KR20180000300A

KR20180000300A - rotator of spoke type motor

Info

Publication number: KR20180000300A
Application number: KR1020170074774A
Authority: KR
Inventors: 설병호; 홍원오; 김희운; 조규원; 장병국; 송명근
Original assignee: 에스앤티모티브 주식회사
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2018-01-02

Abstract

본 발명에 따른 자속집중형 모터의 회전자는, 회전자코어와, 상기 회전자코어에 매립되는 다수개의 영구자석으로 구성되는 회전자를 포함하여 이루어지며, 상기 회전자코어는 각 세그먼트가 연결부에 의해 연결된 형태의 연결형 코어시트와, 각 세그먼트가 분리된 형태의 분리형 코어시트가 복합 적층된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전자코어의 상기 연결형 코어시트는 상하로 일정간격을 두고 이격되어 다수개가 배치되고, 상기 분리형 코어시트는 이격된 상기 각 연결형 코어시트 사이에 개재된다.
그리고 특히, 상기 연결형 코어시트는 3개가 구비되어 각각 회전자코어의 최하단과 중간단 및 최상단을 이루도록 배치된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 자속누설의 원인이 되는 연결부의 구성이 종래기술에 비하여 극히 작은 비중을 차지하기 때문에 자속누설이 최소화되어, 모터의 출력저하가 최소화되고, 구조적인 강도 역시 안정적으로 유지된다는 이점이 있다.The rotor of the magnetic flux concentrating motor according to the present invention comprises a rotor core and a rotor composed of a plurality of permanent magnets embedded in the rotor core, A connection type core sheet in a connected form, and a separable core sheet in which each segment is separated from each other.
Here, the connection type core sheets of the rotor core are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the separable type core sheet is interposed between the separated connection type core sheets.
Particularly, the connection-type core sheet is provided so as to have the three lowermost, intermediate, and upper ends of the rotor core, respectively.
According to the present invention, since the configuration of the connecting portion which causes leakage of the magnetic flux occupies an extremely small specific gravity as compared with the prior art, the leakage of the magnetic flux is minimized, the output drop of the motor is minimized, and the structural strength is also stably maintained There is an advantage.

Description

[0001] The present invention relates to a rotor of a spoke type motor,

본 발명은 자속누설이 최소화됨과 더불어 구조적인 안정성 또한 유지되는 자속집중형 모터의 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor of a magnetic flux concentrating motor in which magnetic flux leakage is minimized while structural stability is also maintained.

도 1에 나타난 것과 같이 일반적인 자속집중형 모터의 회전자는 회전축(도면생략)을 감싸는 형태로 구성되어 자속의 통로를 이루는 회전자코어(12)와, 회전자코어(12)에 장착되어 방사상으로 배치되는 다수개의 영구자석(14)을 포함하여 이루어져 있다.As shown in FIG. 1, a rotor of a general magnetic flux concentrating type motor includes a rotor core 12 configured to surround a rotating shaft (not shown) and forming a path of magnetic flux, a rotor core 12 mounted on the rotor core 12, And a plurality of permanent magnets (14).

여기서, 영구자석(14)이 페라이트(ferrite)계열의 소재로 구성되는 경우, 자속 밀도가 희토류 계열에 비해 낮지만 고온에서 감자(demagnetizing) 성능이 우수하고, 가격이 저렴하며, 제작 및 생산성이 안정되어 있는 장점이 있다.Here, when the permanent magnet 14 is made of a ferrite material, the magnetic flux density is lower than that of the rare-earth series, but the demagnetizing performance is excellent at a high temperature, the price is low, There are advantages to be.

회전자코어(12)는 다수개의 얇은 철판형태의 코어시트(core sheet)가 적층된 구조로 이루어지는데, 각 세그먼트들의 결합을 위하여, 내측 원주를 따라 회전축을 감싸는 연결부(121)가 갖추어진 형태로 이루어진다.The rotor core 12 has a structure in which a plurality of thin steel sheet core sheets are stacked. In order to join the segments, the rotor core 12 has a connection portion 121 surrounding the rotation axis along the inner circumference. .

그런데, 이와 같은 종래기술에 의하면 회전자코어(12)에 연결부(121)가 구성된 특성상 자속의 누설현상이 심해진다는 문제점이 발생하게 된다.However, according to the conventional art, since the connection portion 121 is formed in the rotor core 12, there is a problem that the leakage of the magnetic flux is increased.

