KR20130066528A - 영구자석 회전자 및 이 회전자를 포함하는 전기 모터 - Google Patents

영구자석 회전자 및 이 회전자를 포함하는 전기 모터 Download PDF

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Abstract

영구자석 회전자 및 회전자를 포함하는 전기 모터
영구자석 회전자는 샤프트, 샤프트에 고정된 회전자 코어, 및 복수개의 자석 세트를 포함한다. 회전자 코어는 자석 세트를 수용하기 위한 복수개의 홈 세트를 갖는다. 각각의 홈 세트는 회전자 코어의 제1 섹션에 의해 이격된 2개의 홈을 갖는다. 제1 섹션은 방사상 내부 단부에서 방사상 외부 단부로 점차 감소하는 폭을 갖는다. 각각의 홈은 방사상 내부 단부에서 방사상 외부 단부로 점차 증가하는, 폭을 갖는다. 각각의 자석 세트는 각 홈 세트의 홈들에 각각 수용되는 2개의 자석을 포함한다. 자석 세트의 자석은 동일한 방향으로 자화되고, 모든 2개의 인접하는 자속 세트는 반대 방향으로 자화되어, 복수개의 자극을 생성한다. 자극의 수는 자석 세트의 수와 동일하다.

Description

영구자석 회전자 및 이 회전자를 포함하는 전기 모터{PERMANENT MAGNET ROTOR AND ELECTRIC MOTOR INCORPORATING THE ROTOR}
본 발명은 영구자석 회전자에 관한 것으로, 특히 높은 자기 농도를 갖는 영구자석 회전자 및 영구자석 회전자를 갖는 전기 모터에 관한 것이다.
권선 고정자 및 영구자석 회전자를 갖는 전기 모터에 있어서, 고정자 권선은 대전된 경우 회전자를 회전하도록 하는 회전형 자계를 생성한다. 소위 IPM(internal permanent magnet) 회전자에서, 복수개의 영구자석이 회전자 코어내에 실장된다. 영구자석은 분리되어 있고, 각각은 회전자의 N극 또는 S극을 형성하며, N극 자석 및 S극 자석은 회전자 코어의 원주 방향으로 교대로 배치된다. 그러나, 이러한 유형의 회전자는 낮은 자기 농도를 가져서, 모터는 낮은 전력 밀도를 가지게 된다.
그러므로, 상술한 단점을 극복할 수 있는 개선된 영구자석 회전자에 대한 바램이 존재한다.
따라서, 일 측면에 따르면, 본 발명은 영구자석 회전자로서, 샤프트; 상기 샤프트에 고정된 회전자 코어; 및 상기 회전자 코어내에 실장된 복수개의 자석 세트를 포함하며, 각각의 상기 자석 세트는 2개의 자석을 포함하며, 각각의 자석은 방사상의 내측 단부에서 방사상의 외측 단부로 점차 증가하는, 상기 회전자의 원주 방향에서 측정된 폭을 가지며, 상기 자석 세트의 2개의 자석은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제1 섹션으로 이격되며, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션은 방사상의 내측 단부에서 방사상의 외측 단부로 점차 감소하는, 상기 회전자의 원주 방향에서 측정된 폭을 가지며, 2개의 인접하는 자석 세트 각각은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제2 섹션으로 이격되며, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션의 두 측면에 위치한 상기 자석의 마주하는 면들은 반대 극성이며, 상기 회전자 코어의 상기 제2 섹션의 두 측면에 위치한 상기 자석의 마주하는 면은 동일 극성이어서, 상기 회전자는 상기 자석 세트의 수와 동일한 수의 복수개의 자기 극성을 형성하는, 영구자석 회전자를 제공한다.
바람직하게는, 상기 회전자 코어는 복수개의 홈 세트를 한정하고, 각각의 홈 세트는 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션에 의해 이격된 2개의 홈을 가지며, 각각의 홈은 상기 자석에 대응하는 형상을 가지며, 자석 세트의 각각의 자석은 대응하는 홈 세트의 각 홈내에 배치된다.
바람직하게는, 두개의 인접하는 홈 세트 각각은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제2 섹션으로 이격되고, 상기 제2 섹션은 방사상의 내부 단부에서 방사상의 외부 단부로 점차 증가하는, 상기 회전자 코어의 상기 원주 방향에서 측정된 폭을 가진다.
