KR102155890B1

KR102155890B1 - Axial spoke type motor

Info

Publication number: KR102155890B1
Application number: KR1020140000353A
Authority: KR
Inventors: 설현수; 김미정; 이기덕; 이재준; 한정호; 정태철; 이주
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2020-09-14
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: KR20150080843A

Abstract

본 발명에 의한 축방향 스포크 타입 전동기는, 회전축을 중심으로 방사상으로 형성되는 고정자 코어를 구비한 스테이터; 상기 회전축을 따라 상기 스테이터와 나란하게 배치되며, 방사상으로 배치된 회전자 코어 및 상기 회전자 코어 사이에 방사상으로 배치된 영구자석을 구비한 로터; 및 상기 로터의 반경방향 외주면을 감싸도록 형성되어 상기 로터가 회전될 때 상기 영구자석의 비산을 방지하는 비산방지용 로터하우징;을 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 축방향 스포크 타입 전동기는, 비희토류계 영구자석을 이용한 스포크 타입의 전동기에서 로터의 외곽부를 비산방지용 로터하우징으로 결합시켜 영구자석의 비산 문제를 해결하는 한편 로터와 스테이터를 축방향으로 배치시킴으로써 비산방지용 로터하우징이 자속 흐름을 방해하지 않도록 구성하여 일반 전동기에 비해 상대적으로 고출력과 고속 및 고토크를 구현할 수 있다.The axial spoke type electric motor according to the present invention includes a stator having a stator core formed radially around a rotation axis; A rotor disposed in parallel with the stator along the rotation axis and having a radially disposed rotor core and a permanent magnet radially disposed between the rotor cores; And a scattering prevention rotor housing formed to surround the outer peripheral surface of the rotor in a radial direction to prevent scattering of the permanent magnet when the rotor is rotated. The axial spoke type motor according to the present invention solves the problem of scattering of the permanent magnet by combining the outer periphery of the rotor with a rotor housing for preventing scattering in a spoke type motor using a non-rare earth permanent magnet. By arranging it, the rotor housing for preventing scattering can be configured so that it does not interfere with the flow of magnetic flux, so that relatively high output, high speed and high torque can be realized compared to general electric motors.

Description

Axial spoke type motor {AXIAL SPOKE TYPE MOTOR}

본 발명은 축 방향 스포크 타입 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스포크 타입(spoke type)의 로터와 스테이터를 축 방향으로 배치하여 구성되는 축 방향 스포크 타입 전동기에 관한 것이다.The present invention relates to an axial spoke type motor, and more particularly, to an axial spoke type motor configured by arranging a spoke type rotor and a stator in the axial direction.

도 1은 종래 기술에 따른 모터의 일부 단면도이다. 대한민국 등록특허공보 제10-548716호에 개시된 바와 같이 자속 집중형 모터(Spoke type motor)는 도 1에 도시한 바와 같이, 내전형(inner type) 모터의 일종으로 다수의 영구자석(3)을 갖춘 회전자(1)와, 회전자(1)의 외측을 포위하는 형태로 배치되며 코일이 권선되는 다수의 슬롯(2a)을 구비한 고정자(2)를 구비한다.1 is a partial cross-sectional view of a motor according to the prior art. As disclosed in Korean Patent Publication No. 10-548716, the magnetic flux concentration type motor (Spoke type motor) is a kind of inner type motor, as shown in Fig. 1, and is equipped with a plurality of permanent magnets (3). It includes a rotor 1 and a stator 2 disposed in a form surrounding the outer side of the rotor 1 and having a plurality of slots 2a in which a coil is wound.

회전자(1)의 영구자석들(3)은 회전축(미도시)을 중심으로 방사형으로 즉스포크 타입으로 배치된다. 회전자(1)는 이러한 영구자석들(3)을 지지함과 동시에 자속의 통로를 이루는 원통형 철심(4)을 구비한다. 원통형 철심(4)은 다수의 철판이 축방향으로 적층된 구조로서 영구자석들(3)을 결합시키는 결합부(4a, 4b)가 필요로 하며, 이 결합부(4a, 4b)를 통해 자속 누설이 생기는 문제가 있다. 이러한 자속 누설을 감안하여 영구자석들(3)의 사용량을 증가시킬 수도 있으나 이 경우 회전자(1)의 부피와 전동기 자체의 크기가 커지고 제조 비용도 상승하는 문제가 있었다. 특히, 고효율을 달성하기 위해 사용되는 Nd(Neodymium, 네오디뮴)은 고가여서 비용 상승은 불가피한 실정이다.The permanent magnets 3 of the rotor 1 are radially arranged around a rotating shaft (not shown), that is, a spoke type. The rotor 1 is provided with a cylindrical iron core 4 that supports these permanent magnets 3 and forms a passage for magnetic flux. Cylindrical iron core (4) is a structure in which a number of steel plates are stacked in the axial direction, and requires coupling portions (4a, 4b) to couple the permanent magnets (3), and magnetic flux leakage through the coupling portions (4a, 4b) There is a problem with this occurring. In consideration of such magnetic flux leakage, the amount of use of the permanent magnets 3 may be increased, but in this case, the volume of the rotor 1 and the size of the motor itself increase, and there is a problem that the manufacturing cost is increased. In particular, Nd (Neodymium, neodymium) used to achieve high efficiency is expensive, so an increase in cost is inevitable.

