KR101982646B1 - 모터의 적층 로터 코어 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한, 모터의 적층 로터 코어는, 회전축 방향으로 연장되는 샤프트 홀과, 마그네트가 구비되는 로터 코어부재; 상기 샤프트 홀에 압입 결합되는 샤프트; 및 상기 샤프트 측에 마련되어, 상기 로터 코어부재가 상기 샤프트에 대하여 상대 회전하는 것을 방지하는 구속 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 적층 로터 코어{Rotor Core of Motor}

본 발명은 브러시리스 모터의 로터 코어에 관한 것이다.

일반적으로, 브러시리스 모터(BLDC Motor)의 로터는 얇은 판상의 로터 코어부재를 적층하여 형성한 적층 로터 코어에 샤프트를 압입하여 구성한다. 이때, 상기 적층 로터 코어와 샤프트가 서로 헛돌지 않도록 상기 샤프트의 표면에는 널링(Knurling)이나, 스키빙(skiving)과 같은 표면처리를 수행한다. 이와 같은 샤프트 표면의 널링이나 스키빙과 같은 표면처리를 수행하면, 표면 처리부와 로터 코어의 샤프트 홀과의 간섭량에 의해 상기 샤프트의 압입력과 이탈력, 내 회전력이 결정된다.

그런데, 복수 매의 디스크 형상의 로터 코어부재를 적층하여 형성하는 적층 로터 코어의 경우, 일정한 높이의 단일 로터 코어를 형성하여 상기한 스키빙 가공된 샤프트에 압입 할 수도 있으나, 일정 길이 이상의 로터 코어를 사용할 경우, 압입 공정을 보다 손쉽게 수행할 수 있도록, 일정한 높이 단위로 로터 코어를 모듈화 하여, 순차적으로 압입하여 조립한다.

그런데, 이와 같이 순차적으로 로터 코어를 압입 하면, 상기 샤프트 표면에 형성된 스키브가 첫 번째 로터 코어 모듈을 압입 하는 공정 중에 손상되어, 두 번째 및 세 번째 압입 되는 로터 코어 모듈과는 설계 시 계산된 충분한 양의 간섭량을 작용하지 못하여, 로터 코어와 샤프트 사이의 결합력이 충분하게 형성되지 못할 수 있다. 이와 같이, 로터 코어와 샤프트 사이의 결합력이 충분하지 못하면, 로터의 회전 중에, 샤프트와 로터가 서로 헛돌면서 정밀한 동력 전달 및 제어가 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 샤프트와 로터 코어 모듈이 헛도는 것을 방지하기 위해 이들 사이의 공차를 매우 작게 형성하면, 로터 코어 모듈을 샤프트에 압입 하는 공정 중에, 샤프트와 로터 코어 모듈에 과다한 응력(stress)이 발생하여, 샤프트가 부러지거나 휘어지는 것과 같은 변형이 발생되는 불량이 발생하거나, 로터 코어 모듈이 틀어질 수도 있는데, 로터 코어 모듈의 내측에 마그네트가 설치되는 경우, 마그네트 삽입을 위한 마그네트 삽입 홀의 형상이 변형되어 조립이 어려워지는 불량이 발생할 수도 있다.

또한, 일반 압입공정 시 많이 사용하는 스키빙 표면 처리의 경우, 열에 의한 수축 팽창에 의한 조립 성능을 일정하게 유지하는데 어려움이 있으며, 복수 개의 로터 코어부재들을 일정한 각도로 틀어지게 배치하는 스큐(skew) 타입의 압입 공법을 진행하기 위해서는 조립용 지그(JIG)를 이용하여 조립 각도를 조절해야 하는 번거로움 또한 있다.

