KR101310489B1

KR101310489B1 - 전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법

Info

Publication number: KR101310489B1
Application number: KR1020120013842A
Authority: KR
Inventors: 한문규; 배한경; 이기영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-09-24
Also published as: EP2626975A3; KR20130092232A; CN103248152A; US20130207507A1; EP2626975A2

Abstract

본 발명은 일 극성을 가진 일체형 로터 코어의 코어부재 사이에 타 극성을 가진 분리형 로터 코어를 배치시키고, 이들을 비자성체의 쐐기부 혹은 사출성형물로 고정시켜 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어 사이에서 자속의 이동을 최소화시킬 수 있는 전동기용 로터 조립체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전동기용 로터 조립체의 제작방법을 포함한다.

Description

전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법 {Rotor assembly for a motor and manufacturing method thereof}

본 발명은 전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법에 관한 것이다.

전동기는 통상적으로 스테이터(stator)와 로터(rotor)로 이루어지는데, 로터는 스테이터 내에서 회전가능하게 수용된다. 전동기는 로터의 극성과 스테이터의 극성에 따라 발생되는 반발력과 흡인력으로 회전된다.

이러한 구조로 이루어진 전동기(혹은 모터)는 소형화 그리고 경량화를 추구하는 동시에 희토류 물질의 가격 급등으로 전동기의 단가가 상승하여 새로운 대안으로서 탈(脫) 희토류 자석을 적용할 수 있는 로터를 개발하고 있는 게 현실이다.

이러한 전동기에 채용되는 로터가 특허문헌 1에 게재되어 있다.

특허문헌 1에 게재된 전동기용 로터는 이미 널리 알려져 있듯이 다수의 코어판을 적층한 로터 코어와, 영구자석, 로터 코어에서 축방향의 상단면과 하단면에 배열되는 코어커버, 및 로터 코어를 사이에 두고 배열된 2개의 코어커버를 결합하는 연결핀부로 이루어져 있다.

더욱이, 특허문헌 1에 기재된 로터는 다수의 코어판을 축 방향으로 적층시킨 로터 코어로 이루어진다.

이 로터 코어는 중앙에 회전축을 수용하는 회전축공과, 축방향과 평행한 다수의 연결핀공, 및 원주방향으로 균등하게 배치되어 있는 장착슬롯을 구비한다.

적층된 로터 코어는 상단면과 하단면에 각각의 코어커버를 배열하고, 2개의 코어커버는 로터 코어의 연결핀공에 연결핀부를 통해 체결되도록 한다.

종래기술에 따른 로터는 다수의 영구자석을 회전축의 축선방향과 평행하게 장착할 수 있게 장착슬롯을 구비한다.

장착슬롯은 전술된 바와 같이 코어판에 원주방향을 따라서 다수의 영구자석을 배치할 수 있도록 천공되어 있는데, 편평한 코어판은 일체로 형성되어 있어 기계적 강도를 확보할 수는 있지만 자기 누설이 증대되어 자력이 약해져 전동기의 토크를 증가시키는 데에 한계성을 가질 수밖에 없는 구조이다.

이와 같이, 전술된 문제점들을 해결할 수 있는 다른 방안이 고려되어야 할 것이다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개실용신안 제20-1998-0062328호

본 발명은 전술된 단점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 자석집중 배치구조를 제공하면서 자석이용 효율성을 극대화시킬 수 있도록 설계되어 있는 전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법을 포함한다.

상기와 같은 관점을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체는 샤프트를 수용하도록 중심에 위치된 환형상부와, 이 환형상부의 원주방향을 따라 소정의 간격, 바람직하기로는 등간격으로 이격되고 방사상 방향으로 뻗어 있는 다수의 코어부재를 구비한 일체형 로터 코어; 다수의 코어부재 사이에 배치되되, 원호형상의 내주면에 슬릿을 형성하고 있는 분리형 로터 코어; 기저부와 이 기저부에서 방사상방향으로 외부를 향해 뻗어 있는 연장부를 구비한 쐐기부; 및 일체형 로터 코어의 코어부재의 일 측면과 분리형 로터 코어의 일 측면 사이에 배열되는 영구자석;으로 이루어진다.

