KR20060059205A

KR20060059205A - 액셜 갭형 전동기

Info

Publication number: KR20060059205A
Application number: KR1020050113405A
Authority: KR
Inventors: 도시아키 단노; 도모노리 고지마
Original assignee: 가부시키가이샤 후지쯔 제네랄
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JP2006158030A; TW200627754A; JP4687871B2; US20060113856A1; CN1783648A; CN1783648B; TWI390823B; KR101127196B1; US7629724B2

Abstract

본 발명은 마그넷의 탈락을 방지함과 동시에, 더욱 확실한 위치검출을 행할 수 있는 액셜 갭형 전동기를 저렴하게 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 스테이터의 티스면과 로터의 마그넷면이 상기 로터의 출력축의 축선방향을 따라 소정의 공극을 가지고 대향 배치되어 있는 액셜 갭형 전동기에 있어서, 상기 로터는 상기 스테이터에 대하여 동축적으로 배치되는 로터 백요크와, 상기 스테이터의 티스면에 대향하도록 상기 로터 백요크에 설치되는 로터 마그넷을 가지고, 상기 로터 마그넷은 상기 로터 마그넷과 일체로서 상기 로터 백요크의 뒷면측에 배치되는 앵커 마그넷을 구비한다.

로터(3, 3)의 로터 백요크(31)의 뒷면측에 관통구멍(35)을 거쳐 로터 마그넷(32)과 일체의 앵커 마그넷(36)를 설치하여 로터 마그넷(32)를 고정하고, 또한 앵커 마그넷(36)으로 위치검출을 행한다.

Description

액셜 갭형 전동기{AXIL AIR-GAP ELECTRONIC MOTOR}

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 액셜 갭형 전동기의 분해사시도,

도 2는 상기 제 1 실시형태의 액셜 갭형 전동기의 종단면도,

도 3은 상기 제 1 실시형태의 액셜 갭형 전동기의 스테이터의 정면도,

도 4a는 상기 제 1 실시형태의 로터의 정면도,

도 4b는 제 1 실시형태의 로터의 이면도,

도 4c는 도 4b의 A-A 선 단면도,

도 5a∼도 5d는 로터의 각종 변형예를 나타내는 정면도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 액셜 갭형 전동기의 종단면도,

도 7a는 제 2 실시형태의 로터의 정면도,

도 7b는 제 2 실시형태의 로터의 이면도,

도 7c는 도 7b의 A-A 선 단면도,

도 8은 제 2 실시형태의 변형예를 나타내는 종단면도,

도 9a ~ 도 9e는 로터 마그넷의 각종 변형예를 설명하는 설명도이다.

본 발명은 로터와 스테이터가 로터 출력축의 축선방향을 따라 대향 배치된 액셜 갭형 전동기에 관한 것으로 더욱 상세하게 설명하면, 로터 마그넷을 로터 백요크에 대하여 확실하게 고정할 수 있는 액셜 갭형 전동기에 관한 것이다.

액셜 갭형 전동기는, 예를 들면 특허문헌 1(일본국 특개평03-212141)에 나타내는 바와 같이 스테이터(고정자)의 한쪽 또는 양쪽의 측면에 로터(회전자)를 소정의 공극을 가지고 대향적으로 배치하여 이루어지는 전동기로서, 인너 로터형 등의 레이디얼 갭형 전동기에 비하여 회전축방향의 두께를 얇게 할 수 있는, 즉 편평하게 할 수 있다는 특징이 있다.

통상, 로터는 원반체로 이루어지는 로터 백요크와, 상기 로터 백요크의 스테이터에 대향하는 면에 일체적으로 설치된 로터 마그넷으로 이루어지고, 로터 마그넷은 로터 백요크에 대하여 접착제 등에 의해 일체적으로 설치되어 있다.

또, 액셜 갭형 전동기를 포함하는 브러시리스는 모터에는 그 회전위치(회전위상)를 검출하기 위하여 회전위치검출수단이 설치되어 있다. 그 일례로서 특허문헌2(일본국 특개소63-92250)에서는, 로터의 바깥 둘레면에 위치검출용 마그넷을 설치함 과 동시에, 로터의 주위에 위치검출센서를 설치하고 있다.

