KR20090055029A - 아우터 로터 모터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

아우터 로터 모터(1)는, 축(A1)의 둘레로 회전하는 로터(12)와, 고정된 스테이터(14)를 구비한다. 팬 모터 접속용 수지 부재(12)의 원통부(122c)의 내주면에는, 링형상의 요크(124)와, 요크(124)의 직경방향 내측면에 형성된 고정홈에 고정된 링형상의 로터 자석(126)과, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)에 형성된 고정홈에 고정된 요크(128)가 배치되어 있다. 로터 자석(126)은, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되도록 착자되어 있다. 요크(124)는, 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e)을 덮는 것과 더불어, 로터 자석(126)의 축방향 상측면(126u) 및 축방향 하측면(126d)의 직경방향 외측쪽의 일부를 덮고 있다.

Description

아우터 로터 모터 및 그 제조 방법{OUTER ROTOR MOTOR AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 아우터 로터 모터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 10은, 종래의 아우터 로터 모터(9)의 주요부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 아우터 로터 모터(9)는, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되는 링형상의 로터 자석(926)과, 로터 자석(926)의 직경방향 외측면을 덮는 링형상의 요크(924)를 구비한다. 또한, 아우터 로터 모터(9)는, 직경방향 외측을 향해 방사상으로 연장되고, 선단에 있어서 로터 자석(926)의 직경방향 내측면(926i)과 대향하는 티스(9422)에 코일이 감겨 걸쳐지는 스테이터 코어(942)를 갖는 스테이터를 구비한다.
또한, 특허 문헌 1∼3은, 종래의 아우터 로터 모터에 관한 선행 기술 문헌이고, 로터 자석의 직경방향 외측면을 요크로 덮는 기술을 개시하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특허 제3580878호 공보
특허 문헌 2 : 일본국 특허공개 2005-198447호 공보
특허 문헌 3 : 일본국 특허공개 2001-244110호 공보
그러나, 아우터 로터 모터(9)는, 인너 로터 모터와 달리, 로터 자석(926)의 직경방향 내측면(926i)과 티스(9422)의 선단 사이의 갭이 외계에 대해 노출되어 있다. 이 때문에, 아우터 로터 모터(9)에서는, 외계로부터 갭을 차폐하는 커버를 설치하거나, 외계로부터 갭에 이르는 통로의 면적을 작게 하는 등의 특별한 대책을 실시하지 않는 한, 누설 자속에 의해 끌어 당겨진 철가루 등의 이물이 갭에 침입하여, 당해 이물이 운전 시의 이음의 원인이 되는 경우가 있었다.
여기에서, 아우터 로터 모터(9)에 있어서의 누설 자속에 대해, 도 11 및 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 11은, 직경방향 내측에서 본 로터 자석(926) 및 스테이터 코어(942)를 도시한 모식도이고, 도 12는, 둘레방향에서 본 로터 자석(926), 요크(924), 스테이터 코어(942) 및 코일(944)을 도시한 모식도이다.
아우터 로터 모터(9)에 있어서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 로터 자석(926)의 축방향 상측면(926u) 및 축방향 하측면(926d)의 한 자극에서 나와 다른 자극으로 들어가는 누설 자속(LM)이 존재한다. 또, 아우터 로터 모터(9)에 있어서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 로터 자석(926)의 직경방향 내측면(926i)의 둘레 가장자리에서 나와, 로터 자석(926)의 축방향 상측면(926) 또는 축방향 하측면(926d)으로 들어가는 누설 자속(LM)이 존재한다. 이들 누설 자속(LM)은, 로터 자석(926)의 축방향 양단이 티스(9422)에 감겨 걸쳐져 있는 코일(944)의 코일 엔드의 근방에 도달할 때까지 로터 자석(926)의 축방향의 폭을 넓힌 경우에 특히 현저해진다.