본 발명은 압입 공정 중에, 샤프트와 로터 코어가 일정한 크기의 결합력을 유지할 수 있도록 샤프트 표면과 로터 코어의 내경 형상이 개선된 모터의 로터 코어를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한, 모터의 적층 로터 코어는, 회전축 방향으로 연장되는 샤프트 홀과, 마그네트가 구비되는 로터 코어부재; 상기 샤프트 홀에 압입 결합되는 샤프트; 및 상기 샤프트 측에 마련되어, 상기 로터 코어부재가 상기 샤프트에 대하여 상대 회전하는 것을 방지하는 구속 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 로터 코어부재는, 일정 개수의 로터 코어부재가 회전축 방향으로 적층 형성되는 제 1 로터 코어; 상기 제 1 로터 코어와 동일한 개수의 로터 코어부재가 회전축 방향으로 적층 형성되며, 상기 제 1 로터 코어와 소정 각도 차이를 가지도록 배치되는 제 2 로터 코어; 및 상기 제 1 로터 코어와 동일한 개수의 로터 코어부재가 회전축 방향으로 적층 형성되며, 상기 제 2 로터 코어와 소정 각도 차이를 가지는 제 3 로터 코어;를 포함하며, 상기 제 1 내지 제 3 로터 코어 각각 120도의 각도 차이를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 구속 핀은, 상기 샤프트에 삽입 결합되는 로터 코어부재에 형성된 핀 홀에 압입 결합하는 것이 바람직하다.

상기 로터 코어부재는, 양끝 단면에 각각 제 1 및 제 2 마그네트 이탈 방지부재가 결합되는 것이 좋다.

이때, 상기 제 1 마그네트 이탈 방지부재는, 디스크 형상의 부재로서, 상기 샤프트의 지름과 대응되는 통공; 및 상기 통공 내측에 적어도 하나 이상 돌출 형성되어, 상기 샤프트의 대응되는 위치에 형성된 수용홈부에 후킹되는 후크 돌기;를 포함하며, 상기 후크 돌기는 상기 수용홈부에 상기 샤프트의 축 방향으로 삽입된 후, 상기 축 방향과 수직한 방향으로 회전되어 후킹되는 것이 바람직하다.

상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재는, 디스크 형상의 부재로서, 상기 샤프트의 지름과 대응되며, 적어도 한 군데 지점에 D 컷 부를 가지는 축공을 가지며, 상기 구속 핀이 상기 로터 코어부재를 향해 돌출 형성되는 것이 좋다.

이때, 상기 샤프트는, 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재를 지지하는 플랜지부를 가지며, 상기 플랜지부와 제 2 마그네트 이탈 방지부재 사이에 개재되는 링 형상의 탄성부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또는, 상기 샤프트는, 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재가 일체로 형성되는 것도 가능하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 샤프트 측에 마련된 구속 핀에 의해 샤프트와 로터 코어부재가 헛도는 것을 방지할 수 있기 때문에, 샤프트와 로터 코어부재의 샤프트 홀의 공차를 여유 있게 형성하여, 샤프트 압입 공정을 보다 쉽게 수행할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 마그네트 이탈 방지부재로 마그네트가 샤프트의 축 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 샤프트와 일체로 형성된 플랜지부와 제 2 마그네트 이탈 방지부재 사이에 탄성부재를 개재하여, 로터 코어부재의 회전 시 발생하는 소음과 진동을 최소화하는 것이 가능하며, 탄성부재의 가압력을 이용하여, 로터 코어부재의 누적 공차를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터 코어의 조립 상태를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 도 1의 샤프트의 측면도,
도 4는 도 1의 로터 코어부재를 결합한 상태를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터 코어에서 제 1 마그네트 이탈 방지부재를 탈착한 상태를 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터 코어의 분해 사시도,
도 7은 도 6의 샤프트의 측면도, 그리고,
도 8은 도 6의 로터 코어부재를 결합한 상태를 도시한 측면도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터의 적층 로터 코어를 도면을 참고로 하여 설명한다. 이하에서는, 모터 중 BLDC 모터를 일 예로 하여 본 발명을 설명하되, 일반적인 BLDC 모터의 구성은 본 발명의 요지와는 관련이 없으므로, 구체적인 설명은 생략하였으며, 본 발명의 특징적인 구성인 모터의 적층 로터 코어를 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터 코어의 조립 상태를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도, 도 3은 도 1의 샤프트의 측면도, 도 4는 도 1의 로터 코어부재를 결합한 상태를 도시한 측면도, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로터 코어에서 제 1 마그네트 이탈 방지부재를 탈착한 상태를 도시한 분해 사시도, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터 코어의 분해 사시도, 도 7은 도 6의 샤프트의 측면도, 도 8은 도 6의 로터 코어부재를 결합한 상태를 도시한 측면도 이다.