특히, 본 발명의 전동기용 로터 조립체는 상기 샤프트의 축방향으로 적층될 다수의 상기 일체형 로터 코어와 적층될 다수의 상기 분리형 로터 코어를 쐐기부를 수단으로 하여 상호 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 분리형 로터 코어는 코어부재와 동일 갯수로 형성되되, 바람직하기로는 4극 이상을 갖도록 한다.

코어부재는 원호형상의 외주면에 근접하게 원주방향으로 돌출되어 있는 돌기부로 영구자석을 지탱한다.

본 발명에 일체형 로터 코어는 코어부재의 양 측면 상에 걸림턱을 추가로 구비하여 영구자석을 지지할 수 있도록 한다.

덧붙여서, 코어부재는 중심부에 코어 구멍을 추가로 구비한다.

분리형 로터 코어와 일체형 로터 코어의 코어부재는 실제로 부채꼴형상으로 이루어져 있다.

쐐기부의 연장부는 분리형 로터 코어의 슬릿과 대응하는 형상으로 이루어져 있다.

쐐기부의 연장부는 오메가(Ω)형상으로 이루어져 쐐기부에서 분리형 로터 코어의 이탈을 방지할 수 있다.

쐐기부의 기저부는 일체형 로터 코어의 환형상부의 곡률과 동일한 곡률로 만곡되어 있다.

분리형 로터 코어는 원호형상의 외주면에 근접하게 원주방향으로 돌출되어 있는 돌기부를 구비한다.

또한, 분리형 로터 코어는 원호형상의 내주면에 근접하게 원주방향으로 돌출되어 있는 내측 돌기부를 추가로 구비할 수 있다.

영구자석은 인접해 있는 2개의 영구자석의 상호 대면하고 있는 극이 동일한 극성을 갖도록 배열되어, 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어에 다른 극성을 제공할 수 있게 된다.

쐐기부는 비자성체 재질로 만들어져 있다.

이와 달리, 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어는 자성체로 이루어져 있다. 선택가능하기로, 샤프트는 자성체 또는 비자성체 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체의 제작방법을 포함하는바, 환형상부와, 환형상부의 원주방향을 따라 소정의 간격으로 이격되어 있는 다수의 코어부재를 구비한 일체형 로터 코어를 제공하는 단계; 원호형상의 내주면에 슬릿을 구비한 분리형 로터 코어를 제공하는 단계; 일체형 로터 코어의 코어부재들 사이에 분리형 로터 코어를 일체형 로터 코어와 소정의 간격을 두고 떨어지게 배치하는 단계; 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어 사이의 공간에 영구자석을 배치하는 단계; 및 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 고정하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 고정 단계에서, 쐐기부가 일체형 로터 코어의 환형상부와 분리형 로터 코어의 슬릿에 삽입고정될 수 있다.

쐐기부는 기저부와 기저부에서 외부를 향해 뻗어 있는 연장부를 구비할 수 있다.

본 발명의 고정 단계에서, 로터 조립체는 일체형 로터 코어의 환형상부와 분리형 로터의 내주면 사이에 사출성형공정을 통해 사출성형물을 주입시켜 고정시킬 수 있다.

본 발명에 따른 로터 조립체는 샤프트에 압입고정하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 소정의 간격을 두고 이격시켜 상호 자속의 이동을 최소화시킬 수 있도록 설계된 전동기용 로터 조립체를 제공한다.

