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KR20200141209A - Rotor for preventing to be scattered a plurality of permanent magnets - Google Patents

Rotor for preventing to be scattered a plurality of permanent magnets Download PDF

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KR20200141209A
KR20200141209A KR1020190067902A KR20190067902A KR20200141209A KR 20200141209 A KR20200141209 A KR 20200141209A KR 1020190067902 A KR1020190067902 A KR 1020190067902A KR 20190067902 A KR20190067902 A KR 20190067902A KR 20200141209 A KR20200141209 A KR 20200141209A
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KR
South Korea
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rotor
rotor core
permanent magnet
vertical
core
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Application number
KR1020190067902A
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Korean (ko)
Inventor
조형근
Original Assignee
주식회사 코렌스글로벌
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Publication date
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Abstract

본 발명은 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자에 관한 것으로, 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제를 해결할 수 있어 모터를 안정적으로 고속 운전할 수 있으면서도, 모터의 진동과 소음을 줄일 수 있어 정숙 운전 가능하도록 한 것이다.The present invention relates to a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure, and it is possible to solve the problem that the permanent magnets buried in the rotor core are separated from the rotor core and scattered, so that the motor can be stably operated at high speed, while the Vibration and noise can be reduced, enabling quiet operation.

Description

영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자{Rotor for preventing to be scattered a plurality of permanent magnets}A rotor having a structure for preventing scattering of permanent magnets.

본 발명은 모터의 회전자 구조에 관련한 것으로, 특히 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자에 관한 것이다.The present invention relates to a rotor structure of a motor, and more particularly, to a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure.

대한민국 공개특허 제10-2005-0069055호(2005.07.05)에 회전자의 회전축을 중심으로 외향하는 하나 이상의 매립홈 쌍이 대칭하여 형성되고, 이 매립홈들에 영구자석들이 매립되는 다층 매립형 영구자석 모터의 로터 구조에 대해 기재되어 있다.In Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0069055 (2005.07.05), one or more pairs of buried grooves facing outward about the rotation axis of the rotor are formed symmetrically, and permanent magnets are embedded in the buried grooves. The rotor structure of is described.

이러한 회전자 철심에 영구자석들이 매립되는 형태의 모터를 매립형 영구자석 동기 모터(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)라 하는데, 이러한 매립형 영구자석 동기 모터의 경우, 회전자 철심의 회전에 의해 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제가 발생한다.A type of motor in which permanent magnets are embedded in the rotor core is called an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). In the case of such an embedded permanent magnet synchronous motor, the rotor core is rotated by the rotor core. There is a problem that the permanent magnets buried in the rotor are separated from the rotor core and scattered.

따라서, 본 발명자는 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제를 해결하여 모터를 안정적으로 고속 운전할 수 있으면서도, 모터의 진동과 소음을 줄일 수 있는 모터의 회전자 구조에 대한 연구를 하였다.Therefore, the present inventor solves the problem that the permanent magnets buried in the rotor core are separated from and scattered from the rotor core, so that the motor can be stably operated at high speed while reducing the vibration and noise of the motor. I did research.

대한민국 공개특허 제10-2005-0069055호(2005.07.05)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0069055 (2005.07.05)

본 발명은 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제를 해결할 수 있는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자를 제공함을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure capable of solving the problem that permanent magnets embedded in the rotor core are separated from and scattered from the rotor core.

