(57)【要約】本発明は、厚さが異なる永久磁石を有する回転子及びそれを含むモータに関し、両端部の厚さが異なる永久磁石を回転子鉄心に挿入設置し、空隙磁束密度の不均衡を解消するためのものである。本発明によれば、モータは、回転子と、中心部分で回転子が挿入設置される回転子挿入孔が形成されていて、回転子挿入孔の内周面にコイルが巻き取られた固定子とを含む。この際、回転子は、回転子鉄心と複数の永久磁石を含む。回転子鉄心は、中心部分に回転軸が挿入設置される回転軸挿入孔が形成されていて、回転軸挿入孔の周りに複数の永久磁石挿入孔が形成されている。複数の永久磁石は、複数の永久磁石挿入孔にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する。この際、複数の永久磁石は、磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つそれぞれ磁極の中心側に厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分が配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の回転子挿入孔に挿入され、回転可能に設置されるモータの回転子であって、
中心部分に回転軸が挿入設置される回転軸挿入孔が形成されていて、前記回転軸挿入孔の周りに複数の永久磁石挿入孔が形成されている回転子鉄心と；
前記複数の永久磁石挿入孔にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する複数の永久磁石と；を含み、
前記複数の永久磁石は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分が配置されることを特徴とする厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項２】
前記複数の永久磁石は、
前記回転軸挿入孔を中心として互いに対称するように設置され、前記回転軸に垂直する方向の断面が台形形態を有し、前記回転軸挿入孔に対向する辺が、前記回転軸挿入孔に対向する辺とと隣り合う辺より長いことを特徴とする請求項１に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項３】
前記複数の永久磁石は、それぞれ、
前記回転軸挿入孔に対向する第１辺と、
前記第１辺に対向する第２辺と；
前記第１辺と第２辺の一端を互いに連結し、前記第１及び第２辺より短くて、磁極の中心部分に配置される第３辺と；
前記第１辺と第２辺の他端を互いに連結し、前記第３辺より短くて、磁極の縁部に配置される第４辺と；
を含むことを特徴とする請求項１に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項４】
前記複数の永久磁石は、
前記Ｎ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第１永久磁石と；
前記Ｓ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第２永久磁石と；を含み、
前記一対の第１永久磁石は、互いに対向する側に厚く形成された部分が配置され、反対側は薄く形成された部分が配置され、
前記一対の第２永久磁石は、互いに対向する側に厚く形成された部分が配置され、反対側は、薄く形成された部分が配置されることを特徴とする請求項２に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項５】
前記一対の第１永久磁石が形成する角及び一対の第２永久磁石が形成する角は、鈍角であり、隣り合う１つの第１永久磁石と１つの前記第２永久磁石とが形成する角は、鋭角であることを特徴とする請求項４に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項６】
前記回転子鉄心は、前記複数の永久磁石挿入孔外側の周りに複数の導体バー挿入孔が形成されており、
前記複数の導体バー挿入孔にそれぞれ挿入されて設置される複数の導体バー；
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項７】
前記複数の導体バー間の間隔は、一定であることを特徴とする請求項６に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項８】
前記複数の永久磁石は
前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バー間の間隔は、前記磁極の縁部における前記導体バー間の間隔より広く形成されることを特徴とする請求項１に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項９】
前記複数の導体バー間の間隔は、磁極の中心から縁部側に行くほど狭くなることを特徴とする請求項８に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項１０】
前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バー挿入孔間の間隔は、前記磁極の縁部における前記導体バー挿入孔間の間隔より広く形成されることを特徴とする請求項８に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項１１】
前記複数の永久磁石は、
前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バーの長さは、前記磁極の縁部における前記導体バーの長さより短く形成されることを特徴とする請求項１に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータの回転子。
【請求項１２】
回転子と；
中心部分で前記回転子が挿入設置される回転子挿入孔が形成されていて、前記回転子挿入孔の内周面にコイルが巻き取られた固定子と；を含み、
前記回転子は、
中心部分に回転軸が挿入設置される回転軸挿入孔が形成されていて、前記回転軸挿入孔の周りに複数の永久磁石挿入孔が形成されている回転子鉄心と；
前記複数の永久磁石挿入孔にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する複数の永久磁石と；を含み、
前記複数の永久磁石は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分が配置されることを特徴とする厚さが異なる永久磁石を有するモータ。
【請求項１３】
前記複数の永久磁石は、
前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バー間の間隔は、前記磁極の縁部における前記導体バー間の間隔より広く形成されることを特徴とする請求項１２に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータ。
【請求項１４】
前記複数の永久磁石は、
前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バーの長さは、前記磁極の縁部における前記導体バーの長さより短く形成されることを特徴とする請求項１２に記載の厚さが異なる永久磁石を有するモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、より詳細には、両端部の厚さが異なる永久磁石を回転子鉄心に挿入設置し、空隙磁束密度をサイン波（ｓｉｎｅ  ｃｕｒｖｅ）形状で具現することができる、厚さが異なる永久磁石を有する回転子及びそれを含むモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、モータ（または電動機）は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換させて回転力を発生させる装置であって、家庭用及び産業用に広く使用されている。このようなモータは、大きく、交流モータ（ＡＣ  ｍｏｔｏｒ）と直流モータ（ＤＣ  ｍｏｔｏｒ）とに区分することができる。
【０００３】
直流モータは、直流電源で運転され、入力電圧に変化を与えて所望の出力を得るモータであって、速度の調節が比較的容易で、電車、エレベータなどの駆動に使用されている。直流モータは、ブラシ直流モータ（ｂｒｕｓｈ  ＤＣ  ｍｏｔｏｒ）とブラシリース直流モータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ  ＤＣ  ｍｏｔｏｒ）とに区分することができる。ブラシリース直流モータは、ブラシ直流モータに比べてブラシと整流子という機械的接触部がないという特徴を有しており、これにより、機器の高性能化、軽薄短小化、長寿命化などを達成することができる。また、ブラシリース直流モータは、固定子にコイルが巻き取られており、回転子に永久磁石が埋め込まれた構造を有する。このようなブラシリース直流モータは、半導体技術及び部品や材料の発展によって多様な機器に多く使用されている。
【０００４】
