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KR102777794B1 - 샤프트 키를 기준으로 고정턱이 비대칭으로 제공되는 회전자 - Google Patents

샤프트 키를 기준으로 고정턱이 비대칭으로 제공되는 회전자 Download PDF

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KR102777794B1
KR102777794B1 KR1020200097874A KR20200097874A KR102777794B1 KR 102777794 B1 KR102777794 B1 KR 102777794B1 KR 1020200097874 A KR1020200097874 A KR 1020200097874A KR 20200097874 A KR20200097874 A KR 20200097874A KR 102777794 B1 KR102777794 B1 KR 102777794B1
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rotor cores
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cores
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박경수
이정우
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공한다. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어들 각각은 상기 영구자석을 고정하기 위한 고정턱이 상기 슬롯들에 제공된 위치가 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 회전자 코어들 중 일부의 회전자 코어의 상기 제1 영역은 상기 회전자 코어들 중 다른 일부의 회전자 코어의 상기 제2 영역과 중첩되도록 상기 회전자 코어들이 적층된다.

Description

샤프트 키를 기준으로 고정턱이 비대칭으로 제공되는 회전자{Rotor with a fixation jaws asymmetrically based on shaft key}
본 발명은 고정턱이 제공되는 양상이 서로 다른 영역들을 포함하는 회전자 코어들을 이용하여 구성되는 샤프트 키를 기준으로 고정턱이 비대칭으로 제공되는 회전자에 관한 것이다.
환경차에 적용되는 구동 모터는 높은 효율과 출력밀도가 요구된다. 특히 전기차(EV)는 차량 동력을 모두 구동모터에서 얻어야 하므로 요구되는 구동모터의 토크 및 출력이 더욱 커진다. 초기에는 승용차에 한정되던 전기차는 스포츠카, 트럭, 버스 등으로 확대되면서 요구되는 토크 및 출력은 더욱 커지고 있다. 다만, 한정된 차량공간 내에서 높은 수준의 토크 및 출력을 감당하기 위해, 높은 토크 및 출력 밀도가 요구된다.
매입형 영구자석 동기모터는 환경차 구동모터로 보편적으로 사용된다. 영구자석 동기모터의 특징은 영구자석이 회전자 코어에 삽입되는 구조이며, 자석 고정턱을 통해 고정된다. 고정턱이 제공되는 위치에서 자속 누설이 증가됨에 따라 토크 밀도가 저감되어 구동 모터의 성능이 떨어지는 문제점이 발생되었다. 떨어지는 구동 모터의 토크를 보상하기 위해 영구자석 사용량을 증대시킬 경우 모터 재료비 상승으로 원가경쟁력이 떨어지며, 떨어지는 구동 모터의 토크를 보상하기 위해 전류를 증대시킬 경우 인버터 소자 비용 상승 및 효율이 하락하는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 특허공개공보 제10-2017-0066868호(2017.06.15)
본 발명의 기술적 과제는 회전자 코어에 제공되는 고정턱의 수를 줄이되 영구자석을 고정하는 힘은 유지시킬 수 있는 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 동일한 형상을 가지는 회전자 코어들의 적층 구조를 변경하여 회전자 코어들 각각에 제공되는 고정턱의 수를 줄일 수 있는 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공한다. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어들 각각은 상기 영구자석을 고정하기 위한 고정턱이 상기 슬롯들에 제공된 위치가 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 회전자 코어들 중 일부의 회전자 코어의 상기 제1 영역은 상기 회전자 코어들 중 다른 일부의 회전자 코어의 상기 제2 영역과 중첩되도록 상기 회전자 코어들이 적층된다.
일 예에 의하여, 상기 제1 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면과 접촉하는 제1 고정턱들이 배치되고, 상기 제2 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 일면과 대향하는 타면과 접촉하는 제2 고정턱들이 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 회전자 코어들 각각은 상기 구동모터의 사프트의 홈에 결합되는 제1 샤프트 키 및 제2 샤프트 키를 포함하고, 상기 회전자 코어들은 적층되는 방향이 서로 상이한 제1 회전자 코어들 및 제2 회전자 코어들을 포함하고, 상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 샤프트 키와 상기 제2 회전자 코어들의 상기 제2 샤프트 키가 중첩되도록 상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들이 적층된다.