바람직하게는, 상기 회전자 코어의 상기 제2 섹션은 1mm 이하의 최소 폭을 갖는다.
바람직하게는, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션은 1mm 이하의 최소 폭을 갖는다.
바람직하게는, 상기 자석 세트의 개수는 8이며, 상기 자석 세트는 8개의 회전자 극을 형성한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 고정자; 및 전술한 회전자를 포함하는 전기 모터를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면의 그림들을 참조로 단지 예로서 설명된다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 소자 또는 부품들이 이들이 나타나는 전체 도면에서 일반적으로 동일한 참조 번호로 표지된다. 부품의 체적 및 도면에 도시된 특질은 일반적으로 편의상 및 존재를 명확하게 하기 위해 선택된 것으로, 반드시 스케일에 맞춰 도시된 것은 아니다. 도면은 아래와 같이 리스트된다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 전기 모터의 등측 도면.
도 2는 도 1의 모터의 분해도.
도 3은 도 1의 모터의 아래에서 본 분해도.
도 4는 도 1의 전기 모터의 회전자의, 회전자의 균형 플레이트를 제거한, 평면도.
도 5는 도 4의 회전자의 회전자 코어의 평면도.
도 1 내지 도 3을 참조로, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 전기 모터(10)가 예로서 도시된다. 모터는 세탁기 또는 건조기에 이용될 수 있다. 모터(10)는 고정자(30), 회전자(40) 및 2개의 단부 캡(21, 22)을 포함한다. 회전자(40)는 고정자(30)내에 회전가능하게 배치되며, 단부 캡(21, 22)은 고정자(30)의 각 축 단부에 고정되고, 베어링(12)을 통해 회전자(40)를 지지한다. 회전자(40)는 샤프트(41)를 포함하며, 그 축단부는 단부 캡(21, 22)내에 장착된 베어링(12)에 의해 지지되어, 회전자는 고정자에 대해 회전이 가능하다.
고정자(30)는 고정자 코어(31) 및 상기 고정자 코어(31)를 감는 권선(34)을 포함한다. 고정자 코어(31)는 요크(32) 및 요크로부터 내부로 연장하는 복수개의 티쓰(33)를 포함한다. 권선(34)은 티쓰 둘레에 감긴 복수개의 코일에 의해 형성된다. 이 실시예에서, 고정자(30)는 12개의 티쓰(33) 및 티쓰(33)를 각각 감는 12개의 코일을 포함하여, 12개의 고정자 극(poles)을 형성한다. 권선은 투쓰 당 1 코일 및 코일 당 1 투쓰를 갖는 집중 권선(concentrated winding)으로 공지된 유형이다.
또한 도 4 및 도 5를 참조하면, 회전자(40)는 또한 바람직하게는 프레스 핏 배치(press fit arrangement)에 의해 샤프트(41) 상에 장착된 회전자 코어(42)를 포함한다. 복수개의 영구자석 세트(45)가 회전자 코어(42)내에 실장된다. 2개의 밸런스 플레이트(43)가 샤프트(41) 상에 장착되고, 회전자 코어(42)의 각 축 단부에 위치한다.
이 실시예에서, 회전자 코어(42)는 인터로킹(interlocking) 또는 용접과 같은 적절한 수단에 의해 함께 유지될수 있는 복수개의 라미네이션을 스탬핑(stamping) 및 스태킹(stacking) 함에 의해 형성된다. 회전자 코어(42)는 그 중심 영역내에 한정된 고정 홀(46)을 갖는 실질적인 원통형이며, 샤프트(41)와 프레스 핏되도록 배치된다. 회전자 코어(42)는 자석세트(45)를 수용하기 위하여 고정 홀(46) 둘레에 복수개의 홈 세트(47)를 더 한정한다. 홈 세트(47)는 회전자 코어(42)의 원주 방향으로 실질적으로 등간격으로 이격된다. 각 홈 세트(47)는 서로에 대해 인접하게 위치한 2개의 별개의 홈(48)을 포함한다. 각각의 홈(48)은 회전자 코어(42)를 통해 축방향으로 연장하는 구멍이며, 회전자 코어(42)의 가로 단면에서 실질적으로 사다리꼴 형상이며, 방사상 내부 단부(49)에서 방사상 외부 단부(50)로 점차 증가하는, 회전자 코어(42)의 원주 방향에서 측정된 폭을 갖는다. 홈(48)의 방사상 내부 단부(49)는 고정 홀(46)로부터 이격되어 있으며, 홈(48)의 방사상 외부 단부(50)는 회전자 코어(42)의 방사상 외부면으로부터 이격된다. 그러므로, 홈(48)은 회전자 코어(42)의 가로 단면에서 에워싸인 에지를 갖는다.
