KR101552271B1 - 스포크 타입 로터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스포크 타입 로터는 바닥부 및 상기 바닥부의 외주면을 따라 상부로 형성되는 측벽부로 이루어진 로터 하우징; 상기 바닥부 및 측벽부의 하부 내측에 형성된 베이스부; 상기 베이스부의 상부에 형성된 안착부; 상기 안착부 및 상기 측벽부 내측에 부착되는 복수 개의 로터 코어; 및 상기 로터 코어와 교대로 부착되는 마그넷으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스포크 타입 로터{Spoke Type Rotor}

본 발명은 모터의 로터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 로터의 마그네트와 코어를 교대로 배치하기 위한 새로운 구조를 통해 제조 공정이 보다 간단하고 출력 효율이 높은 모터의 로터에 관한 것이다.

일반적으로 모터에 사용되는 회전자, 즉 로터(rotor)는 자석이 적용되는 위치에 따라서 SPM(Surface Permanent Magnet) 형태와 IPM(Internal Permanent Magnet) 형태로 구분된다.

SPM 형태는 로터 하우징의 외주 표면에 영구자석을 부착하는 형태로, 영구자석에 의한 마그네틱 토크를 이용한다. IPM 형태는 영구자석을 로터 코어에 매립하는 형태로 로터 코어의 형상에 따라 발생하는 릴럭턴스 토크와 영구자석에 의한 마그네틱 토크를 함께 활용할 수 있는 장점이 있다.

이러한 IPM 형태 중에서 로터 코어의 릴럭턴스 토크를 최대한으로 활용할 수 있는 스포크 타입의 로터가 개발되어 왔다. 스포크 타입 로터는 로터 코어와 영구자석을 교대로 배치하는 형태를 개시한 종래기술로서, 대한민국특허 제10-0624817호를 예로 들 수 있다.

상기 종래기술에 따른 스포크 타입 로터는 로터 코어의 내주면에 비자성체로 이루어진 백요크를 부착하여 로터의 제조 공정에서 마그네트의 조립 공정을 용이하게 한 구조를 가지고 있다. 이러한 백요크가 부착된 로터 코어를 제조하기 위하여 비자성체 시트와 금속 시트의 합성 시트를 제조하고 이를 프레스로 타발한 다음, 원주 방향을 따라 스파이럴 형태로 적층하는 공정을 거친다. 그러나, 이와 같은 공정은 스파이럴 형태로 적층하기 위한 장치가 별도로 필요하고, 나아가 비자성체 시트가 금속 시트가 견고하게 붙어야만 스파이럴 형태로 적층하는데 문제가 발생하지 않는데 두 종류의 재질을 붙이고 또 적층 공정에 두 시트의 부착 상태가 유지되기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 새로운 구조를 통해 작동 효율을 높이고 제조 공정을 개선하고 제조 비용을 낮출 수 있는 스포크 타입 로터를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 새로운 구조의 스포크 타입 로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 제조 공정이 개선되어 제조 비용을 낮출 수 있는 스포크 타입 로터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터는

바닥부 및 상기 바닥부의 외주면을 따라 상부로 형성되는 측벽부로 이루어진 로터 하우징;

상기 바닥부 및 측벽부의 하부 내측에 형성된 베이스부;

상기 베이스부의 상부에 형성된 안착부;

상기 안착부 및 상기 측벽부 내측에 부착되는 복수 개의 로터 코어; 및

상기 로터 코어와 교대로 부착되는 마그넷;

으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실시예에서, 상기 바닥부에는 방사상으로 형성된 복수 개의 리브 홀이 형성되어 있고, 상기 바닥부의 외주면을 따라 복수 개의 제1 홀이 형성되어 있으며, 상기 리브 홀을 따라 방사상으로 형성되는 복수 의 리브를 더 포함하고, 상기 복수 개의 리브, 베이스부 및 안착부는 플라스틱 용융물을 주입하여 상기 리브홀 및 제1 홀의 주위로 형성한 하나의 플라스틱 사출물로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 로터 코어는

코어 본체;

상기 코어 본체의 전방 양측에 형성되는 한 쌍의 코어 슈; 및

상기 로터 코어의 전방에 형성되는 전방홈;

으로 이루어지고,

또한, 상기 로터 코어의 후방에 형성되는 후방홈을 더 포함하여도 좋다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터는