交流モータは、交流電源で運転され、生活周辺で最も広く使用されるモータの一種である。交流モータは、基本的に外部の固定子（ｓｔａｔｏｒ）と、内部の回転子（ｒｏｔｏｒ）で構成され、交流電流が固定子巻線に供給されれば、電磁気誘導によって電場が変換し、回転子で回転する電場によって誘導電流が生じ、トークによって回転子にある回転軸で回転力が発生するモータである。
【０００５】
このような交流モータは、大きく単相式と三相式とに区分し、さらに回転子の類型によって誘導モータ、同期モータおよび整流子モータに区分することができる。
【０００６】
ＬＳＰＭ（Ｌｉｎｅ  Ｓｔａｒｔ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ（または「単相誘導同期モータ」ともいう）のような同期型モータ（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｍｏｔｏｒ）は、単相誘導モータと同期モータの長所のみを適用した交流モータの一種である。このような同期型モータは、回転子の導体バーに誘起される電圧によって生成される２次電流と、固定子の巻線によって発生する磁束の相互作用によって発生するトークによって回転子が回転を開始し、起動して正格運転時には、回転子に設置された永久磁石の磁束と固定子で発生する磁束が相互同期化され、固定子の回転磁界の速度として運転するモータである。すなわち固定子のコイルに電流が印加されれば、固定子の構造によって発生する回転磁束と回転子の導体バーで発生する誘導電流との相互作用によって回転子が回転する。そして、回転子が同期速度に至るようになれば、永久磁石によるトークと回転子の構造に起因したリラクタンストーク（ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｔｏｒｑｕｅ）が発生し、回転子が回転する。
【０００７】
このようなＬＳＰＭモータの回転子は、円筒状の回転子鉄心と、回転子鉄心の周縁に複数の導体バーが挿入されていて、導体バーの内側に複数の永久磁石が挿入されて設置された構造を有する。
【０００８】
このような構造のＬＳＰＭモータは、高性能の永久磁石が適用されることによって高出力化が可能になったが、コギングトーク（ｃｏｇｇｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）による振動と騒音が大きくなる問題点を有している。コギングトークは、回転子と固定子との間の空隙磁束密度と密接な関係を有していて、従来のＬＳＰＭモータは、空隙磁束密度が球形波形状を成すので、振動と騒音がひどく発生する。
【０００９】
すなわち回転子鉄心に設置される複数の永久磁石でＮ極とＳ極を構成する場合、回転子の回転軸に対して同一のサイズの永久磁石が互いに対称する位置に挿入されて設置される。これにより、複数の永久磁石と固定子の巻線による起磁力と結合すれば、Ｎ極及びＳ極でそれぞれ引力及び斥力が発生し、連続的に回転力を発生する。
【００１０】
ところが、回転子の回転方向に付加的に引力が発生するので、Ｎ極では付加的に発生した引力が加わって空隙磁束密度が増加し、反対に、Ｓ極では、付加的に発生した引力によって磁束の強さが相殺され、空隙磁束密度が減少するので、回転子の空隙磁束密度が不均衡になり、出力低減、トークリップル増加などの問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、コギングトークを低減し、振動と騒音特性に優れた、厚さが異なる永久磁石を有する回転子及びそれを含むモータを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、空隙磁束密度をサイン波（ｓｉｎｅ  ｃｕｒｖｅ）形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる、厚さが異なる永久磁石を有する回転子及びそれを含むモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、固定子の回転子挿入孔に挿入され、回転可能に設置されるモータの回転子であって、回転子鉄心及び複数の永久磁石を含む回転子を提供する。前記回転子鉄心は、中心部分に回転軸が挿入設置される回転軸挿入孔が形成されていて、前記回転軸挿入孔の周りに複数の永久磁石挿入孔が形成されている。前記複数の永久磁石は、前記複数の永久磁石挿入孔にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する。この際、前記複数の永久磁石は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分が配置される。
【００１４】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石は、前記回転軸挿入孔を中心として互いに対称するように設置され、前記回転軸に垂直する方向の断面が台形形態を有し、前記回転軸挿入孔に対向する辺が、前記回転軸挿入孔に対向する辺と隣り合う辺より長いことができる。
【００１５】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石は、それぞれ、前記回転軸挿入孔に対向する第１辺と、前記第１辺に対向する第２辺と、前記第１辺と第２辺の一端を互いに連結し、前記第１及び第２辺より短くて、磁極の中心部分に配置される第３辺と、前記第１辺と第２辺の他端を互いに連結し、前記第３辺より短くて、磁極の縁部に配置される第４辺とを含む。
【００１６】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石は、前記Ｎ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第１永久磁石と、前記Ｓ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第２永久磁石とを含むことができる。この際、前記一対の第１永久磁石は、互いに対向する側に厚く形成された部分が配置され、反対側は、薄く形成された部分が配置される。前記一対の第２永久磁石は、互いに対向する側に厚く形成された部分が配置され、反対側は、薄く形成された部分が配置される。
【００１７】
本発明によるモータの回転子において、前記一対の第１永久磁石が形成する角及び一対の第２永久磁石が形成する角は、鈍角であり、隣り合う１つの第１永久磁石と１つの前記第２永久磁石が形成する角は、鋭角であることができる。
【００１８】
本発明によるモータの回転子において、前記回転子鉄心は、前記複数の永久磁石挿入孔外側の周りに複数の導体バー挿入孔が形成されている。この際、本発明によるモータの回転子は、前記複数の導体バー挿入孔にそれぞれ挿入されて設置される複数の導体バーをさらに含むことができる。
【００１９】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の導体バー間の間隔は、一定であることができる。
【００２０】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石は、前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バー間の間隔は、前記磁極の縁部における前記導体バー間の間隔より広く形成されることができる。
【００２１】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の導体バー間の間隔は、磁極の中心から縁部側に行くほど狭くなることができる。
【００２２】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バー挿入孔間の間隔は、前記磁極の縁部における前記導体バー挿入孔間の間隔より広く形成されることができる。
【００２３】
本発明によるモータの回転子において、前記複数の永久磁石は、前記複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における前記導体バーの長さは、前記磁極の縁部における前記導体バーの長さより短く形成されることができる。
【００２４】
また、本発明は、前述した回転子と、中心部分で前記回転子が挿入設置される回転子挿入孔が形成されていて、前記回転子挿入孔の内周面にコイルが巻き取られた固定子とを含む、厚さが異なる永久磁石を有するモータを提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転子鉄心に永久磁石を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分が配置され得るように挿入設置することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００２６】
すなわち回転子鉄心に複数の永久磁石を配置するとき、磁極の中心側は、厚くて、磁極の縁部側は、薄く形成された部分を配置することによって、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させることができるので、空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができ、これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【００２７】