본 발명의 또 다른 목적은 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure capable of reducing cogging torque and torque ripple.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자가 회전축과; 회전축에 삽입 고정되되, 외연 주변을 따라 다수의 수직형 매립홈들이 방사상으로 형성되는 회전자 철심과; 회전자 철심에 형성되는 수직형 매립홈들에 매립되는 다수의 영구자석편들과; 회전자 철심 상하 양측으로 각각 회전축에 삽입 고정되어, 회전자 철심 회전시 다수의 영구자석편들이 수직형 매립홈들로부터 이탈하여 비산하는 것을 방지하는 상부 리테이너(retainer) 및 하부 리테이너를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure includes a rotating shaft; A rotor core which is inserted and fixed to the rotating shaft and in which a plurality of vertical buried grooves are radially formed along an outer periphery; A plurality of permanent magnet pieces buried in vertical buried grooves formed in the rotor core; It includes an upper retainer and a lower retainer that are inserted and fixed to the rotating shaft on both sides of the rotor core, and prevent a plurality of permanent magnet pieces from being separated from and scattered from the vertical buried grooves when the rotor core is rotated.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자가 회전축에 삽입 고정되는 상부 리테이너가 회전축으로부터 이탈하지 않도록 결박하는 스토퍼를 더 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the rotor having a permanent magnet scattering prevention structure further includes a stopper for binding so that the upper retainer, which is inserted and fixed to the rotation shaft, does not deviate from the rotation shaft.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심이 무게 감소를 위해, 수직형 매립홈 내측으로 방사상으로 다수개 형성되는 수직형 통공들을 포함한다.According to an additional aspect of the present invention, the rotor core includes a plurality of vertical through holes radially formed inside the vertical buried groove for weight reduction.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심이 다수개 적층되되, 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 감소시키기 위해 각 회전자 철심이 특정 각도 만큼 스큐(skew) 되도록 구현될 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of rotor cores are stacked, and each rotor core is skew by a specific angle in order to reduce cogging torque and torque ripple. I can.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심이 수직형 매립홈들 사이의 회전자 철심에 형성되는 자속 장벽의 중앙에 수직 방향으로 다수개 형성되어 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 더욱 저감시키는 다수의 노치(notch)들을 포함할 수 있다.According to an additional aspect of the present invention, a plurality of rotor cores are formed in a vertical direction at the center of a magnetic flux barrier formed in the rotor core between vertical buried grooves, so that cogging torque and torque ripple. A number of notches may be included to further reduce ).

본 발명은 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제를 해결할 수 있어 모터를 안정적으로 고속 운전할 수 있으면서도, 모터의 진동과 소음을 줄일 수 있어 정숙 운전 가능한 효과가 있다.The present invention can solve the problem that permanent magnets buried in the rotor core are separated from and scattered from the rotor core, so that the motor can be stably operated at high speed, while vibration and noise of the motor can be reduced, thereby enabling quiet operation.

또한, 본 발명은 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있어 모터 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of improving motor performance by reducing cogging torque and torque ripple.

도 1 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 일 실시예의 구성을 도시한 측면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전자 철심의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전자 철심에 영구자석이 매립된 것을 예시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전축에 리테이너 및 스토퍼가 결합되는 것을 예시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 코깅 토크 및 토크 리플 감소를 예시한 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 토크 리플 감소를 예시한 도면이다.
1 is a side view showing the configuration of an embodiment of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.
2 is a perspective view showing an example of a rotor core of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.
3 is a view illustrating that a permanent magnet is embedded in a rotor core of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.
4 is a view illustrating that a retainer and a stopper are coupled to a rotating shaft of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a reduction in cogging torque and torque ripple of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.
6 is a diagram illustrating a reduction in torque ripple of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Although specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described, this is not intended to limit the various embodiments of the present invention to a specific form.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments of the present invention, the detailed description will be omitted.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

도 1 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 일 실시예의 구성을 도시한 측면도, 도 2 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전자 철심의 일 예를 도시한 사시도, 도 3 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전자 철심에 영구자석이 매립된 것을 예시한 도면이다.1 is a side view showing the configuration of an embodiment of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention, FIG. 2 is a rotor core of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention A perspective view showing an example, FIG. 3 is a view illustrating that a permanent magnet is embedded in a rotor core of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention.

도 1 내 지 도 3 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자(100)는 회전축(110)과, 회전자 철심(120)과, 다수의 영구자석편(130)들과, 상부 리테이너(retainer)(140) 및 하부 리테이너(150)를 포함한다.1 to 3, the rotor 100 having a permanent magnet scattering prevention structure according to this embodiment includes a rotating shaft 110, a rotor core 120, and a plurality of permanent magnet pieces. 130, and an upper retainer (retainer) 140 and a lower retainer (150).