전동기의 단가를 낮추기 위해, 최근에는 Nd(네오디뮴) 자석 등의 희토류계 자석 대신, 비(非)희토류계 영구자석(Ferrite 등)을 사용하는 전동기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In order to lower the unit cost of a motor, research on a motor using a non-rare earth permanent magnet (Ferrite, etc.) has been actively conducted in recent years instead of a rare earth magnet such as an Nd (neodymium) magnet.

그런데, 이러한 비희토류계 영구자석을 이용하여 스포크 타입으로 구성하게 되면 회전자가 고속으로 회전할 때 원심력에 의하여 영구자석이 비산하는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 회전자의 최외곽에 SUS 재질 등의 결합부재를 사용하여 고속 회전 시 비산 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 이러한 체결부재는, 일반적인 이너 타입이나 아우터 타입(outer type)의 반경 방향으로의 자속 흐름이 형성되는 영구자석 전동기의 경우에는, 자속 흐름을 방해하고 고정자와 회전자 사이의 갭(gap, 또는 공극, 이하 공극이라 함)을 크게 하여 전동기의 출력 저하를 유발하는 문제점이 있다.However, when the non-rare-earth permanent magnet is used to form a spoke type, there is a problem that the permanent magnet is scattered by centrifugal force when the rotor rotates at high speed. In order to solve this problem, it is possible to solve the scattering problem during high-speed rotation by using a coupling member such as SUS material at the outermost part of the rotor. However, in the case of a permanent magnet electric motor in which magnetic flux flow in the radial direction of a general inner type or an outer type is formed, such a fastening member interferes with the magnetic flux flow and a gap between the stator and the rotor (or There is a problem of causing a decrease in the output of the motor by increasing the air gap, hereinafter referred to as air gap).

따라서, 스포크 타입의 전동기에서 고속 회전시 회전자의 비산 문제를 해결하는 한편 비희토류계 영구자석을 이용하여 일반 전동기에 비해 상대적으로 고출력과 고속 및 고토크를 구현할 수 있는 전동기에 대한 연구 개발이 절실한 실정이다.Therefore, it is urgent to research and develop a motor that can achieve relatively high output, high speed and high torque compared to general motors by using a non-rare earth permanent magnet while solving the problem of scattering of the rotor during high-speed rotation in a spoke type motor. Actually.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비희토류계 영구자석을 이용한 스포크 타입의 전동기에서 로터의 외곽부를 비산방지용 로터하우징으로 결합시켜 영구자석의 비산 문제를 해결하는 한편 로터와 스테이터를 축방향으로 배치시킴으로써 비산방지용 로터하우징이 자속 흐름을 방해하지 않도록 구성하여 일반 전동기에 비해 상대적으로 고출력과 고속 및 고토크를 구현할 수 있는 축방향 스포크 타입 전동기를 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and in a spoke type electric motor using a non-rare earth permanent magnet, the outer part of the rotor is combined with a rotor housing for preventing scattering to solve the problem of scattering of the permanent magnet while the rotor and the stator By arranging in the axial direction, the rotor housing for preventing scattering is configured so as not to interfere with the flow of magnetic flux, providing an axial spoke type motor that can realize relatively high output, high speed and high torque compared to general motors.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 축방향 스포크 타입 전동기는, 회전축을 중심으로 방사상으로 형성되는 고정자 코어를 구비한 스테이터; 상기 회전축을 따라 상기 스테이터와 나란하게 배치되며, 방사상으로 배치된 회전자 코어 및 상기 회전자 코어 사이에 방사상으로 배치된 영구자석을 구비한 로터; 및 상기 로터의 반경방향 외주면을 감싸도록 형성되어 상기 로터가 회전될 때 상기 영구자석의 비산을 방지하는 비산방지용 로터하우징;을 포함할 수 있다.The axial spoke type electric motor according to the present invention for achieving the above object includes: a stator having a stator core formed radially around a rotation axis; A rotor disposed in parallel with the stator along the rotation axis and having a radially disposed rotor core and a permanent magnet radially disposed between the rotor cores; And a scattering prevention rotor housing formed to surround the outer peripheral surface of the rotor in a radial direction to prevent scattering of the permanent magnet when the rotor is rotated.

상기 스테이터는 상기 고정자 코어를 지지하는 고정자 몸체를 포함할 수 있다.The stator may include a stator body supporting the stator core.