본 발명에 의한 모터의 적층 로터 코어는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 로터 코어 플레이트들로 마련된 로터 코어부재(10)와 샤프트(20)를 포함한다.

로터 코어부재(10)는 얇은 판상의 디스크 형태의 로터 코어 플레이트들이 적층된 것으로, 상기 로터 코어 플레이트는, 대략 0.5mm 내외의 두께를 가지는 강판으로 형성된다. 상기 로터 코어 플레이트는 얇은 강판을 펀칭 공정을 수행하여 형성하며, 복수 개가 적층 형성되어 로터 코어 부재(10)를 형성한다.

상기 로터 코어부재(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 높이로 로터 코어 플레이트가 적층 된 제 1 내지 제 3 로터 코어(10a)(10b)(10c)가 소정 각도 편차를 가지도록 배치되며, 그 중앙에 상기 샤프트(20)가 압입 결합된다. 이때, 상기 각도는 120도가 되는 것이 바람직하다.

샤프트 홀(11)은 상기 로터 코어부재의 중심에 상기 샤프트(20)가 압입 결합 되도록 관통 형성된다. 상기 샤프트 홀(11)은 대략 원형으로 마련되는 것이 바람직하다.

마그네트 삽입 홀(12)은, 상기 로터 코어부재의 외주면에 근접된 위치에 관통 형성된다. 상기 마그네트 삽입 홀(12)에는 상기 샤프트 홀(11)의 중심축과 평행한 방향으로 삽입 결합되는 마그네트(12a)가 삽입/결합된다. 상기 마그네트 삽입 홀(12)은 일정한 간격으로 복수 개가 관통 형성되는 것이 좋은데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 마그네트 삽입 홀(12)은 상기 로터 코어부재의 외주면을 따라 6개가 정육각형을 형성하도록 배치되는 것이 좋다. 한편, 상기 마그네트 삽입 홀(12)의 개수는 상기한 8개 이외에도 로터 코어의 크기 등의 변화에 따라 증감되어, 정오각형(5개), 정육각형(6개)로 이루어질 수도 있으며, 8개 이상으로 마련되는 것도 가능하다.

한편, 상기 로터 코어부재(10)의 상측단 및 하측단에는 상기 마그네트(12a)의 축 방향 이탈을 방지하기 위한 링 형상의 제 1 및 제 2 마그네트 이탈 방지부재(15)(17)가 마련될 수 있다.

상기 제 1 마그네트 이탈 방지부재(15)는 링 형상의 중앙에 상기 샤프트(20)의 지름과 대응되는 통공이 마련되고, 상기 통공의 내주면에는 적어도 하나 이상의 후크 돌기(16)를 포함하는 것이 좋다. 상기 후크 돌기(16)는 도시된 바와 같이, 적어도 3개가 120도 간격을 가지도록 형성될 수 있는데, 이 후크 돌기(16)에 의해, 상기 제 1 마그네트 이탈 방지부재(15)의 축 방향 이탈이 방지될 수 있다. 즉, 상기 후크 돌기(16)는 상기 샤프트(20)의 대응되는 위치에 형성된 수용홈부(23)에 후킹 되는데, 상기 후크 돌기(16)는 상기 수용홈부(23)에 상기 샤프트(20)의 축 방향으로 삽입된 후, 상기 축 방향과 수직한 방향으로 회전되어 후킹 될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)는, 디스크 형상의 부재로서, 상기 샤프트(20)의 지름과 대응되며, 적어도 한 군데 지점에 D 컷 부를 가지는 축공을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)의 상기 로터 코어부재(10)를 바라보는 면에는 복수 개의 고정 핀(18)이 돌출 형성되는 것이 좋다. 상기 고정 핀(18)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 3개가 120도 간격으로 대칭 배치되는 것이 좋으나, 필요에 다라 그 개수는 증가할 수 있다. 이때, 상기 고정 핀(18)이 삽입 결합될 수 있도록, 상기 로터 코어부재(10)의 대응되는 면에는 상기 고정 핀(18)과 대응되는 크기의 핀 홀(18a)이 마련되는 것이 바람직하다.