즉, 도 2에 나타난 것과 같이 중심부에 연결부가 없는 형상으로 이루어지는 이상적인 회전자코어(12')의 경우에는 약간의 누설자속을 제외하고는 대부분의 자속이 고정자(20)측으로 전달되지만, 전술한 바와 같은 실제적인 회전자코어(12)에는 연결부(121)가 구성되어 있기 때문에 매우 많은 자속이 고정자(20) 방향으로 향하지 못하고 연결부(121)를 통하여 회전축 방향으로 누설되는 것이다.In other words, in the case of an ideal rotor core 12 'having a shape without a connection portion at the central portion as shown in FIG. 2, most of the magnetic flux is transmitted to the stator 20, except for a slight leakage magnetic flux. A very large amount of magnetic flux can not be directed toward the stator 20 but is leaked in the direction of the rotating shaft through the connecting portion 121 because the connecting portion 121 is formed in the actual rotor core 12.

한편, 자속의 흐름방향은 회전자코어(12)에서 고정자(20) 측으로 전달되어 토크를 발생해야 하나, 종래기술에서는 전술한 바와 같이 많은 양의 자속이 회전축방향으로 흐르게 되어 토크가 약해짐으로써 모터의 성능감소의 한 원인이 된다는 문제점이 있었다.Meanwhile, the flow direction of the magnetic flux is transmitted from the rotor core 12 to the stator 20 side to generate torque. However, in the conventional art, a large amount of magnetic flux flows in the direction of the rotating shaft as described above, Which is one of the causes of the performance degradation.

예시적으로, 가상적인 해석실험에 의하면 연결부가 없는 회전자코어(12')가 적용된 경우의 토크를 1.0 [pu]로 할 때, 연결부(121)가 있는 회전자코어(12)가 적용된 경우에서는 0.73 [pu]로 약 27%의 성능 감소가 발생하였음을 알 수 있었다.Illustratively, according to a hypothetical analysis experiment, when the rotor core 12 'having the connecting portion 121 is applied, when the torque when the rotor core 12' having no connecting portion is applied is 1.0 [pu] 0.73 [pu], which is about 27%.

이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연결부가 없는 형태의 코어시트를 적층하고, 비자성체 소재로 이루어진 별도의 연결부를 구성하여 코어와 결합하는 방식이 안출되었으나(도면생략), 이러한 종래기술의 경우 회전자의 구조가 복잡해짐에 따라 제작 난이도가 높아져서 제품의 생산성이 저하되고 단가가 비싸진다는 문제점이 발생하였다.In order to solve the problems of the related art, a method of stacking a core sheet without a connection part and forming a separate connection part made of a non-magnetic material so as to couple with the core has been proposed (not shown) As the structure of the electron becomes complicated, the manufacturing difficulty increases, resulting in a problem that the productivity of the product is lowered and the unit cost becomes higher.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 가격이 비싼 희토류(Nd-FeB) 계열의 성분으로 이루어진 영구자석을 사용하지 않고도 자속집중 효율이 저하되지 않을 뿐만 아니라, 안정적인 구조적인 강도가 유지되는 자속집중형 모터의 회전자 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to provide a magnetic flux concentrator capable of not only lowering magnetic flux concentration efficiency without using a permanent magnet made of a rare earth (Nd-FeB) And to provide a rotor of a magnetic flux concentrating motor in which strength is maintained.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 회전자는, 회전자코어와, 상기 회전자코어에 매립되는 다수개의 영구자석으로 구성되는 회전자를 포함하여 이루어지며, 상기 회전자코어는 각 세그먼트가 연결부에 의해 연결된 형태의 연결형 코어시트와, 각 세그먼트가 분리된 형태의 분리형 코어시트가 복합 적층된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a rotor of a magnetic flux concentrating type motor according to the present invention comprises a rotor core and a rotor composed of a plurality of permanent magnets embedded in the rotor core, The core is characterized in that a connection type core sheet in which each segment is connected by a connecting portion and a separable core sheet in which each segment is separated are laminated in a composite structure.

여기서, 상기 회전자코어의 상기 연결형 코어시트는 상하로 일정간격을 두고 이격되어 다수개가 배치되고, 상기 분리형 코어시트는 이격된 상기 각 연결형 코어시트 사이에 개재된다.Here, the connection type core sheets of the rotor core are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the separable type core sheet is interposed between the separated connection type core sheets.

그리고 특히, 상기 연결형 코어시트는 3개가 구비되어 각각 회전자코어의 최하단과 중간단 및 최상단을 이루도록 배치된다.Particularly, the connection-type core sheet is provided so as to have the three lowermost, intermediate, and upper ends of the rotor core, respectively.