상기 고정자 코어는 상기 스테이터의 두께 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.The stator core may be formed to protrude in the thickness direction of the stator.

상기 고정자 코어는 복수개가 마련되며, 상기 각각의 고정자 코어의 외곽라인은 하나의 폐곡선을 형성하며, 각각의 상기 고정자 코어의 상기 폐곡선에 코일이 개별적으로 권선될 수 있다.A plurality of stator cores are provided, and an outer line of each of the stator cores forms one closed curve, and coils may be individually wound on the closed curves of each of the stator cores.

상기 고정자 코어는 상기 고정자 몸체의 판면 중 일면에만 마련되어 상기 스테이터에 자속 발생면이 형성되며, 상기 자속 발생면에 인접 배치되는 상기 로터의 대향면에는 자속 대상면이 형성될 수 있다.The stator core may be provided on only one of the plate surfaces of the stator body to form a magnetic flux generating surface on the stator, and a magnetic flux target surface may be formed on an opposite surface of the rotor disposed adjacent to the magnetic flux generating surface.

상기 비산방지용 로터하우징은, 상기 로터의 반경 방향의 외주면의 전체를 감싸되 상기 로터의 두께 방향을 따라 일부 구간에만 형성될 수 있다.The scattering prevention rotor housing may cover the entire outer circumferential surface of the rotor in a radial direction, but may be formed only in some sections along the thickness direction of the rotor.

상기 비산방지용 로터하우징은, 상기 로터의 반경 방향의 외주면의 전체를 감싸되 상기 로터의 두께 방향을 따라 일부 구간에만 형성되는 곡면지지부와, 상기 자속 대상면의 반대측 면에 해당되는 상기 로터의 두께 방향 측면의 일부 구간을 감싸는 평면지지부를 포함할 수 있다.The scattering prevention rotor housing includes a curved support part that covers the entire outer circumferential surface of the rotor in a radial direction and is formed only in a partial section along the thickness direction of the rotor, and a thickness direction of the rotor corresponding to a surface opposite to the magnetic flux target surface. It may include a flat support that surrounds some sections of the side.

상기 곡면지지부는, 상기 평면지지부에 대해서 절곡되도록 상기 평면지지부와 일체로 형성될 수 있다.The curved support portion may be integrally formed with the flat support portion to be bent with respect to the flat support portion.

본 발명에 따른 축방향 스포크 타입 전동기는, 비희토류계 영구자석을 이용한 스포크 타입의 전동기에서 로터의 외곽부를 비산방지용 로터하우징으로 결합시켜 영구자석의 비산 문제를 해결할 수 있다.The axial spoke-type motor according to the present invention can solve the problem of scattering of the permanent magnet by combining the outer periphery of the rotor with a scattering prevention rotor housing in a spoke-type motor using a non-rare earth permanent magnet.

본 발명에 따른 축방향 스포크 타입 전동기는, 로터와 스테이터를 축방향으로 배치시킴으로써 비산방지용 로터하우징이 자속 흐름을 방해하지 않도록 구성하여 일반 전동기에 비해 상대적으로 고출력과 고속 및 고토크를 구현할 수 있다.The axial spoke type electric motor according to the present invention is configured such that the rotor housing for preventing scattering does not interfere with the magnetic flux flow by arranging the rotor and the stator in the axial direction, so that relatively high output, high speed and high torque can be realized compared to a general electric motor.

본 발명에 따른 축방향 스포크 타입 전동기는 축방향으로 로터와 스테이터가 배치되어 회전축을 중심으로 반경방향으로 길이를 대폭 감소시킬 수 있어 종래의 일반적인 전동기에 비해 소형화시킬 수 있다.The axial spoke type electric motor according to the present invention has a rotor and a stator arranged in the axial direction, so that its length can be significantly reduced in a radial direction around a rotation axis, and thus can be made smaller than a conventional electric motor.

본 발명에 따른 축방향 스포크 타입 전동기는 저가의 비희토류계 자석을 사용하여 로터를 구성할 수 있어 전동기의 제조 비용을 절감할 수 있다.The axial spoke type electric motor according to the present invention can configure a rotor using a low-cost non-rare earth magnet, thereby reducing the cost of manufacturing the electric motor.

