격된 다수의 돌출부를 구비하는 코어; 상기 다수의 돌출부 사이에 배치되는 다수의 영구자석; 상기 코어의 축방향의 적어도 일측에 배치되어 상기 돌출부를 통한 자기 경로를 적어도 상기 축방향으로 확장하는 보강 부재;를 포함한다.
상기 보강부재는 상기 다수의 돌출부에 대응되는 다수의 보강부를 구비하며, 상기 다수의 보강부가 상기 다수의 돌출부에 접촉되도록 상기 코어의 상기 축방향의 적어도 일측에 배치될 수 있다.
상기 회전자는, 상기 다수의 돌출부 사이에, 상기 다수의 영구자석의 외측에 배치되는 다수의 자극편;을 더 구비하며, 상기 자극편의 축방향의 길이는 돌출부의 축방향의 길이보다 짧으며, 상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 자극편의 상기 축방향의 길이보다 길 수 있다. 상기 돌출부와 상기 영구자석은 상기 축방향의 양측으로 상기 자극편보다 돌출될 수 있다. 상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 돌출부의 길이 이하일 수 있다.
상기 회전자는, 상기 돌출부에 의하여 구분된 인접하는 자극편들 간의 상기 축방향의 누설 자속을 차단하기 위하여, 상기 오목부의 상기 자극편의 상측과 하측 중 적어도 한 곳에 배치되는 비자성 재료로 된 차단 부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 코어와 상기 자극편은 일체로 형성될 수 있다.
일 측면에 따른 전기 모터는, 전기장을 형성하는 코일을 구비하는 고정자; 상기 코일과의 전자기 상호작용에 의하여 회전되는 것으로서, 상술한 회전자;를 포함한다.
상기 돌출부의 상기 축방향의 길이는 상기 고정자의 상기 축방향의 길이보다 길 수 있다.
상술한 전기 모터의 회전자 및 전기 모터의 실시예들에 따르면, Q축 방향의 인덕턴스를 증가시켜 전기 모터의 고출력화가 가능하다. D축 방향의 인덕턴스를 감소시킴으로써 역기전력을 낮출 수 있으며, 고출력화가 가능하다.
도 1은 전기 모터의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전자의 일 실시예의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 보강 부재가 적용된 회전자의 일 실시예의 사시도이다.
도 5는 보강 부재의 적용 전후의 전류 위상각에 따른 토크의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 도 2에 도시된 회전자의 일 실시예의 조립 방법을 보여주는 부분 분해 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 회전자의 일 실시예의 조립 방법을 보여주는 부분 분해 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 회전자의 일 실시예의 조립 방법을 보여주는 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 4에 도시된 회전자의 일 실시예의 조립 방법을 보여주는 부분 분해 사시도이다.
도 10은 코어와 자극편이 일체로 된 회전자의 일 실시예의 사시도이다.
이하, 전기 모터의 로터 및 이를 채용한 전기 모터의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 부재들의 크기, 간격 등은 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것일 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 전기 모터의 일 실시예의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 전기 모터는 고정자(200)과, 고정자(200)에 대하여 회전되는 회전자(100)를 구비한다. 고정자(200)는 중공 형상의 쉘(shell) 형태로서, 내측을 향하여 방사상으로 돌출된 다수의 티스(teeth)(210)를 구비한다. 다수의 티스(210)에는 권선(220)이 감긴다.