일 예에 의하여, 상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 영역과 상기 제2 회전자 코어의 상기 제2 영역이 중첩되도록 적층되고, 상기 제1 영역에 제공되는 제1 고정턱들 및 상기 제2 영역에 제공되는 제2 고정턱들로 인해 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 및 타면이 고정된다.
일 예에 의하여, 상기 제1 회전자 코어들이 적층된 이후에 상기 제2 회전자 코어들이 적층되어 상기 회전자를 구성한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들은 서로 교차로 적층되어 상기 회전자를 구성한다.
일 예에 의하여, 상기 회전자 코어들 각각은 8개의 극들로 이루어지고, 상기 제1 영역은 8개의 극들 중 연속되는 4개의 극들이 차지하는 영역을 의미하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역이 차지하는 영역을 제외한 영역을 의미한다.
일 예에 의하여, 상기 8개의 극들 중 어느 하나의 극에 제공되는 상기 고정턱의 위치는 상기 회전자의 회전축 홀을 기준으로 대향되는 위치에 배치되는 극에 제공되는 상기 고정턱의 위치와 상이하다.
일 예에 의하여, 상기 제1 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면을 고정하기 위한 제1 고정턱들 및 상기 일면과 대향하는 타면을 고정하기 위한 제2 고정턱들이 제공되고, 상기 제2 영역에는 상기 제2 고정턱들이 제공되고, 상기 타면은 상기 구동모터의 D축과 인접하는 면이다.
일 예에 의하여, 상기 회전자의 어느 하나의 극에 대해, 상기 제1 영역은 상기 구동 모터의 D축에 의해 구분되는 일 측에 상기 고정턱이 제공되고, 상기 제2 영역은 상기 일 측과 대향하는 타 측에 상기 고정턱이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자를 제공한다. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서, 상기 회전자 코어들 각각은 상기 영구자석을 고정하기 위한 고정턱이 제공된 제1 영역 및 상기 고정턱이 제공되지 않는 제2 영역을 포함하고, 상기 회전자 코어들 중 일부의 회전자 코어의 상기 제1 영역은 상기 회전자 코어들 중 다른 일부의 회전자 코어의 상기 제2 영역과 중첩되도록 상기 회전자 코어들이 적층된다.
일 예에 의하여, 상기 회전자 코어들 각각은 상기 구동모터의 사프트의 홈에 결합되는 제1 샤프트 키 및 제2 샤프트 키를 포함하고, 상기 회전자 코어들은 적층되는 방향이 서로 상이한 제1 회전자 코어들 및 제2 회전자 코어들을 포함하고, 상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 샤프트 키와 상기 제2 회전자 코어들의 상기 제2 샤프트 키가 중첩되도록 상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들이 적층된다.
일 예에 의하여, 상기 회전자 코어들 각각은 8개의 극들로 이루어지고, 상기 제1 영역은 8개의 극들 중 연속되는 4개의 극들이 차지하는 영역을 의미하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역이 차지하는 영역을 제외한 영역을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공차가 발생될 수 있는 회전자 코어들의 회전 적층함에 따라 하나의 회전자 코어에 제공되는 고정턱들의 개수를 줄일 수 있다. 본 발명의 회전자 코어들은 일반적으로 영구자석의 일면 및 타면을 모두 고정하기 위해 제공되는 고정턱들의 개수의 절반이 제공될 수 있다. 따라서, 고정턱들의 개수 감소로 인해 자속 누설이 줄어들 수 있고, 이는 구동모터의 토크 밀도 증대로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 형상으로 제조되는 회전자 코어들을 회전 적층하여 고정턱들의 개수를 줄일 수 있으므로 서로 다른 형상의 회전자 코어들을 제조하는 것에 대비하여 공정의 간소화 및 제조 비용의 절감이 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자 코어들의 적층된 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 영역에 배치된 회전자 코어의 일 극을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 제2 영역에 배치된 회전자 코어의 일 극을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들을 적층하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 코어들의 적층 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 코어들의 적층 형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터에 적용되는 회전자 코어들의 적층된 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 회전자(1)는 제1 회전자 코어(100a)와 제2 회전자 코어(100b)가 혼합되어 구성될 수 있다. 