도 1은 종래 기술에 따른 모터의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 로터와 스테이터의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 스테이터의 사시도이다.
도 4는 도 3의 스테이터에 코일을 감은 상태의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 로터의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 비산방지용 로터하우징의 변형예의 저면 사시도이다.
도 7은 도 6의 일부 절개단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a motor according to the prior art.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a combination of a rotor and a stator of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a stator of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a state in which a coil is wound around the stator of FIG. 3.
5 is a perspective view of a rotor of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention.
6 is a bottom perspective view of a modified example of a scattering prevention rotor housing of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention.
7 is a partially cut-away cross-sectional view of FIG. 6.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 입자 분급장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a particle classification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 로터와 스테이터의 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 스테이터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 스테이터에 코일을 감은 상태의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 로터의 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of a combination of a rotor and a stator of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a stator of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is FIG. It is a perspective view of a state in which a coil is wound around a stator of, and FIG. 5 is a perspective view of a rotor of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기(100)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전축(미도시)을 중심으로 방사상으로 형성되는 고정자 코어(112)를 구비한 스테이터(110)와, 상기 회전축을 따라 상기 스테이터(110)와 나란하게 배치되며, 방사상으로 배치된 회전자 코어(131) 및 상기 회전자 코어(131) 사이에 방사상으로 배치된 영구자석(132)을 구비한 로터(130)와, 로터(130)의 반경방향 외주면을 감싸도록 형성되어 상기 로터(130)가 회전될 때 상기 영구자석(132)의 비산을 방지하는 비산방지용 로터하우징(150)을 포함할 수 있다.The axial spoke type electric motor 100 according to the embodiment of the present invention is a stator 110 having a stator core 112 radially formed around a rotation axis (not shown), as shown in FIGS. 2 to 5. ), and a rotor core 131 disposed in parallel with the stator 110 along the rotation axis, and a permanent magnet 132 disposed radially between the rotor core 131 It may include a rotor 130 for preventing scattering of the permanent magnet 132 formed to surround the outer peripheral surface of the rotor 130 in the radial direction of the rotor 130 to prevent scattering of the permanent magnet 132 when the rotor 130 is rotated. have.

스테이터(110)는 주로 도 3 및 도 4를 참조하면, 고정자 몸체(111)와, 고정자 몸체(111)에 의해 지지되는 고정자 코어(112)를 포함할 수 있다.The stator 110 may include a stator body 111 and a stator core 112 supported by the stator body 111, mainly referring to FIGS. 3 and 4.

고정자 몸체(111)는 소정의 두께를 가진 원형의 판면 형상의 부재이다. 고정자 몸체(111)의 가운데 부분에는 회전축이 삽입될 수 있도록 회전축 삽입공(113)이 형성될 수 있다. 고정자 몸체(111)는 고정자 코어(112)를 지지하는 역할을 한다.The stator body 111 is a member having a circular plate shape having a predetermined thickness. A rotation shaft insertion hole 113 may be formed in a center portion of the stator body 111 so that the rotation shaft may be inserted. The stator body 111 serves to support the stator core 112.

고정자 몸체(111)의 일면, 도 3에서의 고정자 몸체(111)의 상면에는 고정자 코어(112)가 마련될 수 있다. 고정자 코어(112)는 회전축의 축심 또는 삽입공의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다. 그리고, 고정자 코어(112)는 원주 방향을 따라 소정의 각도만큼 이격 배치될 수 있다.A stator core 112 may be provided on one surface of the stator body 111 and an upper surface of the stator body 111 in FIG. 3. The stator core 112 may be formed radially with respect to the center of the rotation shaft or the center of the insertion hole. In addition, the stator core 112 may be spaced apart by a predetermined angle along the circumferential direction.

각각의 고정자 코어(112)의 외곽라인은 도 3에서 알 수 있듯이 하나의 폐곡선을 형성할 수 있으며, 각각의 고정자 코어(112)의 판면 형상은 대략 사다리꼴 형태가 될 수 있다. 여기서, 고정자 코어(112)가 반경 방향을 따라 방사상으로 다시 말해 스포크 타입(spoke type)으로 배치될 수 있다.As can be seen in FIG. 3, the outer line of each stator core 112 may form a closed curve, and the plate surface shape of each stator core 112 may be substantially trapezoidal. Here, the stator core 112 may be disposed radially along the radial direction, that is, in a spoke type.

고정자 코어(112)는 스테이터(110)의 두께 방향(또는 높이 방향)으로 돌출되어 마련될 수 있다. 고정자 코어(112)의 외면에는 도 4에 도시된 바와 같이 스테이터(110)의 두께 방향으로 코일(114)이 감길 수 있다. 코일(114)은 각각의 고정자 코어(112)의 외곽라인을 따라 개별적으로 권선될 수 있다. 고정자 코어(112)의 외면을 따라 권선되는 코일(114) 역시 스테이터(110)의 반경 방향을 따라 권선되는 형태를 가진다.The stator core 112 may be provided to protrude in the thickness direction (or height direction) of the stator 110. A coil 114 may be wound on the outer surface of the stator core 112 in the thickness direction of the stator 110 as shown in FIG. 4. The coils 114 may be individually wound along the outline of each stator core 112. The coil 114 wound along the outer surface of the stator core 112 also has a shape wound along the radial direction of the stator 110.

이러한 고정자 코어(112)가 형성되는 면을 상면이라 볼 때, 상면이 자속(magnetic flux) 발생면이 될 수 있다. 자속 발생면은 스테이터(110)에 소정의 공극을 형성하며 인접 배치되는 로터(130)의 자속 대상면과 대향되게 배치될 수 있다.When the surface on which the stator core 112 is formed is regarded as an upper surface, the upper surface may be a magnetic flux generating surface. The magnetic flux generating surface may form a predetermined air gap in the stator 110 and may be disposed to face the magnetic flux target surface of the rotor 130 disposed adjacently.