또, 특허문헌 2에는 다른 방법으로서, 로터 백요크의 뒷면측에 위치검출센서를 설치하여 위치검출(센싱)을 행하는 기술도 개시되어 있다. 또한 다른 방법으로서, 특허문헌 3(일본국 특개소62-189960)에는 스테이터의 코일의 내부에 위치검출센서를 배치한 것도 제안되어 있다.

그러나, 종래의 액셜 갭형 전동기에는 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 액 셜 갭형 전동기는 운전시에 코일의 자기 흡인력에 의하여 로터가 스테이터측으로 빨아 당겨지기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 로터 마그넷을 접착에 의하여 고정한 것만으로는 박리될 염려가 있었다. 이 박리현상은 모터의 고토오크화에 따라 그 발생율이 높아진다.

또, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는 위치검출 전용의 마그넷이나 설치부재를 필요로 하기 때문에, 그 만큼 제조비용이 높아질 뿐만 아니라, 검출용 마그넷이 증가한 만큼, 로터 자체의 중량이 증가하고, 소비전력이 증가하는 것도 부정할 수 없다.

또, 로터의 뒷면측에 위치검출센서를 설치하는 경우, 로터 백요크의 일부에 자기 공극을 얻기 위한 연통구멍을 설치하게 되나, 이 연통구멍은 구멍뚫기 공정에 서 위치의 불균일이 생기기 쉬울 뿐만 아니라, 마그넷과 위치검출센서와의 거리가 길어지는 만큼, 정밀도가 높은 센싱은 곤란하다.

또한 특허문헌 3에 나타내는 바와 같은 스테이터측에 위치검출센서를 설치한 경우에는, 위치검출센서가 스테이터에 의해 발생하는 자장에 의한 영향을 받기 쉬워 정확한 위치검출을 할 수 없다는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 마그넷의 탈락을 방지함과 동시에, 더욱 확실한 위치검출을 행할 수 있는 액셜 갭형 전동기를 저렴하게 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이하에 나타내는 몇가지 특징을 구비하고 있다. 먼저 스테이터의 티스면과 로터의 마그넷면이 상기 로터의 출력축의 축선방향을 따라 소정의 공극을 가지고 대향 배치되어 있는 액셜 갭형 전동기에 있어서, 상기 로터는 상기 스테이터에 대하여 동축적으로 배치되는 로터 백요크와, 상기스테이터의 티스면에 대향하도록 상기 로터 백요크에 설치되는 로터 마그넷을 가지고, 상기 로터 마그넷은 상기 로터 마그넷과 일체로서 상기 로터 백요크의 뒷면측에 배치되는 앵커 마그넷을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 로터 마그넷의 뒷면측에 로터 마그넷과 일체로 형성된 앵커 마그넷을 설치함으로써, 로터 마그넷의 탈락을 간단하고 또한 확실하게 방지할 수 있다.

상기 로터 마그넷은 몰드 성형 가능한 자석재로 이루어지고, 상기 로터 마그넷에는 상기 로터 백요크의 축방향으로 관통하는 관통구멍을 거쳐 상기 앵커 마그넷이 일체로 형성되어 있다. 또는 상기 로터 백요크의 바깥 둘레를 거쳐 상기 앵커 마그넷이 일체로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 로터 백요크의 바깥 둘레에는 상기 앵커 마그넷이 형성되는 잘라냄부가 설치되어 있다.

이것에 의하면, 로터 백요크의 일부에 관통구멍(또는 바깥 둘레)을 거쳐 로터 마그넷과 앵커 마그넷을 몰드 성형에 의하여 일체로 성형함으로써, 자기 흡인력에 의해 로터 마그넷이 탈락하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또 상기 관통구멍 또는 상기 잘라냄부는 상기 로터 마그넷의 각 자극마다 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 각 자극마다 관통구멍 또는 잘라냄부를 설치함으로써 로터 마그넷에 걸리는 힘을 효과적으로 분산시킬 수 있어, 보다 확실하게 탈락을 방지할 수있다. 또 센싱에 있어서도 적합하다.