회전축(110)은 회전자 철심(120)이 삽입 고정되며, 모터의 고정자(도면 도시 생략)에 탑재되는 코일(도면 도시 생략)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계와 회전자(100)에 탑재되는 영구자석의 상호 작용에 의해 회전하는 회전자(100)를 따라 회전하여 회전 구동력을 제공한다.The rotating shaft 110 has a rotor core 120 inserted and fixed, and a magnetic field generated by a current flowing through a coil (not shown) mounted on a stator (not shown) of the motor and mounted on the rotor 100 It rotates along the rotating rotor 100 by the interaction of the permanent magnets to provide rotational driving force.

회전자 철심(120)은 회전축(110)에 삽입 고정되되, 외연 주변을 따라 다수의 수직형 매립홈(121)들이 방사상으로 형성된다. 이 때, 회전자 철심(120) 외연 주변을 따라 방사상으로 형성되는 다수의 수직형 매립홈(121)들이 회전축(110)을 중심으로 수평 방향으로 상이한 반경을 가지도록 다층으로 형성될 수 있다.The rotor core 120 is inserted and fixed to the rotation shaft 110, and a plurality of vertical buried grooves 121 are radially formed along the periphery of the outer edge. In this case, a plurality of vertical buried grooves 121 radially formed along the outer periphery of the rotor core 120 may be formed in multiple layers so as to have different radii in the horizontal direction around the rotation shaft 110.

도 2 를 참조해 보면, 회전자 철심(120) 외연 주변을 따라 다수의 수직형 매립홈(121)들이 방사상으로 형성되어 있음을 볼 수 있다. 한편, 회전자 철심(120) 중앙에는 회전축(110) 삽입을 위한 회전축 삽입홈(122)이 형성되어 있음을 볼 수 있다. 이 회전축 삽입홈(122)을 통해 회전축(110)이 삽입되어 회전자 철심(120)이 회전축(110)에 결합된다.Referring to FIG. 2, it can be seen that a plurality of vertical buried grooves 121 are radially formed along the outer periphery of the rotor core 120. Meanwhile, it can be seen that a rotation shaft insertion groove 122 for inserting the rotation shaft 110 is formed in the center of the rotor core 120. The rotation shaft 110 is inserted through the rotation shaft insertion groove 122 so that the rotor core 120 is coupled to the rotation shaft 110.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심(120)이 다수개 적층되되, 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 감소시키기 위해 각 회전자 철심이 특정 각도 만큼 스큐(skew)되도록 구현될 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, a plurality of rotor cores 120 are stacked, and each rotor core is skew by a specific angle in order to reduce cogging torque and torque ripple. ) Can be implemented.

이 때, 도면에는 도시하지 않았으나, 서로 조립되는 하부의 회전자 철심의 상부면에는 볼록 형상의 돌기들이, 상부의 회전자 철심의 하부면에는 오목 형상의 홈들이 특정 각도 만큼 스큐(skew)된 채로 형성되어, 두 회전자 철심이 특정 각도 만큼 스큐(skew)된 채로 서로 결합되도록 각 회전자 철심들을 조립식으로 구현할 수 있다.At this time, although not shown in the drawing, convex-shaped protrusions are formed on the upper surface of the lower rotor core to be assembled with each other, and concave grooves are skewed by a specific angle on the lower surface of the upper rotor core. It is formed, so that the two rotor cores are skewed by a certain angle and are coupled to each other, so that each rotor core can be implemented in a prefabricated manner.

도 2 의 (a)는 회전자 철심(120) 2층으로 적층된 것을, (b)는 회전자 철심(120) 4층으로 적층된 것을 예시하고 있다. 도 2 의 (a) 및 (b)를 참조해 보면, 각 층의 회전자 철심(120)들이 특정 각도로 어긋나도록 스큐(skew)되어 있음을 볼 수 있다. 회전자 철심(120)을 다층으로 구현하고, 각 층의 회전자 철심(120)을 스큐(skew) 시킬 경우, 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 감소시킬 수 있음은 실험적으로 도출할 수 있다.(A) of FIG. 2 illustrates that the rotor core 120 is stacked with two layers, and (b) shows that the rotor core 120 is stacked with four layers. Referring to (a) and (b) of FIG. 2, it can be seen that the rotor cores 120 of each layer are skewed so as to be shifted at a specific angle. It has been experimentally demonstrated that cogging torque and torque ripple can be reduced when the rotor core 120 is implemented in multiple layers and the rotor core 120 of each layer is skew. Can be derived.