한편, 도 2에 도시된 것처럼 스테이터(110)의 상부에는 로터(130)가 배치될 수 있다. 로터(130)와 스테이터(110)는 회전축을 따라 나란하게 배치될 수 있는데, 로터(130)는 고정자 코어(112) 및 코일(114)과 대향하는 위치에 배치되어야 한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the rotor 130 may be disposed on the stator 110. The rotor 130 and the stator 110 may be disposed side by side along the rotation axis, and the rotor 130 must be disposed at a position opposite to the stator core 112 and the coil 114.

로터(130)는 스테이터(110)의 자속 흐름에 유도되어 실질적으로 회전하는 부분이다. 로터(130)는 스테이터(110)의 회전축의 축심과 동일 축심을 형성하되, 미리 설정된 공극 간격만큼 이격되어 스테이터(110)와 나란하게 배치될 수 있다.The rotor 130 is a part that is induced by the magnetic flux flow of the stator 110 and substantially rotates. The rotor 130 may form the same shaft center as the shaft center of the rotation shaft of the stator 110, but may be spaced apart by a predetermined gap distance and disposed in parallel with the stator 110.

로터(130)는 주로 도 5를 참조하면, 방사상으로 배치된 회전자 코어(131)와 상기 회전자 코어(131) 사이에 방사상으로 배치된 영구자석(132)을 포함할 수 있다. Mainly referring to FIG. 5, the rotor 130 may include a rotor core 131 disposed radially and a permanent magnet 132 disposed radially between the rotor core 131.

회전자 코어(131)는 회전축이 수용되도록 회전축과 접촉 결합되는 결합용 링부(131a)와, 결합용 링부(131a)로부터 반경 방향 외측으로 방사상으로 형성된 다수의 스포크부(131b)로 구성될 수 있다. 링부(131a)의 중앙 구역에 회전축 삽입홀(133)이 형성될 수 있으며, 스테이터(110)의 중심부를 삽입 관통하는 회전축이 연결될 수 있다. 즉, 스테이터(110)에 삽입 관통되는 회전축이 회전축의 길이방향을 따라 미리 설정된 공극만큼 이격된 로터(130)에 삽입되는 것이다. 여기서, 로터(130)는 회전축과 함께 회전하지만 스테이터(110)는 회전축과 함께 회전하지 않는다.The rotor core 131 may be composed of a coupling ring part 131a that is in contact with the rotation shaft to accommodate the rotation shaft, and a plurality of spoke parts 131b formed radially outward from the coupling ring part 131a. . A rotation shaft insertion hole 133 may be formed in a central region of the ring part 131a, and a rotation shaft penetrating through the center of the stator 110 may be connected. That is, the rotating shaft inserted into the stator 110 is inserted into the rotor 130 spaced apart by a predetermined air gap along the longitudinal direction of the rotating shaft. Here, the rotor 130 rotates with the rotating shaft, but the stator 110 does not rotate with the rotating shaft.

그리고, 각각의 스포크부(131b) 사이에는 영구자석(132)이 개재될 수 있다. 영구자석(132)은 로터(130)의 반경방향을 따라 각각의 스포크부(131b) 사이에 차례대로 N극, S극을 번갈아 가면서 배치되도록 할 수 있다. 영구자석(132)이 이와 같이 배치됨으로써 영구자석(132)의 자화방향(144)이 서로 마주 보도록 형성되어 있기 때문에 영구자석(132) 사이에 배치된 스포크부(131b)가 실질적인 극성(즉, N극 및 S극)을 띠는 구조가 될 수 있다.In addition, a permanent magnet 132 may be interposed between the spoke portions 131b. The permanent magnet 132 may be arranged alternately between the N pole and the S pole in turn between the spoke portions 131b along the radial direction of the rotor 130. Since the permanent magnets 132 are arranged in this way, the magnetization directions 144 of the permanent magnets 132 are formed to face each other, so that the spokes 131b disposed between the permanent magnets 132 have a substantial polarity (ie, N Pole and S pole) can be formed.

또한, 스테이터(110)와 마찬가지로, 로터(130)의 회전자 코어(131) 및 영구자석(132)은 로터(130)의 반경 방향을 따라 스포크 타입(spoke type)으로 형성되어 있으므로 높은 출력 밀도 내지 자속 밀도를 유지할 수 있고 영구자석(132)을 비희토류계의 자석을 이용하더라도 희토류계 영구자석을 사용하는 전동기와 동일한 크기 및 성능을 유지할 수 있다.In addition, like the stator 110, the rotor core 131 and the permanent magnet 132 of the rotor 130 are formed in a spoke type along the radial direction of the rotor 130, so that there is a high power density. The magnetic flux density can be maintained, and even if the permanent magnet 132 uses a non-rare earth type magnet, the same size and performance as a motor using a rare earth type permanent magnet can be maintained.