また、複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における導体バー間の間隔を磁極の縁部における導体バー間の間隔より広く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。このように空隙磁束密度をサイン波形状で具現することによって、同期型モータの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【００２８】
また、複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における導体バのー長さを磁極の縁部における導体バーの長さより短く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。このように空隙磁束密度をサイン波形状で具現することによって、同期型モータの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【００２９】
また、複数の永久磁石が形成する磁極の中心部分における導体バー間の間隔を磁極の縁部における導体バー間の間隔より広く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状にさらに近く具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１実施例によるモータの回転子を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施例によるモータの回転子を示す平面図である。
【図３】図３は、図２の回転子を有するモータを示す平面図である。
【図４】図４は、図３の回転子構造によって発生する空隙磁束密度と、それによる波形図を概略的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の第３実施例による厚さが異なる永久磁石と間隔が異なる導体バーを有する同期型モータの回転子を示す平面図である。
【図６】図６は、図５の回転子を有する同期型モータを示す平面図である。
【図７】図７は、図５の回転子構造によって発生する空隙磁束密度と、それによる波形図を概略的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施例による厚さが異なる永久磁石と長さが異なる導体バーを有する同期型モータの回転子を示す平面図である。
【図９】図９は、図８の回転子を有する同期型モータを示す平面図である。
【図１０】図１０は、図８の回転子構造によって発生する空隙磁束密度と、それによる波形図を概略的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５実施例による厚さが異なる永久磁石と長さが異なる導体バーを有する同期型モータの回転子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
下記の説明では、本発明の実施例を理解するのに必要な部分だけが説明され、その他の部分の説明は、本発明の要旨を不明にしないように省略されることを留意しなければならない。  
【００３２】
以下で説明される本明細書及び請求範囲に使用される用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならないし、発明者は、自分の発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念として適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に符合する意味や概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載した実施例と図面に示された構成は、本発明の好ましい実施例に過ぎないもので、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変更例があり得ることを理解しなければならない。
【００３３】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例をさらに詳細に説明する。
【００３４】
第１実施例
図１は、本発明の第１実施例によるモータの回転子２０を示す平面図である。
【００３５】
図１を参照すれば、回転子２０は、固定子の回転子挿入孔に挿入され、回転可能に設置されるモータの回転子であって、回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋め込まれた複数の永久磁石２２とを含む。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入設置される回転軸挿入孔２５が形成されていて、回転軸挿入孔２５の周りに複数の永久磁石挿入孔２６が形成されている。そして、複数の永久磁石２２は、複数の永久磁石挿入孔２６にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する。この際、複数の永久磁石２２は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置される。
【００３６】
このように第１実施例による回転子２０は、回転子鉄心２１に永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置されるように挿入設置されることによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００３７】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を配置するとき、磁極の中心側は、厚くて、磁極の縁部側は、薄く形成された部分(ａ＜ｂ)を配置することによって、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させることができる。これにより、第１実施例による回転子２０を具備するモータの空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができる。これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【００３８】
以下、具体的に第１実施例による回転子２０について詳しく説明する。
【００３９】
回転子鉄心２１は、同一の形状を有する複数の回転子鉄板２４を軸方向に積層して形成する。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入される回転軸挿入孔２５が形成されている。回転子鉄心２１は、回転軸挿入孔２５の外郭に複数の永久磁石挿入孔２６が形成されている。
【００４０】
この際、回転子鉄板２４としては、ケイ素鋼板が使用されることができる。回転軸挿入孔２５及び永久磁石挿入孔２６は、回転子鉄心２１の上部面に対して垂直方向に形成されることができる。
【００４１】
第１実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として外郭に回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が四角で永久磁石２２が設置される４つの永久磁石挿入孔２６が回転子鉄心２１に形成された例を開示したが、これに限定されるものではない。例えば、永久磁石挿入孔２６は、回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が台形形態を有することができる。
【００４２】
また、複数の永久磁石２２は、それぞれ回転子鉄心２１の複数の永久磁石挿入孔２６に挿入されて設置される。この際、複数の永久磁石２２は、コイルで発生する磁束との相互作用によってトークを発生させる。永久磁石２２としては、希土類磁石が使用されることができる。
【００４３】
特に複数の永久磁石２２は、空隙磁束密度の不均衡を解消するために、それぞれ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置されるように永久磁石挿入孔２６に挿入設置される。このように複数の永久磁石２２を配置する理由は、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作るためである。空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができ、これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【００４４】
この際、複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５を中心として互いに対称するように設置され、回転軸３０に垂直する方向の断面が台形形態を有することができる。複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５に対向する側が他側に比べて長さが長い。すなわち複数の永久磁石２２は、それぞれ第１辺４１、第２辺４２、第３辺４３及び第４辺４４を有することができる。この際、第１辺４１は、回転軸挿入孔２５に対向する。第２辺４２は、第１辺４１に対向する。第３辺４３は、第１辺４１と第２辺４２の一端を互いに連結し、第１及び第２辺４１、４２より短くて、磁極の中心部分に配置される。また、第４辺４４は、第１辺４１と第２辺４２の他端を互いに連結し、第３辺４３より短くて、磁極の縁部に配置される。この際、複数の永久磁石２２は、第３辺４３と第４辺４４が平行な台形形態を有することができる。