이와 같은 본 발명에 의한 회전자는, 자속누설의 원인이 되는 연결부의 구성이 종래기술에 비하여 극히 작은 비중을 차지하기 때문에 자속누설이 최소화되어, 모터의 출력저하가 최소화되고, 구조적인 강도 역시 안정적으로 유지된다는 이점이 있다.The rotor according to the present invention minimizes the leakage of the magnetic flux, minimizes the output of the motor, and stably maintains the structural strength because the configuration of the connecting portion that causes magnetic flux leakage occupies an extremely small specific gravity in comparison with the prior art. There is an advantage that it is maintained.

도 1a: 종래기술에 따른 자속집중형 모터의 회전자를 나타낸 단면도
도 1b: 종래기술에 따른 자속집중형 모터의 회전자에 따른 자속분포를 나타낸 도면
도 2a: 종래기술에 있어서 이상적인 자속집중형 모터의 회전자를 나타낸 단면도
도 2b: 종래기술에 있어서 이상적인 자속집중형 모터의 회전자에 따른 자속분포를 나타낸 도면
도 3: 본 발명에 따른 회전자코어의 구조를 나타낸 사시도
도 4: 본 발명에 따른 회전자코어의 구조를 나타낸 절단 사시도Figure 1a is a cross-sectional view of a rotor of a magnetic flux concentrating motor according to the prior art;
1B is a view showing a magnetic flux distribution according to a rotor of a magnetic flux concentrating type motor according to the prior art;
Figure 2a is a cross-sectional view of a rotor of an ideal magnetic flux concentrating motor in the prior art;
Fig. 2B is a diagram showing the magnetic flux distribution according to the rotor of the magnetic flux concentrating motor which is ideal in the prior art; Fig.
3 is a perspective view showing a structure of a rotor core according to the present invention;
4 is a cutaway perspective view showing the structure of the rotor core according to the present invention;

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도 3과 도 4를 참조로 하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3과 도 4에 나타난 것과 같이 본 발명에 따른 회전자는, 회전자코어(30)의 구성에 있어서, 각 세그먼트가 연결부(321)에 의해 연결된 형태의 연결형 코어시트(32)와, 각 세그먼트가 분리된 형태의 분리형 코어시트(34)가 복합 적층된 구조로 이루어진다.As shown in Figs. 3 and 4, the rotor according to the present invention includes a connection-type core sheet 32 in which each segment is connected by a connection portion 321, The separated type separable core sheet 34 is composed of a composite laminated structure.

여기서, 상기 연결형 코어시트(32)는 상하로 일정간격을 두고 이격되어 다수개가 배치되고, 상기 분리형 코어시트(34)는 상기 각 연결형 코어시트(32) 사이에 개재되는데, 기본적으로는 연결형 코어시트(32)가 분리형 코어시트(34)보다 많이 사용되어 회전자코어(30)가 구성된다.The separable core sheet 34 is interposed between the respective connection type core sheets 32. The connection type core sheet 32 is basically composed of a connection type core sheet 32, (32) is used more than the separable core sheet (34) to constitute the rotor core (30).

보다 구체적으로는 상기 연결형 코어시트(32)는 3개가 구비되고, 각각의 연결형 코어시트(32)는 각각 회전자코어(30)의 최하단과 중간단 및 최상단을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.More specifically, it is preferable that three connection-type core sheets 32 are provided, and each of the connection-type core sheets 32 is disposed so as to form the lowermost end, the middle end and the uppermost end of the rotor core 30, respectively.

그리고, 상기 연결형 코어시트(32)의 연결부(321)는 예시적으로 각 세그먼트의 내경측 선단으로부터 일정길이 만큼 회전축의 중심 방향으로 각각 돌출된 형태의 다수개의 브릿지부(32a)와, 상기 각각의 브릿지부(32a)의 내측 선단을 연결하는 형태의 하나의 원형링부(32b)로 이루어질 수 있다.The connection portion 321 of the connection-type core sheet 32 includes a plurality of bridge portions 32a each protruding from the inner diameter side end of each segment in the direction of the center of the rotation axis by a predetermined length, And a circular ring portion 32b that connects the inner end of the bridge portion 32a.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자속집중형 모터의 회전자의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the rotor of the magnetic flux concentrating motor according to the present invention constructed as described above will be described below.

