(57)【要約】      （修正有）【課題】安定したマグネットの固定構造の提供【解決手段】複数個のロータコア部材が積層されるロータコア１１０、および前記ロータコア１１０のマグネット挿入ホール１１１内部に挿入される複数個のマグネット１５０を含み、最上層および最下層にそれぞれ配置されるロータコア部材に前記マグネット挿入ホール１１１の一側から前記マグネット挿入ホール１１１の中心方向に突出する固定パターン１１２を含むロータ。【選択図】図２
2016195533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のロータコア部材が積層されるロータコア；および
前記ロータコアのマグネット挿入ホール内部に挿入される複数個のマグネット；を含み、
最上層および最下層にそれぞれ配置されるロータコア部材に前記マグネット挿入ホールの一側から前記マグネット挿入ホールの中心方向に突出する固定パターンをさらに含む、ロータ。
【請求項２】
前記固定パターンは、
前記マグネット挿入ホールと一体で具現される、請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記固定パターンは、
前記マグネットの上面または下面の一部を覆う構造である、請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記固定パターンは、
前記マグネット挿入ホールの側面から０.３mm〜１.０mm突出する構造である、請求項２に記載のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアの最上層および最下層に配置されるロータコア部材の厚さが他のロータコア部材より厚い、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
モータハウジング；
前記モータハウジングに配置されるステータ；
前記ステータの内側に配置されるロータ；および
前記ロータの中心を貫通するシャフト；を含み、
前記ロータは、
複数個のロータコア部材が積層されるロータコアおよび前記ロータコアのマグネット挿入ホール内部に挿入される複数個のマグネットを含み、
最上層および最下層にそれぞれ配置されるロータコア部材に前記マグネット挿入ホールの一側から前記マグネット挿入ホールの中心方向に突出する固定パターンをさらに含む、モータ。
【請求項７】
板状の複数のロータコア部材を積層してロータコアを形成し、
前記ロータコアに設けられる複数のマグネット挿入ホールにマグネットを挿入し、前記ロータコア部材の最上層または最下層のマグネット挿入ホールの周辺部を加圧して前記マグネット挿入ホールの中心方向に突出する固定パターンを具現する、ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用モータおよびこれに適用されるロータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用モータが次第に高トルク、高速仕様に進化するにつれてモータに適用されるロータ(rotor)アセンブリー構造に対するロバスト設計が必須として要求されている。
【０００３】
一般的に、IPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)に適用されるロータの構造は、複数のディスク形状を有するロータコア部材を積層して形成する積層ロータコアを形成し、このようなロータコアにマグネットを挿入する構造で形成される。
【０００４】
この場合、ロータコアに挿入されるマグネットは、接着剤などを利用して前記マグネット挿入ホールに接着固定している。しかし、このような固定方式は長期間モータを使用したり、高温状態で長時間使用する場合、マグネットを固定している接着剤の接着力が弱まり、マグネットが最初の装着位置から動いたり、接着剤の剥離現象による異物の発生、高温でのガラス転移現象によってマグネットを固定することが不可能な状態となる問題を招くことになる。
【０００５】
