KR100465711B1 - 유니버셜 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유니버셜 모터에 관한 것으로서, 특히 고정자와 회전자 사이의 공기를 회전자로 집중시켜 회전자의 과열을 방지한 유니버셜 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유니버셜 모터는 내벽에 계자 코일이 권선되는 돌극이 복수개 돌출 형성된 고정자와, 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 배치되고, 전기자 코일이 권선된 회전자와, 상기 돌극 사이에 배치되어 상기 회전자의 회전시 회전자와 고정자 사이에서 원심력에 의해 회전되는 공기를 상기 회전자로 안내하는 가이드 수단을 포함하여 구성된다.

Description

유니버셜 모터{Universal motor}

본 발명은 유니버셜 모터에 관한 것으로서, 특히 고정자와 회전자 사이의 공기를 회전자로 집중시켜 회전자의 과열을 방지한 유니버셜 모터에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 유니버셜 모터는 내벽에 서로 대향되는 한 쌍의 돌극(2a,2b)이 돌출 형성되어 그 돌극(2a,2b)에 각각 계자코일(2c)이 권선된 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 내부에 상기 돌극(2a,2b)과 에어 갭(a)을 두고 배치되고 외주면에 전기자 코일(4)이 권선된 회전자(6)와, 상기 회전자(6)의 전기자 코일(4)에 흐르는 전류를 출입시키는 브러시(8)와, 상기 브러시(8)와 전기자 코일(4) 사이에 흐르는 전류를 정류시키는 정류자(10)와, 전방이 개구되어 외부 공기가 유입되고 후방에 공기 배출구(12a)가 형성된 모터 하우징(12)과, 상기 회전자(6)의 중앙에 축설되어 상기 회전자(6)과 함께 회전되는 회전축(14) 등으로 이루어진다.

그리고, 상기 회전축(14)에는 임펠러(18)가 고정되어 상기 회전축(14)과 함께 회전되면서 송풍력을 발생시키기 때문에 임펠러 하우징(20)의 공기 흡입구(20a)을 통해 공기가 유입되고, 상기 임펠러 하우징(20)으로 유입된 공기는 디퓨저(22)와 가이드 베인(24)의 안내를 받아 모터 하우징(12)으로 유동된다.

한편, 미설명부호 16은 상기 고정자(2)와 계자 코일 사이를 절연시키는 프로텍터(16)이다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 청소기용 원심송풍기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 모터에 외부 전원이 공급되면, 고정자(2)와 회전자(6) 사이에 전자기력이 발생되어 회전자(6)와 함께 회전축(14)이 회전되면서 임펠러(18)로 모터의 구동력을 전달한다.

상기 임펠러(18)는 모터의 구동력을 전달받아 회전되면서 송풍력을 발생시키기 때문에 외부 공기가 임펠러 하우징(20)을 통해 모터 하우징(12) 유입되어 모터 방열시킨 후, 모터 하우징(12)의 공기배출구(12a)를 통해 외부로 배출된다.

그러나, 종래 기술에 따른 유니버셜 모터는 계자 코일과 전기자 코일(4)에 전류가 흐르면서 열이 발생되는데, 구조적으로 외측에 위치된 고정자(2)는 쉽게 방열되지만 상기 고정자(2)에 둘러싸인 회전자(6)는 쉽게 방열되지 못하기 때문에 회전자(6)를 충분히 냉각시킬 수 없어 전기자 코일(4)에 흐르는 전류가 열저항에 의해 감소되면서 모터의 효율 및 수명이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 회전자(6)를 크게 형성하거나 전기자 코일(4)의 직경을 크게 하고, 상기 회전자(6)를 방열이 잘 되는 재질로 형성하는 등의 방안이 안출되었으나, 이러한 방안은 제조비의 상승을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저렴한 비용으로 회전자을 충분히 방열시킬 수 있는 구조로 변경하여 효율 및 수명이 향상될 수 있는 유니버셜 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유니버셜 모터가 도시된 측단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 고정자와 회전자의 평면도,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유니버셜 모터가 도시된 측단면도,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가이드 벽이 도시된 평면도,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 벽이 도시된 평면도,

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가이드 벽이 도시된 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