본 발명은, 아우터 로터 모터에 있어서, 이러한 누설 자속을 감소시키며, 상술한 바와 같은 특별한 대책을 실시하지 않고, 철가루 등의 이물의 혼입을 효과적으로 방지하는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터(1)의 제1 양태는, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되는 링형상의 로터 자석(126)과, 상기 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e) 및 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽의 일부를 덮는 요크(124)를 갖는 로터(12)와, 상기 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)과 대향하는 티스(1422)에 코일(144)이 감겨 걸쳐진 스테이터(14)를 구비한다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터(1)의 제2 양태는, 아우터 로터 모터의 제1 양태로서, 상기 직경방향 외측면(126e)으로부터 상기 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽에 이르는 연속되는 범위를 일체의 상기 요크(124)로 끊김없이 덮는다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터(1)의 제3 양태는, 아우터 로터 모터의 제1 양태 또는 제2 양태로서, 상기 로터 자석(126)이 플라스틱 자석으로 구성된다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터(1)의 제조 방법의 제1 양태는, 링형상의 로터 자석(126)과, 상기 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e) 및 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽을 덮는 요크(124)를 일체화하는 공정(S101)과, 상기 로터 자석(126)과 상기 요크(124)의 일체화와 동시에 또는 일체화의 후에, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되도록 상기 로터 자석을 착자하는 공정(S102)을 구비한다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터의 제1 양태에 의하면, 누설 자속을 감소시킬 수 있으므로, 철가루 등의 이물의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터의 제2 양태에 의하면, 누설 자속을 더욱 감소시킬 수 있으므로, 철가루 등의 이물의 혼입을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터의 제3 양태에 의하면, 로터 자석을 다른 부재와 일체 성형할 수 있으므로, 아우터 로터 모터의 생산성을 향상할 수 있다.
이 발명에 따른 아우터 로터 모터의 제조 방법의 제1 양태에 의하면, 착자 시의 누설 자속을 감소시킬 수 있으므로, 착자 자속을 증가시킬 수 있고, 착자하기 어려운 로터 자석의 단부도 효율적으로 착자할 수 있다.
이 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 아우터 로터 모터와, 아우터 로터 모터에 의해 회전되어지는, 룸 에어콘 실내기용의 크로스 플로우 팬의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 아우터 로터 모터의 주요부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 직경방향 내측에서 본 로터 자석, 요크 및 스테이터 코어를 도시한 모식도이다.
도 4는 둘레방향에서 본 로터 자석, 요크, 스테이터 코어 및 코일을 도시한 모식도이다.
도 5는 둘레방향에서 본 로터 자석 및 요크를 도시한 모식도이다.
도 6은 둘레방향에서 본 로터 자석 및 요크를 도시한 모식도이다.
도 7은 요크를 설치하지 않은 아우터 로터 모터의 둘레방향에서 본 로터 자석 및 요크를 도시한 모식도이다.
도 8은 아우터 로터 모터의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 둘레방향에서 본 로터 자석 및 요크를 도시한 모식도이다.
도 10은 종래의 아우터 로터 모터의 주요부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 11은 직경방향 내측에서 본 로터 자석 및 스테이터 코어를 도시한 모식도이다.
도 12는 둘레방향에서 본 로터 자석, 요크, 스테이터 코어 및 코일을 도시한 모식도이다.
< 1 아우터 로터 모터(1)의 개략 구성 >
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 아우터 로터 모터(1)와, 아우터 로터 모터(1)에 의해 회전되어지는 룸 에어콘 실내기용의 크로스 플로우 팬(5)의 개략 구성을 도시한 단면도이다. 또, 도 2는, 아우터 로터 모터(1)의 주요부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면서 설명하면, 아우터 로터 모터(1)는, 축(A1)의 둘레로 회전하는 로터(12)와, 고정된 스테이터(14)를 구비한다.
로터(12)는, 축(A1)과 일치하는 원통축을 갖는 원통부(122c) 및 축(A1)에 수직인 원판부(122d)를 갖는 컵형의 팬 접속용 수지 부재(122)를 구비한다. 팬 접속용 수지 부재(122)는, 비자성체의 수지로 구성된다.