회전자(1)는 제1 회전자 코어(100a) 및 제2 회전자 코어(100b)가 수십에서 수백개가 적층되어 구성될 수 있다. 제1 회전자 코어(100a) 및 제2 회전자 코어(100b)는 회전축 홀(50)에 삽입되는 회전축의 연장방향을 따라 적층될 수 있다. 제1 회전자 코어(100a) 및 제2 회전자 코어(100b)는 도면 상 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 제1 회전자 코어(100a)와 제2 회전자 코어(100b)는 동일한 형상으로 구성될 수 있다. 다만, 제1 회전자 코어(100a)와 제2 회전자 코어(100b)는 적층되는 위치(또는 방향)가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 회전자 코어(100a)와 제2 회전자 코어(100b)는 회전축 홀(50)을 기준으로 180도 차이가 나도록 적층될 수 있다. 즉, 제2 회전자 코어(100b)는 제1 회전자 코어(100a)가 적층된 방향을 기준으로 180도 회전시킨 이후에 적층될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 회전자 코어(100)는 영구자석(200)을 고정하기 위한 고정턱들(310, 320)이 슬롯들(150)에 제공된 위치가 서로 다른 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)을 포함할 수 있다. 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)은 회전자 코어(100)를 2개로 분할한 것을 의미할 수 있다. 고정턱들(310, 320)은 슬롯들(150) 각각에 삽입되는 영구자석(200)을 고정하기 위한 구성일 수 있다. 회전자 코어(100)에는 구동 모터의 샤프트(미도시)의 홈에 결합되는 샤프트 키들(105a, 105b)이 제공될 수 있다. 샤프트 키들(105a, 105b)은 회전축 홀(도 1의 50)을 기준으로 대향되는 위치에 배치될 수 있다. 샤프트 키들(105a, 105b)의 위치 조절을 통해 회전자 코어(100)가 적층되는 방향 또는 위치가 결정될 수 있다.
회전자 코어(100)는 8개의 극으로 구분될 수 있다. 제1 영역(101) 및 제2 영역(102) 각각은 8개의 극들 중 연속되는 4개의 극들이 차지하는 영역을 의미할 수 있다. 제1 영역(101)과 제2 영역(102)은 중첩되지 않으므로, 제2 영역(102)은 제1 영역(101)이 차지하는 영역을 제외한 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(101)은 1극, 2극, 3극 및 4극을 포함할 수 있고, 제2 영역(102)는 5극, 6극, 7극 및 8극을 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 영역(101)에는 영구자석(200)이 연장되는 방향으로 영구자석(200)의 일면과 접촉하는 제2 고정턱들(320)이 배치될 수 있다. 제2 영역(102)에는 영구자석(200)이 연장되는 방향으로 일면과 대향하는 타면과 접촉하는 제1 고정턱들(310)이 배치될 수 있다. 즉, 회전자 코어(100)에 형성된 모든 슬롯들(150)에 제1 고정턱들(310) 및 제2 고정턱들(320)이 제공되는 것이 아니라, 제1 영역(101)에는 제2 고정턱들(320)만 제공될 수 있고 제2 영역(102)에는 제1 고정턱들(310)만 제공될 수 있다.
일반적으로, 영구자석(200)을 고정하기 위해 고정턱(310, 320)을 적용할 경우, 고정턱(310, 320)에 배치되는 위치로 자속 누설이 발생하게 된다. 자속 누설 발생에 의해 구동 모터의 토크가 떨어지는 문제점이 발생된다. 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어(100)의 슬롯들(150) 모두에 제1 고정턱들(310) 및 제2 고정턱들(320)이 제공되는 것이 아니라, 하나의 회전자 코어(100)를 두 개의 영역으로 구분하고 하나의 영역에 제1 고정턱들(310)을 제공하고 다른 하나의 영역에는 제2 고정턱들(320)을 제공할 수 있다. 이를 통해, 하나의 회전자 코어(100)에 제공되는 고정턱들(310, 320)의 전체 개수가 줄어들 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 영역에 배치된 회전자 코어의 일 극을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 회전자 코어(100)는 복수의 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d), 복수의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d), 복수의 제1 고정턱들(310b, 310c), 복수의 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)을 포함할 수 있다. 도 3의 회전자 코어(100)는 제1 영역(101)에 제공되는 일 극을 구성하기 위한 일부분을 나타내는 것으로, 4개의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에 의해 구동 모터의 1극이 구성될 수 있다.
슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 회전자 코어(100)의 제1 영역(101)에 형성될 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 삽입되는 공간을 의미하는 것으로, 형상 및 그 개수가 다양하게 변경될 수 있다. 본 실시예에서 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)은 V자 형상이 중복된 형태, 즉 이중 V자 형상으로 제공될 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 삽입된 이후에 일부 빈 공간이 남겨질 수 있다. 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d) 및 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)이 배치된 후에 정의된 빈 공간은 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)일 수 있다. 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)은 도면 상 상부에 배치되는 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d) 및 도면 상 하부에 배치되는 제2 베리어들(157, 157a, 157d)을 포함할 수 있다. 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d) 각각은 서로 이격될 수 있고, 제2 베리어들(157, 157a, 157d) 각각은 서로 이격될 수 있고, 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 제2 베리어들(157, 157a, 157d)은 서로 이격될 수 있다. 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d, 157, 157a, 157d)은 에폭시 수지 또는 공기로 채워지므로, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에서 발생된 자속이 회전자 코어(100)에 의해 누설되는 양을 최소화할 수 있다.
4개의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 각각 배치될 수 있다. 제1 영구 자석(200a)은 제1 슬롯(150a)에 삽입될 수 있고, 제2 영구 자석(200b)은 제2 슬롯(150b)에 삽입될 수 있고, 제3 영구 자석(200c)은 제3 슬롯(150c)에 삽입될 수 있고, 제4 영구 자석(200d)은 제4 슬롯(150d)에 삽입될 수 있다.
일 예로, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 한 쌍으로 이루어진 영구자석 세트들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 영구자석(200a)과 제4 영구자석(200d)이 한 쌍의 영구자석일 수 있고, 제2 영구자석(200b)과 제3 영구자석(200c)이 한 쌍의 영구자석일 수 있다. 즉, 한 쌍의 영구자석은 V자 형태로 배치될 수 있다. 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)은 구동 모터의 D축을 기준으로 대칭되는 한 쌍의 영구자석 세트들을 포함하고, 영구자석 세트들은 회전자(1)에 정의된 회전축 홀(50)을 기준으로 반경방향으로 중첩된 2개의 영구자석 세트들을 포함할 수 있다. D축은 구동모터의 자속이 발생되는 축으로, 한 쌍의 영구자석 사이의 공간에 정의되는 축일 수 있다. Q축은 D축보다 90도 반시계방향으로 앞서있는 축으로 한 쌍의 영구자석의 외각의 공간에 정의되는 축일 수 있다. D축과 인접하는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 면은 일면으로 정의될 수 있고, Q축과 인접하는 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 면은 타면으로 정의될 수 있다. 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d) 일면들은 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 인접할 수 있고, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 타면들은 제2 베리어들(157, 157a, 157d)과 인접할 수 있다.
제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)에 배치될 수 있다. 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 배치되는 방향을 가이드할 수 있고, 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d) 내에 고정시킬 수 있다. 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향을 기준으로 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 타면과 접하여 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있다. 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 제2 베리어들(157, 157a, 157d)과 인접할 수 있다.
일 예로, 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)과 접하는 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)의 일면에서 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)을 향해 돌출된 구성들일 수 있다.
도 4는 도 2의 제2 영역에 배치된 회전자 회전자 코어의 일 극을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 도 3의 내용과 중복되는 내용의 기재는 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 회전자 코어(100)는 복수의 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d), 복수의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d), 복수의 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)을 포함할 수 있다. 도 4의 회전자 코어(100)는 제2 영역(102)에 제공되는 일 극을 구성하기 위한 일부분을 나타내는 것으로, 4개의 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)에 의해 구동 모터의 1극이 구성될 수 있다. 회전자 코어(100)의 제2 영역(102)에는 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)이 제공될 수 있고, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)이 연장되는 길이방향을 기준으로 일면 접촉하여 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)을 고정시킬 수 있다. 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 회전축 홀(50)을 기준으로 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)의 외각에 배치될 수 있다. 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 제1 베리어들(155a, 155b, 155c, 155d)과 인접하도록 배치될 수 있다.
일 예로, 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)은 영구자석들(200a, 200b, 200c, 200d)과 접하는 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)의 일면에서 슬롯들(150a, 150b, 150c, 150d)을 향해 돌출된 구성들일 수 있다.