본 발명은 일 극성을 갖는 일체형 로터 코어와 타 극성을 갖는 분리형 로터 코어 사이에 비자성체 쐐기부 및/또는 사출성형물을 삽입 및/또는 주입하여 누설자속 발생을 현저하게 저감시켜 전동기의 출력 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 쐐기부와 영구자석의 단순 삽입 또는 사출성형물의 주입을 통해 로터 조립체를 제작하는 작업공수를 현저하게 줄여 비용 향상을 개선한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 측면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 로터 조립체의 일체형 로터 코어를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 로터 조립체의 분리형 로터 코어를 도시한 도면이다.
도 5는 분리형 로터 코어의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 로터 조립체에 사용될 쐐기부의 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 로터 조립체의 극성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체의 제작방법을 개략적으로 도시한 플로우차트이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 구체적으로 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전동기의 측면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절취한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동기(1)는 로터 조립체(100)와, 스테이터(200), 샤프트(300), 영구자석(400), 및 쐐기부(500;wedge)로 이루어진다.

당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이, 로터 조립체(100)는 이의 중앙에 배열된 샤프트(300)에 결합되어 스테이터(200) 내부에서 회전가능하게 수용되되, 샤프트(300)의 축방향을 따라 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b)를 적층하고 있다. 또한, 로터 조립체(100)는 쐐기부(500)를 수단으로 하여 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b) 사이에 소정의 간격을 두고 위치고정시킬 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 전동기(1)는 종래기술에 채용되었던 희토류를 대신하여 페라이트(ferrite)를 사용하여도 자석이용 효율성을 극대화시키는 한편 토크를 증대시킬 수 있도록 자석집중 배치구조(spoke type)를 채택한다.

바람직하기로, 본 발명에 따른 전동기(1)는 일체형 로터 코어(100a)의 일 측면과 이 일체형 로터 코어에 인접해 있는 분리형 로터 코어(100b)의 일 측면 사이에 형성된 공간 내에 영구자석(400)을 배치하게 된다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동기(1)는 영구자석(400)을 로터 조립체(100)에 스포크 형태로 배치하여, 영구자석(400)의 자화방향이 대칭적으로 설치되고 양측의 영구자석(400)의 자속이 중첩되어 높은 자속밀도를 가지게 된다. 이로써, 본 발명에 따른 전동기(1)는 높은 토크를 발생하게 된다.

본 발명에 따른 전동기(1)는 도시되었듯이 8극/12슬롯 구조로 설계되어 있는바, 다시 말하자면 스테이터(200)의 내주면에서 T자형상으로 돌출되어 있는 12개의 스테이터 코어를 구비하는 한편, 로터 조립체(100)는 8개의 영구자석(400)을 원주방향을 따라서 스포크 형태로 착자되게 배치한다. 이는 본 발명에 따른 전동기의 일례를 도시한 것으로, 이에 국한되지 않고 전동기의 출력을 증가시키기 위해 극수(pole number) 뿐만 아니라 슬롯수(slot)를 증가시킬 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 로터 조립체의 일체형 로터 코어를 도시한 도면이다.

본 발명의 로터 조립체(100)는 영구자석(400)을 스포크 형태로 배치할 수 있도록 일체형 로터 코어(100a)와 다수의 분리형 로터 코어(100b)로 이루어진다(도 2 참조).

구체적으로, 일체형 로터 코어(100a)는 중앙에 환형상부(110a)와 코어부재(130a)를 구비한다.

환형상부(110a)는 일체형 로터 코어(100a)의 중앙에 위치되되, 샤프트(300;도 2 참조)의 외주면에 압입 등을 통해 고정될 수 있다. 바람직하기로, 샤프트의 외경은 환형상부(110a)의 내경과 거의 동일하여 환형상부(110a)를 샤프트 외주면에 확실하게 고정될 수 있도록 한다.

코어부재(130a)는 환형상부(110a)를 기초로 하여 방사상방향으로 뻗어 있는데, 특히 편평한 부채꼴형상으로 이루어져 있다.