이러한 영구자석(132)은 회전자 코어(131) 사이에 로터(130)의 높이 방향으로 압입되거나 또는 비산방지용 로터하우징(150)이 체결되기 전에 로터(130)의 바깥에서 반경 내측 또는 외측 방향으로 접근되어 압입될 수도 있다.These permanent magnets 132 are press-fitted between the rotor cores 131 in the height direction of the rotor 130 or in the radially inward or outward direction from the outside of the rotor 130 before the scattering prevention rotor housing 150 is fastened. It may be approached and press-fit.

영구자석(132)이 회전자 코어(131) 사이의 결합력이 확보되도록 회전자 코어(131) 사이의 간격은 영구자석(132)의 폭 보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 영구자석(132)의 형상은 회전자 코어(131) 사이의 간격보다 큰 경우라면 다양한 형상으로 선택될 수 있을 것이다.The distance between the rotor cores 131 is preferably formed smaller than the width of the permanent magnet 132 so that the permanent magnet 132 secures the coupling force between the rotor cores 131, and the shape of the permanent magnet 132 If it is larger than the interval between the rotor cores 131 may be selected in various shapes.

한편, 영구자석(132)과 회전자 코어(131)의 고정 방식은 압입에 한정되는 것은 아니며, 접착 수단이나 회전자 코어(131)와 영구자석(132)의 다양한 결합 구조(예를 들면, 결합홈과 결합돌기 등)을 활용하여 고정될 수도 있다.Meanwhile, the fixing method of the permanent magnet 132 and the rotor core 131 is not limited to press-fitting, and an adhesive means or various coupling structures of the rotor core 131 and the permanent magnet 132 (for example, coupling It can also be fixed using grooves and coupling protrusions).

이와 같은 구성의 스테이터(110)와 로터(130)의 배치로 즉, 스테이터(110)와 로터(130)를 축방향으로 공극 만큼 이격되어 나란하게 배치시킴으로써 축방향으로 고밀도의 자속 흐름을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.With the arrangement of the stator 110 and the rotor 130 having such a configuration, that is, the stator 110 and the rotor 130 are arranged side by side by being spaced apart by a gap in the axial direction, thereby generating a high-density magnetic flux flow in the axial direction. There is an advantage.

비산방지용 로터하우징(150)은 주로 도 2 및 도 5를 참조하면, 로터(130)의 반경방향 외주면을 감싸도록 형성되어 상기 로터(130)가 고속으로 회전할 때 상기 영구자석(132)의 비산을 방지하는 역할을 하는 부재이다. 이를 위해, 비산방지용 로터하우징(150)은 회전자 코어(131)와 상기 영구자석(132)의 반경 방향의 외곽선에 의해 형성되는 외주면의 전체를 감싸되 상기 로터(130)의 두께 방향을 따라 전체 또는 일부 구간에 형성될 수 있다. The rotor housing 150 for scattering prevention is mainly formed to surround the radially outer circumferential surface of the rotor 130, referring to FIGS. 2 and 5, so that the permanent magnet 132 is scattered when the rotor 130 rotates at high speed. It is an element that plays a role to prevent To this end, the rotor housing 150 for preventing scattering covers the entire outer circumferential surface formed by the outer circumferential surface of the rotor core 131 and the permanent magnet 132 in the radial direction, but the entirety along the thickness direction of the rotor 130 Or it may be formed in some sections.

도 5에서는, 비산방지용 로터하우징(150)이 로터(130)의 원주방향 외주면 전체를 감싸면서 마련됨을 도시하고 있으나, 외주면이 일부 구간(예를 들면, 외주면의 폭의 1/2 구간 등)만 감싸도록 링 형상으로 마련될 수도 있을 것이다. 즉, 비산방지용 로터하우징(150)은 로터(130)의 반경방향 외주면의 전체를 감싸되, 로터(130)의 두께(또는 높이) 전체를 덮거나 일부만 덮도록 형성될 수도 있다.In FIG. 5, it is shown that the rotor housing 150 for preventing scattering is provided while surrounding the entire outer circumferential surface of the rotor 130 in the circumferential direction. It may be provided in a ring shape to wrap. That is, the rotor housing 150 for preventing scattering may be formed to cover the entire outer peripheral surface of the rotor 130 in the radial direction, and cover the entire thickness (or height) of the rotor 130 or only partially.