또한 상기 관통구멍은 상기 로터 마그넷의 각 자극마다 적어도 2개소 설치되어 있고, 상기 앵커 마그넷은 상기 각 관통구멍을 덮도록 하나의 패턴으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 관통구멍을 2개 설치하여 관통구멍을 덮도록 앵커 마그넷을 하나의 패턴으로서 형성한 것에 의하여 로터 마그넷의 탈락을 보다 확실하게 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고정밀도의 센싱도 행할 수 있다.

상기 로터의 위치를 검지하기 위한 위치검출센서를 더 구비하고, 상기 위치검출센서는 상기 앵커 마그넷의 회전궤적상에 대향하는 위치에 설치되어 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 앵커 마그넷의 회전궤적상에 대향하는 위치에 위치검출센서를 설치함으로써, 로터 마그넷의 일부인 앵커 마그넷을 이용하여 회전위치를 확실하고 또한 정밀도가 높은 센싱을 행할 수 있다.

상기 로터 마그넷은 각 자극마다 분할된 복수개의 마그넷부재로 이루어지고, 각 마그넷부재가 상기 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면 로터 마그넷을 각 자극마다 분할하여 배치한 것에 의하여 로터 백요크와 로터 마그넷의 선팽창 계수의 차이에 의한 로터 마그넷의 균열을 효과적으로 방지할 수 있다.

또 상기 스테이터는 각 T스마다 분할된 복수개의 코어부재로 이루어지고, 상기 각 코머부재가 상기 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 스테이터 코어를 복수개의 코어부재를 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치하여 형성한 것에 의하여 조립작업이 간단해지고, 보다 저렴하게 제조할 수 있다.

또한 상기 로터 마그넷은 스러스트방향으로 착자되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 백요크면에 대하여 수직방향으로 자석이 착자되기 때문에, 로터 백요크면의 자기적인 영향을 거의 받지 않고 자석의 배향을 정할 수 있고, 결과로서 자석을 확실하게 착자할 수 있다.

또한 상기 로터 마그넷의 두께는 각 자극마다 회전방향의 양쪽 끝이 얇고, 중심이 원주방향의 양쪽 끝보다도 두껍게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면 중앙의 두께를 늘림으로써 로터 마그넷에 의해 생성되는 자속밀도파형을 보다 정현파에 가깝게 할 수 있어 운전시의 소음이나 진동을 저감할 수 있다.

다음에 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 본 발명은 이것으로 한정하지 않는다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 액셜 갭형 전동기의 분해사시도이고, 도 2는 제 1 실시형태의 중앙 종단면도이다. 도 3은 스테이터의 측면도이고, 도 4a ~도 4c는 제 1 실시형태의 로터의 정면도, 이면도 및 A-A 선 단면도이다.

이 액셜 갭형 전동기(1)는 원반형상으로 형성된 스테이터(2)와, 상기 스테이 터(2)의 양 측면에 소정의 공극(갭)을 가지고 대향적으로 배치되는 1쌍의 로터(3, 3)를 구비하고 있다. 각 로터(3, 3)는 회전구동력을 출력하는 로터출력축(4)에 동축적으로 고정되어 있다.

스테이터(2) 및 로터(3)는 원통형상의 하우징(10)내에 수납되어 있다. 이 예에 있어서 하우징(10)의 양쪽 끝에는 도 2에 나타내는 바와 같이 원반형상의 덮개부재(10a, 10b)가 설치되어 있고, 그 내부에 각 모터 기구부가 넣어져 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 스테이터(2)는 회전축선을 중심축으로 하여 고리형상으로 배치된 복수개(이 예에서는 9개)의 포올부재(21a∼21i)가 포함되어 있다. 각 포올부재(21a∼21i)는 동일구성이기 때문에 이 예에서는 포올부재(21a)를 예로 들어 설명한다.

포올부재(21a)는 좌우 1쌍의 플랜지형상의 티스면(22, 22)을 가지는 보빈에 코일(24)(도 2 참조)을 감아 이루어지는 것으로, 상기 보빈은 H자형상으로 형성된 전자강판을 반경방향을 따라 적층함으로써 형성된다.