회전자(100)는 고정자(200)의 내측에 배치된다. 도 2는 회전자(100)의 일 실시예의 사시도이다. 도 2에 도시된 회전자(100)의 사시도에서는 자극편(140)을 코어(110)에 고정하기 위한 구조는 생략되어 있다. 도 2를 참조하면, 회전자(100)는 코어(110)와 영구자석(150)을 구비한다. 코어(110)는 서로 간격을 두고 방사상으로 돌출된 다수의 돌출부(120)와, 돌출부(120)들 사이의 다수의 오목부(130)를 구비한다. 코어(110)는 예를 들어 자성 재료(ferromagnetic material or magnetically permeable material)로 된 다수의 박판, 예를 들어 철판들이 축방향(Z)으로 적층된 형태일 수 있다. 돌출부(120)들은 고정자(200)의 티스(210)와 대향되며, 그 갯수는 티스(210)의 갯수와 동일할 수 있다. 영구자석(150)은 다수의 오목부(130)에는 영구자석(150)이 배치된다. 본 실시예에서는 대략 "U"자 형태의 오목부(130)를 형성하는 세 변에 각각 영구자석(150)이 배치되나, 각 오목부(130)에 배치되는 영구자석(150)의 갯수와 배치 형태는 도 2에 도시된 예에 의하여 한정되지 않는다. 오목부(130)에는 자극편(pole-piece)(140)이 배치된다. 자극편(140)은 영구자석(150)과 고정자(200) 사이에 개재된다. 자극편(140)은 자성재료(ferromagnetic material or magnetically permeable material)로 형성된다. 자극편(140)는 예를 들어 자성 재료로 된 다수의 박판, 예를 들어 철판들이 축방향(Z)으로 적층된 형태일 수 있다. 돌출부(120)는 Q축 방향의 자기 경로를 형성하며, 자극편(140)은 D축 방향의 자기 경로를 형성한다.
전기 모터의 출력을 향상시키기 의하여 회전자(100)에 가해질 수 있는 구조적 개량의 일 방안으로서, 회전자(100)의 축방향(Z)의 길이를 전체적으로 고정자(200)보다 길게 하는 방안, 즉 회전자(100)에 전체적으로 오버행(overhang)구조를 적용하는 방안을 고려할 수 있다. 전체적 오버행 구조는 도 3에서 자극편(140)의 길이(L1)가 돌출부(120)의 길이(L2)와 동일한 경우를 말한다. 이 방안에 따르면, 고정자(200)의 권선(220)의 엔드 턴(end turn)을 유효하게 활용할 수 있으며, 영구자석(150)의 축방향(Z)의 누설 자속을 활용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 회전자(100)에 전체적으로 오버행 구조를 적용하면, 다시 말하면 돌출부(120)와 자극편(140)에 동시에 오버행 구조를 적용하면, D축 인덕턴스(Ld)와 Q축 인덕턴스(Lq)가 동시에 증가되기 때문에 역기전력이 커진다. 역기전력의 증가는 구동 전압에 제한으로 작용되므로, 전기 모터의 출력을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 또한, 돌출부(120)에 의하여 분리된 두 자극편(140)을 통한 누설 자속이 증가되어 토크 증가 효과를 저하시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 자극편(140)의 축방향(Z)의 길이(L1)는 돌출부(120)의 길이(L2)보다 짧다. 돌출부(120)는 자극편(140)에 대하여 축방향(Z)의 적어도 일측으로 더 돌출된다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는 돌출부(120)는 자극편(140)에 대하여 축방향(Z)으로 양측으로 더 돌출된다. 이 돌출된 길이(L3)(L4)가 오버행 구조로 작용된다. 영구자석(150)의 축방향(Z)의 길이는 자극편(140)의 길이(L1)보다 길다. 따라서, 영구자석(150)은 축방향(Z)으로 자극편(140)의 길이(L1)를 넘어서 연장된다. 영구자석(150)의 축방향(Z)의 길이는 돌출부(120)의 길이(L2)보다 길 수는 있으나, 영구자석(150)에 의한 자속의 효율적인 활용을 감안하면 돌출부(120)의 길이 이하로 할 수 있다.
전기 모터에 의한 출력 토크(T)와 역기전력(V0)은 각각 아래의 식(1)과 식(2)로 표현될 수 있다.
Figure 112013055227335-pat00001
- (1)
Figure 112013055227335-pat00002
- (2)
Pn: 극상수
Ψa: 영구자석에 의한 자속
Ia: 전류
β: 전류 위상각
Lq: Q축 인덕턴스
Ld: D축 인덕턴스
id, iq: Q축에 작용되는 전류, D축에 작용되는 전류
식(1)에서 우변의 첫번째 항목은 전자기 토크 성분(electromagnetic-torque component)이며, 두번째 항목은 릴럭턴스 토크 성분(reluctance-torque component)이다. 오버행 구조의 돌출부(120)에 의하여 고정자(200)의 권선(220)의 엔드 턴(end turn)과 영구자석(150)의 축방향(Z)의 누설 자속을 유효하게 활용할 수 있다는 장점을 구현할 수 있다. 즉, 돌출부(120)의 축방향(Z)의 단면적이 증가되어 자기저항이 줄여들면서 Q축 인덕턴스(Lq)가 오버행 구조가 적용되지 않은 경우에 비하여 증가되며, 전체적인 오버행 구조와 동일하다. 그러나, 자극편(140)은 그 길이(L1)가 전체적인 오버행 구조에 비하여 짧으므로 상대적으로 자기 저항이 크다. 따라서, D축 인턱턴스(Ld)는 상대적으로 감소된다. 식(1)을 보면, Q축 인덕턴스(Lq)의 증가는 토크의 증가를 유발한다. 또한, D축 인덕턴스(Ld)의 감소 역시 토크의 증가를 유발한다. 그러므로, 전체적으로 토크의 증가 효과를 얻을 수 있다. 이는 전체적인 오버행 구조에 비하여 토크가 증가된다는 것을 의미한다.