이와 같은 구성의 비산방지용 로터하우징(150)은 로터(130)가 회전되는 부재로서, 로터(130)의 스포크부(131b)로부터 영구자석(132)이 분리되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 전술한 바와 같이, 고특성을 요구하는 전동기의 경우 로터(130) 자체가 고속 회전되어야 할 때 영구자석(132)의 탈락이 유발될 수 있는데 비산방지용 로터하우징(150)을 통해 스포크부(131b)로부터 영구자석(132)의 분리 또는 탈락을 저지할 수 있다.The rotor housing 150 for preventing scattering of this configuration is a member in which the rotor 130 is rotated, and can prevent the permanent magnet 132 from being separated from the spokes 131b of the rotor 130. In particular, as described above, in the case of an electric motor that requires high characteristics, when the rotor 130 itself is to be rotated at a high speed, the permanent magnet 132 may be removed, but the spokes portion through the rotor housing 150 for preventing scattering ( Separation or dropping of the permanent magnet 132 from 131b) can be prevented.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 축방향 스포크 타입 전동기의 비산방지용 로터하우징의 변형예의 저면 사시도이고, 도 7은 도 6의 절개단면도이다.6 is a bottom perspective view of a modified example of a scattering prevention rotor housing of an axial spoke type electric motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cut-away cross-sectional view of FIG. 6.

도 6에 도시된 축방향 스포크 타입 전동기(100)는 도 2 내지 도 5에 언급된 축방향 스포크 타입 전동기(100)와 비교할 때, 비산방지용 로터하우징(160)의 구성을 달리한다.The axial spoke type electric motor 100 shown in FIG. 6 differs in the configuration of the rotor housing 160 for preventing scattering as compared to the axial spoke type electric motor 100 mentioned in FIGS. 2 to 5.

즉, 본 발명의 실시예의 따른 비산방지용 로터하우징(160)은 도 6과 도 7을 참조하면, 상기 회전자 코어(131)와 상기 영구자석(132)의 반경 방향 외주면의 전체를 감싸되 상기 로터(130)의 두께 방향을 따라 일부 구간에만 형성되는 곡면지지부(160a)와, 상기 자속 대상면(도 6에서의 로터(130)의 상면)의 반대측 면에 해당되는 상기 로터(130)의 두께 방향 측면의 일부 구간을 감싸는 평면지지부(160b)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 곡면지지부(160a)는, 상기 평면지지부(160b)에 대해서 절곡되도록 상기 평면지지부(160b)와 일체로 형성될 수 있다.That is, the rotor housing 160 for preventing scattering according to an embodiment of the present invention covers the entire radial outer peripheral surface of the rotor core 131 and the permanent magnet 132 with reference to FIGS. 6 and 7. The thickness direction of the rotor 130 corresponding to a curved surface support portion 160a formed only in a partial section along the thickness direction of 130 and a surface opposite to the magnetic flux target surface (the top surface of the rotor 130 in FIG. 6) It may include a flat support portion (160b) surrounding a partial section of the side. In addition, the curved support portion 160a may be integrally formed with the flat support portion 160b so as to be bent with respect to the flat support portion 160b.

본 변형예는, 비산방지용 로터하우징(160)이 로터(130)의 외주면을 감싸는 것뿐만 아니라 로터(130)의 측부면의 일부 구간을 함께 감싸는 구조(도 7의 160b 부분)이므로, 회전자 코어(131)로부터 영구자석(132)을 보다 더 안정적으로 결합되게 할 수 있다. 만약, 전동기가 작동하는 동안에 회전축 방향으로의 미세 변위나 진동이 발생하는 경우에도, 비산방지용 로터하우징(160)이 영구자석(132)을 포함한 회전자 코어(131)의 측면 일 부분을 접촉하는 평면지지부(160b)가 마련되어 있어 로터(130)가 보다 안정적으로 영구자석(132)을 지지할 수 있고 회전축 방향으로의 비산도 방지될 수 있는 장점이 있을 수 있다. 다만, 이러한 변형예의 경우에는, 본 발명의 실시예의 전동기의 자속 흐름이 회전축 방향을 따라 형성되기 때문에 로터(130)의 측면 부분을 감싸는 평면지지부(160b)가 이러한 자속의 흐름을 방해하지 않도록, 평면지지부(160b)는 자속 발생면의 반대 측면에 마련되어야 할 필요가 있다.In this modified example, since the rotor housing 160 for scattering prevention not only surrounds the outer peripheral surface of the rotor 130 but also surrounds a partial section of the side surface of the rotor 130 (part 160b of FIG. 7 ), the rotor core From 131, the permanent magnet 132 can be coupled more stably. If, even when a minute displacement or vibration in the direction of the rotation axis occurs while the motor is operating, the rotor housing 160 for preventing scattering is a plane that contacts a portion of the side of the rotor core 131 including the permanent magnet 132 Since the support portion 160b is provided, the rotor 130 may more stably support the permanent magnet 132 and there may be an advantage that scattering in the direction of the rotation axis may be prevented. However, in the case of such a modified example, since the magnetic flux flow of the electric motor of the embodiment of the present invention is formed along the rotation axis direction, the planar support portion 160b surrounding the side portion of the rotor 130 does not interfere with the flow of the magnetic flux. The support portion 160b needs to be provided on the side opposite to the magnetic flux generating surface.