바닥부, 상기 바닥부의 외주를 따라 상부로 형성되는 제1 내벽부, 및 상기 제1 내벽부의 외주를 따라 형성된 제1 외벽부로 이루어진 하부 본체;

상기 제1 내벽부와 제1 외벽부 사이의 하부에 형성된 제1 코어 안착부;

상기 제1 코어 안착부와 교대로 형성되는 제1 마그넷 안착부;

상기 제1 코어 안착부 및 상기 제1 외벽부와 제1 내벽부 사이에 위치하는 복수 개의 로터 코어;

상기 제1 마그넷 안착부에 위치하는 복수 개의 마그넷; 및

상기 하부 본체의 상기 제1 내벽부 및 제1 외벽부와 각각 연결되어 형성되는 제2 내벽부 및 제2 외벽부가 형성되고, 상기 하부 본체에 위치하는 로터 코어와 로터 마그넷의 상부 형상에 대응하는 제2 로터 코어 안착부 및 제2 마그넷 안착부로 이루어지는 상부 본체;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 실시예에서, 상기 제1 내벽부 및 제2 내벽부에는 코어 노출부가 형성되어 상기 로터 코어의 전방 쪽 면의 일부를 개방하도록 하여도 좋다.

본 발명의 제2 실시예에서, 상기 코어 노출부의 일부 공간에는 코어 전방 지지부가 형성되어, 상기 로터 코어의 전방을 지지하도록 하여도 좋다.

본 발명의 제2 실시예에서, 상기 상부 본체 및 하부 본체는 플라스틱 용융물을 사출하여 일체로 형성되어도 좋다.

본 발명은 새로운 구조의 스포크 타입 로터를 통해, 제조 공정이 개선되어 제조 비용을 낮출 수 있는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터의 로터 하우징을 나나낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A' 선을 절단하여 바라본 절단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터의 하부 본체를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터의 상부 본체를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터(100)를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스포크 타입 로터(100)는 로터 하우징(10), 베이스부(20), 로터 코어(30) 및 마그넷(40)으로 이루어진다.

로터 하우징(10)은 바닥부(11)와 측벽부(12)로 이루어져, 컵 형상을 갖는다. 바닥부(11)에는 방사상으로 형성된 복수 개의 에어홀(112)이 형성되어 있고, 플라스틱 수지로 이루어진 복수 개의 리브(23)가 방사상으로 결합되어 있다. 바닥부(11)의 중앙 부분에는 플라스틱 수지로 이루어져 리브(23)와 연결되어 있는 중앙부(24)가 결합되어 있다. 중앙부(24)에는 모터의 회전축(도시되지 않음)이 결합되는 세레이션(50)이 결합된다. 로터 하우징(10)의 재질은 특별히 한정되지 않으나 바람직하게 강성이 높은 금속 재질을 사용한다.

베이스부(20)는 로터 하우징(10)의 내측 하부면을 따라 형성되며, 그 상부에 로터 코어(30)와 마그넷(40)이 위치한다. 베이스부(20)는 플라스틱 수지로 이루어지며, 바람직하게 리브(23) 및 중앙부(24)와 일체로 제작된다. 더욱 바람직하게, 로터 하우징(10)을 인서트 사출 장치의 금형에 위치시킨 다음, 인서트 사출에 의하여 베이스부(20), 리브(23) 및 중앙부(24)를 동시에 형성한다.

로터 코어(30)와 마그넷(40)은 로터 하우징(10)의 측벽부(12) 내측에 교대로 위치하게 된다. 또한, 로터 코어(30)와 마그넷(40)은 베이스부(20)의 상부에 위치하게 된다. 로터 코어(30)와 마그넷(40)은 접착재 등에 의하여 로터 하우징(10)의 측벽부(12) 내측에 부착될 수 있으며, 바람직하게 열경화성 접착재를 측벽부(12) 내측에 도포하여 로터 코어(30)와 마그넷(40)을 부착한 다음, 고온의 경화 장치 내부에서 접착재를 열에 의하여 경화시켜 부착한다. 바람직하게, 로터 코어(30)는 금속 재질을 사용하며, 마그넷(40)은 영구자석을 사용한다. 하나의 로터 코어(30) 양측에 위치하는 마그넷(40)은 서로 반대의 극성을 마주하도록 부착된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터(100)의 로터 하우징(10)의 하부를 상부로 뒤집어서 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서, 로터 하우징(10)의 바닥부(11)에는 중앙홀(111), 에어홀(112) 및 리브홀(113)이 형성되어 있다. 바닥부(11)에서 측벽부(12)로 연결되는 부분에는 단차부(13)가 형성되어 있다. 이 단차부(13)에는 제1 홀(131)과 제2 홀(132)이 형성되어 있다.