【００４５】
例えば、複数の永久磁石２２は、Ｎ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第１永久磁石２８と、前記Ｓ極を形成して互いに隣り合う一対のの第２永久磁石２９とを含むことができる。回転軸３０を中心として一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９は、互いに対称するように回転子鉄心２１に設置される。もちろん一対の第１永久磁石２８は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。また、一対の第２永久磁石２９は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。この際、一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９間の角は、鈍角であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、鋭角を成すように配置されることができる。すなわち一対の第１永久磁石２８が形成する角及び一対の第２永久磁石２９が形成する角は、鈍角であり、隣り合う１つの第１永久磁石２８と１つの第２永久磁石２９とが形成する角は、鋭角である。
【００４６】
図１に示されたように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、それぞれ２つであることがある。一対の第１永久磁石２８の間の角と、一対の第２永久磁石２９の間の角は、それぞれ９０度以上であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、９０度以下になるように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【００４７】
また、第１実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として４つの永久磁石２２が配置され、一対の第１永久磁石２８がＮ極を形成し、一対の第２永久磁石２９がＳ極を形成する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、４つ以上の偶数の永久磁石２２が回転子鉄心２１に挿入設置されるか、または隣り合う複数の永久磁石２２は、互いに異なる極性を有するように回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【００４８】
一方、第１実施例では、永久磁石が第３辺４３及び第４辺４４が平行な台形形態を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、第３辺４３及び第４辺４４は、互いに平行しなくてもよい。もちろん第３辺４３部分が第４辺より厚く形成される（ａ＜ｂ）。
【００４９】
このような第１実施例による回転子２０は、ブラシリース直流モータの回転子として使用されることができる。
【００５０】
第２実施例
図２は、本発明の第２実施例によるモータの回転子１２０を示す平面図である。
【００５１】
図２を参照すれば、第２実施例による回転子１２０は、回転子鉄心２１、複数の永久磁石２２、及び複数の導体バー２３を含む。ここで、回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２が挿入設置された構造は、第１実施例による回転子（図１の２０）と同一なので、詳細な説明を省略し、複数の導体バー２３を中心として説明する。
【００５２】
回転子鉄心２１は、複数の永久磁石挿入孔２６の外周縁に複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。ここで、複数の導体バー挿入孔２７は、永久磁石挿入孔２６が形成された方向、すなわち回転子鉄心２１を貫通する形態で形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、長い形状を有し、回転子鉄心２１の外郭に配置されている。導体バー挿入孔２７は、永久磁石２２に向けてスロット（ｓｌｏｔ）で形成されることができる。例えば、導体バー挿入孔２７は、長い楕円形、長い矩形形態で長辺の両端が外側に凸設された形態などで形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、同一の形態で形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７の間隔が一定に形成されることができる（ｄ１＝ｄ２）。
【００５３】
また、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。複数の導体バー２３の間隔が一定に形成されることができる。複数の導体バー２３は、導体バー挿入孔２７にダイキャスティング方法で設置されることができる。この際、導体バー２３は、一般的に電気伝導性に優れており、ダイキャスティングが可能なアルミニウムＡｌ素材を使用することができる。ダイキャスティングで形成される導体バー２３は、導体バー挿入孔２７の形状に対応する形態で形成される。
【００５４】
また、第２実施例による回転子１２０は、第１実施例による回転子（図１の２０）と同一の永久磁石２２の配置構造を有するので、第１実施例による回転子（図１の２０）のように、回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置され得るように挿入設置することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００５５】
以下、このような第２実施例による回転子１２０を有するモータ１００について図３を参照して説明する。ここで、図３は、図２の回転子１２０を有するモータ１００を示す平面図である。
【００５６】
第２実施例による回転子１２０を有するモータ１００は、ＬＳＰＭ（Ｌｉｎｅ  Ｓｔａｒｔ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータのような同期型モータであって、回転子１２０と、回転子１２０が回転可能に挿入設置される固定子１０とを含む。固定子１０は、中心部分に回転子挿入孔１８が形成されており、回転子挿入孔１８の内周面にコイル１６が巻き取られている。そして、回転子１２０は、固定子１０の回転子挿入孔１８に挿入され、回転可能に設置される。
【００５７】
ここで、固定子１０は、回転子挿入孔１８が形成された固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１の回転子挿入孔１８の内周面に沿って巻き取られたコイル１６とを含む。この際、回転子挿入孔１８の内径は、回転子１２０の外径より大きく形成され、回転子挿入孔１８の内径と回転子１２０の外径の差が空隙を形成する。
【００５８】
固定子鉄心１１は、同一の形状を有する複数個の固定子鉄板１２を軸方向に積層して形成する。固定子鉄心１１は、内側に回転子１２０が挿入されて位置することができる回転子挿入孔１８が形成されている。固定子鉄心１１は、内周面に沿って一定間隔で複数のトゥース１４が形成されている。複数のトゥース１４は、固定子鉄心１１の内周面から固定子鉄心１１の中心軸に向けて突出し、回転子挿入孔１８に挿入されて設置される回転子１２０の外周面に近接するように配置される。この際、固定子鉄板１２としては、ケイ素鉄板が使用されることができる。固定子鉄心１１の内側のトゥース１４の終端が形成する仮想面の内側が回転子挿入孔１８を形成する。
【００５９】
また、コイル１６は、複数のトゥース１４にそれぞれ巻き取られることによって、交流電源が印加されれば、固定子１０の構造によって回転磁束を発生させる。
【００６０】
一方、図示してはいないが、回転軸３０は、同期型モータ１００のケースを構成するケーシング（ｃａｓｉｎｇ）やシェル（ｓｈｅｌｌ）にベアリングを媒介で回転可能に設置される。
【００６１】
このようなモータ１００は、回転子１２０の導体バー２３に誘起される電圧によって生成される２次電流と、固定子１０のコイル１６によって発生する磁束の相互作用によって発生するトークによって回転子１２０が回転を開始し、起動して正格運転時には、回転子１２０に設置された永久磁石２２の磁束と固定子１０で発生する磁束が相互同期化され、固定子１０の回転磁界の速度として運転する。
【００６２】
この際、回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置され得るように挿入設置することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００６３】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分が配置することによって、図４の波形図で確認することができるように、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作ることができる。この際、図４の波形図で、横軸は、角度θを示し、縦軸は、磁束密度Ｂを示す。