도 5 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 코깅 토크 감소를 예시한 도면이다. 도 5 를 참조해 보면, 회전자 철심(120)을 다층으로 구현하고 각 층의 회전자 철심을 스큐시킨 경우, 회전자 철심을 스큐하지 않은 경우에 비해 코깅 토크가 매우 감소되었음을 확인할 수 있다.5 is a diagram illustrating a reduction in cogging torque of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention. Referring to FIG. 5, it can be seen that when the rotor core 120 is implemented in multiple layers and the rotor cores of each layer are skewed, the cogging torque is significantly reduced compared to the case where the rotor cores are not skewed.

도 6 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 토크 리플 감소를 예시한 도면이다. 도 6 을 참조해 보면, 회전자 철심(120)을 다층으로 구현하고 각 층의 회전자 철심을 스큐시킨 경우, 회전자 철심을 스큐하지 않은 경우에 비해 토크 리플이 매우 감소되었음을 확인할 수 있다.6 is a diagram illustrating a reduction in torque ripple of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention. Referring to FIG. 6, it can be seen that when the rotor core 120 is implemented in multiple layers and the rotor cores of each layer are skewed, the torque ripple is greatly reduced compared to the case where the rotor cores are not skewed.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심(120)이 무게 감소를 위해, 수직형 매립홈(121) 내측으로 방사상으로 다수개 형성되는 수직형 통공(123)들을 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the rotor core 120 may include a plurality of vertical through holes 123 radially formed inside the vertical buried groove 121 for weight reduction.

도 2 를 참조해 보면, 회전자 철심(120)의 수직형 매립홈(121)들과 중앙의 회전축 삽입홈(122) 사이에 수직형 통공(123)들이 방사상으로 다수개 형성되어 있음을 볼 수 있다. 이 수직형 통공(123)들에 의해 회전자 철심(120) 내부에 빈공간들이 형성되므로, 회전자 철심(120) 무게를 줄일 수 있어, 모터 중량을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that a plurality of vertical through holes 123 are radially formed between the vertical buried grooves 121 of the rotor core 120 and the rotation shaft insertion groove 122 in the center. have. Since empty spaces are formed inside the rotor core 120 by the vertical through holes 123, the weight of the rotor core 120 can be reduced, thereby reducing the weight of the motor.

다수의 영구자석편(130)들은 회전자 철심(120)에 형성되는 수직형 매립홈(121)들에 매립된다. 도 3 은 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전자 철심에 영구자석이 매립된 것을 예시한 도면이다. 도 3 을 참조해 보면, 회전자 철심(120)의 외연 주변을 따라 방사상으로 형성되는 다수의 수직형 매립홈(121)들에 영구자석편(130)들이 매립되어 있음을 볼 수 있다.The plurality of permanent magnet pieces 130 are buried in vertical buried grooves 121 formed in the rotor core 120. 3 is a view illustrating that a permanent magnet is embedded in a rotor core of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention. Referring to FIG. 3, it can be seen that the permanent magnet pieces 130 are embedded in a plurality of vertical buried grooves 121 formed radially along the outer periphery of the rotor core 120.

상부 리테이너(140) 및 하부 리테이너(150)는 회전자 철심(120) 상하 양측으로 각각 회전축(110)에 삽입 고정되어, 회전자 철심(120) 회전시 다수의 영구자석편(130)들이 수직형 매립홈(121)들로부터 이탈하여 비산하는 것을 방지한다. 예컨대, 상부 리테이너(140) 및 하부 리테이너(150) 형상이 중앙에 회전축 삽입홈이 형성된 원반 형상일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The upper retainer 140 and the lower retainer 150 are inserted and fixed to the rotating shaft 110 in the upper and lower sides of the rotor core 120, respectively, so that a plurality of permanent magnet pieces 130 are vertical when the rotor core 120 is rotated. It prevents scattering away from the buried grooves 121. For example, the shape of the upper retainer 140 and the lower retainer 150 may be a disk shape in which a rotation shaft insertion groove is formed in the center, but is not limited thereto.