샤프트(20)는 로터 코어의 회전축으로서, 상측에는 수용홈부(23)가 도 3에 도시된 바와 같이, 방향 전환되는 홈 형상으로 마련될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 수용홈부(23)는 상기 후크 돌기(16)의 삽입 방향으로 1차 홈이 형성된 후, 이 1차 홈의 형성 방향과 대략 수직한 방향으로 연장되는 2차 홈이 마련되어, 상기한 바와 같이, 후크 돌기(16)가 상기 수용홈부(23)에 삽입된 후, 삽입 방향에 수직한 방향으로 일정 각도 회전하여 축 방향으로 록킹 될 수 있도록 한다.

상기 샤프트(20)의 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)에 대응되는 위치에는 플랜지부(25)가 일체로 형성되는 것이 좋다. 상기 플랜지부(25)는 상기 로터 코어부재(10)와 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)를 지지할 수 있다.

한편, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 플랜지부(25)와 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17) 사이에는 탄성부재(30)가 개재될 수 있다. 상기 탄성부재(30)는 스프링 와셔와 같은 디스크 형상의 부재로 마련될 수 있는데, 상기 탄성부재(30)에 의해 로터 코어부재(10)의 회전 동작 중에 발생하는 진동 및 소음을 흡수할 수 있으며, 탄성복원력을 상기 샤프트(20)의 축 방향으로 가해, 각각의 로터 코어부재(10)들이 상기 제 1 및 제 2 마그네트 이탈 방지부재(15)(17) 사이에서 밀착될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 샤프트(20)와 로터 코어부재(10)의 조립 시, 상기 고정 핀(18)에 의해 샤프트(20)의 회전 시, 로터 코어부재(10)가 헛도는 것을 방지할 수 있기 때문에, 스키빙과 같은 별도 후 가공 공정으로 샤프트(20)를 가공할 필요가 없으며, 로터 코어부재(10)의 압입 공정이 보다 용이하게 진행될 수 있다. 특히, 로터 코어부재(10)와 샤프트(20)의 공차를 작게 형성할 수 있기 때문에, 과도한 압력으로 로터 코어부재(10)를 압입 할 경우 발생할 수 있는 샤프트(20) 변형 등의 우려를 줄일 수 있다. 한편, 상기 샤프트(20)의 양 끝단에는 베어링(1)(2)이 설치되어, 상기 샤프트(20)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

또한, 탄성부재(30)의 개재를 통해, 로터 코어부재(10)의 회전 중에 발생할 수 있는 진동 및 소음을 줄일 수 있으며, 열에 의한 수축 팽창에 대한 로터 코어부재(10)의 영향을 최소화할 있으며, 복수 개의 로터 코어부재(10)의 조립 시 발생할 수 있는 누적 조립 공차를 보상하여 각각의 로터 코어부재(10)들 사이의 틈을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)를 삭제하고, 상기 플랜지부(25)를 상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재(17)의 지름만큼 확장 형성하여, 상기 플랜지부(25)에 고정 핀(18)이 돌출 형성되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 탄성부재(30)는 삭제되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 플랜지부(25)는 마그네트 이탈방지 기능과 함께, 상기 로터 코어부재(10)와 샤프트(20)가 헛도는 현상을 방지하는 것이 가능하다.

이상에서는 브러시리스 모터를 일 예로 설명하였으나, 이를 한정 하는 것은 아니며, 로터가 사용되는 다른 형태의 모터에도 본 발명은 적용 가능하다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10; 로터 코어부재 11; 샤프트 홀
12; 마그네트 삽입 홀 15; 제 1 마그네트 이탈 방지부재
17; 제 2 마그네트 이탈 방지부재 18; 고정 핀
18a; 핀 홀 20; 샤프트
23; 수용홈부 25; 플랜지부
30; 탄성부재

Claims (8)