즉, 회전자 코어(100)의 제2 영역(102)은 제1 영역(도 3의 101)과 고정턱들이 배치되는 위치를 제외하고는 동일한 형상으로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 코어들을 적층하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 적층되는 위치에 기초하여 회전자 코어(100)는 제1 회전자 코어(100a) 및 제2 회전자 코어(100b)로 정의될 수 있다. 회전자 코어들(100a, 100b) 중 일부의 회전자 코어의 제1 영역(101)은 회전자 코어들(100a, 100b) 중 다른 일부의 회전자 코어의 제2 영역(102)과 중첩되어 회전자(1)가 형성될 수 있다. 회전자 코어들(100a, 100b)은 서로 다른 방향으로 적층되는 제1 회전자 코어(100a) 및 제2 회전자 코어(100b)를 포함할 수 있다. 샤프트 키들(105a, 105b)은 2개가 제공되어 샤프트의 홈에 고정되므로, 회전자 코어들(100a, 100b)은 어느 하나의 회전자 코어가 적층된 위치를 기준으로 180도로만 회전되어 적층될 수 있다. 샤프트 키들(105a, 105b)은 서로 마주보도록 제공되는 제1 샤프트 키(105a) 및 제2 샤프트 키(105b)를 포함할 수 있다.
일 예로, 회전자 코어들(100a, 100b) 각각은 제1 샤프트 키(105a) 및 제2 샤프트 키(105b)를 포함할 수 있다. 회전자 코어들(100a, 100b)은 적층되는 방향이 서로 상이한 제1 회전자 코어들(100a) 및 제2 회전자 코어들(100b)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 회전자 코어들(100a)의 제1 샤프트 키(105a)와 제2 회전자 코어들(100b)의 제2 샤프트 키(105b)가 중첩되도록 제1 회전자 코어들(100a) 및 제2 회전자 코어들(100b)이 적층될 수 있다. 또한, 제1 회전자 코어들(100a)의 제2 샤프트 키(105b)와 제2 회전자 코어들(100b)의 제1 샤프트 키(105a)가 중첩되도록 제1 회전자 코어들(100a) 및 제2 회전자 코어들(100b)이 적층될 수 있다. 이 때, 2개의 샤프트 키들(105a, 105b)을 연결한 연결선(x)을 기준으로 제1 회전자 코어(100a)가 적층된 방향은 제2 회전자 코어(100b)가 적층된 방향과 180도의 각도 차이를 보일 수 있다. 제1 회전자 코어(100a)의 제1 영역(101)은 제2 회전자 코어(100b)의 제2 영역(102)과 중첩되도록 적층될 수 있다. 예를 들어, 제1 회전자 코어(100a)의 2극은 제2 회전자 코어(100b)의 6극과 중첩되도록 적층될 수 있고, 제2 회전자 코어(100a)의 6극은 제2 회전자 코어(100b)의 2극과 중첩되도록 적층될 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(101)에 제공되는 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d) 및 제2 영역(102)에 제공되는 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)로 인해 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)의 일면 및 타면이 고정될 수 있다. 즉, 제1 영역(101)에는 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)만이 제공되고 제2 영역(102)에는 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)만이 제공되나, 복수의 회전자 코어들(100a, 100b)이 적층됨에 따라 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)의 일면 및 타면이 제1 고정턱들(310a, 310b, 310c, 310d)과 제2 고정턱들(320a, 320b, 320c, 320d)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공차가 발생될 수 있는 회전자 코어들(100a, 100b)의 회전 적층함에 따라 하나의 회전자 코어에 제공되는 고정턱들의 개수를 줄일 수 있다. 본 발명의 회전자 코어들(100a, 100b)은 일반적으로 영구자석(200a, 200b, 200c, 200d)의 일면 및 타면을 모두 고정하기 위해 제공되는 고정턱들의 개수의 절반이 제공될 수 있다. 따라서, 고정턱들의 개수 감소로 인해 자속 누설이 줄어들 수 있고, 이는 구동모터의 토크 밀도 증대로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 형상으로 제조되는 회전자 코어들(100a, 100b)을 회전 적층하여 고정턱들의 개수를 줄일 수 있으므로 서로 다른 형상의 회전자 코어들을 제조하는 것에 대비하여 공정의 간소화 및 제조 비용의 절감이 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 코어들의 적층 형태를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 3의 A-A'를 절단한 단면을 보여주는 것으로, 회전자 코어들이 모두 적층된 이후에 절단한 단면을 보여주는 도면이다.