우선, 회전자코어(30)의 구성에 있어서, 다수개의 분리형 코어시트(34)와 그 사이에 일정한 간격을 두고, 연결형 코어시트(32)가 배치된다. 따라서, 모든 코어시트(32)(34)가 적층되어 회전자코어(30)의 형태가 완성된 상태에서는 분리형 코어시트(34)에 의해 형성되는 각 세그먼트 역시 연결형 코어시트(32)에 의해 모두 일정한 기준위치에 배치되고 그 위치가 고정된다. First, in the configuration of the rotor core 30, a plurality of separable core sheets 34 and a connection-type core sheet 32 are disposed at regular intervals therebetween. Therefore, when all the core sheets 32 and 34 are laminated to complete the shape of the rotor core 30, each segment formed by the separable core sheet 34 is also made uniform by the connected core sheet 32 Is placed at the reference position and its position is fixed.

그러나, 수량비율로 보자면 분리형 코어시트(34)가 연결형 코어시트(32) 보다 사용량이 훨씬 많기 때문에 각각의 세그먼트가 서로 이어지는 부분보다는 분리되는 부분의 부피비중이 상대적으로 훨씬 크다고 볼 수 있다. However, since the separable core sheet 34 is much larger than the connection-type core sheet 32 in terms of the quantity ratio, it can be seen that the volume fraction of the separated portions is relatively much larger than the portions where the respective segments are connected to each other.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 회전자는, 자속누설의 원인이 되는 연결부(321)가 종래기술에 비하여 극히 작은 비중을 차지하기 때문에 자속누설이 최소화되어, 모터의 출력이 향상된다.Therefore, in the rotor according to the present invention configured as described above, since the connection portion 321 causing leakage of the magnetic flux occupies an extremely small specific gravity in comparison with the prior art, leakage of the magnetic flux is minimized, and the output of the motor is improved.

가상적인 해석실험결과에 의하면 본 발명에서와 같이 분리형 코어시트(34)와, 연결형 코어시트(32)가 복합적으로 적용된 회전자코어(30)에 의하면, 이상적인 분리형의 회전자코어(12')(도 2a, 2b 참조)에 비하여 약 2%의 출력감소가 발생하였으나, 종래기술의 연결형의 회전자코어(12)(도 1a, 1b)에 비해서는 약 25%의 출력향상이 파악되었다. According to the results of the hypothetical analysis, the rotor core 30 in which the separable core sheet 34 and the connection-type core sheet 32 are combined as in the present invention has an ideal separable rotor core 12 ' (See FIGS. 2A and 2B), an output reduction of about 2% was obtained, but an output improvement of about 25% was obtained as compared with the prior art connection type rotor core 12 (FIGS. 1A and 1B).

또한, 본 발명에 의하면 상하로 일정간격을 두고 연결형 코어시트(32)가 적절하게 배치되어 적용된 특성상 모터 작동에 따른 안정성이 유지될 만큼의 충분한 기계적인 강성은 확보된다고 볼 수 있다.In addition, according to the present invention, it can be seen that sufficient mechanical rigidity is ensured such that the connection type core sheet 32 is appropriately disposed and vertically spaced at a predetermined interval, and thus the stability according to the operation of the motor is maintained.

30: 회전자코어
32: 연결형 코어시트 34: 분리형 코어시트
321: 연결부
32a: 브릿지부 32b: 원형링부30: rotor core
32: connection type core sheet 34: detachable core sheet
321: Connection
32a: bridge portion 32b: circular ring portion

Claims

A rotor of a magnetic flux concentrating motor comprising a rotor core and a plurality of permanent magnets embedded in the rotor core,
The rotor core
A connection type core sheet in which each segment is connected by a connecting portion,
Each of the segments is a separate type separable core sheet
A structure in which a composite laminated structure is formed
And the rotor is rotated by the motor.

The method according to claim 1,
The rotor core
Wherein the connection type core sheet is disposed at a plurality of positions spaced apart from each other at regular intervals,
Wherein the separable core sheet is interposed between the separated connection-type core sheets
And the rotor is rotated by the motor.

3. The method of claim 2,
The connection type core sheet is provided with three
Each being arranged so as to form a lowermost end, a middle end and a top end of the rotor core
And the rotor is rotated by the motor.

The method of claim 3,
The connection portion of the connection type core sheet
A plurality of bridge portions protruding toward the center of the rotation axis by a predetermined length from the inner diameter side tip of each segment,
And one circular ring portion in the form of connecting the inner ends of the respective bridge portions
And a rotor (10) rotatably supported by the rotor.