원통부(122c)의 내주면에는, 링형상의 요크(124)와, 요크(124)의 직경방향 내측면에 형성된 고정홈에 고정된 링형상의 로터 자석(126)과, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)에 형성된 고정홈에 고정된 요크(128)가 배치되어 있다. 요크(124)는 철 등의 자성체로 구성된다. 로터 자석(126)은, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되도록 착자되어 있다. 로터 자석(126)은, 자석 분말을 수지로 결합한 플라스틱 자석으로 구성된다. 로터 자석(126)을 플라스틱 자석으로 구성하면, 팬 접속용 수지 부재(122), 요크(124) 및 로터 자석(126)을 사출 성형에 의해 일체 성형할 수 있게 되기 때문이다. 물론, 일체 성형을 전제로 하지 않는 것이면, 로터 자석(126)을 플라스틱 자석으로 구성하는 것은 필수는 아니다. 로터 자석(126)의 고정홈은, 각 자극에 1개씩 형성되어 있다.
원판부(122d)의 중심에는, 축(A1)방향으로 연장되는 샤프트(129)가 고정된다. 샤프트(129)는, 샤프트 받침에 회전 가능하게 유지되어 있다. 원판부(122d)는, 크로스 플로우 팬(5)의 복수의 날개부(52)를 단부에서 고정하는 엔드 플레이트도 겸한다. 이에 의해, 아우터 로터 모터(1)와 크로스 플로우 팬(5)은 샤프트(129)를 통하지 않고 직결되므로, 아우터 로터 모터(1)와 크로스 플로우 팬(5) 사이의 스페이스를 없앨 수 있고, 아우터 로터 모터(1)와 크로스 플로우 팬(5)을 포함하는 송풍 모듈을 소형화할 수 있다.
스테이터(14)는, 원통부(122c)의 내부에 수용된다. 스테이터(14)는, 직경방향 외측을 향해 방사상으로 연장되고, 선단에 있어서 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)과 대향하는 티스(1422)를 갖는 스테이터 코어(142)와, 티스(1422)의 각각에 감겨 걸쳐지는 코일(144)(도 1 및 도 2에는 도시 생략, 뒤에 설명하는 도 4를 참조)을 구비한다. 티스(1422)의 선단은, 쇄교 자속을 증가시키기 위해, 둘레방향으로 확대되어 있다. 스테이터 코어(142)는 철 등의 자성체로 구성된다. 코일(144)이 감겨 걸쳐지는 양태는, 집중권 및 분포권 중 어느 것을 채용해도 된다.
아우터 로터 모터(1)에서는, 코일(144)에 전류가 공급되면, 공급된 전류를 따른 전기자 자속이 여자되고, 계자 자속과 여자된 전기자 자속이 쇄교함으로써, 토크가 발생하며, 로터(12)가 축(A1)의 주위로 회전한다.
또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 아우터 로터 모터(1)에서는, 로터 자석(126)의 자극의 수가 8개이고, 티스(1422)의 수가 12개인 경우를 도시하고 있지만, 이들 수는 적절히 증감할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
< 2 요크(124)에 대해 >
이어서, 요크(124)에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3은, 직경방향 내측에서 본 로터 자석(126), 요크(124, 128) 및 스테이터 코어(142)를 도시한 모식도이고, 도 4는, 둘레방향에서 본 로터 자석(126), 요크(124, 128), 스테이터 코어(142) 및 코일(144)을 도시한 모식도이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 요크(124)는, 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e)의을 덮고 있다. 이에 의해, 요크(124)는, 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e)의 한 자극에서 나온 자속이 다른 자극으로 들어갈 때까지의 자기 저항을 저하시키는 백 요크로서 기능한다.
또한, 로터 자석(126)은, 그 두께보다 얕은 요크(124)의 고정홈에 고정되어 있으므로, 요크(124)는, 로터 자석(126)의 축방향 상측면(126u) 및 축방향 하측면(126d)의 직경방향 외측쪽의 일부를 덮고 있다. 이에 의해, 로터 자석(126)의 축방향 상측면(126u) 및 축방향 하측면(126d)의 한 자극에서 나와 다른 자극으로 들어가는 자속은 요크(124)를 통과하게 되므로, 로터 자석(126)으로부터 축방향으로 누설되는 누설 자속을 감소시킬 수 있다.