일체형 로터 코어(100a)는 코어부재(130a)의 양 측면(132a) 상에 착자될 영구자석을 확실하게 고정시킬 수 있도록 돌기부(136a)를 추가로 구비한다. 이 돌기부(136a)는 부채꼴형상의 코어부재(130a)의 외주면 양 단부에서 원주방향을 따라 소정의 길이만큼 연장되어 있는데, 다시 말하자면 코어부재(130a)의 원호형상의 외주면에 인접해 있는 양 측면(132a) 상에서 돌출되어 있다.

돌기부(136a)는 로터 조립체 회전시 발생하는 원심력에 의해 영구자석이 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

로터 조립체 회전시 영구자석을 확실하게 고정시킬 수 있도록, 영구자석은 전술된 바와 같이 코어부재(130a)의 돌기부(136a)와 걸림턱(137a)를 수단으로 하여 코어부재(130a)의 양 측면(132a) 상에 안착될 수 있다. 걸림턱(137a)은 도시된 바와 같이 코어부재(130a)와 환형상부(110a)의 교차부위, 구체적으로 코어부재(130a)에서 환형상부(110a)에 인접해 있는 양 측면(132a)에서 원주방향으로 형성된다.

코어부재(130a)는 환형상부(110a)의 원주방향을 따라 소정의 간격, 바람직하기로는 등간격으로 균등하게 분배되어 있다. 도 3에 도시된 일체형 로터 코어(100a)는 4개의 코어부재(130a)를 구비하는데, 각각의 코어부재(130a)는 환형상부(110a)의 외주면을 따라 90°의 각도로 일정한 간격으로 이격된다.

코어부재(130a)는 중심부에 코어 구멍(131a)을 추가로 형성한다. 조립시, 축방향으로 적층될 다수의 일체형 로터 코어(100a)는 각각의 코어부재(130a)에 형성된 코어 구멍(131a)을 일렬로 배열시킨 다음에, 이 코어 구멍(131a)에 로드(rod; 도시하지 않음)를 삽입하여 다수의 일체형 로터 코어(100a)를 일체화시킬 수 있다.

전술된 바와 같이, 4개의 코어부재(130a)는 일정한 등간격으로 이격되어 있으며, 본 발명에 따른 로터 조립체(100)는 각각의 코어부재(130a) 사이에 도시된 바와 같이 분리형 로터 코어(100b; 도 4 참조)를 배치하는 것을 특징으로 한다. 즉, 분리형 로터 코어의 갯수와 일체형 로터 코어의 코어부재의 갯수는 동일하게 갖춰야 한다.

분리형 로터 코어는 다음에 도 4를 참조하여 설명할 것이다.

도 4는 도 2에 도시된 로 터 조립체의 분리형 로터 코어를 도시한 도면이다.

분리형 로터 코어(100b)는 일체형 로터 코어(100a; 도 2 및 도 3 참조)와 동일하게 샤프트(300; 도 2 참조)의 축방향으로 따라 적층되되, 일체형 로터 코어(100a)와는 직접적으로 접촉되지 않게 배치된다.

도시된 바와 같이, 분리형 로터 코어(100b)는 일체형 로터 코어의 코어부재(130a; 도 3 참조)와 유사한 형상을 가진다. 즉, 분리형 로터 코어(100b)는 전반적으로 부채꼴형상으로 형성되되, 원호형상의 외주면(133b)과 원호형상의 내주면(134b) 그리고 외주면(133b)과 내주면(134b) 사이에서 영구자석을 안착시키는 측면(132b)으로 부채꼴형상을 갖추게 된다.

또한, 슬릿(135b;slit)이 내주면(134b)에서 분리형 로터 코어(100b)의 중심부를 향해 오목하게 형성된다.

슬릿(135b)은 내주면(134b)의 중앙에 위치되어 슬릿(135b)을 중심으로 하여 분리형 로터 코어(100b)를 대칭되게 형성한다.

분리형 로터 코어(100b)는 양 측면(132b) 상에 착자될 영구자석을 확실하게 고정시킬 수 있도록 돌기부(136b)를 추가로 구비한다. 이 돌기부(136b)는 외주면(133b)의 양 단부에서 원주방향을 따라 소정의 길이만큼 연장되되, 다시 말하자면 외주면(133b)에 인접해 있는 양 측면(132b) 상에서 돌출되어 있다.