도 3, 도 4 및 도 6을 참조하면, 회전자 코어(100)의 제1 영역(101)과 제2 영역(102)은 서로 중첩되도록 적층될 수 있다. A-A' 단면을 기준으로, 제1 고정턱(320b)이 제공되는 제1 영역들(101)이 적층된 이후에 제2 고정턱(310b)이 제공되는 제2 영역들(102)이 적층될 수 있다. 회전자 코어(100)에 삽입되는 영구자석(200b)은 제1 고정턱(320b) 및 제2 고정턱(310b)에 의해 고정될 수 있다. 이에 따라, 회전자 코어(100)에 제공되는 고정턱들의 개수는 줄이면서 영구자석(200b)의 일면 및 타면을 모두 고정턱들로 고정시킬 수 있으므로, 영구자석(200b)을 고정시키는 힘을 유지시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 코어들의 적층 형태를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 3의 A-A'를 절단한 단면을 보여주는 것으로, 회전자 코어들이 모두 적층된 이후에 절단한 단면을 보여주는 도면이다.
도 3, 도 4 및 도 7을 참조하면, 회전자 코어(100)의 제1 영역(101)과 제2 영역(102)은 서로 중첩되도록 적층될 수 있다. A-A' 단면을 기준으로, 제1 고정턱(320b)이 제공되는 제1 영역들(101)과 제2 고정턱(310b)이 제공되는 제2 영역들(102)이 교차로 적층될 수 있다. 회전자 코어(100)에 삽입되는 영구자석(200b)은 제1 고정턱(320b) 및 제2 고정턱(310b)에 의해 고정될 수 있다. 이에 따라, 회전자 코어(100)에 제공되는 고정턱들의 개수는 줄이면서 영구자석(200b)의 일면 및 타면을 모두 고정턱들로 고정시킬 수 있으므로, 영구자석(200b)을 고정시키는 힘을 유지시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 영역(101)에는 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공되고, 제2 영역(102)에는 제1 고정턱(310) 만이 제공될 수 있다. 즉, 일반적으로 회전자 코어(100)에 제공되는 고정턱들의 개수의 3/4만큼 고정턱의 개수가 줄어든 회전자 코어(100)를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 회전자의 회전에 따라 영구자석(200)으로부터의 응력의 영향을 적게 받는 제2 고정턱(320)을 최대한 삭제하는 구조를 가지는 회전자 코어(100)를 설계할 수 있다. 즉, 제2 영역(102)에는 제2 고정턱(320)을 형성하지 않음으로 자속 누설을 줄일 수 있다. 또한, 샤프트 키들(105a, 105b)을 기준으로 180도 회전시켜 회전자 코어들(100)을 적층함에 따라, 영구자석(200)을 고정하는 힘을 최대한 유지시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
제1 영역(101) 및 제2 영역(102)에는 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 모두 제공될 수 있다. 다만, 회전자의 복수의 극들 각각을 구동 모터의 D축을 기준으로 구분한 경우, 제1 영역(101)은 일 측에만 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공되고, 제2 영역(102)은 타 측에만 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(101)에는 구동 모터의 D축을 기준으로 좌측에만 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공될 수 있고, 제2 영역(102)에는 구동 모터의 D축을 기준으로 우측에만 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 회전자 코어를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 영역(101)에는 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)에 제공되고, 제2 영역(102)에는 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320) 모두가 제공되지 않을 수 있다. 즉, 일반적으로 회전자 코어(100)에 제공되는 고정턱들의 개수의 절반만큼 고정턱의 개수가 줄어든 회전자 코어(100)를 제공할 수 있다.