도 4 는 본 발명에 따른 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자의 회전축에 리테이너 및 스토퍼가 결합되는 것을 예시한 도면이다. 도 4 에 도시한 바와 같이, 회전축(110)에 단턱(111)을 형성하여, 하부 리테이너(150)가 중앙에 형성된 회전축 삽입홈(151)을 통해 회전축(110)에 삽입되었을 때, 하부 리테이너(150)가 단턱(111)에 걸려서 회전축(110)으로부터 이탈하지 않도록 구현될 수 있다.4 is a view illustrating that a retainer and a stopper are coupled to a rotating shaft of a rotor having a permanent magnet scattering prevention structure according to the present invention. As shown in FIG. 4, when the stepped portion 111 is formed on the rotation shaft 110 and the lower retainer 150 is inserted into the rotation shaft 110 through the rotation shaft insertion groove 151 formed in the center, the lower retainer ( 150) may be implemented so that it does not deviate from the rotation shaft 110 by being caught on the step 111.

하부 리테이너(150)가 회전축(110) 단턱(111)에 걸린 상태에서 수직형 매립홈(121)들에 영구자석편(130)들이 매립된 회전자 철심(120)의 중앙에 형성된 회전축 삽입홈(122)을 통해 회전자 철심(120)을 회전축(110)에 삽입하면, 하부 리테이너(150)에 의해 회전자 철심(120)의 하부가 덮어지므로, 회전자 철심(120)이 고속 회전하더라도 하부 리테이너(150)가 수직형 매립홈(121)들에 매립된 영구자석편(130)들이 회전자 철심(120) 하부를 통해 외부로 이탈되지 않도록 방해한다.A rotation shaft insertion groove formed in the center of the rotor core 120 in which the permanent magnet pieces 130 are buried in the vertical buried grooves 121 while the lower retainer 150 is caught in the rotation shaft 110 stepped 111 When the rotor core 120 is inserted into the rotation shaft 110 through 122, the lower retainer 150 covers the lower portion of the rotor core 120, so even if the rotor core 120 rotates at high speed, the lower retainer The permanent magnet pieces 130 embedded in the vertical buried grooves 121 are prevented from being separated from the outside through the lower portion of the rotor core 120.

한편, 하부 리테이너(150)와 회전자 철심(120)이 차례로 결합된 회전축(110)에 상부 리테이너(140)의 중앙에 형성된 회전축 삽입홈(141)을 통해 상부 리테이너(140)를 결합하면, 상부 리테이너(140)에 의해 회전자 철심(120)의 상부가 덮어지므로, 회전자 철심(120)이 고속 회전하더라도 상부 리테이너(140)가 수직형 매립홈(121)들에 매립된 영구자석편(130)들이 회전자 철심(120) 상부를 통해 외부로 이탈되지 않도록 방해한다.On the other hand, when the upper retainer 140 is coupled to the rotary shaft 110 in which the lower retainer 150 and the rotor core 120 are sequentially coupled through the rotary shaft insertion groove 141 formed in the center of the upper retainer 140, the upper retainer 140 Since the upper portion of the rotor core 120 is covered by the retainer 140, the upper retainer 140 is embedded in the vertical buried grooves 121 even if the rotor core 120 rotates at high speed. ) Prevents them from being separated from the outside through the upper part of the rotor core 120.