다음으로, 식(2)에 관하여 살펴본다. 역기전력(V0)은 작을수록 전기 모터의 구동 전압의 제한을 덜 받기 때문에 토크의 증가와 효율적인 운전이 가능하다. 본 실시예에 따르면, 전체적인 오버행 구조를 적용한 경우와 비교하면 Q축 인덕턴스(Lq)는 증가되지만 D축 인덕턴스(Ld)는 감소된다. 따라서, 전체적인 오버행 구조에 비하여 역기전력(V0)의 증가량을 줄일 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 참조부호 R로 표시된 경로를 통하여, 돌출부(120-1)에 의하여 구분된 인접하는 자극편(140-1)(140-2) 간에 누설 자속이 발생될 수 있다. 그런데, 본 실시예에 따르면, 자극편(140-1)(140-2)의 길이(L1)가 돌출부(120-1)의 길이(L2)보다 짧아서 전체적인 오버행 구조에 비하여 누설자속경로(R)의 길이가 길다. 따라서, 누설자기경로(R)의 자기 저항이 커져서 누설 자속량을 줄일 수 있으며, 자기 토오크의 효율성을 향상시킬 수 있다.
아래 표 1에는 본 실시예의 회전자(100)(실시예), 전체적인 오버행 구조의 회전자(비교예1), 오버행 구조가 적용되지 않은 회전자(비교예2)를 20kW급 인-휠 모터(in-wheel motor)에 적용한 경우의 출력을 비교한 결과이다. 표 1을 참조하면, 본 실시예의 회전자(100)를 적용한 경우 전체적인 오버행 구조를 적용한 경우에 비하여 약 4.5%의 출력 향상 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
항목 실시예 비교예1 비교예2
자극편 오버행 양
(mm)		 2 5 0
영구자석 오바행 양
(mm)		 5 5 0
돌출부의 오버행 양
(mm)		 5 5 0
기본 속도
(rpm)		 3001 2893 3100
토크(Nm) 76.52 75.8 68.2
출력(kW) 24.05 22.97 22.14
출력비(%) 100 95.5 92.1
도 4는 회전자(100)의 일 실시예의 분해 사시도이다. 도 4를 참조하면, 영구자석(150)에 의하여 강한 자기력을 제공하기 위하여는 큰 영구자석(150)을 사용하는 것이 유리하다. 이를 위하여, 영구자석(150)의 설치 공간인 오목부(130)의 크기를 크게 할 수 있다. 그러면, 상대적으로 돌출부(120)의 폭(도 4: W1)이 작아지며, 이는 Q축 방향의 자기경로의 자기저항을 증가시키는 요인이 될 수 있다. 돌출부(120)의 폭(W1)의 감소에 따른 Q축 방향의 자기저항의 증가를 보상하기 위하여, 보강부재(160)가 채용될 수 있다. 보강부재(160)는 Q축 방향의 자기경로의 단면적(Q측에 수직한 방향의 단면적)을 증가시킴으로써 자기 저항을 감소시킨다. 즉, 보강부재(160)는 돌출부(120)에 의하여 제공되는 Q축 방향의 자기경로를 적어도 축방향(Z)으로 확장한다. 보강부재(160)는 다수의 돌출부(120)에 대응되어 방사상으로 연장된 다수의 보강부(161)를 구비한다. 보강부(161)의 폭(W2)은 돌출부(120)의 폭(W1)보다 클 수 있다. 보강 부재(160)는 코어(110)의 축방향(Z)의 상부 및/또는 하부에 위치된다. 보강부재(160)는 다수의 보강부(161)가 다수의 돌출부(120)에 접촉되도록 위치된다. 이에 의하여, Q축 방향의 자기 경로의 자기저항을 감소시킬 수 있다.
도 5에는 보강 부재(160)를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 전류 위상각에 따른 토크 변화를 보여주는 그래프이다. 돌출부(120)의 폭(W1)은 1.5mm 이며, 보강부재(160)의 보강부(161)의 폭(W2)은 4mm 이다. 도 5를 참조하면, 최대 토크 구간(전류 위상각 30도)에서 약 0.89%, 고속 구간(전류 위상각 90도)에서 약 3.5%의 토크 성능 향상 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 회전자(100)의 조립 형태의 일 예를 도시한 분해사시도이다. 도 6을 참조하면, 코어(110)의 축방향(Z)의 양측에 상판(170-1)과 하판(170-2)이 배치된다. 핀(171)(172)은 하판(170-1)으로부터 자극편(140), 및 상판(170-1)을 관통하여 상판(170-1)의 상부로 돌출된다. 핀(171)(172)의 상측 단부에는 나사산이 형성될 수 있다. 예를 들어 너트(173)를 핀(171)(172)에 체결함으로써 회전자(100)의 조립이 완료될 수 있다.