여기에서, 「직경방향 외측쪽의 일부」라는 것은, 요크(124)의 축방향 상단 및 축방향 하단에 있어서 직경방향 내측을 향해 돌출되는 돌출부(1242)의 선단이, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)에 도달하여 축방향 상측면(126u) 및 축방향 하측면(126d)의 전체를 덮는 일이 없도록 한다는 취지이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 돌출부(8242)가 로터 자석(826)의 직경방향 내측면(826i)에 도달하면, 로터 자석(826)의 직경방향 내측면(826i)의 둘레 가장자리와 돌출부(8242)의 선단이 접근하므로, 로터 자석(826)의 직경방향 내측면(826i)의 둘레 가장자리에서 나온 자속이 요크(824)의 돌출부(8242)의 선단으로 향하게 되어, 새로운 누설 자속(LM)이 발생하기 때문이다. 또한, 도 9는, 도 4와 동일하게, 둘레방향에서 본 로터 자석(826), 요크(824, 828)를 도시한 모식도이다.
축방향 상측면(126u) 및 축방향 하측면(126d) 중, 요크(124)로 덮는 범위는, 「전부」가 아니면 특별히 제한되지 않지만, 직경방향 외측쪽의 「반분」으로 한 경우, 누설 자속을 특히 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 도 1∼도 4에서는, 일체의 요크(124)에 의해, 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e)으로부터 축방향 상측면(126u)(축방향 하측면(126d))의 직경방향 외측쪽에 이르는 연속되는 범위를 끊김없이 덮는 경우를 도시하였다. 이것은, 누설 자속을 감소시킨다는 관점에서 가장 바람직한 형태이기는 하지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 축방향 상측면(126u)(축방향 하측면(126d))을 덮는 요크(124)(124a)와 직경방향 외측면(126e)을 덮는 요크(124)(124b)를 별체로 해도 누설 자속을 감소시키는 것은 가능하다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같은 요크(124)의 양태도 본 발명에 포함된다. 도 5는, 도 4와 동일하게, 둘레방향에서 본 로터 자석(126), 요크(124, 128)를 도시한 모식도이다.
이러한 요크(124)를 갖는 아우터 로터 모터(1)에서는, 누설 자속을 감소시킬 수 있으므로, 특별한 대책을 실시하지 않고, 철가루 등의 이물의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있다.
< 3 요크(128)에 대해 >
이어서, 요크(128)에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 요크(128)는, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)의 중앙의 일부를 덮고 있다. 이에 의해, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)의 둘레 가장자리에서 나온 자속이 중앙을 향하여, 직경방향으로의 자속의 누설을 감소시킬 수 있다.
직경방향 내측면(126i) 중 요크(128)로 덮는 범위는 특별히 제한되지 않지 만, 티스(1422)의 선단과 대향하는 범위보다 약간 넓게 하면, 누설 자속을 감소시킬 수 있음과 더불어, 쇄교 자속을 증가시킬 수 있다.
또한, 도 1∼도 4에서는, 요크(128)를 고정홈에 고정하는 경우를 나타내었지만, 이것 대신에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 고정홈을 형성하지 않고, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i) 상에 요크(128)를 접착제로 직접 고정해도 된다. 또, 요크(124)를 설치하는 것은 필수는 아니고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 요크(126)만을 설치하고, 요크(128)를 설치하지 않는 아우터 로터 모터(1)도 본 발명에 포함된다. 또한, 도 6은, 도 4와 동일하게, 둘레방향에서 본 로터 자석(126) 및 요크(124, 128)를 도시한 모식도이다. 또, 도 7도, 도 4와 동일하게, 둘레방향에서 본 로터 자석(126) 및 요크(124)를 도시한 모식도이다.