1. 하부에 형성되는 플랜지부를 포함하는 샤프트;
   상기 샤프트에 의해 관통되는 샤프트 홀과, 마그네트를 포함하는 로터 코어부재;
   상기 로터 코어부재의 상면에 결합되는 제 1 마그네트 이탈 방지부재;
   상기 로터 코어부재의 하면에 결합되는 제 2 마그네트 이탈 방지부재; 및
   상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재와 상기 플랜지부 사이에 배치되는 링 형상의 탄성부재를 포함하되,
   상기 제 1 마그네트 이탈 방지부재는, 상기 샤프트의 지름과 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 통공과, 내측면에 돌출 형성되는 복수의 후크 돌기를 포함하고,
   상기 샤프트는, 상부에 형성되는 수직 홈과, 상기 수직 홈으로부터 연장 형성되는 수평 홈을 포함하는 복수의 수용홈부를 포함하고,
   상기 수평 홈의 길이는 상기 수직 홈의 길이보다 크게 형성되고,
   상기 수평 홈의 길이는 상기 후크 돌기의 폭보다 크게 형성되고,
   상기 복수의 후크 돌기는 상기 수직 홈에 삽입된 후, 상기 수평 홈에 끼워지고,
   상기 제 2 마그네트 이탈 방지부재는, 서로 대향하는 2개의 제 1 곡선부와 서로 대향하는 2개의 제 1 평행부를 포함하는 제 2 통공과, 상면에 돌출 형성되는 복수의 고정 핀을 포함하고,
   상기 제 2 통공은 상기 제 1 통공보다 크게 형성되고,
   상기 플랜지부는 원판부과, 상기 원판부로부터 연장 형성되는 경사부를 포함하고,
   상기 경사부는 서로 대향하는 2개의 제 2 곡선부와 서로 대향하는 2개의 제 2 평행부를 포함하고,
   상기 제 1 곡선부와 상기 제 2 곡선부는 서로 대응되는 형상으로 형성되고,
   상기 제 1 평행부와 상기 제 2 평행부는 서로 대응되는 형상으로 형성되고,
   상기 로터 코어부재는, 상면에 형성되는 복수의 제 1 핀 홀과, 상기 복수의 고정 핀이 삽입되도록 하면에 형성되는 복수의 제 2 핀 홀을 포함하고,
   상기 로터 코어부재는 적어도 하나의 로터 코어 플레이트가 적층되는 제 1 내지 제 3 로터 코어를 포함하고,
   상기 제 1 내지 제 3 로터 코어 각각은 120도의 각도 차이를 가지고,
   상기 복수의 고정 핀의 높이는 상기 제 3 로터 코어의 높이보다 작은 모터의 적층 로터 코어.
   
2. 하부에 형성되는 플랜지부를 포함하는 샤프트;
   상기 샤프트에 의해 관통되는 샤프트 홀과, 마그네트를 포함하는 로터 코어부재;
   상기 로터 코어부재의 상면에 결합되는 제 1 마그네트 이탈 방지부재;
   상기 제 1 마그네트 이탈 방지부재는, 상기 샤프트의 지름과 대응되는 형상으로 형성되는 제 1 통공과, 내측면에 돌출 형성되는 복수의 후크 돌기를 포함하고,
   상기 샤프트는, 상부에 형성되는 수직 홈과, 상기 수직 홈으로부터 연장 형성되는 수평 홈을 포함하는 복수의 수용홈부를 포함하고,
   상기 수평 홈의 길이는 상기 수직 홈의 길이보다 크게 형성되고,
   상기 수평 홈의 길이는 상기 후크 돌기의 폭보다 크게 형성되고,
   상기 복수의 후크 돌기는 상기 수직 홈에 삽입된 후, 상기 수평 홈에 끼워지고,
   상기 플랜지부는 원판부과, 상기 원판부로부터 연장 형성되는 경사부를 포함하고,
   상기 원판부는 상면에 돌출 형성되는 복수의 고정 핀을 포함하고,
   상기 로터 코어부재는, 상면에 형성되는 복수의 제 1 핀 홀과, 상기 복수의 고정 핀이 삽입되도록 하면에 형성되는 복수의 제 2 핀 홀을 포함하고,
   상기 로터 코어부재는 적어도 하나의 로터 코어 플레이트가 적층되는 제 1 내지 제 3 로터 코어를 포함하고,
   상기 제 1 내지 제 3 로터 코어 각각은 120도의 각도 차이를 가지고,
   상기 복수의 고정 핀의 높이는 상기 제 3 로터 코어의 높이보다 작은 모터의 적층 로터 코어.
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