자극편(140)의 길이(L1)가 돌출부(120)의 길이(L2)보다 짧으므로, 오목부(130)에는 자극편(140)의 상부 및 하부에 공간이 형성된다. 이 공간에는 누설 자속을 차단하기 위한 차단부재(180)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서, 자극편(140)과 상판(170-1) 사이 및 자극편(140)과 하판(170-2) 사이에는 판 형태의 차단부재(180)가 개재될 수 있다. 차단부재(180)는 자속을 통과시키지 않는 재료(magnetically non-permeable material), 예를 들어 스테인레스 스틸, 폴리머 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 차단부재(180)는 도 2에 도시된 축방향(Z)의 누설 자속, 즉 도 2의 누설자속경로(R)을 통한 영구자석(150)의 자속의 누설을 방지한다.
도 7은 도 4에 도시된 회전자(100)의 조립 형태의 일 예를 도시한 분해사시도이다. 도 7을 참조하면, 코어(110)의 축방향(Z)의 양측에 상판(170-1)과 하판(170-2)이 배치되며, 상판(170-1)과 코어(110) 사이, 및/또는 하판(170-2)과 코어(110) 사이에 보강부재(160)가 배치된다. 자극편(140)의 상부 및 하부에 생긴 공간에는 누설 자속을 차단하기 위한 차단부재(180)가 배치될 수 있다. 하판(170-1)으로부터 자극편(140), 및 상판(170-1)을 관통하여 상판(170-1)의 상부로 돌출된 핀(171)(172)의 상측 단부에는 예를 들어 너트(173)를 체결함으로써 회전자(100)의 조립이 완료될 수 있다.
전술한 실시예에서는 상판(170-1) 및 하판(170-2)과 차단부재(180)가 별개로 형성된 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사출성형법에 의하여 상판(170-1)과 상측의 차단부재(180), 하판(170-2)과 하측의 차단부재(180)를 각각 일체로 성형하면서 회전자(100)의 조립체가 구현될 수도 있다. 도 8을 참조하면, 이러한 형태의 회전자(100)는, 금형에 코어(110) 및 자극편(140)을 삽입하고, 코어(110)의 상측에 상판(170-1)과 차단부재(180)를 플라스틱 사출 성형법에 의하여 일체로 1차 성형한 후에, 다른 금형에 1차 성형물을 삽입하고 하측에 하판(170-2)과 차단부재(180)를 플라스틱 사출 성형법에 의하여 일체로 2차 성형함으로써 형성될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 보강부재(160)가 적용된 회전자(110) 역시 금형에 코어(110), 자극편(140), 및 보강부재(160)를 삽입하고, 코어(110)의 상측에 상판(170-1)과 차단부재(180)를 플라스틱 사출 성형법에 의하여 일체로 1차 성형한 후에, 다른 금형에 1차 성형물을 삽입하고 하측에 하판(170-2)과 차단부재(180)를 플라스틱 사출 성형법에 의하여 일체로 2차 성형함으로써 형성될 수 있다.
다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 각각 일체로 형성된 상판(170-1)과 차단부재(180) 및 하판(170-2)과 차단부재(180) 사이에 코어(110)와 자극편(140)을 위치시킨 상태에서 도 6 및 도 7에서 언급한 바와 같이 이들을 관통하는 핀(171)(172)을 배치하고 너트(173)를 핀(171)(172)에 체결하는 방식도 가능하다.
이상에서, 자성 재료로 된 박판들이 적층된 형태의 코어(110) 및 자극편(140)을 적용한 회전자(100)의 실시예에 관하여 설명되었으나, 회전자(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 코어(110), 돌출부(120), 자극편(140)이 일체로 된 형태의 회전자(100)도 가능하다.이 경우, 회전자(100)는 자성 재료의 분말 야금법에 의하여 성형될 수 있다. 영구자석(150)은 코어(110)와 자극편(140) 사이의 수용공간에 배치된다.
도면으로 도시되지는 않았지만, 도 10에 도시된 회전자(100)에도 도 4에 도시된 보강부재(160) 및 도 6에 도시된 차단부재(180)가 적용될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 회전자(100)의 조립 방법으로서 도 8 및 도 9에 도시된 사출 성형에 의한 조립 방법이 적용될 수 있다.
100...회전자 200...고정자
110...코어 120...돌출부
130...오목부 140...자극편
150...영구자석 160...보강부재
161...보강부 170-1, 170-2...상판, 하판
180...차단부재