돌기부(136b)는 로터 조립체 회전시 발생하는 원심력에 의해 영구자석이 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 분리형 로터 코어의 다른 일례를 도시한 도면으로, 도 4에 도시된 분리형 로터 코어에서 내측 돌기부를 제외하고는 유사하다. 따라서, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성부재에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.

분리형 로터 코어(100b)는 양 측면(132a) 상에 영구자석을 지지할 수 있도록 돌기부(136b)과 내측 돌기부(137b)를 형성한다. 돌기부(136b)는 외주면(133b)에 인접해 있는 양 측면(132b) 상에서 원주방향으로 돌출되는 반면에, 내측 돌기부(137b)는 내주면(134b)에 인접해 있는 양 측면(132b) 상에서 원주방향으로 돌출되어 있다.

바람직하기로, 돌기부(136b)와 내측 돌기부(137b) 사이의 이격거리는 영구자석의 길이와 동일하게 형성되어 분리형 로터 코어(100b)과의 유격현상을 최소화시켜 전동기의 내구성 및 효율을 극대화시킬 수 있다.

도 6은 로터 조립체에 사용될 쐐기부의 단면도이다.

도 2를 참조로 하여, 쐐기부(500)는 앞서 기술된 일체형 로터 코어(100a)와 함께 분리형 로터 코어(100b)를 샤프트(300) 둘레에서 정위치될 수 있도록 한다.

쐐기부(500)는 비자성체 재질로 만들어지는 것이 바람직한데, 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어 사이에서 자속(flux)의 이동을 차폐할 수 있다.

쐐기부(500)는 기저부(510)와 연장부(520)로 이루어지며, 이 연장부(520)는 기저부(510)의 중심에서 외부를 향해 길이연장되어 있다.

구체적으로, 쐐기부(500)는 일체형 로터 코어의 환형상부(110a; 도 3 참조)에 배치된다. 쐐기부(500)가 환형상부의 외주면 상에 안착될 수 있도록 하기 위해서, 쐐기부(500)의 기저부(510)는 환형상부와 동일한 곡률로 만곡되는 한편, 환형상부에서 방사상으로 뻗어 있는 인접해 있는 2개의 걸림턱들(137a; 도 3 참조) 사이의 이격거리와 동일한 폭을 가진다. 이로써, 쐐기부(500)는 일체형 로터 코어에 끼워 넣어져 확실하게 위치고정될 수 있다.

또한, 연장부(520)의 형상은 분리형 로터 코어의 슬릿(135b; 도 4 및 도 5 참조)과 대응하는 형상으로 이루어져 슬릿 내부로 연장부(520)를 끼워 넣을 수 있다. 통상적으로, 분리형 로터 코어(100b)가 축방향으로 적층되어 있기 때문에, 쐐기부(500)는 적층된 분리형 로터 코어(100b)의 높이와 동일하거나 약간 길게 형성된 T자형상의 바아(bar)로 이루어져 축방향으로 끼워 넣어질 수 있다.

선택가능하기로, 쐐기부(500)는 오메가(Ω)형상을 갖춘 연장부(520)로 형성되되, 연장부(520)의 폭 두께를 달리하여 전동기 구동시 예상치 못하게 분리형 로터 코어가 쐐기부(500)에서 분리되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

덧붙여서, 기저부(510)는 도 4에 도시된 분리형 로터 코어(100b)의 일 측면(132b) 상에 착자될 영구자석의 지지를 도울 수도 있다.

도 7은 도 2에 도시된 로터 조립체의 극성을 도시한 도면이다

바람직하기로, 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b)는 예컨대 강판과 같은 자성체로 이루어진다. 특히, 분리형 로터 코어(100b)는 소정의 간격을 두고 일체형 로터 코어(100a)와 확실하게 분리되어 있다.