중앙홀(111)은 중앙부(24)가 결합되는 부분으로, 바람직하게 인서트 사출에 의하여 플라스틱 용융물이 중앙홀(111)을 통과하면서 중앙부(24)가 형성되도록 한다. 에어홀(112)은 로터 하우징(10)의 내부 및 외부로 공기가 유동하도록 하기 위하여 형성한다. 리브홀(113)은 리브(23)를 인서트 사출에 의하여 형성할 때, 플라스틱 용융물이 리브홀(113)을 통과하여 리브(23)가 바닥부(11)의 상면 및 하면에 견고하게 고정되어 형성되도록 한다.

단차부(13)는 바닥부(11)에서 측벽부(12)로 연결되는 부분에 형성되는데, 반드시 단차부(13)를 형성할 필요는 없으며, 이 단차부(13)는 바닥부(11)와 같은 높이로 형성하여도 무방하다. 단차부(13)에는 제1 홀(131)과 제2 홀(132)이 형성되어 있는데, 제1 홀(131)은 원형의 작은 구멍으로 되어 있고, 제2 홀(132)은 원주방향으로 긴 구멍의 형상을 갖는다. 제1 홀(131)과 제2 홀(132)은 안착부(21)를 인서트 사출에 의하여 형성할 때, 플라스틱 용융물이 통과하여, 단차부(13)의 상면 및 하면 및 이들 제1 및 제2 홀(131, 132) 내부에 플라스틱 용융물이 잘 고정되도록 하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터(100)를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 타입 로터(100)는 로터 하우징(10)의 내측에 위치하는 베이스부(20), 베이스부(20)의 상부에 위치하는 안착부(21)를 포함하고, 방사상으로 형성된 리브(23)와 가운데 부분에 형성되는 중앙부(24)를 포함한다. 중앙부(24)에는 세레이션(50)이 결합된다. 이들 베이스부(20), 안착부(21), 리브(23) 및 중앙부(24)는 인서트 사출에 의하여 플라스틱 사출물로 일체로 형성되는 것이 바람직하다.안착부(21)에는 복수 개의 공간부(22)를 형성하여도 좋다. 이 공간부(22)를 형성함으로써 안착부(21)를 형성할 때 소요되는 플라스틱 수지의 양을 줄일 수 있다. 즉, 이 공간부(22)는 살빼기 공간으로서의 역할을 한다.

로터 하우징(10)의 내측벽에는 로터 코어(30) 및 마그넷(40)이 교대로 부착된다. 로터 코어(30)는 코어 본체(31)의 전방부 양측에 돌출되어 형성된 코어 슈(31a)를 갖는다. 로터 코어(30)의 전방 중앙에는 전방홈(32)이 형성되어 있고, 후방 중앙에는 후방홈(33)이 형성되어 있다. 전방홈(32)의 양측에는 한 쌍의 보조홈(34)이 형성된다. 전방홈(32)은 인서트 사출 시에 금형에 로터 코어(30)를 고정시킬 수 있도록 하는 핀(도시되지 않음)이 위치하는 부분이다. 후방홈(33)은 로터 코어(30)를 로터 하우징(10)의 측벽부(12) 내측에 부착할 때, 접착재가 적용되는 표면적을 증대시켜 접착력을 강화시키는 역할을 한다. 보조홈(34)는 로터의 회전 시에 발생하는 코깅 토크(cogging torque)를 감소시키는 역할을 한다.

도 4는 도 1의 A-A' 선을 절단하여 바라본 절단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로터 하우징(10)의 내측에 형성되는 안착부(21)는 로터 하우징(10)에 형성되어 있는 제1 홀(131) 또는 제2 홀(132)을 관통하여 로터 하우징(10)의 내측 및 외측에 걸치어 형성된다. 바람직하게, 안착부(21)는 인서트 사출에 의하여 형성되므로, 플라스틱 용융물이 제1 홀(131)과 제2 홀(132)을 통과하여 로터 하우징(10)의 내측 및 외측에 걸치어 경화되도록 한다.