【００６４】
第３実施例
図５は、本発明の第３実施例による厚さが異なる永久磁石２２と間隔が異なる導体バー２３を有する同期型モータの回転子２０ａを示す平面図である。図６は、図５の回転子２０ａを有する同期型モータ１００ａを示す平面図である。また、図７は、図５の回転子２０ａの構造によって発生する空隙磁束密度と、それによる波形図を概略的に示す図である。
【００６５】
図５〜図７を参照すれば、本発明の第３実施例による同期型モータ１００ａは、回転子２０ａと、回転子２０ａが回転可能に挿入設置される固定子１０とを含む。固定子１０は、中心部分に回転子挿入孔１８が形成されており、回転子挿入孔１８の内周面にコイル１６が巻き取られている。また、回転子２０ａは、固定子１０の回転子挿入孔１８に挿入され、回転可能に設置される。
【００６６】
固定子１０は、回転子挿入孔１８が形成された固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１の回転子挿入孔１８の内周面に沿って巻き取られたコイル１６とを含む。この際、回転子挿入孔１８の内径は、回転子２０ａの外径より大きく形成され、回転子挿入孔１８の内径と回転子２０ａの外径の差が空隙を形成する。
【００６７】
固定子鉄心１１は、同一の形状を有する複数の固定子鉄板１２を軸方向に積層して形成する。固定子鉄心１１は、内側に回転子２０ａが挿入されて位置することができる回転子挿入孔１８が形成されている。固定子鉄心１１は、内周面に沿って一定間隔で複数のトゥース１４が形成されている。複数のトゥース１４は、固定子鉄心１１の内周面から固定子鉄心１１の中心軸に向けて突出し、回転子挿入孔１８に挿入されて設置される回転子２０ａの外周面に近接するように配置される。この際、固定子鉄板１２としては、ケイ素鉄板が使用されることができる。固定子鉄心１１の内側のトゥース１４の終端が形成する仮想面の内側が回転子挿入孔１８を形成する。
【００６８】
また、コイル１６は、複数のトゥース１４にそれぞれ巻き取られることによって、交流電源が印加されれば、固定子１０の構造によって回転磁束を発生させる。
【００６９】
一方、図示してはいないが、回転軸３０は、同期型モータ１００ａのケースを構成するケーシング（ｃａｓｉｎｇ）やシェル（ｓｈｅｌｌ）にベアリングを媒介で回転可能に設置される。
【００７０】
回転子２０ａは、固定子の回転子挿入孔に挿入され、回転可能に設置される同期型モータ１００ａの回転子であって、回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋め込まれた複数の永久磁石２２と、複数の導体バー２３とを含む。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入設置される回転軸挿入孔２５が形成されていて、回転軸挿入孔２５の周りに複数の永久磁石挿入孔２６が形成されていて、複数の永久磁石挿入孔２６外側の周りに複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。複数の永久磁石２２は、複数の永久磁石挿入孔２６にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する。また、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。この際、複数の永久磁石２２は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置される。複数の永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１は、磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成される。
【００７１】
このように第３実施例による回転子２０ａは、回転子鉄心２１に永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置されるように挿入設置されることによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００７２】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を配置するとき、磁極の中心側は、厚く、磁極の縁部側は、薄く形成された部分（ａ＜ｂ）を配置することによって、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させることができる。これにより、第３実施例による回転子２０ａを具備するモータの空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができる。これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【００７３】
また、永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。このように空隙磁束密度をサイン波形状で具現することによって、同期型モータ１００ａの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータ１００ａの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【００７４】
以下、このような第３実施例による回転子２０ａについて具体的に説明する。
【００７５】
回転子鉄心２１は、同一の形状を有する複数の回転子鉄板２４を軸方向に積層して形成する。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入される回転軸挿入孔２５が形成されている。回転子鉄心２１は、回転軸挿入孔２５の外郭に複数の永久磁石挿入孔２６が形成されている。そして、回転子鉄心２１は、複数の永久磁石挿入孔２６の外周縁に複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。
【００７６】
この際、回転子鉄板２４としては、ケイ素鋼板が使用されることができる。回転軸挿入孔２５及び永久磁石挿入孔２６は、回転子鉄心２１の上部面に対して垂直方向に形成されることができる。
【００７７】
第３実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として外郭に回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が四角で永久磁石２２が設置される４つの永久磁石挿入孔２６が回転子鉄心２１に形成された例を開示したが、これに限定されもるのではない。例えば、永久磁石挿入孔２６は、回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が台形形態を有することができる。
【００７８】
また、複数の永久磁石２２は、それぞれ回転子鉄心２１の複数の永久磁石挿入孔２６に挿入されて設置される。この際、複数の永久磁石２２は、コイルで発生する磁束との相互作用によってトークを発生させる。永久磁石２２としては、希土類磁石が使用されることができる。
【００７９】
特に複数の永久磁石２２は、空隙磁束密度の不均衡を解消するために、それぞれ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置されるように永久磁石挿入孔２６に挿入設置される。このように複数の永久磁石２２を配置する理由は、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作るためである。空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができ、これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【００８０】
この際、複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５を中心として互いに対称するように設置され、回転軸３０に垂直する方向の断面が台形形態を有することができる。複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５に対向する側が他側に比べて長さが長い。すなわち複数の永久磁石２２は、それぞれ第１辺４１、第２辺４２、第３辺４３及び第４辺４４を有することができる。この際、第１辺４１は、回転軸挿入孔２５に対向する。第２辺４２は、第１辺４１に対向する。第３辺４３は、第１辺４１と第２辺４２の一端を互いに連結し、第１及び第２辺４１、４２より短くて、磁極の中心部分に配置される。そして、第４辺４４は、第１辺４１と第２辺４２の他端を互いに連結し、第３辺４３より短くて、磁極の縁部に配置される。この際、複数の永久磁石２２は、第３辺４３と第４辺４４が平行な台形形態を有することができる。
【００８１】