이와 같은 구성의 축방향 스포크 타입 전동기(100)는, 비희토류계 영구자석을 이용한 스포크 타입의 전동기(100)에서 로터(130)의 외곽부를 비산방지용 로터하우징(150, 160)으로 결합시켜 영구자석(132)의 비산 문제를 해결하는 한편 로터(130)와 스테이터(110)를 축방향으로 배치시킴으로써 비산방지용 로터하우징(150, 160)이 자속 흐름을 방해하지 않도록 구성하여 일반 전동기에 비해 상대적으로 고출력과 고속 및 고토크를 구현할 수 있다.The axial spoke type motor 100 of this configuration is a permanent magnet by combining the outer periphery of the rotor 130 with a scattering prevention rotor housing (150, 160) in the spoke type motor 100 using a non-rare earth permanent magnet. While solving the scattering problem of (132), by arranging the rotor 130 and the stator 110 in the axial direction, the rotor housings 150 and 160 for preventing scattering are configured so as not to interfere with the flow of magnetic flux. And can realize high speed and high torque.

또한, 축방향 스포크 타입 전동기(100)는 축방향으로 로터(130)와 스테이터(110)가 배치되어 회전축을 중심으로 반경방향으로 길이를 대폭 감소시킬 수 있어 종래의 일반적인 전동기에 비해 소형화시킬 수 있다. 또한, 고가의 희토류계 자석을 사용하는 대신 저가의 비희토류계 자석을 사용하여 로터(130)를 구성할 수 있어 전동기의 제조 비용을 절감할 수 있다.In addition, the axial spoke type electric motor 100 has the rotor 130 and the stator 110 disposed in the axial direction, so that the length of the rotor 130 and the stator 110 can be significantly reduced in the radial direction around the rotation axis, so that it can be downsized compared to a conventional electric motor. . In addition, instead of using an expensive rare earth magnet, a low cost non-rare earth magnet may be used to configure the rotor 130, thereby reducing manufacturing cost of an electric motor.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

100 : 축방향 스포크 타입 전동기
110 : 스테이터(stator) 111 : 고정자 몸체
112 : 고정자 코어 113 : 회전축 삽입공
114 : 코일 130 : 로터(rotor)
131 : 회전자 코어 132 : 영구자석
133 : 회전축 삽입홀 150, 160 : 비산방지용 로터하우징
160a : 곡면지지부 160b : 평면지지부100: axial spoke type motor
110: stator 111: stator body
112: stator core 113: rotary shaft insertion hole
114: coil 130: rotor
131: rotor core 132: permanent magnet
133: rotation shaft insertion hole 150, 160: rotor housing for preventing scattering
160a: curved support portion 160b: flat support portion

Claims

A stator having a stator core formed radially around a rotation axis;
A rotor disposed in parallel with the stator along the rotation axis and having a radially disposed rotor core and a permanent magnet radially disposed between the rotor cores; And
Including; a scattering prevention rotor housing formed to surround the outer peripheral surface of the rotor in the radial direction to prevent scattering of the permanent magnet when the rotor is rotated,
The scattering prevention rotor housing includes: a curved support portion provided to surround the entire outer peripheral surface of the rotor in a radial direction and formed only in a partial section along the thickness direction of the rotor; And a planar support part surrounding a partial section of the side of the rotor in the thickness direction,
The curved support part is provided in a ring shape covering the outer circumferential surface of the rotor to prevent the permanent magnet from scattering from the outer circumferential surface of the rotor in the radial direction of the rotor when the rotor is rotated, and has a width smaller than the thickness of the rotor. Formed,
The plane support part is provided in a ring shape covering the side edge of the rotor core to prevent the permanent magnet from being scattered by minute displacements and vibrations generated in the direction of the rotation axis when the rotor is rotated. An axial spoke type motor, characterized in that formed to interfere with the permanent magnet with a width smaller than a radius.

The method of claim 1,
The stator is an axial spoke type electric motor, characterized in that it comprises a stator body for supporting the stator core.

The method of claim 2,
The stator core is an axial spoke type electric motor, characterized in that formed to protrude in the thickness direction of the stator.

The method of claim 1,
A plurality of stator cores are provided,
The outer lines of each of the stator cores form one closed curve,
An axial spoke type electric motor, characterized in that coils are individually wound around the closed curve of each of the stator cores.

The method of claim 4,
The stator core is provided only on one of the plate surfaces of the stator body to form a magnetic flux generating surface on the stator,
An axial spoke type motor, characterized in that a magnetic flux target surface is formed on a surface opposite to the rotor disposed adjacent to the magnetic flux generating surface.

delete

The method of claim 1,
The curved support portion is an axial spoke type electric motor, characterized in that formed integrally with the flat support portion to be bent with respect to the flat support portion.