각 포올부재(21a∼21i)는 절연수지로 이루어지는 인슐레이터(도시 생략)에 의하여 전체가 티스면(22, 22)을 남기고 덮여져 있다. 이 인슐레이터에는 각 포올부재(21a∼21i)끼리를 연결하기 위한 도시 생략한 연결수단이 설치되어 있고, 이 고정수단을 거쳐 각 포올부재(21a∼21i)가 고리형상으로 연결된다.

각 포올부재(21a∼21i)는 상기 연결수단에 의하여 축선을 중심으로 고리형상으로 연결된 후, 인서트성형에 의한 수지로 일체적으로 굳혀짐으로써 스테이터(2)가 조립된다. 이 예에 있어서 스테이터(2)의 바깥 둘레를 고정하는 합성수지는 하 우징(10)도 겸하고 있다.

다시 도 2를 참조하여 스테이터(2)의 중심부에는 베어링부(23)가 배치되어 있다. 이 예에 있어서 베어링부(23)는 1쌍의 레이디얼 볼베어링(231, 232)을 가지고, 그 내륜은 로터 출력축(4)에 밀어 넣어 끼워지고, 외륜측은 합성수지재에 의하여 매설되어 있다. 본 발명에 있어서 베어링부(23)의 구성은 임의이어도 좋다.

이 예에 있어서, 각 로터(3, 3)는 동일한 로터 출력축(4)을 공유하고 있으나, 각 로터(3, 3)마다 로터 출력축을 가지는 2출력축 타입이어도 좋다. 또한 로터 출력축(4)을 가지지 않고 스테이터(2)에 대하여 로터(3, 3)를 레이디얼 볼베어링을 거쳐 즉시 지지시키는 샤프트리스형으로 하여도 좋다.

다음에 로터(3, 3)에 대하여 설명한다. 로터(3, 3)는 동일구성이기 때문에 이 예에서는 한쪽의 로터(3)를 예로 들어 설명한다. 이 예에 있어서 스테이터(2)의 티스면(22)에 대향하는 쪽의 면을 로터(3)의 정면으로 한다.

도 4a에 나타내는 바와 같이, 로터(3)는 스테이터(2)에 동축적으로 배치되는 원반체로 이루어지는 로터 백요크(31)와, 이 로터 백요크(31)에 일체적으로 설치되는 로터 마그넷(32)으로 이루어진다.

이 예에 있어서, 로터 마그넷(32)는 몰드 성형 가능한 자석재(예를 들면 Sm-Fe-Ne 계의 본드자석)에 의하여 8 세그먼트로 분할되어 형성되어 있다. 로터 마그넷(32)은 스러스트방향으로 착자되어 있는 것이 바람직하나, 극이방성 착자이어도 좋다.

로터 백요크(31)는 예를 들면 전기 아연도금 강판 등의 자성재료로 이루어지 고, 중앙에는 로터 출력축(4)에 밀어 넣어져 고정되는 축고정 구멍(33)이 설치되어 있다. 로터백오크(31)에는 다시 로터 백요크(31)의 경량화와 방진특성을 향상시키기 위한 복수의 펀칭구멍(34)이 축고정 구멍(33)을 중심으로 고리형상으로 배치되어 있다.

이 예에 있어서 펀칭구멍(34)은 8개로 각각이 부채형상으로 형성되어 있으나, 이것 이외의 형상이어도 좋고, 그 크기나 수 등은 사양에 따라 임의로 변경 가능하다.

로터 백요크(31)에는 로터 마그넷(32)을 일체적으로 고정하기 위한 관통구멍(35)이 설치되어 있다. 관통구멍(35)은 로터 백요크(31)를 축방향(도 4a에서는 지면방향)을 관통한 구멍이고, 로터 출력축(4)의 축선을 중심으로 고리형상으로 형성되어 있다. 이 예에 있어서 관통구멍(35)은 로터 마그넷(32)의 각 세그먼트마다 각각 각 세그먼트의 회전을 방지하기 위하여 2개 1세트가 되어 모두 16개소에 설치되어 있다.