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 상하 방향으로 비산하는 문제를 해결할 수 있어 모터를 안정적으로 고속 운전할 수 있으면서도, 모터의 진동과 소음을 줄일 수 있어 정숙 운전 가능하다. 또한, 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있어 모터 성능을 향상시킬 수 있다.By implementing in this way, the present invention can solve the problem that the permanent magnets embedded in the rotor core are separated from the rotor core and scatter in the vertical direction, so that the motor can be stably operated at high speed while reducing vibration and noise of the motor. Yes, quiet driving is possible. In addition, it is possible to reduce cogging torque and torque ripple, thereby improving motor performance.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자(100)가 스토퍼(160)를 더 포함할 수 있다. 스토퍼(160)는 회전축(110)에 삽입 고정되는 상부 리테이너(140)가 회전축(110)으로부터 이탈하지 않도록 결박한다.Meanwhile, according to an additional aspect of the present invention, the rotor 100 having a permanent magnet scattering prevention structure may further include a stopper 160. The stopper 160 binds the upper retainer 140 inserted and fixed to the rotation shaft 110 so that it does not deviate from the rotation shaft 110.

예컨대, 스토퍼(160)가 중앙에 회전축 삽입홈(161)이 형성되고, 상부 리테이너(140)에 형성된 다수의 결합홈(142)들에 대응하여 결합되는 다수의 결합돌기(162)들이 저면에 형성된 원반 형태일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.For example, the stopper 160 has a rotation shaft insertion groove 161 formed in the center, and a plurality of coupling protrusions 162 coupled corresponding to the plurality of coupling grooves 142 formed in the upper retainer 140 are formed on the bottom surface. It may be in the form of a disk, but is not limited thereto.

하부 리테이너(150)와 회전자 철심(120)이 차례로 결합된 회전축(110)에 상부 리테이너(140)의 중앙에 형성된 회전축 삽입홈(141)을 통해 상부 리테이너(140)를 결합한 다음, 중앙에 형성된 회전축 삽입홈(161)을 통해 스토퍼(160)를 회전축(110)에 삽입한다.The upper retainer 140 is coupled to the rotary shaft 110 in which the lower retainer 150 and the rotor core 120 are sequentially coupled through the rotary shaft insertion groove 141 formed in the center of the upper retainer 140, and then formed in the center. The stopper 160 is inserted into the rotation shaft 110 through the rotation shaft insertion groove 161.

그리고, 상부 리테이너(140)에 형성된 다수의 결합홈(142)들에 스토퍼(160) 저면에 형성된 다수의 결합돌기(162)들을 결합함으로써 스토퍼(160)에 의해 상부 리테이너(140)가 회전축(110)으로부터 이탈하지 않게 된다. And, by coupling a plurality of coupling protrusions 162 formed on the bottom of the stopper 160 to a plurality of coupling grooves 142 formed in the upper retainer 140, the upper retainer 140 is rotated by the stopper 160 ).

이 때, 스토퍼(160)의 회전축 삽입홈(161)에 유동 방지 돌기(163)를 돌출시켜 형성하고, 회전축(110)에 스토퍼(160) 삽입시 유동 방지 돌기(163)가 가이드 되는 가이드 홈(112)을 회전축(110)에 형성함으로써 스토퍼(160)가 회전축(110) 회전과 별개로 공회전하지 않도록 구현될 수도 있다.At this time, the flow prevention protrusion 163 is formed by protruding from the rotation shaft insertion groove 161 of the stopper 160, and when the stopper 160 is inserted into the rotation shaft 110, the guide groove ( By forming 112 on the rotation shaft 110, the stopper 160 may be implemented so that it does not idle separately from the rotation of the rotation shaft 110.

한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 회전자 철심(120)이 다수의 노치(notch)(124)들을 더 포함할 수 있다. 다수의 노치(124)들은 수직형 매립홈(121)들 사이의 회전자 철심에 형성되는 자속 장벽의 중앙에 수직 방향으로 다수개 형성되어 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)를 더욱 저감시킨다.Meanwhile, according to an additional aspect of the invention, the rotor core 120 may further include a plurality of notches 124. A plurality of notches 124 are formed in a vertical direction at the center of the magnetic flux barrier formed in the rotor core between the vertical buried grooves 121 to further reduce cogging torque and torque ripple. Reduce.

매립형 영구자석 동기 모터(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)는 회전자(100)의 회전자 철심(120)에 다수의 영구자석편(130)들이 매립되는 구조로 릴럭턴스(Reluctance) 토크가 발생한다.The IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) is a structure in which a plurality of permanent magnet pieces 130 are embedded in the rotor core 120 of the rotor 100, and reluctance torque is generated. .