これを克服するために、高温で耐えることができる接着剤が要求されているものの、価格の問題や高速回転時の恒久的な安定性確保の問題、そして経済性の問題で適用が容易ではないというのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施例は、前述した問題を解決するために、ロータの内部に挿入されるマグネットを接着剤を使用しない方式で挿入固定した後、ロータ部材の上部面にマグネット挿入ホール周辺部にマグネット固定パターンを具現することによって、外部の環境変化による接着剤の剥離による不安定な駆動現象および異物発生現象を除去して信頼性のあるモータを具現することができるようにし、特にロータの軸方向の圧力による固定方式を利用して安定したマグネットの固定構造を具現してマグネットの固定不良による振動、騒音の発生を予防するとともに工程費用の節減を具現することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するための手段として、本発明の実施例では複数個のロータコア部材が積層されるロータコアおよび前記ロータコアのマグネット挿入ホール内部に挿入される複数個のマグネットを含み、最上層および最下層にそれぞれ配置されるロータコア部材に前記マグネット挿入ホールの一側から前記マグネット挿入ホールの中心方向に突出する固定パターンをさらに含むロータを提供することができるようにする。
【０００８】
特に、前述した構造のロータは、モータハウジングと前記モータハウジングに配置されるステータ、そして前記ステータの内側に配置されるロータおよび前記ロータの中心を貫通するシャフトを含んでモータとして具現され得る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施例によれば、ロータの内部に挿入されるマグネットを接着剤を使用しない方式で挿入固定した後、ロータ部材の上部面にマグネット挿入ホール周辺部にマグネット固定パターンを具現することによって、外部環境変化による接着剤の剥離による不安定な駆動現象および異物発生現象を除去して信頼性のあるモータを具現することができる効果がある。
【００１０】
特に、マグネットの固定を、マグネットの上部と下部の方向から固定パターンが支持する構造で具現するところ、ロータの軸方向の圧力による固定方式を利用して安定したマグネットの固定構造を具現してマグネットの固定不良による振動、騒音の発生を予防するとともに工程費用の節減を具現することができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係るロータの構造を説明するための概念図。
【図２】本発明の実施例に係るロータの構造を説明するための概念図。
【図３】本発明の実施例に係るロータの構造を説明するための断面概念図。
【図４】本発明の実施例に係るロータ製造工程を説明するための工程概念図。
【図５】本発明の実施例に係るロータがシャフトと結合して組み立てられる作用状態図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では添付した図面を参照して本発明に係る構成および作用を具体的に説明する。添付図面を参照して説明するにおいて、図面符号に関わらず、同じ構成要素については同じ参照符号を付与し、これに対する重複説明は省略することにする。第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明するために用いることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。
【００１３】
図１は本発明の実施例に係るロータの構造を説明するための概念図であり、図２は図１のロータ部分の要部を拡大した概念図である。併せて、図３は本発明の実施例に係るロータの構造を説明するための断面概念図であり、図４は本発明の実施例に係るロータ製造工程を説明するための工程概念図である。
【００１４】
図１および図２を参照すれば、本発明の実施例に係るロータ１００は、複数個のロータコア部材が積層されるロータコア１１０と前記ロータコア１１０の内部に挿入される複数個のマグネット１５０を含んで構成される。特に、ロータ１００は固定パターン１１２をさらに含んで構成され得る。固定パターン１１２は、複数の積層構造で具現されるロータコア部材において、最外殻に配置される前記ロータコア部材に、前記マグネット挿入ホールの一側から前記マグネット挿入ホールの中心方向に突出され得る。
【００１５】
前記固定パターン１１２は前記マグネット挿入ホールの縁部から中心部方向に突出構造で具現される。そして、固定パターン１１２は前記マグネット１５０の上面または下面を支持固定できるようにする機能を遂行することができる。この場合、前記固定パターンは、別途の独立部材で具現することもできるが、好ましくは、前記マグネット挿入ホールと一体で具現できるようにする。
【００１６】
一例として、前記固定パターン１１２は、最上層のマグネット部材のマグネット挿入ホールが形成される境界部の地域を加圧して一定部分だけ、境界部の上面がマグネット挿入ホール側に突出するように具現することができる（図４参照）。
【００１７】