그런데, 이들 축고정 구멍(33)과 펀칭구멍(34)은 로터 마그넷(32)을 인서트성형할 때에 인서트 성형기의 금형내의 가이드구멍으로서도 이용 가능하다. 즉, 먼저 중앙의 축고정 구멍(33)을 이용하여 중심위치를 고정하고, 다음에 각 펀칭구멍(34)을 금형내에 설치된 가이드 리브에 끼워 넣음으로써 원주방향의 위치내기를 행하여 확실하게 위치결정을 행할 수 있다. 또한 관통구멍(35)을 금형의 게이트위치에 맞추어 배치하여 두면, 금형내에서의 수지의 침투가 원활하게 되어 보다 성형작업을 행하기 쉽다.

로터 마그넷(32)은 상기한 바와 같이 8 세그먼트의 마그넷부재(32a∼32h)로 구성되어 있으나, 각 마그넷부재(32a∼32h)는 각각 동일 구성이기 때문에 하나의 마그넷부재(32a)를 예로 들어 설명한다.

마그넷부재(32a)는 정면측이 스테이터(2)의 티스면(22)을 따라 평행한 마그넷면을 가지는 대략 부채형상으로 형성되어 있다. 이 마그넷부재(32a)는 로터 백요크(31)를 소정의 금형내에 넣어 수지를 흘려 넣는, 이른바 인서트 성형에 의하여 로터 백요크(31)에 일체적으로 형성되어 있다.

도 4b에 나타내는 바와 같이, 로터 백요크(31)의 뒷면측에는 마그넷부재(32a)와 관통구멍(35)을 거쳐 일체인 앵커 마그넷(36)이 형성되어 있다. 앵커 마그넷(36)은 각 관통구멍(35, 35)을 덮도록 하나의 패턴으로서 타원형상으로 형성되어 있다. 앵커 마그넷(36)은 각 마그넷부재(32a∼32h)의 세그먼트마다 모두 8개소 형성되어 있다.

이 앵커 마그넷(36)은 운전시에 마그넷부재(32a)의 탈락을 방지하는 역할과, 뒤에서 설명하는 회로기판(5)상에 설치된 위치검출센서(51)의 피검출부로서의 검출용 마그넷으로서의 역할도 겸하고 있다.

이 예에 있어서, 앵커 마그넷(36)은 2개의 관통구멍(35)을 덮도록 하나의 패턴으로 형성되어 있으나, 예를 들면 도 5a에 나타내는 바와 같이 하나의 관통구멍(35a)에 대하여 하나의 앵커 마그넷(36a)을 형성하여도 좋다. 이것에 의해서도 마그넷부재(32a)의 탈락을 확실하게 방지할 수 있다. 이 경우, 각 세그먼트의 회전을 방지하기 위하여 관통구멍(35)의 형상을 타원형상 또는 다각형 형상으로 하는 것이 바람직하다.

또, 이 예에 있어서 관통구멍(35a, 35)은 원주방향을 따라 설치되나, 이것 이외에 도 5b에 나타내는 바와 같이 관통구멍(35b, 35b)을 반경방향을 따라 형성하도록 하고, 그곳에 앵커 마그넷(36b)을 설치하여도 좋다. 또한 앵커 마그넷(36b)을 도 4b와 같이 관통구멍(35b, 35b) 사이를 막도록 형성하여도 좋다.

이 예에 있어서, 관통구멍(35b, 35b)은 원주방향(도 4 및 도 5a) 또는 반경방향(도 5b)을 따라 2개소 설치되어 있으나, 더욱 많이 설치되어 있어도 좋다. 즉, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 이 로터 백요크(31)에는 하나의 세그먼트에 대하여 3개소의 관통구멍(35c∼35e)가 설치되어 있고, 각 관통구멍(35c∼35e) 마다 앵커 마그넷(36c)이 형성되어 있다.

이 예에 있어서, 각 관통구멍(35c∼35e)은 정삼각형의 정점을 연결하도록 배치되어 있고, 그것이 각 세그먼트마다 고리형상으로 배치되어 있다. 또한 이 예에 있어서 앵커 마그넷(36c)은 각 관통구멍(35c∼35e) 마다 형성되어 있으나, 제 5d에 나타내는 바와 같이 하나의 관통구멍(35c)을 독립으로 하여 앵커 마그넷(36d)을 형성하고, 나머지 관통구멍(35d, 35e)을 덮는 하나의 패턴의 앵커 마그넷(36e)을 형성하여도 좋고, 이것에 의하면, 보다 강고하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 바깥 둘레측의 앵커 마그넷(36e)을 위치검출로서 이용하면 부품 정밀도 등으로부터 생기는 불균일에 대하여 검출오차의 영향(비율)을 작게 할 수 있기 때문에 안정적인 위치검출을행할 수 있다.