Claims (19)

  1. 외주를 따라 방사형으로 외측으로 돌출된 다수의 돌출부와, 상기 돌출부들 사이의 오목한 다수의 오목부를 구비하는 코어;
    상기 다수의 오목부에 배치되는 다수의 영구자석;
    상기 다수의 오목부에 상기 다수의 영구자석의 외측에 배치되는 다수의 자극편;을 포함하며,
    상기 자극편의 축방향의 길이는 돌출부의 축방향의 길이보다 짧은 전기 모터의 회전자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 자극편보다 축방향의 양측으로 돌출된 전기 모터의 회전자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 자극편보다 긴 전기 모터의 회전자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 돌출부의 길이 이하인 전기 모터의 회전자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부에 대응되는 다수의 보강부를 구비하며, 상기 다수의 보강부가 상기 다수의 돌출부에 접촉되도록 상기 코어의 상기 축방향의 적어도 일측에 배치되는 자성 재료로 된 보강 부재;를 더 포함하는 전기 모터의 회전자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강부의 폭은 상기 돌출부의 폭 이상인 전기 모터의 회전자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부에 의하여 구분된 인접하는 자극편들 간의 상기 축방향의 누설 자속을 차단하기 위하여, 상기 오목부의 상기 자극편의 상측과 하측 중 적어도 한 곳에 배치되는 비자성 재료로 된 차단 부재;를 더 구비하는 전기 모터의 회전자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코어의 상기 축방향의 상측과 하측에 각각 배치되며, 상기 코어와 결합되는 상판과 하판을 더 구비하며,
    상기 차단 부재는 상기 상판과 하판에 일체로 형성되는 전기 모터의 회전자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 자극편은 일체로 형성되는 전기 모터의 회전자.
  10. 외주를 따라 방사형으로 외측으로 돌출되며 서로 이격된 다수의 돌출부를 구비하는 코어;
    상기 다수의 돌출부 사이에 배치되는 다수의 영구자석;
    상기 코어의 축방향의 적어도 일측에 배치되어 상기 돌출부를 통한 자기 경로를 적어도 상기 축방향으로 확장하는 보강 부재;를 포함하며,
    상기 보강 부재는 상기 다수의 돌출부에 대응되는 다수의 보강부를 구비하며,
    상기 보강부의 폭은 상기 돌출부의 폭보다 큰 전기 모터의 회전자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다수의 보강부가 상기 다수의 돌출부에 접촉되도록 상기 코어의 상기 축방향의 적어도 일측에 배치되는 전기 모터의 회전자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부 사이에, 상기 다수의 영구자석의 외측에 배치되는 다수의 자극편;을 더 구비하며,
    상기 자극편의 축방향의 길이는 돌출부의 축방향의 길이보다 짧으며,
    상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 자극편의 상기 축방향의 길이보다 긴 전기 모터의 회전자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 돌출부와 상기 영구자석은 상기 축방향의 양측으로 상기 자극편보다 돌출된 전기 모터의 회전자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영구자석의 상기 축방향의 길이는 상기 돌출부의 길이 이하인 전기 모터의 회전자.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 돌출부에 의하여 구분된 인접하는 자극편들 간의 상기 축방향의 누설 자속을 차단하기 위하여, 상기 오목부의 상기 자극편의 상측과 하측 중 적어도 한 곳에 배치되는 비자성 재료로 된 차단 부재;를 더 구비하는 전기 모터의 회전자.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 자극편은 일체로 형성되는 전기 모터의 회전자.
  17. 전기장을 형성하는 코일을 구비하는 고정자;
    상기 코일과의 전자기 상호작용에 의하여 회전되는 것으로서, 제1항 내지 제8항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 회전자;를 포함하는 전기 모터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 코어와 상기 자극편은 일체로 형성되는 전기 모터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 축방향의 길이는 상기 고정자의 상기 축방향의 길이보다 긴 전기 모터.
KR1020130071161A 2013-06-20 2013-06-20 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터 Active KR102040147B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130071161A KR102040147B1 (ko) 2013-06-20 2013-06-20 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터
US14/310,547 US9667111B2 (en) 2013-06-20 2014-06-20 Rotor of electric motor and motor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130071161A KR102040147B1 (ko) 2013-06-20 2013-06-20 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140147592A KR20140147592A (ko) 2014-12-30
KR102040147B1 true KR102040147B1 (ko) 2019-11-04