각 홈 세트(47)의 홈들(48)은 그 사이에 위치한 회전자 코어(42)의 제1 섹션(51)으로 이격된다. 각 제1 섹션(51)은 홈(48)의 방사상 내부 단부(49)에 대응하는 방사상 내부 단부로부터 홈(48)의 방사상 외부 단부(50)에 대응하는 방사상 외부 단부로 점차 감소하는, 회전자 코어의 원주 방향에서 측정된 폭을 갖는다. 제1 섹션(51)은 방사상 내부 단부에서 최대 폭을 가져서, 회전자 코어(42)의 기구적 강도를 증가시키며, 이는 회전자(40)의 자속 누설에 대해 부정적 효과를 주지 않는다. 제1 섹션(51)은 방사상 외부 단부에서 최소 폭을 가지는데, 이는 회전자(40)의 자속 누설을 현저하게 감소할 수 있다. 바람직하게는, 최소 폭의 제1 섹션(51)은 1mm 이하이며, 이 실시예에서는, 0.6mm 이다.
홈 세트(47)는 각각의 2개의 이웃하는 홈 세트(47) 사이에 위치한 회전자 코어(42)의 제2 섹션(52)으로 이격된다. 각 제2 섹션(52)은 홈(48)의 방사상 내부 단부(49)에 대응하는 방사상 내부 단부로부터 홈(48)의 방사상 외부 단부(50)에 대응하는 방사상 외부 단부까지 점차 증가하는, 회전자 코어(42)의 원주 방향에서 측정된 폭을 갖는다. 그러므로, 제2 섹션(52)은 방사상 내부 단부에서 최소 폭을 갖는다. 바람직하게는, 제2 섹션(52)의 최소 폭은 1mm 이하이며, 이 실시예에서는 0.7mm 이다.
자석세트(45) 각각은 대응하는 홈 세트(47)의 2개의 홈(48)내에 각각 수용되는 2개의 자석(44)을 포함한다. 각각의 자석(44)은 각 홈(48)에 맞는 형상 및 크기를 가져서, 각각의 자석(44)은 회전자(40)의 가로 단면에서 사다리꼴 형상을 갖는다. 각각의 자석(44)은 방사상 내부 단부에서 방사상 외부 단부로 점차 증가하는, 회전자(40)의 원주 방향에서 측정된 두께를 갖는다. 이 실시예에서, 회전자(40)는 8개의 자석 세트(45) 및 자석 세트(45)를 수용하기 위한 대응하는 8개의 홈 세트(47)를 포함한다.
각각의 자석(44)은 두께 방향 즉, 회전자(40)의 원주 방향으로 자화된다. 자석 세트(45)의 2개 자석(44)의 자화된 방향은 동일하므로, 서로 대향하는 즉, 자석(44)의 면들이 회전자 코어(42)의 제1 섹션(51)의 두 측면에 위치하는 2개의 자석(44)의 면들은 반대 극성이다. 모든 2개의 인접한 자석 세트(45)의 자화된 방향은 서로에 대해 반대이므로, 회전자 코어(42)의 제2 섹션(52)의 2개의 측면에 위치한 자석(44)의 면들은 도 4에 도시된 것처럼 동일한 극성이며, 이들은 N으로 표시된 것처럼 모두 북극이어서, 회전자(40)의 북극을 형성하거나 또는 모두 S로 표시된 것처럼 모두 남극이어서, 회전자(40)의 남극을 형성한다. 그러므로, 회전자(40)는 8개의 자극, 4개의 북극 및 4개의 남극을 가지며, 이는 회전자(40)의 원주 방향으로 교대로 배치된다.
자석 세트(45)의 각각이 동일한 방향으로 자화된 2개의 별개의 자석(44)을 포함하므로, 회전자는 증가된 자기 농도 및 감소된 자속 누설을 갖는다.
본 발명이 하나 이상의 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자라면 다양한 개조가 가능함을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이하의 청구 범위에 의해 결정될 것이다.
본 출원의 상세한 설명 및 청구범위에서, 용어 "포함(comprise)", "포함(include)", "포함(contain)" 및 "가짐(have)" 및 그 변형 각각은 포함적 의미로 이용되어, 상술한 항목의 존재를 규정하는 것으로, 추가 항목들의 존재를 배재하는 의미는 아니다.