도 5a나 5c에 나타내는 바와 같이 앵커 마그넷(36a, 36c∼36e)이 독립하여 설치되어 있는 경우에는, 짝수번 또는 홀수번의 앵커 마그넷(36a, 36c∼36e)을 지정하여 위치검출센서(51)로 검출하도록 하면 좋다.

즉, 인접하는 동일 극의 앵커 마그넷은 동일 극을 검출한다. 그 사이의 자석이 없는 곳은 무시되기 때문에 극마다의 위치검출이 가능하다. 단, 강력한 자석을 사용한 경우에 자석 사이를 이극이라고 판단할 염려도 있기 때문에, 일체로 막아 형성하는 것이 바람직하다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하여 한쪽의 로터(3)(도 2에서는 왼쪽)의 반스테이터측에는 액셜 갭형 전동기(1)의 운전을 제어하기 위한 회로 기판(5)이 배치되어 있다. 회로 기판(5)은 하우징(10)의 내경에 따라 삽입되는 원반체로 이루어지고, 설치면에는 각종 전자부품(도시 생략)이 설치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이 회로 기판(5)의 로터(3)에 대향하는 면에는 로터(3)의 회전위치검출용 위치검출센서(51)가 설치되어 있다. 위치검출센서(51)는 예를 들면 홀센서 등의 자기변화를 검출하는 센서로 이루어지고, 로터(3)의 앵커 마그넷(36)의 회전궤적상에 상대적으로 배치되어 있다.

이것에 의하면, 로터(3)의 회전을 간단하게 검지할 수 있을 뿐만 아니라, 로터(3)에 설치된 앵커 마그넷(36)으로부터 즉시 로터(3)의 회전위치를 검출할 수 있어, 보다 고정밀도의 위치검출을 행할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 액셜 갭형 전동기에 대하여 설명한다. 또한 제 1 실시형태와 동일 또는 동일하다고 간주되는 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

제 2 실시형태에 있어서, 액셜 갭형 전동기(1a)는 스테이터는 상기한 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 로터만을 나타낸다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 액셜 갭형 전동기의 단면도이고, 도 7a~도 7c는 제 2 실시형태의 로터의 정면도, 이면도 및 B-B선 단면도이다.

도 7a에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태의 로터 마그넷(32)은 로터 백요크(31)의 한쪽의 면(도 7a에서는 지면 바로 앞쪽)에 일체적으로 도너츠형상으로 형성되어 있다. 또한 제 1 실시형태와 같이 세그먼트마다 형성하여도 좋다.

제 2 실시형태의 로터(3)는 원반형상으로 형성된 로터 백요크(31)와, 상기 로터 백요크(31)에 일체적으로 설치되는 로터 마그넷(32)을 가지고, 로터 마그넷(32)의 일부가 로터 백요크(31)의 바깥 둘레측으로 노출하도록 하여 고정되어 있다.

또한 이 제 2 실시형태에 있어서도, 로터 백요크(31)에는 도 7b에 나타내는 바와 같이 중앙에 축고정 구멍(33)이 설치되고, 그 바깥 둘레에 복수개의 펀칭구멍(34)이 고리형상으로 배치되어 있으며, 또한 그 바깥 둘레에는 소정간격을 가지고 복수개의 관통구멍(35)이 고리형상으로 배치되어 있다.

로터 백요크(31)에는 또한 그 바깥 둘레 가장자리에 45°간격으로 8개소의 잘라냄부(37)가 형성되어 있다. 도 7c에 나타내는 바와 같이 잘라냄부(37)는 로터 백요크(31)의 바깥 둘레 가장자리로부터 중심을 향하여 형성된 홈으로 이루어진다.