このような固定パターン１１２を前記マグネット部材と一体型で具現する場合、より構造的な安定性を確保することができることはもちろん、前記固定パターン１１２を通じて前述したマグネットをロータコア１１０内部に安定的に固定することができ、別途の接着剤を使用せずとも固定する構造（以下、「非接着剤結合構造」と定義する。）を具現することができ、接着剤による問題を一掃するとともに固定の信頼性を確保することができる。
【００１８】
図３は、このような前記固定パターン１１２の構造を図示した断面概念図である。
【００１９】
図３を参照すれば、本発明の実施例に係る固定パターン１１２は、複数のロータコア部材が積層されたロータ１１０内部に挿入されるマグネット１５０の上面と下面を固定支持できる突出構造で具現され得る。特に、マグネット挿入ホールの境界部から内側に突出する構造で具現することができ、図３の(a)、(b)に図示したように、前記固定パターン１１２は、前記マグネット１５０の上面または下面の一部を覆う構造で具現され得る。この場合、前記固定パターン１１２は、前記マグネット挿入ホールの側面から０.３mm〜１.０mm突出する構造で具現することができる。突出厚さが０.３mm未満の場合には、固定支持力が弱くなりマグネットの離脱を防止することが難しくなり、１.０mmを超過する場合には、固定力は良くなるが、均一な厚さのロータコア部材の厚さ偏差に影響を与えることになり、信頼性のある磁力形成が難しくなる。
【００２０】
そこで、本発明の他の実施例では、図３の(a)に図示されたように、均一な厚さのロータコア部材を具現することの他に、前記ロータコアの最上層および最下層に配置されるロータコア部材の厚さ(T１、T２)が他のロータコア部材(T３、T４)より厚い構造で具現されるようにする。
【００２１】
これを通じて、図４の工程でのように、加圧を通じてマグネット挿入ホールの境界部から突出するように伸びるマグネット部材の変動を緩和して各ロータコア部材の厚さ偏差によるエラーを緩和することができるようになる。このような実施例としては、前記ロータコアの最上層および最下層に配置されるロータコア部材の厚さ(T１、T２)と他のロータコア部材(T３、T４)の厚さの比率は(１.１〜２.０)：１の範囲を充足するように具現することができる。
【００２２】
併せて、本発明の実施例に係る多様な固定パターンの構造は、図３の(b)のように、マグネットの上面または下面に一定の領域に面接触する構造で具現される形状や、図３の(c)のように、突出する構造物を複数形成する構造など、多様に変形して具現することができることはいうまでもない。
【００２３】
このような固定パターンを具現する方法を図４を通じて説明すれば次の通りである。
【００２４】
図４を参照すれば、まず、(a)ロータコア部材を複数積層してロータコア１１０を形成し、(b)最上面のマグネット挿入ホール境界部をジグ(J)を通じて加圧して固定パターンを具現する。その後、(c)ロータコア１１０を回転させてマグネット挿入ホールにマグネットを挿入した後、(d)再びロータコアを固定し、(e)ジグを通じて最下面のマグネット挿入ホールの境界部を加圧して固定パターンを具現することによって、マグネットを安定的に固定することができる構造で装着することができる。
【００２５】
この場合、(b)段階の工程と(c)段階の工程は順序を変えて進行することもできる。すなわち、マグネットを先に挿入し、ロータコアの上部と下部に固定パターンを具現する方式で進行することもできる。
【００２６】
以下では、図１および図２を参照して、本発明の実施例に係るロータの他の構成を説明することにする。
【００２７】
図１を参照すれば、前記ロータコア１１０は薄い板状のディスク形態であるロータコア部材が複数積層されて形成される構造物である。この場合、前記ロータコア部材は薄い板状のディスク形態で形成され、概略０.５mm前後の厚さを有する鋼板で形成される。前記ロータコア部材は薄い鋼板を打ち抜き工程を遂行して形成し、複数個が積層形成されてロータコア１１０を形成する。前記複数のロータコア部材の積層で形成されたロータコア１１０の中央には、後でシャフトが結合されるシャフト結合ホール１４０が設けられ、前記シャフト結合ホール１４０にはシャフトが圧入結合され、前記シャフトを中心にロータコアが回転可能にモータに設置される。
【００２８】
前記ロータコア１１０の内部には、マグネット挿入ホール１１１が複数設けられ得る。前記マグネット挿入ホール１１１は前述した複数個のマグネットが挿入される構造で結合することができるように、前記ロータコア１１０の長手方向に延びるホールの形態で具現され得る。
【００２９】