이에 따라, 표면부착형 영구자석 동기 모터(SPMSM : Suface Permanent Magnet Synchronous Motor)에 비해 전자기적 토크뿐만 아니라 회전자 릴럭턴스 토크를 이용할 수 있어 고출력의 장점이 있으나, 상대적으로 큰 코깅 토크와 토크 리플이 발생한다.Accordingly, compared to a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM: Suface Permanent Magnet Synchronous Motor), not only electromagnetic torque but also rotor reluctance torque can be used, which has the advantage of high output, but relatively large cogging torque and torque ripple. Occurs.

코깅 토크는 모터의 소음 및 진동의 원인으로 모터의 성능 향상 및 안전성을 위해 코깅 토크 저감이 필수적이다. 코깅 토크를 저감하는 방법은 다방면으로 연구되어 왔다.Cogging torque is a cause of noise and vibration of the motor, and reduction of cogging torque is essential for improving motor performance and safety. Methods for reducing cogging torque have been studied in various fields.

코깅 토크를 저감하기 위해 스큐(skew) 적용, 극/슬롯 비를 변화시킬 경우, 코깅 토크는 저감시킬 수 있지만, 설계와 제작과정에서 다양한 제약이 있다. 스큐를 적용하는 방법은 제작 과정에서 비용이 상승하는 단점이 있고, 극/슬롯 조합을 변경하는 방법은 설계상 제한적인 경우가 많다.If skew is applied to reduce the cogging torque and the pole/slot ratio is changed, the cogging torque can be reduced, but there are various limitations in the design and manufacturing process. The method of applying the skew has the disadvantage of increasing the cost during the manufacturing process, and the method of changing the pole/slot combination is often limited in design.

이에 비해, 코깅 토크를 저감하기 위해 회전자 및 고정자의 형상을 변화시킬 경우, 비교적 제작이 용이하여 간단히 코깅 토크를 저감할 수 있다. 회전자 및 고정자의 형상을 변형하면 공극이 변하여 공극자속밀도가 바뀐다. 이는 자계에너지의 변화를 의미하고 코깅 토크를 감소시킬 수 있다.In contrast, when the shapes of the rotor and stator are changed in order to reduce the cogging torque, it is relatively easy to manufacture, and the cogging torque can be simply reduced. If the shape of the rotor and stator is changed, the air gap changes and the air gap magnetic flux density changes. This means a change in magnetic field energy and can reduce cogging torque.

이 실시예는 수직형 매립홈(121)들 사이의 회전자 철심에 형성되는 자속 장벽의 중앙에 수직 방향으로 다수개의 노치(124)들을 형성시켜 코깅 토크를 상승시키는 요인인 코깅 토크에 비례하는 라디얼 플럭스 밀도(radial flux density)를 저감시켜 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 더욱 저감시킨다.In this embodiment, a plurality of notches 124 are formed in the center of the magnetic flux barrier formed in the rotor core between the vertical buried grooves 121 in a vertical direction to increase the cogging torque, which is proportional to the cogging torque. By reducing the radial flux density, cogging torque and torque ripple are further reduced.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 회전자 철심에 매립되는 영구자석들이 회전자 철심으로부터 이탈하여 비산하는 문제를 해결할 수 있어 모터를 안정적으로 고속 운전할 수 있으면서도, 모터의 진동과 소음을 줄일 수 있어 정숙 운전 가능하고, 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있어 모터 성능을 향상시킬 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.As described above, the present invention can solve the problem that the permanent magnets buried in the rotor core are separated from the rotor core and scattered, so that the motor can be stably operated at high speed while reducing the vibration and noise of the motor. Since it is operable and can reduce cogging torque and torque ripple to improve motor performance, the object of the present invention presented above can be achieved.

본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The various embodiments disclosed in the present specification and drawings are only provided for specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the various embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the various embodiments of the present invention is included in the scope of the various embodiments of the present invention in addition to the embodiments described herein, all changes or modified forms derived based on the technical idea of the various embodiments of the present invention. It should be interpreted as being.