이 예에 있어서, 로터 마그넷(32)의 일부는 로터 백요크(31)의 잘라냄부(37)를 거쳐 로터 백요크(31)의 측면측으로부터 뒷면측에 걸쳐(도 7b에서는 지면 바로 앞쪽) 형성된 앵커 마그넷(36)과, 관통구멍(35)을 통하여 형성된 제 2 앵커 마그넷(38)을 구비하고 있다.

이것에 아울러 회로 기판(5)의 위치검출센서(51)는 도 6에 나타내는 바와 같이 로터(3)의 바깥 둘레측, 즉 앵커 마그넷(36)에 대향하는 바깥 둘레측에 배치되어 있다. 이것에 의하면 잘라냄부(37)를 거쳐 로터 마그넷(32)이 반경방향 및 원주방향으로 이동하는 것을 방지하면서 위치검출을 행할 수 있다.

이 제 2 실시형태에 있어서, 위치검출센서(51)는 로터(3)의 바깥 둘레측에 설치되어 있으나, 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이 제 1 실시형태와 같이 앵커 마그넷(36)의 로터(3)의 뒷면측(반스테이터측)에 대향하는 위치에 설치하여도 좋다.

또한 다른 방법으로서, 제 2 앵커 마그넷(38)에 위치검출센서를 설치하여도 좋고, 이것에 의하면 회로 기판의 회로 패턴을 복수개 준비할 수 있고, 전동기의 사양에 따라 임의로 검출위치를 바꿀 수 있다.

상기한 실시형태에 있어서, 로터 마그넷(32)은 도 9a에 나타내는 바와 같이 로터 마그넷(32)과 앵커 마그넷(36)이 관통구멍(35)[또는 잘라냄부(37)]을 거쳐 연결되어 있고, 그것들이 서로 일정 두께의 편평체로 되어 있으나, 이것 이외에 도 9b에 나타내는 바와 같이 앵커 마그넷(36)을 로터 백요크(31)측에 매설하여도 좋고, 이것에 의하면 로터(3) 전체를 더욱 박형으로 형성할 수 있다.

또한 더욱 바람직한 형태로서는, 로터 마그넷에 의해 생성되는 자속밀도파형을 더욱 정현파에 근접시켜 운전시의 소음이나 진동을 저감하는 것을 목적으로 하 여 로터 마그넷(32)의 두께를 원주방향의 바깥쪽을 얇게 하고, 중심을 두꺼워지도록 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 로터 마그넷(32)의 양쪽 끝측에 테이퍼면을 형성하여 중앙측의 두께를 두껍게 하여도 좋고, 또 다른 방법으로서, 도 9d에 나타내는 바와 같이 테이퍼면을 원호형상으로 형성하여도 좋다.

또 다른 형태로서는, 도 9e에 나타내는 바와 같이 로터 백요크(31)에 오목부를 형성하고, 그 오목부내에 로터 마그넷(32)을 매설하도록 형성하여도 좋다. 이때 오목부의 양쪽 끝에 테이퍼면을 형성함으로써 양쪽 끝을 얇고, 중앙부를 두껍게 할 수 있다.

상기한 실시형태에 있어서, 앵커 마그넷(36)은 둥근형상이나 타원형상으로 형성되어 있으나, 본 발명과 같이 로터 마그넷(32)의 일부를 관통구멍(35)을 이용하여 뒷면측(또는 측면측)으로 노출시키도록 하고 있으면, 그 형상 및 크기, 수 등은 사양에 따라 임의로 변경할 수 있다.

또 상기한 실시형태에서는 코깅 토오크의 저감 등, 효율이 좋은 스테이터의 티스면이 9슬롯, 로터극수가 8극의 구성으로 이루어지는 액셜 갭형 전동기를 사용하고 있으나, 이것 이외의 슬롯극 구성이어도 좋고, 기본적인 액셜 갭형의 구조를 구비하는 전동기에 적용 가능하다.