제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공된 제1 영역(101)과 제1 고정턱(310) 및 제2 고정턱(320)이 제공되지 않는 제2 영역(102)이 서로 중첩되도록 회전자 코어들(100)을 적층함에 따라, 영구자석(200)의 고정하는 힘은 최대한 유지될 수 있다. 바람직하게, 회전자 코어(100)의 특정 위치에서 수직적으로 제1 영역(101)과 제2 영역(102)이 교차로 적층되는 것이 영구자석(200)의 고정에 유리할 것이다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은;
    상기 영구자석을 고정하기 위한 고정턱이 상기 슬롯들에 제공된 위치가 서로 다른 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 회전자 코어들 중 일부의 회전자 코어의 상기 제1 영역은 상기 회전자 코어들 중 다른 일부의 회전자 코어의 상기 제2 영역과 중첩되도록 상기 회전자 코어들이 적층되고,
    상기 회전자 코어들은 적층되는 방향이 서로 상이한 제1 회전자 코어들 및 제2 회전자 코어들을 포함하고,
    상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 영역과 상기 제2 회전자 코어의 상기 제2 영역이 중첩되도록 적층되고,
    상기 제1 영역에 제공되는 제1 고정턱들 및 상기 제2 영역에 제공되는 제2 고정턱들로 인해 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면 및 타면이 고정되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면과 접촉하는 제1 고정턱들이 배치되고,
    상기 제2 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 일면과 대향하는 타면과 접촉하는 제2 고정턱들이 배치되는
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은 상기 구동모터의 사프트의 홈에 결합되는 제1 샤프트 키 및 제2 샤프트 키를 포함하고,
    상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 샤프트 키와 상기 제2 회전자 코어들의 상기 제2 샤프트 키가 중첩되도록 상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들이 적층되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  4. 삭제
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 회전자 코어들이 적층된 이후에 상기 제2 회전자 코어들이 적층되어 상기 회전자를 구성하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들은 서로 교차로 적층되어 상기 회전자를 구성하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은 8개의 극들로 이루어지고,
    상기 제1 영역은 8개의 극들 중 연속되는 4개의 극들이 차지하는 영역을 의미하고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역이 차지하는 영역을 제외한 영역을 의미하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 8개의 극들 중 어느 하나의 극에 제공되는 상기 고정턱의 위치는 상기 회전자의 회전축 홀을 기준으로 대향되는 위치에 배치되는 극에 제공되는 상기 고정턱의 위치와 상이한,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역에는 상기 영구자석이 연장되는 방향으로 상기 영구자석의 일면을 고정하기 위한 제1 고정턱들 및 상기 일면과 대향하는 타면을 고정하기 위한 제2 고정턱들이 제공되고,
    상기 제2 영역에는 상기 제2 고정턱들이 제공되고,
    상기 타면은 상기 구동모터의 D축과 인접하는 면인,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 회전자의 어느 하나의 극에 대해, 상기 제1 영역은 상기 구동 모터의 D축에 의해 구분되는 일 측에 상기 고정턱이 제공되고,
    상기 제2 영역은 상기 일 측과 대향하는 타 측에 상기 고정턱이 제공되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  11. 영구자석이 삽입되는 다수의 슬롯들을 정의하는 복수의 회전자 코어들을 포함하는 구동모터에 적용되는 회전자에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은;
    상기 영구자석을 고정하기 위한 고정턱이 제공된 제1 영역 및 상기 고정턱이 제공되지 않는 제2 영역을 포함하고,
    상기 회전자 코어들 중 일부의 회전자 코어의 상기 제1 영역은 상기 회전자 코어들 중 다른 일부의 회전자 코어의 상기 제2 영역과 중첩되도록 상기 회전자 코어들이 적층되고,
    상기 회전자 코어들은 적층되는 방향이 서로 상이한 제1 회전자 코어들 및 제2 회전자 코어들을 포함하고,
    상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 영역과 상기 제2 회전자 코어의 상기 제2 영역이 중첩되도록 적층되고,
    상기 제1 회전자 코어들의 상기 제2 영역과 상기 제2 회전자 코어의 상기 제1 영역이 중첩되도록 적층되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은 상기 구동모터의 사프트의 홈에 결합되는 제1 샤프트 키 및 제2 샤프트 키를 포함하고,
    상기 제1 회전자 코어들의 상기 제1 샤프트 키와 상기 제2 회전자 코어들의 상기 제2 샤프트 키가 중첩되도록 상기 제1 회전자 코어들 및 상기 제2 회전자 코어들이 적층되는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 회전자 코어들 각각은 8개의 극들로 이루어지고,
    상기 제1 영역은 8개의 극들 중 연속되는 4개의 극들이 차지하는 영역을 의미하고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역이 차지하는 영역을 제외한 영역을 의미하는,
    구동 모터에 적용되는 회전자.
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