Claims (7)

  1. 영구자석 회전자로서,
    샤프트; 및
    상기 샤프트에 고정된 회전자 코어를 포함하되,
    상기 회전자 코어내에 실장된 복수개의 자석 세트를 특징으로 하고, 각각의 상기 자석 세트는 2개의 자석을 포함하며, 각각의 자석은 방사상의 내측 단부에서 방사상의 외측 단부로 점차 증가하는, 상기 회전자의 원주 방향에서 측정된 폭을 가지며, 상기 자석 세트의 2개의 자석은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제1 섹션으로 이격되며, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션은 방사상의 내측 단부에서 방사상의 외측 단부로 점차 감소하는, 상기 회전자의 원주 방향에서 측정된 폭을 가지며, 2개의 인접하는 자석 세트 각각은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제2 섹션으로 이격되며, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션의 두 측면에 위치한 상기 자석의 마주하는 면들은 반대 극성이며, 상기 회전자 코어의 상기 제2 섹션의 두 측면에 위치한 상기 자석의 마주하는 면은 동일 극성이어서, 상기 회전자는 상기 자석 세트의 수와 동일한 수의 복수개의 자기 극성을 형성하는, 회전자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회전자 코어는 복수개의 홈 세트를 한정하고, 각각의 홈 세트는 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션에 의해 이격된 2개의 홈을 가지며, 각각의 홈은 상기 자석에 대응하는 형상을 가지며, 자석 세트의 각각의 자석은 대응하는 홈 세트의 각 홈내에 배치되는, 회전자.
  3. 청구항 2에 있어서, 두개의 인접하는 홈 세트 각각은 그 사이에 위치한 상기 회전자 코어의 제2 섹션으로 이격되고, 상기 제2 섹션은 방사상의 내부 단부에서 방사상의 외부 단부로 점차 증가하는, 상기 회전자 코어의 상기 원주 방향에서 측정된 폭을 가지는, 회전자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 회전자 코어의 상기 제2 섹션은 1mm 이하의 최소 폭을 가지는, 회전자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 회전자 코어의 상기 제1 섹션은 1mm 이하의 최소 폭을 가지는, 회전자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 자석 세트의 개수는 8이며, 상기 자석 세트는 8개의 회전자 극을 형성하는, 회전자.
  7. 고정자; 및
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 회전자
    를 포함하는, 전기 모터.
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