例えば、複数の永久磁石２２は、Ｎ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第１永久磁石２８と、前記Ｓ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第２永久磁石２９とを含むことができる。回転軸３０を中心として一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９は、互いに対称するように回転子鉄心２１に設置される。もちろん一対の第１永久磁石２８は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。また、一対の第２永久磁石２９は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。この際、一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９間の角は、鈍角であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、鋭角を成すように配置されることができる。すなわち一対の第１永久磁石２８が形成する角及び一対の第２永久磁石２９の形成する角は、鈍角であり、隣り合う１つの第１永久磁石２８と１つの第２永久磁石２９とが形成する角は、鋭角である。
【００８２】
図５に示されたように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、それぞれ２つであることがある。一対の第１永久磁石２８間の角と、一対の第２永久磁石２９間の角は、それぞれ９０度以上であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、９０度以下になるように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【００８３】
また、第３実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として４つの永久磁石２２が配置され、一対の第１永久磁石２８がＮ極を形成し、一対の第２永久磁石２９がＳ極を形成する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、４つ以上の偶数の永久磁石２２が回転子鉄心２１に挿入設置されるか、または隣り合う複数の永久磁石２２は、互いに異なる極性を有するように回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【００８４】
一方、第３実施例では、永久磁石が第３辺４３及び第４辺４４が平行な台形形態を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、第３辺４３及び第４辺４４は、互いに平行しなくてもよい。もちろん第３辺４３部分が第４辺より厚く形成される（ａ＜ｂ）。
【００８５】
また、前述したように、回転子鉄心２１は、複数の永久磁石挿入孔２６の外周縁に複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。ここで、複数の導体バー挿入孔２７は、永久磁石挿入孔２６が形成された方向、すなわち回転子鉄心２１を貫通する形態で形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、長い形態を有し、回転子鉄心２１の外郭に配置されている。導体バー挿入孔２７は、永久磁石２２に向けてスロット（ｓｌｏｔ）で形成されることができる。例えば、導体バー挿入孔２７は、長い卵円形、長い矩形形態で長辺の両端が外側に凸設した形態などで形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、同一の形態で形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７間の間隔は、磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて広く形成されることができる（ｄ１＞ｄ２）。好ましくは、複数の導体バー挿入孔２７間の間隔は、磁極の中心から縁部側に行くほど狭くなるように形成するものである。
【００８６】
また、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。複数の導体バー２３は、導体バー挿入孔２７にダイキャスティング方法で設置されることができる。導体バー２３は、一般的に電気伝導性に優れていて、ダイキャスティングが可能なアルミニウムＡｌ素材を使用することができる。ダイキャスティングで形成される導体バー２３は、導体バー挿入孔２７の形状に対応する形態で形成される。この際、複数の導体バー２３間の間隔は、前述した複数の導体バー挿入孔２７によって磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて広く形成される。
【００８７】
このように永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成する理由は、図７に示されたように、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現するためである。すなわち通常的な場合、複数の導体バーは、回転軸３０の中心に向けて放射状に設置されるので、回転子と固定子間の空隙磁束密度が球形波を形成し、これにより発生するコギングトークによって振動と騒音が大きくなった。一方、第３実施例のように、磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現する場合、第３実施例による同期型モータ１００ａの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータ１００ａの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【００８８】
特に複数の導体バー２３間の間隔は、磁極の中心から縁部側に行くほど狭くなるように回転子鉄心２１に挿入設置することによって、空隙磁束密度は、永久磁石２２の磁極の中心部分で最も高くて、磁極の中心部分から外郭に行くほど空隙磁束密度が次第に減少させることができるので、空隙磁束密度をサイン波形状にさらに近く具現することができる。
【００８９】
このような第３実施例による同期型モータ１００ａは、回転子２０ａの導体バー２３に誘起される電圧によって生成される２次電流と、固定子１０のコイル１６によって発生する磁束の相互作用によって発生するトークによって回転子２０ａが回転を開始し、起動して正格運転時には、回転子２０ａに設置された永久磁石２２の磁束と固定子１０で発生する磁束が相互同期化され、固定子１０の回転磁界の速度として運転する。
【００９０】
この際、回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置され得るように挿入設置することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【００９１】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分が配置することによって、図７の波形図で確認することができるように、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作ることができる。この際、図７の波形図で、横軸は、角度θを示し、縦軸は、磁束密度Ｂを示す。
【００９２】
また、永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。
【００９３】
第４実施例
図８は、本発明の第４実施例による厚さが異なる永久磁石２２と間隔が異なる導体バー２３を有する同期型モータの回転子２０ｂを示す平面図である。図９は、図８の回転子２０ｂを有する同期型モータ１００ｂを示す平面図である。また、図１０は、図８の回転子２０ｂの構造によって発生する空隙磁束密度と、それによる波形図を概略的に示す図面である。
【００９４】
図８〜図１０を参照すれば、本発明の第４実施例による同期型モータ１００ｂは、回転子２０ｂと、回転子２０ｂが回転可能に挿入設置される固定子１０とを含む。固定子１０は、中心部分に回転子挿入孔１８が形成されており、回転子挿入孔１８の内周面にコイル１６が巻き取られている。また、回転子２０ｂは、固定子１０の回転子挿入孔１８に挿入され、回転可能に設置される。
【００９５】
固定子１０は、回転子挿入孔１８が形成された固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１の回転子挿入孔１８の内周面に沿って巻き取られたコイル１６とを含む。この際、回転子挿入孔１８の内径は、回転子２０ｂの外径より大きく形成され、回転子挿入孔１８の内径と回転子２０ｂの外径の差が空隙を形成する。
【００９６】
固定子鉄心１１は、同一の形状を有する複数の固定子鉄板１２を軸方向に積層して形成する。固定子鉄心１１は、内側に回転子２０ｂが挿入されて位置することができる回転子挿入孔１８が形成されている。固定子鉄心１１は、内周面に沿って一定間隔で複数のトゥース１４が形成されている。複数のトゥース１４は、固定子鉄心１１の内周面から固定子鉄心１１の中心軸に向けて突出し、回転子挿入孔１８に挿入されて設置される回転子２０ｂの外周面に近接するように配置される。この際、固定子鉄板１２としては、ケイ素鉄板が使用されることができる。固定子鉄心１１の内側のトゥース１４の終端が形成する仮想面の内側が回転子挿入孔１８を形成する。