즉, 영구자석(400)이 일체형 로터 코어(100a)의 각 코어부재와 분리형 로터 코어(100b) 사이의 공간에 착자될 수 있다. 도시된 바와 같이, 4개의 코어부재와 4개의 분리형 로터 코어(100b)를 통해 제공된 8개의 공간에 각각의 영구자석을 착자하게 된다.

본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체(100)는 8개의 영구자석을 통해 8개의 극수를 가지도록 설계되어 있지만, 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b)를 등간격으로 배열할 수 있도록 하기 위해서 로터 조립체(100)는 4개 이상의 극수를 채용하는 전동기에 적용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 8개의 영구자석(400)은 샤프트(300)를 중심으로 하여 원주방향을 따라 등간격으로 배열되되, 바람직하기로 영구자석들(400) 중 인접해 있는 2개의 영구자석의 상호 대면하고 있는 극이 동일한 극성(same polarity)을 갖도록 배열된다. 예컨대 로터 조립체(100)에서, 일체형 로터 코어(100a)는 영구자석(400)의 자화를 통해 전체적으로 N극성을 형성하게 되는 반면에, 각각의 분리형 로터 코어(100b)는 S극성을 형성하게 된다. 이와 달리, 일체형 로터 코어가 S극성을 형성하는 동시에 분리형 로터 코어는 N극성을 형성할 수도 있다.

특히, 일체형 로터 코어(100a)는 앞서 기술되었듯이 영구자석의 배열에 따라 동일한 극성(예컨대 N극)을 갖게 되는데, 일체형 로터 코어는 동일 극성으로 이루어져 있기 때문에 내부적으로 자속의 이동이 없게 되어 누설 자속이 거의 없게 된다.

또한, 분리형 로터 코어(100b)는 앞서 기술되었듯이 영구자석의 배열에 따라 일체형 로터 코어와는 다른 극성(예컨대 S극)을 갖게 되는바, 분리형 로터 코어(100b)와 일체형 로터 코어(100a)는 직접적으로 접촉되지 않고 오로지 비자성체의 쐐기부(500)를 통해 상호 결속됨으로써 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b) 사이에서 추가적인 누설 자속을 미연에 방지할 수 있다.

즉, 일체형 로터 코어(100a)와 분리형 로터 코어(100b)가 상호 분리되어 있는 상태로 다른 극을 구성하고 있기 때문에, 극과 극 사이에 누설자속이 발생하지 않게 되어 매우 높은 토크 특성을 제공할 수 있게 된다.

덧붙여서, 본 발명에 따른 로터 조립체(100)는 스포크 형태로 배열된 영구자석(400)의 최외각 측면 상에 배치될 차폐부재(600)를 추가로 구비할 수 있다. 차폐부재(600)는 도시된 바와 같이 대향되게 배치된 일체형 로터 코어(100a)의 돌기부와 분리형 로터 코어(100b)의 돌기부 그리고 영구자석의 측면 배열상태에 대응되게 형성된다. 이 차폐부재(600)는 비자성체로 이루어져 있어 로터 조립체(100)의 외부에서 발생될 누설 자속을 최소화시킬 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체의 제작방법을 개략적으로 도시한 플로우차트이다.

본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체는 아래에 기술된 단계로 제작되되, 작업자의 필요에 따라 그 순서를 달리할 수도 있음을 미리 밝혀둔다.

단계 1(S1)은 일체형 로터 코어를 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 일체형 로터 코어(100a)는 샤프트를 수용하는 환형상부(110a)와 부채꼴형상의 코어부재(130a)를 구비하고 자성체 재질로 만들어진 편평한 플레이트이다(도 3 참조). 코어부재는 환형상부의 원주방향을 따라 소정의 간격, 바람직하기로 등간격으로 균등하게 방사상방향으로 뻗어 있다

본 발명의 로터 조립체에 적용될 수 있도록, 일체형 로터 코어는 샤프트의 축방향을 따라 적층된다.