로터 코어(30)와 마그넷(40)의 높이는 도 4에 도시된 바와 같이, 모두 같도록 형성할 수 있으나, 이들 높이를 서로 다르게 설정하여도 좋다. 즉, 로터 코어(30) 보다 마그넷(40)의 높이를 더 크게 하여 로터 하우징(10) 측벽부(12)에 부착함으로써 출력 토크를 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, 안착부(21)의 높이를, 로터 코어(30)가 안착되는 부분 보다 마그넷(40)이 안착되는 부분을 더 낮게 형성하여, 로터 코어(30) 보다 큰 높이의 마그넷(40)을 안착하여 로터 코어(30)와 마그넷(40)의 상부 높이를 일치시키거나 그 차이가 줄어들도록 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터(200)를 나타낸 사시도이고, 도 6은 분해 사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터(200)는 하부 본체(60)와 상부 본체(70)로 이루어지고, 하부 본체(60)와 상부 본체(70) 사이에 위치하여 매립되는 형태의 로터 코어(30)와 마그넷(40)을 포함한다.

하부 본체(60)는 베이스부(61), 바닥부(62) 및 중앙부(63)를 포함하여 이루어진다. 이들 베이스부(61), 바닥부(62) 및 중앙부(63)는 플라스틱 수지로 하나의 재질로 일체로 이루어져 있다. 바람직하게, 베이스부(61), 바닥부(62) 및 중앙부(63)는 인서트 사출에 의하여 플라스틱 수지로 일체로 제작한다. 하부 본체(60)의 외주 부위를 따라서 로터 코어(30)와 마그넷(40)이 교대로 위치하게 되며, 상부 본체(70)는 이들 로터 코어(30)와 마그넷(40)을 덮도록 하부 본체(60)의 상부에 위치한다. 한편, 하부 본체(60)와 상부 본체(70)는 도 5에서와 같이 별개의 부재로 구성하여 서로 결합하는 형태로 하여도 좋고, 인서트 사출에 의하여 도 5에 도시된 형상을 갖도록 하나의 부재로 일체로 형성하여도 좋다. 하부 본체(60)의 자세한 구성은 아래 도 7을 참조하여 설명하고, 상부 본체(70)의 자세한 구성은 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터(200)의 하부 본체(60)를 나타낸 사시도이다.

도 7을 참조하면, 하부 본체(60)는 베이스부(61)를 중심으로 그 아래 쪽에 바닥부(62)를 가지며, 바닥부(62)의 중심 쪽에는 중앙부(63)가 형성되어 있다. 중앙부(63)에는 세레이션(50)이 결합된다. 본 발명의 제2 실시예에서, 베이스부(61)와 바닥부(62)는 도 7에서와 같이 단차가 형성되어 있어도 좋고, 단차가 없는 형태도 무방하다.

바닥부(62)에는 방사상으로 또한 대칭으로 형성된 복수 개의 에어홀(62a)이 형성되어 있다. 바닥부(62)는 플라스틱 수지로 이루어지는 관계로, 에어 홀(62a)을 형성함에 따라 발생할 수 있는 강도의 저하를 보강하기 위하여 에어 홀(62a)에 보강 리브(62b)를 하나 이상 형성할 수 있다.

베이스부(61)의 외주 부위를 따라 외벽부(66)와 내벽부(67)가 형성되고, 외벽부(66)와 내벽부(67) 사이에는 로터 코어(30)와 마그넷(40)이 로터(200)의 원주 방향을 따라 교대로 위치하게 된다. 외벽부(66)와 내벽부(67) 사이의 저면에 코어 안착부(64)와 마그넷 안착부(65)가 형성되어 있다. 로터 코어(30)과 마그넷(40)의 높이가 같은 경우에는 코어 안착부(64)와 마그넷 안착부(65)의 높이는 같도록 형성한다. 로터 코어(30)의 높이가 마그넷(40)의 높이보다 작은 경우에는 코어 안착부(64)를 마그넷 안착부(65) 보다 높게 되도록 단차를 형성한다. 마그넷(40)의 높이를 로터 코어(30)의 높이보다 크게 함으로써 보다 큰 토크를 얻는데 유리한 구조를 갖도록 한다.