【００９７】
また、コイル１６は、複数のトゥース１４にそれぞれ巻き取られることによって、交流電源が印加されれば、固定子１０の構造によって回転磁束を発生させる。
【００９８】
一方、図示してはいないが、回転軸３０は、同期型モータ１００ｂのケースを構成するケーシング（ｃａｓｉｎｇ）やシェル（ｓｈｅｌｌ）にベアリングを媒介で回転可能に設置される。
【００９９】
回転子２０ｂは、固定子の回転子挿入孔に挿入され、回転可能に設置される同期型モータ１００ｂの回転子であって、回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋め込まれた複数の永久磁石２２と、複数の導体バー２３とを含む。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入設置される回転軸挿入孔２５が形成されていて、回転軸挿入孔２５の周りに複数の永久磁石挿入孔２６が形成されていて、複数の永久磁石挿入孔２６外側の周りに複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。複数の永久磁石２２は、複数の永久磁石挿入孔２６にそれぞれ挿入され、Ｎ極とＳ極を形成する。また、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。この際、複数の永久磁石２２は、それぞれ磁極の中心からの距離によって異なる厚さを有し、且つ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置される。複数の永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１は、磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成される。
【０１００】
このように第４実施例による回転子２０ｂは、回転子鉄心２１に永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は、厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置されるように挿入設置されることによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【０１０１】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を配置するとき、磁極の中心側は、厚くて、磁極の縁部側は、薄く形成された部分（ａ＜ｂ）を配置することによって、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させることができる。これにより、第４実施例による回転子２０ｂを具備するモータの空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができる。これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【０１０２】
また、永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３の長さＬ１を磁極の縁部における導体バー２３の長さＬ２より短く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。このように空隙磁束密度をサイン波形状で具現することによって、同期型モータ１００ｂの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータ１００ｂの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【０１０３】
以下、このような第４実施例による回転子２０ｂに対して具体的に説明する。
【０１０４】
回転子鉄心２１は、同一の形状を有する複数の回転子鉄板２４を軸方向に積層して形成する。回転子鉄心２１は、中心部分に回転軸３０が挿入される回転軸挿入孔２５が形成されている。回転子鉄心２１は、回転軸挿入孔２５の外郭に複数の永久磁石挿入孔２６が形成されている。また、回転子鉄心２１は、複数の永久磁石挿入孔２６の外周縁に複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。
【０１０５】
この際、回転子鉄板２４としては、ケイ素鋼板が使用されることができる。回転軸挿入孔２５及び永久磁石挿入孔２６は、回転子鉄心２１の上部面に対して垂直方向に形成されることができる。
【０１０６】
第４実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として外郭に回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が四角で永久磁石２２が設置される４つの永久磁石挿入孔２６が回転子鉄心２１に形成された例を開示したが、これに限定されるものではない。例えば、永久磁石挿入孔２６は、回転軸挿入孔２５の軸方向に対して断面が台形形態を有することができる。
【０１０７】
また、複数の永久磁石２２は、それぞれ回転子鉄心２１の複数の永久磁石挿入孔２６に挿入されて設置される。この際、複数の永久磁石２２は、コイルで発生する磁束との相互作用によってトークを発生させる。永久磁石２２としては、希土類磁石が使用されることができる。
【０１０８】
特に複数の永久磁石２２は、空隙磁束密度の不均衡を解消するために、それぞれ磁極の中心側に厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側に薄く形成された部分ａが配置されるように永久磁石挿入孔２６に挿入設置される。このように複数の永久磁石２２を配置する理由は、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作るためである。空隙磁束密度をサイン波形状で作ることによって、モータのコギングトーク及びトークリップルを減少させることができ、これにより、モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを最小化することができる。
【０１０９】
この際、複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５を中心として互いに対称するように設置され、回転軸３０に垂直する方向の断面が台形形態を有することができる。複数の永久磁石２２は、回転軸挿入孔２５に対向する側が他側に比べて長さが長い。すなわち複数の永久磁石２２は、それぞれ第１辺４１、第２辺４２、第３辺４３及び第４辺４４を有することができる。この際、第１辺４１は、回転軸挿入孔２５に対向する。第２辺４２は、第１辺４１に対向する。第３辺４３は、第１辺４１と第２辺４２の一端を互いに連結し、第１及び第２辺４１、４２より短く、磁極の中心部分に配置される。そして、第４辺４４は、第１辺４１と第２辺４２の他端を互いに連結し、第３辺４３より短くて、磁極の縁部に配置される。この際、複数の永久磁石２２は、第３辺４３と第４辺４４が平行な台形形態を有することができる。
【０１１０】
例えば、複数の永久磁石２２は、Ｎ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第１永久磁石２８と、前記Ｓ極を形成し、互いに隣り合う一対のの第２永久磁石２９とを含むことができる。回転軸３０を中心として一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９は、互いに対称するように回転子鉄心２１に設置される。もちろん一対の第１永久磁石２８は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。また、一対の第２永久磁石２９は、互いに対向する側に厚く形成された部分ｂが配置され、反対側は、薄く形成された部分ａが配置される。この際、一対の第１永久磁石２８及び一対の第２永久磁石２９間の角は、鈍角であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、鋭角を成すように配置されることができる。すなわち一対の第１永久磁石２８が形成する角及び一対の第２永久磁石２９が形成する角は、鈍角であり、隣り合う１つの第１永久磁石２８と１つの第２永久磁石２９とが形成する角は、鋭角である。
【０１１１】
図８に示されたように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、それぞれ２つであることができる。一対の第１永久磁石２８間の角と、一対の第２永久磁石２９間の角は、それぞれ９０度以上であり、隣り合う第１永久磁石２８と第２永久磁石２９との間の角は、９０度以下になるように、複数の第１及び第２永久磁石２８、２９は、回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【０１１２】