단계 2(S2)는 분리형 로터 코어를 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 분리형 로터 코어(100b)는 일체형 로터 코어의 코어부재와 유사한 부채꼴형상으로 형성되고 자성체 재질로 만들어진 편평한 플레이트이다(도 4 참조). 이 분리형 로터 코어는 원호형상의 내주면에 슬릿을 구비하고 있다.

본 발명의 로터 조립체에 적용될 수 있도록, 분리형 로터 코어는 샤프트의 축방향을 따라 적층된다.

단계 3(S3)은 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 배열하는 단계를 포함한다.

이 단계에서, 적층된 분리형 로터 코어(100b)가 적층된 일체형 로터 코어(100a)에 직접 접촉되지 않고 약간 떨어진 상태로 인접하게 배열된다(도 7 참조). 구체적으로, 적층된 분리형 로터 코어는 적층된 일체형 로터 코어에서 등간격으로 이격되어 있는 코어부재들 사이에 위치되도록 한다.

바람직하기로, 분리형 로터 코어와 코어부재 사이도 동일 간격으로 떨어지도록 한다.

단계 4(S4)는 영구자석을 배열하는 단계를 포함한다.

상기 단계 3(S3)에서, 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 적층된 일체형 로터 코어의 코어부재와 적층된 분리형 로터 코어 사이에 영구자석을 끼워 넣는다. 영구자석은 자속밀도를 향상시키기 위해 스포크 형태로 배열되는 것이 바람직하다.

도 7을 참조로, 영구자석은 코어부재의 일 측면에 형성된 돌기부와 걸림턱을 통해 적층된 일체형 로터 코어에서 유격현상 없이 고정될 수 있다. 추가로, 영구자석은 분리형 로터 코어의 일 측면에 형성된 돌기부와 내측 돌기부(혹은 쐐기부) 사이에 끼워 넣어져 적층된 분리형 로터 코어에서 유격현상 없이 고정될 수 있다.

단계 5(S5)는 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 고정하는 단계를 포함한다.

단계 3(S3)에서 적층된 각각의 분리형 로터 코어를 적층된 일체형 로터 코어의 코어부재들 사이에 위치시킨 다음에, 단계 5(S5)는 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 결속한다.

이를 위해서, 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체는 일체형 로터 코어의 코어부재 사이에 분리형 로터 코어를 배열하고서 T자형상의 바아로 형성된 쐐기부를 샤프트의 축방향을 따라 삽입하여 이들을 고정시킬 수 있다. 쐐기부는 비자성체 재질로 만들어져 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어 사이에 자속의 이동을 차단한다.

선택가능하기로, 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체는 쐐기부를 대신하여 사출성형공정을 통해 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어를 고정시킬 수 있다.

상세하게, 사출성형공정은 일체형 로터 코어의 환형상부와 분리형 로터 코어의 내주면 사이에 사출성형물을 주입시켜 일체형 로터 코어와 분리형 로터 코어 뿐만 아니라 영구자석을 일체화시켜 유동을 방지시킬 수 있다. 물론, 사출성형물도 비자성체 재질로 구성된다.

그런 다음에, 단계 6(S6)은 로터 조립체를 샤프트에 압입고정하는 단계를 포함한다. 이렇게 완성된 로터 조립체는 전동기의 스테이터 내부로 회전가능하게 설치된다.

바람직하기로, 본 발명에 따른 로터 조립체는 일체형 로터 코어를 적층하는 공정에서 각각의 일체형 로터 코어를 정합으로 적층시킬 수 있도록 코어부재의 중심부에 코어 구멍을 천공한다.