본 발명은 매립형 영구자석 동기 모터(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) 관련 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention can be used industrially in the field of technology related to an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) and its application technology.

100 : 회전자
110 : 회전축
111 : 단턱
112 : 가이드 홈
120 : 회전자 철심
121 : 수직형 매립홈
122 : 회전축 삽입홈
123 : 수직형 통공
124 : 노치
130 : 영구자석편
140 : 상부 리테이너
141 : 회전축 삽입홈
142 : 결합홈
150 : 하부 리테이너
151 : 회전축 삽입홈
160 : 스토퍼
161 : 회전축 삽입홈
162 : 결합돌기
163 : 유동 방지 돌기
100: rotor
110: rotating shaft
111: step
112: guide groove
120: rotor core
121: vertical buried groove
122: rotary shaft insertion groove
123: vertical through hole
124: notch
130: permanent magnet
140: upper retainer
141: rotary shaft insertion groove
142: coupling groove
150: lower retainer
151: rotary shaft insertion groove
160: stopper
161: rotary shaft insertion groove
162: coupling protrusion
163: flow prevention protrusion

Claims (5)

회전축과;
회전축에 삽입 고정되되, 외연 주변을 따라 다수의 수직형 매립홈들이 방사상으로 형성되는 회전자 철심과;
회전자 철심에 형성되는 수직형 매립홈들에 매립되는 다수의 영구자석편들과;
회전자 철심 상하 양측으로 각각 회전축에 삽입 고정되어, 회전자 철심 회전시 다수의 영구자석편들이 수직형 매립홈들로부터 이탈하여 비산하는 것을 방지하는 상부 리테이너(retainer) 및 하부 리테이너를;
포함하는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자.
A rotating shaft;
A rotor core which is inserted and fixed to the rotating shaft and in which a plurality of vertical buried grooves are radially formed along an outer periphery;
A plurality of permanent magnet pieces buried in vertical buried grooves formed in the rotor core;
An upper retainer and a lower retainer that are inserted and fixed to the rotating shaft at both sides of the rotor core to prevent the plurality of permanent magnet pieces from being separated from and scattered from the vertical buried grooves when the rotor core is rotated;
A rotor having a structure to prevent scattering of permanent magnets.
제 1 항에 있어서,
영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자가:
회전축에 삽입 고정되는 상부 리테이너가 회전축으로부터 이탈하지 않도록 결박하는 스토퍼를;
더 포함하는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자.
The method of claim 1,
A rotor with a permanent magnet shatterproof structure:
A stopper for binding the upper retainer inserted and fixed to the rotation shaft so as not to deviate from the rotation shaft;
A rotor having a permanent magnet scattering prevention structure further comprising.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
회전자 철심이:
무게 감소를 위해, 수직형 매립홈 내측으로 방사상으로 다수개 형성되는 수직형 통공들을;
포함하는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자.
The method according to claim 1 or 2,
Rotor iron core:
In order to reduce the weight, a plurality of vertical through holes formed radially inside the vertical buried groove;
A rotor having a structure to prevent scattering of permanent magnets.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
회전자 철심이:
다수개 적층되되, 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 감소시키기 위해 각 회전자 철심이 특정 각도 만큼 스큐(skew)되는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자.
The method according to claim 1 or 2,
Rotor iron core:
A rotor with a permanent magnet scattering prevention structure in which a plurality of stacked, each rotor core is skewed by a specific angle in order to reduce cogging torque and torque ripple.
제 4 항에 있어서,
회전자 철심이:
수직형 매립홈들 사이의 회전자 철심에 형성되는 자속 장벽의 중앙에 수직 방향으로 다수개 형성되어 코깅 토크(cogging torque) 및 토크 리플(torque ripple)을 더욱 저감시키는 다수의 노치(notch)들을;
포함하는 영구자석 비산 방지 구조를 구비한 회전자.
The method of claim 4,
Rotor iron core:
A plurality of notches formed in a vertical direction at the center of the magnetic flux barrier formed in the rotor core between the vertical buried grooves to further reduce cogging torque and torque ripple;
A rotor having a structure to prevent scattering of permanent magnets.
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