また、第４実施例では、回転軸挿入孔２５を中心として４つの永久磁石２２が配置され、一対の第１永久磁石２８がＮ極を形成し、一対の第２永久磁石２９がＳ極を形成する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、４つ以上の偶数の永久磁石２２が回転子鉄心２１に挿入設置されるか、または隣り合う複数の永久磁石２２は、互いに異なる極性を有するように回転子鉄心２１に挿入設置されることができる。
【０１１３】
一方、第４実施例では、永久磁石が第３辺４３及び第４辺４４が平行な台形形態を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、第３辺４３及び第４辺４４は、互いに平行しなくてもよい。もちろん第３辺４３部分が第４辺より厚く形成される（ａ＜ｂ）。
【０１１４】
また、前述したように、回転子鉄心２１は、複数の永久磁石挿入孔２６の外周縁に複数の導体バー挿入孔２７が形成されている。ここで、複数の導体バー挿入孔２７は、永久磁石挿入孔２６が形成された方向、すなわち回転子鉄心２１を貫通する形態で形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、長い形態を有し、回転子鉄心２１の外郭に配置されている。導体バー挿入孔２７は、永久磁石２２に向けてスロット（ｓｌｏｔ）で形成されることができる。例えば、導体バー挿入孔２７は、長い卵円形、長い矩形形態で長辺の両端が外側に凸設した形態などで形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７間の間隔が一定であるように形成されることができる。複数の導体バー挿入孔２７は、磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて長さが短く形成されることができる（Ｌ１＞Ｌ２）。好ましくは、複数の導体バー挿入孔２７の長さは、磁極の中心から縁部側に行くほど次第に長さが短くなるように形成するものである。
【０１１５】
また、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。複数の導体バー２３間の間隔が一定であるように形成されることができる。複数の導体バー２３は、導体バー挿入孔２７にダイキャスティング方法で設置されることができる。導体バー２３は、一般的に電気伝導性に優れていて、ダイキャスティングが可能なアルミニウムＡｌ素材を使用することができる。ダイキャスティングで形成される導体バー２３は。導体バー挿入孔２７の形状に対応する形態で形成される。この際、複数の導体バー２３の長さは、前述した複数の導体バー挿入孔２７によって磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて短く形成される。このように複数の導体バー２３を形成することによって、磁極を形成する永久磁石２２と導体バー２３との間の距離は、磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて長く形成される。
【０１１６】
このように永久磁石２２が形成する磁極の中心部分の導体バー２３の長さＬ１を磁極の縁部の導体バー２３の長さＬ２より短く形成する理由は、図１０に示されたように、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現するためである。すなわち通常の場合、複数の導体バーは、回転軸３０の中心に向けて放射状に設置されるので、回転子と固定子との間の空隙磁束密度が球形波を形成し、これにより、発生するコギングトークに起因して振動と騒音が大きくなった。一方、第４実施例のように、磁極の中心部分における導体バー２３の長さＬ１を磁極の縁部における導体バー２３の長さＬ２より短く形成することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。これにより、第４実施例による同期型モータ１００ｂの駆動時に発生するコギングトークを低減し、同期型モータ１００ｂの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【０１１７】
特に複数の導体バー２３の長さは、磁極の中心から縁部側に行くほど次第に小さくなる回転子鉄心２１に挿入設置することによって、空隙磁束密度は、永久磁石２２の磁極の中心部分で最も高くて、磁極の中心部分から外郭に行くほど空隙磁束密度が次第に減少させることができるので、空隙磁束密度をサイン波形状にさらに近く具現することができる。
【０１１８】
このような第４実施例による同期型モータ１００ｂは、回転子２０ｂの導体バー２３に誘起される電圧によって生成される２次電流と、固定子１０のコイル１６によって発生する磁束の相互作用によって発生するトークによって回転子２０ｂが回転を開始し、起動して正格運転時には、回転子２０ｂに設置された永久磁石２２の磁束と固定子１０で発生する磁束が相互同期化され、固定子１０の回転磁界の速度として運転する。
【０１１９】
この際、回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は厚く形成された部分ｂが配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分ａが配置され得るように挿入設置することによって、空隙磁束密度をサイン波形状で具現し、コギングトークを低減し、トークリップルを最小化させて、振動及び騒音特性を改善することができる。
【０１２０】
すなわち回転子鉄心２１に複数の永久磁石２２を挿入設置するとき、磁極の中心側は厚く形成された部分が配置され、磁極の縁部側は、薄く形成された部分が配置することによって、図１０の波形図で確認することができるように、磁極の縁部に比べて磁極の中心部分で高い磁束を発生させて、空隙磁束密度をサイン波形状で作ることができる。この際、図１０の波形図で、横軸は、角度θを示し、縦軸は、磁束密度Ｂを示す。図１０を参照すれば、回転子２０ｂに厚さが異なる永久磁石を挿入設置することによって、空隙磁束密度がサイン波形状に具現されることを確認することができる。
【０１２１】
また、永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３の長さＬ１を磁極の縁部における導体バー２３の長さＬ２より短く形成することによって、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現することができる。
【０１２２】
第５実施例
一方、第４実施例では、複数の導体バー２３間の間隔が一定に形成された例を開示したが、これに限定されるものではない。すなわち図１１に示されたように、複数の永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３の間隔ｄ２より広く形成することもできる。
【０１２３】
図１１は、本発明の第４実施例による同期型モータの回転子１２０ｂを示す平面図である。
【０１２４】
図１１を参照すれば、本発明の第４実施例による回転子１２０ｂは、複数の永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成されることを除いて、第４実施例による回転子（図８の２０ｂ）と同一の構造を有するので、複数の導体バー２３が回転子鉄心２１に設置された構造を中心として説明すれば、次の通りである。
【０１２５】
ここで、複数の導体バー２３は、複数の導体バー挿入孔２７にそれぞれ挿入されて設置される。複数の導体バー２３間の間隔は、前述した複数の導体バー挿入孔２７によって磁極の中心部分が磁極の縁部に比べて広く形成される。
【０１２６】
このように永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成する理由は、空隙磁束密度を磁極の中心部分に集束させて、空隙磁束密度をサイン波形状で具現するためである。第２実施例のように、永久磁石２２が形成する磁極の中心部分における導体バー２３の長さを磁極の縁部における導体バー２３の長さより短く形成し、同時に、磁極の中心部分における導体バー２３間の間隔ｄ１を磁極の縁部における導体バー２３間の間隔ｄ２より広く形成することによって、空隙磁束密度をサイン波形状にさらに近く具現することができる。したがって、第２実施例による同期型モータの駆動時に発生するコギングトークを低減することができ、これにより、同期型モータの駆動時に振動及び騒音が発生することを低減することができる。
【０１２７】
特に複数の導体バー２３間の間隔は、磁極の中心から縁部側に行くほど狭くなるように回転子鉄心２１に挿入設置することによって、空隙磁束密度は、永久磁石２２の磁極の中心部分で最も高くて、磁極の中心部分から外郭に行くほど空隙磁束密度が次第に減少させることができるので、空隙磁束密度をサイン波形状にさらに近く具現することができる。
【０１２８】
一方、本明細書と図面に開示された実施例は、理解を助けるために特定例を提示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開示された実施例以外にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例が実施可能であるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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