다수의 일체형 로터 코어가 축방향을 따라 적층되고, 코어 구멍이 일렬로 정렬된 다음에, 코어 구멍에 로드를 삽입하여 일체형 로터 코어를 고정시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전동기용 로터 조립체 및 이의 제작방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 : 전동기 100 : 로터 조립체
100a : 일체형 로터 코어 100b : 분리형 로터 코어
200 : 스테이터 300 : 샤프트
400 : 영구자석 500 : 쐐기부

Claims

샤프트를 수용하도록 중심에 위치된 환형상부와, 상기 환형상부의 원주방향을 따라 방사상 방향으로 뻗어 있는 다수의 코어부재를 구비한 일체형 로터 코어;
상기 다수의 코어부재 사이에 배치되되, 원호형상의 내주면에 슬릿을 형성하고 있는 다수의 분리형 로터 코어;
기저부와 상기 기저부에서 방사상방향으로 외부를 향해 뻗어 있는 연장부를 구비한 쐐기부; 및
상기 일체형 로터 코어의 코어부재의 일 측면과 상기 분리형 로터 코어의 일 측면 사이에 배열되는 영구자석;으로 이루어지고,
상기 쐐기부가 상기 샤프트의 축방향으로 적층될 다수의 상기 일체형 로터 코어와 적층될 다수의 상기 분리형 로터 코어를 상호 결합하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 분리형 로터 코어는 상기 코어부재와 동일 갯수로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 코어부재는 원호형상의 외주면에 인접해 있는 측면 상에서 원주방향으로 돌출되어 있는 돌기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 코어부재는 중심부에 코어 구멍을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 코어부재는 상기 환형상부에 근접한 측면에 걸림턱을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 분리형 로터 코어와 코어부재는 실제로 부채꼴형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기부의 연장부는 상기 분리형 로터 코어의 슬릿과 대응하는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기부의 연장부는 오메가(Ω)형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기부의 기저부는 상기 일체형 로터 코어의 환형상부의 곡률과 동일하게 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 분리형 로터 코어는 원호형상의 외주면에 인접해 있는 측면 상에서 원주방향으로 돌출되어 있는 돌기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 분리형 로터 코어는 원호형상의 내주면에 근접하게 원주방향으로 돌출되어 있는 내측 돌기부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 영구자석은 인접해 있는 2개의 영구자석의 상호 대면하고 있는 극이 동일한 극성을 갖도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 쐐기부는 비자성체 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 일체형 로터 코어와 상기 분리형 로터 코어는 자성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 분리형 로터 코어의 극성은 일체형 로터 코어의 극성과 다르게 자화되는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 코어부재는 상기 환형상부의 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체.
환형상부와, 상기 환형상부의 원주방향을 따라 방사상방향으로 뻗어 있는 다수의 코어부재를 구비한 일체형 로터 코어를 제공하는 단계(S1);
내주면에 슬릿을 구비한 분리형 로터 코어를 제공하는 단계(S2);
상기 일체형 로터 코어의 코어부재들 사이에 상기 분리형 로터 코어를 상기 일체형 로터 코어와 소정의 간격을 두고 떨어지게 배열하는 단계(S3);
상가 일체형 로터 코어와 상기 분리형 로터 코어 사이의 공간에 영구자석을 배치하는 단계(S4); 및
상기 일체형 로터 코어와 상기 분리형 로터 코어를 고정하는 단계(S5);를 포함하는 전동기용 로터 조립체의 제작방법.
청구항 17에 있어서,
상기 단계(S5)에서, 쐐기부가 상기 일체형 로터 코어의 환형상부와 상기 분리형 로터 코어의 슬릿에 삽입고정되는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체의 제작방법.
청구항 18에 있어서,
상기 쐐기부는 기저부와 상기 기저부에서 외부를 향해 뻗어 있는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체의 제작방법.
청구항 17에 있어서,
상기 단계(S5)에서, 상기 일체형 로터 코어의 환형상부와 상기 분리형 로터의 내주면 사이에 사출성형공정을 통해 사출성형물을 주입시켜 고정하는 것을 특징으로 하는 전동기용 로터 조립체의 제작방법.
청구항 17에 있어서,
상기 로터 조립체가 샤프트에 압입고정되는 단계(S6)를 추가로 포함하는 전동기용 로터 조립체의 제작방법.