내벽부(67)에는 로터 코어(30)가 내부 쪽으로 노출되도록 하는 창의 역할을 하는 코어 노출부(68)가 복수 개로 형성되며, 코어 노출부(68)의 일부 공간에는 하부 코어 지지부(69)를 형성하여 로터 코어(30)의 전방홈(32)에 하부 코어 지지부(69)가 삽입되어 로터 코어(30)가 지지되도록 한다. 마찬가지의 원리로, 외벽부(66)의 내주면에는 복수 개의 코어 후방 지지부(66a)를 형성하여, 로터 코어(30)의 후방홈(33)에 코어 후방 지지부(66a)가 삽입되어 로터 코어(30)의 후방을 지지 및 가이드 하도록 한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 타입 로터(200)의 상부 본체(70)를 나타낸 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상부 본체(70)는 하부 본체(60)와 유사하게 코어 안착부(71), 마그넷 안착부(72), 외벽부(73) 및 내벽부(74)를 갖는다.

코어 안착부(71)와 마그넷 안착부(72)는 로터 코어(30)와 마그넷(40)의 높이에 따라 그 사이에 단차가 형성될 수 있다. 외벽부(73)에는 복수 개의 코어 후방 지지부(73a)가 형성되어, 로터 코어(30)의 후방홈(33)에 의해 로터 코어(30)를 가이드하면서 지지한다. 내벽부(74)에는 복수 개의 코어 노출부(75)가 형성되어, 이 코어 노출부(75)를 통해 로터 코어(30)의 전방 쪽이 외부에서 볼 수 있도록 개방된다. 코어 노출부(75)의 일부 공간에는 상부 코어 지지부(76)가 형성되어 있다. 상부 코어 지지부(76)는 로터 코어(30)의 전방홈(32)에 삽입되어, 로터 코어(30)의 전방을 가이드하면서 지지하고 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 로터 하우징 11: 바닥부
12: 측벽부 13: 단차부
20: 베이스부 21: 안착부
22: 공간부 23: 리브
24: 중앙부 30: 로터 코어
31: 코어 본체 32: 전방홈
33: 후방홈 34: 보조홈
40: 마그넷 50: 세레이션
60: 하부 본체 61: 베이스부
62: 바닥부 62a: 에어홀
62b: 보강 리브 63: 중앙부
64: 코어 안착부 65: 마그넷 안착부
66: 외벽부 67: 내벽부
68: 코어 노출부 69: 하부 코어 지지부
70: 상부 본체 71: 코어 안착부
72: 마그넷 안착부 73: 외벽부
73a: 코어 후방 지지부 74: 내벽부
75: 코어 노출부 76: 상부 코어 지지부
100: 로터 111: 중앙홀
112: 에어홀 113: 리브홀
131: 제1 홀 132: 제2 홀

Claims (8)

1. 바닥부 및 상기 바닥부의 외주면을 따라 상부로 형성되는 측벽부로 이루어진 로터 하우징;
   상기 바닥부 및 측벽부의 하부 내측에 형성된 베이스부;
   상기 베이스부의 상부에 형성된 안착부;
   상기 안착부의 상부 및 상기 측벽부 내측에 부착되는 복수 개의 로터 코어; 및
   상기 로터 코어와 교대로 부착되는 마그넷;
   을 포함하여 이루어지며,
   상기 안착부는 소정의 간격을 두고 복수 개의 공간부를 형성하여 분리되며, 분리된 상기 안착부의 상부에 상기 로터 코어 및 마그넷이 부착되고, 상기 공간부는 상기 로터 코어 및 마그넷의 하부에 위치하는 상기 안착부의 양측에 형성되며,
   상기 로터 코어는
   코어 본체;
   상기 코어 본체의 전방 양측에 형성되는 한 쌍의 코어 슈;
   상기 로터 코어의 전방에 형성되는 전방홈; 및
   상기 전방홈의 양측에 형성된 한 쌍의 보조홈(34);
   으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 바닥부에는 방사상으로 형성된 복수 개의 리브 홀이 형성되어 있고,
   상기 바닥부의 외주면을 따라 복수 개의 제1 홀이 형성되어 있으며,
   상기 리브 홀을 따라 방사상으로 형성되는 복수 의 리브를 더 포함하고,
   상기 복수 개의 리브, 베이스부 및 안착부는 플라스틱 용융물을 주입하여 상기 리브홀 및 제1 홀의 주위로 형성한 하나의 플라스틱 사출물인 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 로터 코어의 후방에 형성되는 후방홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스포크 타입 로터.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images