前記マグネット挿入ホール１１１には、前記シャフト結合ホール１１４の中心軸と平行した方向に挿入結合されるマグネット１５０が挿入されて結合される。この場合、前記マグネット挿入ホール１１１は一定の間隔で複数貫通形成された方がよいが、本発明の実施例によれば、前記マグネット挿入ホール１１１は前記ロータコア１１１０の外周面に沿って８個が正八角形を形成するように配置されることが好ましい。特に、前記マグネット挿入ホール１１１の上面境界部には、本発明の実施例に係る固定パターン１１２が突出形成され得ることは前述した通りである。
【００３０】
一方、前記マグネット挿入ホール１１１の個数は、前記した８個以外にもロータコアの大きさなどの変化に応じて増減され、正五角形(５個)、正六角形(６個)からなることもでき、８個以上設けられることも可能である。特に、本発明の実施例では、前記マグネット挿入ホール１１１と挿入されるマグネット１５０との間に接着剤などの接着物質を使用しない非接着剤構造で結合されるところ、前記マグネット挿入ホールの内表面と前記マグネットの外表面の全部または一部は、接着剤なしで直接面接触する構造で具現することができる。
【００３１】
また、前記ロータコア１１０の上部面および下部面には一対の固定プレート１２０、１３０が配置され、前記固定プレート１２０、１３０は前記ロータコア部材の積層構造の最上部面および最下部面の表面と面接触し、圧入されて結合され得るようになる。この場合、本発明の特徴的な構成として前記固定プレート中のロータコア１１０の下部面に配置される固定プレート１２０（以下、「第１固定プレート」という。）は、前述の通り、表面加工を通じて一定の突出パターンであるマグネット固定用圧入パターン１２１を複数含んで、マグネットの軸方向支持力を補完する構造で具現することもできる。
【００３２】
前記第１および第２固定プレート１２０、１３０は、前記ロータコア部材の直径と対応するディスク(disk)形態で構成され、後でシャフトが圧入される中央の通孔(H１、H２)を除いたすべての部分が塞がった状態で形成され、本発明の非接着結合構造を具現するマグネット固定用圧入パターンが突出するように加工される。このとき、前記通孔(H１、H２)は、結合されるシャフトの直径に対応するように構成される。また、前記第１および第２固定プレートは前記ロータコア部材の厚さに対応されるか、多少厚く形成され得る。また、前記ロータコア１００の小型化のためには、第１および第２固定プレートの厚さは最小に形成されることが好ましい。
【００３３】
また、前記第１および第２固定プレート１２０、１３０は、前記ロータコア部材と同じ材質で形成された方がよいが、これは圧入工程を通した焼成変形および相互干渉による固定容易性とともに、熱膨張および収縮時に同じ熱膨脹率で、ともに変わることが好ましいためである。併せて、前記第１および第２固定プレート１２０、１３０は、それぞれ前記ロータコア１００の、露出された最上面と最下面で別途の固定ユニットなしに圧入工程による加圧力でそれぞれ結合され、前記ロータコア１００の両端の露出面と面接触されることが好ましい。
【００３４】
図５は、図１〜図３で詳述した本発明の実施例に係るロータがシャフトと結合して組み立てられる作用状態図を図示したものである。
【００３５】
図５に図示されたように、図１で詳述した本発明の実施例に係るロータ１００の中心を貫通するシャフト２００が結合され、前述したロータ１００の上、下部面には固定プレート１２０、１３０が配置され、特に、前記ロータの構造に最上層および最下層のロータコア部材に設けられるマグネット挿入ホールの境界部には、固定パターンが具現されてマグネットを安定的に固定できるようにする。これを通じて複数のマグネット１５０が接着剤がなくても固定が可能となる。このようなロータは、後でモータハウジングとステータなどが構造物と結合して多様なモータを具現することができる。
【００３６】
前述したような本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない限度内では多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の記述した実施例に限定されて定められてはならず、特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等物などによって定められるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００：ロータ
１１０：ロータコア
１１１：マグネット挿入ホール
１１２：固定パターン
１２０：第１固定プレート
１２１：マグネット固定用圧入パターン
１３０：第２固定プレート
１４０：シャフト結合ホール
１５０：マグネット
２００：シャフト
【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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