Family

ID=52110313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130071161A Active KR102040147B1 (ko) 2013-06-20 2013-06-20 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9667111B2 (ko)
KR (1) KR102040147B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102150310B1 (ko) * 2013-07-16 2020-09-02 삼성전자주식회사 로터 및 그 제조 방법
CN111164858B (zh) * 2017-10-03 2023-04-04 诺迈士科技有限公司 电动机
GB201717871D0 (en) 2017-10-30 2017-12-13 Romax Tech Limited Motor
WO2019213661A1 (en) 2018-05-04 2019-11-07 Red E Innovations, Llc System for monitoring an injection mold or stamping die
EP3657639A1 (en) 2018-11-26 2020-05-27 LG Electronics Inc. Motor
KR102734760B1 (ko) * 2019-01-04 2024-11-26 현대모비스 주식회사 모터용 회전자
TWI702776B (zh) * 2019-07-22 2020-08-21 威剛科技股份有限公司 旋轉電機及其轉子組件
KR20220011271A (ko) * 2020-07-21 2022-01-28 현대모비스 주식회사 모터의 회전자
CN114301203B (zh) * 2021-12-29 2023-03-14 东南大学 一种高转矩密度磁路串联型转子结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005102461A (ja) * 2003-08-28 2005-04-14 Toyota Motor Corp 永久磁石電動機