본 발명에 의하면, 로터 마그넷의 뒷면측에 로터 마그넷과 일체로 형성된 앵커 마그넷을 설치함으로써, 로터 마그넷의 탈락을 간단하고 또한 확실하게 방지할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 로터 백요크의 일부에 관통구멍(또는 바깥 둘레)을 거쳐 로터 마그넷과 앵커 마그넷을 몰드 성형에 의하여 일체로 성형함으로써, 자기 흡인력에 의해 로터 마그넷이 탈락하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 각 자극마다 관통구멍 또는 잘라냄부를 설치함으로써 로터 마그넷에 걸리는 힘을 효과적으로 분산시킬 수 있어, 보다 확실하게 탈락을 방지할 수있다. 또 센싱에 있어서도 적합하다.

또 본 발명에 의하면, 관통구멍을 2개 설치하여 관통구멍을 덮도록 앵커 마그넷을 하나의 패턴으로서 형성한 것에 의하여 로터 마그넷의 탈락을 보다 확실하게 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고정밀도의 센싱도 행할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 앵커 마그넷의 회전궤적상에 대향하는 위치에 위치검출센서를 설치함으로써, 로터 마그넷의 일부인 앵커 마그넷을 이용하여 회전위치를 확실하고 또한 정밀도가 높은 센싱을 행할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 로터 마그넷을 각 자극마다 분할하여 배치한 것에 의하여 로터 백요크와 로터 마그넷의 선팽창 계수의 차이에 의한 로터 마그넷의 균열을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 스테이터 코어를 복수개의 코어부재를 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치하여 형성한 것에 의하여 조립작업이 간단해지고, 보다 저렴하게 제조할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 백요크면에 대하여 수직방향으로 자석이 착자되기 때 문에, 로터 백요크면의 자기적인 영향을 거의 받지 않고 자석의 배향을 정할 수 있고, 결과로서 자석을 확실하게 착자할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 중앙의 두께를 늘림으로써 로터 마그넷에 의해 생성되는 자속밀도파형을 보다 정현파에 가깝게 할 수 있어 운전시의 소음이나 진동을 저감할 수 있다.

Claims

스테이터의 티스면과 로터의 마그넷면이 상기 로터의 출력축의 축선방향을 따라 소정의 공극을 가지고 대향 배치되어 있는 액셜 갭형 전동기에 있어서,

상기 로터는 상기 스테이터에 대하여 동축적으로 배치되는 로터 백요크와, 상기 스테이터의 티스면에 대향하도록 상기 로터 백요크에 설치되는 로터 마그넷을 가지고,

상기 로터 마그넷은 상기 로터 마그넷과 일체로서 상기 로터 백요크의 뒷면측에 배치되는 앵커 마그넷을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항에 있어서,

상기 로터 마그넷은 몰드 성형 가능한 자석재로 이루어지고, 상기 로터 마그넷에는 상기 로터 백요크의 축방향으로 관통하는 관통구멍을 거쳐 상기 앵커 마그넷이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항에 있어서,

상기 로터 마그넷은 몰드 성형 가능한 자석재로 이루어지고, 상기 로터 마그넷에는 상기 로터 백요크의 바깥 둘레를 거쳐 상기 앵커 마그넷이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 3항에 있어서,

상기 로터 백요크의 바깥 둘레에는 상기 앵커 마그넷이 형성되는 잘라냄부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 2항, 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 관통구멍 또는 상기 잘라냄부는 상기 로터 마그넷의 각 자극마다 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 2항 또는 제 5항에 있어서,

상기 관통구멍은 상기 로터 마그넷의 각 자극마다 적어도 2개소 설치되어 있고, 상기 앵커 마그넷은 상기 각 관통구멍을 덮도록 하나의 패턴으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터의 위치를 검지하기 위한 위치검출센서를 더욱 구비하고, 상기 위치검출센서는 상기 앵커 마그넷의 회전궤적상에 대향하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터 마그넷은 각 자극마다 분할된 복수개의 마그넷부재로 이루어지고, 각 마그넷부재가 상기 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스테이터는 각 티스마다 분할된 복수개의 코어부재로 이루어지고, 상기각 코어부재가 상기 회전축선을 중심으로 고리형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터 마그넷은 스러스트방향으로 착자되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로터 마그넷의 두께는 자극마다 회전방향의 양쪽 끝이 얇고, 중심이 원주방향의 양쪽 끝보다도 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액셜 갭형 전동기.