< 4 아우터 로터 모터(1)의 제조 방법 >
이하에서는, 로터(12)의 제조 공정에 특히 주목하여, 아우터 로터 모터(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 8의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 로터(12)의 제조에 있어서는, 우선, 팬 접속용 수지 부재(12)와 요크(124)와 로터 자석(126)을 사출 성형에 의해 일체 성형한다(단계 S101). 그리고, 이와 동시에, 로터 자석(126)에 대해 착자를 행한다(단계 S102). 이와 같이, 로터 자석(126)과 요크(124)가 일체화된 상태로 착자를 행하도록 하면, 착자 시의 누설 자속을 감소시킬 수 있으므로, 착자 자속을 증가시킬 수 있고, 착자하기 어려운 로터 자석(126)의 단부도 효율적으로 착자할 수 있다.
이어서, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)에 형성된 고정홈의 바닥에 요크(128)를 접착제로 고정하고(단계 S103), 원판부(122d)의 중심에 샤프트(129)를 고정함으로써(단계 S104), 로터(12)가 완성된다.
또한, 팬 접속용 수지 부재(12)와 요크(124)와 로터 자석(126)을 일체 성형하는 것과 동시에 로터 자석(126)에 대해 착자를 행하는 것은, 아우터 로터 모터(1)의 생산성을 향상한다는 관점에서 가장 바람직하지만, 팬 접속용 수지 부재(12)와 요크(124)와 로터 자석(126)의 일체화 후에 로터 자석(126)에 대해 착자를 행하도록 해도 착자 시의 누설 자속을 줄일 수 있으므로, 역시, 착자 자속을 증가시킬 수 있고, 착자하기 어려운 로터 자석(126)의 단부도 효율적으로 착자할 수 있다.
또한, 로터(12)의 다른 제조 순서로서는, (1) 로터 자석(126)만을 사출 성형에 의해 성형하고, 동시에 로터 자석(126)을 착자하며, (2) 그런 후에, 착자된 로터 자석(126)을 요크(124)의 직경방향 내측면에 형성된 고정홈에 압입하고, (3) 또한, 팬 접속용 수지 부재(122)를 요크(124) 및 로터 자석(126)과 함께 일체 성형하고, (4) 마지막으로, 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)에 형성된 고정홈의 바닥에 요크(128)를 끼워넣도록 해도 된다.
< 5 그 외 >
본 발명의 아우터 로터 모터(1)에 의해 회전되어지는 대상물은, 룸 에어콘 실내기용의 크로스 플로우 팬(5)인 것은 필수는 아니고, 프로펠러 팬 등의 다른 종류의 팬이어도 된다. 또, 하드디스크 드라이브 장치용의 스핀들 모터 등의 팬 이 외를 회전시키는 아우터 로터 모터에 본 발명을 적용해도 된다.
이 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시로서, 이 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 이 발명의 범위에서 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (4)

  1. 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되는 링형상의 로터 자석(126)과, 상기 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e) 및 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽의 일부를 덮는 요크(124)를 갖는 로터(12)와,
    상기 로터 자석(126)의 직경방향 내측면(126i)과 대향하는 티스(1422)에 코일(144)이 감겨 걸쳐진 스테이터(14)를 구비하는 아우터 로터 모터(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 직경방향 외측면(126e)으로부터 상기 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽에 이르는 연속되는 범위를 일체의 상기 요크(124)로 끊김없이 덮는 아우터 로터 모터(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 로터 자석(126)이 플라스틱 자석으로 구성되는 아우터 로터 모터(1).
  4. 링형상의 로터 자석(126)과, 상기 로터 자석(126)의 직경방향 외측면(126e) 및 축방향 측면(126u, 126d)의 직경방향 외측쪽을 덮는 요크(124)를 일체화하는 공정(S101)과,
    상기 로터 자석(126)과 상기 요크(124)의 일체화와 동시에 또는 일체화의 후 에, 둘레방향을 따라 번갈아 자극이 교대되도록 상기 로터 자석을 착자하는 공정(S102)을 구비하는 아우터 로터 모터(1)의 제조 방법.
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