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002101583A (ja) 2000-09-20 2002-04-05 Fujitsu General Ltd 電動機
JP2004153977A (ja) 2002-11-01 2004-05-27 Hitachi Ltd モータ
JP2004297969A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Mitsuba Corp ブラシ付き電動モータ
DE102004035446A1 (de) 2004-07-22 2006-03-16 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung eines Wickelkopfs einer elektrischen Maschine
KR100673442B1 (ko) 2004-08-25 2007-01-24 엘지전자 주식회사 모터의 스테이터
KR100624796B1 (ko) 2004-09-16 2006-09-18 엘지전자 주식회사 전동기
KR100624730B1 (ko) 2005-04-04 2006-09-20 엘지전자 주식회사 모터
US7466054B2 (en) * 2006-04-20 2008-12-16 Canopy Technologies, Llc Aerodynamic insert for high speed permanent magnet motor
JP2008017646A (ja) 2006-07-07 2008-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石埋込型電動機
US7661185B2 (en) 2006-10-10 2010-02-16 Canopy Technologies, Llc Method for assembling rotor of permanent magnet motor
JP2011067048A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Sanyo Electric Co Ltd 永久磁石同期モータ
KR101786922B1 (ko) * 2011-05-26 2017-10-18 삼성전자주식회사 로터 및 구동 모터
US20140103772A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-17 Rbc Manufacturing Corporation Radially embedded permanent magnet rotor and methods thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005102461A (ja) * 2003-08-28 2005-04-14 Toyota Motor Corp 永久磁石電動機

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140147592A (ko) 2014-12-30
US9667111B2 (en) 2017-05-30
US20140375162A1 (en) 2014-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102040147B1 (ko) 전기 모터의 회전자 및 이를 채용한 모터
US8138651B2 (en) Methods and apparatus for a permanent magnet machine with an added air barrier
CN103312066B (zh) 具有永磁激励的电枢的电机和附属的永磁激励的电枢
KR101558349B1 (ko) 구동모터의 회전자
US10069365B2 (en) Three-phase electromagnetic motor with 8*n permanent magnet rotor and 6*n magnetic pole stator with 3*n windings around every other magnetic pole
CN100502201C (zh) 电机
US20140035420A1 (en) Permanent magnet rotor and method for reducing torque ripple in electric motor
US20130278105A1 (en) Rotor assembly
KR102503949B1 (ko) 모터
WO2007048211A2 (en) Permanent magnet rotor
JP5269032B2 (ja) 同期電動機の回転子
JP2016521113A (ja) 回転電機のロータ及びこれを備えた回転電機
CN113273057B (zh) 具有磁通分配空隙的内置永磁体电机
US10374474B2 (en) Permanent magnet motor
KR20190098503A (ko) 돌극성을 갖는 엔드 플레이트가 적용된 회전자
KR102026240B1 (ko) 스포크 구조체가 체결된 모터 및 스포크 구조체
US9893572B2 (en) Mover and stator assembly of electric machine having convex and concave portions for a respective stator and rotor
KR102492064B1 (ko) 계자 권선형 모터용 로터
KR102771167B1 (ko) 모터
EP3309931B1 (en) Permanent magnet-embedded motor and compressor
KR102541176B1 (ko) 모터
CN110739785A (zh) 永磁电动机
US11735967B2 (en) Rotary electric machine with rotor having permanent magnets with concave faces between two flat portions
KR20190074137A (ko) 모터
CN114157066A (zh) 旋转电机

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130620

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20180620

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20130620

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190418

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190903

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20191029

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20191030

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220916

Start annual number: 4

End annual number: 4