52 : 고정자 54 : 전기자코일

56 : 회전자 60 : 정류자

62 : 브러쉬 64 : 프로텍터

68 : 가이드 벽

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유니버셜 모터는 내벽에 계자 코일이 권선되는 돌극이 복수개 돌출 형성된 고정자와; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 배치되고, 전기자 코일이 권선된 회전자와; 상기 고정자의 돌극 사이에 배치되어 상기 회전자가 회전될 때 상기 고정자와 회전사 사이의 공기가 상기 회전자를 향하도록 안내하는 가이드 수단을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 유니버셜 모터는 전방이 개구되고 후방에 공기 배출구(50a)가 형성되어 외관을 형성하는 모터 하우징(50)과, 상기 모터 하우징(50)의 내부에 장착되고 내벽에 계자 코일(52b)이 권선되는 돌극(52a)이 한 쌍 돌출 형성된 고정자(52)와, 상기 고정자(52)의 내부에 회전 가능하게 배치되고 전기자 코일(54)이 권선된 회전자(56)와, 상기 고정자의 돌극(52a) 사이에 배치되어 상기 회전자(56)의 회전시 회전자(56)와 고정자(52) 사이에서 원심력에 의해 상기 회전자(56)와 동일방향으로 회전되는 공기를 상기 회전자(56)로 안내하는 가이드 수단을 포함하여 구성된다.

그리고, 본 발명의 유니버셜 모터는 상기 회전자(56)의 중앙에 축설되어 상기 회전자(56)와 일체로 회전되면서 모터의 구동력을 외부로 전달하는 회전축(58)과, 상기 회전축(58)의 후방 단부에 장착되어 상기 전기자 코일(54)에 전류가 한 방향으로만 흐르도록 정류시키는 정류자(60)와, 상기 정류자(60)의 양측에 기계적으로 접촉된 한 쌍의 브러쉬(62)를 더 포함한다.

좀 더 자세히 설명하면, 상기 회전자(56)는 얇은 전기강판으로 형성된 코어(55)가 회전축(58)의 축방향으로 적층되고 상기 코어(55)에 전기자 코일(54)이 권선되어 이루어지는데, 상기 코어(55)는 외주면에 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 슬릿(55a)과 치(55b)가 형성되고, 중앙에 상기 회전축(58)이 전/후방향으로 축설될 수 있도록 홀(55c)이 형성된다.

상기 고정자(52)는 내주면에 서로 대향되는 한 쌍의 돌극(52a)이 돌출 형성된 코어(51)가 회전축(58)의 축방향으로 적층되고, 상기 돌극(52a)에 각각 계자 코일이 권선되어 이루어진다.

여기서, 상기 한 쌍의 돌극(52a)과 회전자의 코어(55) 사이에는 소정의 에어 갭(g)이 있다.

상기 가이드 수단은 상기 회전자(56)가 상기 한 쌍의 돌극(52a)에 의해 일부 감싸져 있기 때문에 공기가 돌극 사이의 개방된 부위(O)를 통해 상기 회전자(56)로 유동될 수 있도록 상기 돌극이 형성되지 않은 고정자의 코어(51) 내벽에서 상기 회전자(56)를 향해 돌출되되, 상기 돌극(52a) 사이의 중심으로 갈수록 점차 두껍게 형성된 한 쌍의 가이드 벽(68)으로 이루어진다.

따라서, 상기 회전자(56)의 회전시 상기 회전자(56)와 고정자(52) 사이에 있는 공기가 원심력의 영향을 받아 상기 회전자(56)와 동일방향으로 회전되면서 상기 가이드 벽(68)을 따라 상기 돌극 사이의 개방된 부위(O)로 안내되기 때문에 공기가 상기 회전자(56)로 집중적으로 유동되어 상기 회전자(56)가 쉽게 방열될 수 있다.

한편, 상기 회전자(56)로 유동된 공기는 회전자(56)를 따라 브러쉬(62)와 기계적 접촉을 하고 있는 정류자(60)로 유동되기 때문에 정류자(60) 또한 쉽게 방열될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 벽(68)은 상기 고정자(52)의 내벽에 대해서 상기 회전자(56)를 향해 경사지게 형성되어 공기를 안내하는 양 경사면(68a)이 각각 평평하게 형성된다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 가이드 벽(68')은 공기를 안내하는 양 경사면(68a')이 원심력에 의해 회전되는 공기의 유동방향으로 오목한 곡면으로 형성되어 상기 회전자(56)의 회전시 원심력에 의해 회전자(56)와 동일 방향으로 회전되는 공기가 상기 가이드 벽(68')을 따라 유동될 때 저항이 최소가 되도록 한다.

그리고, 미설명부호 64는 고정자(52)의 전/후방 마지막에 적층되는 엔드 코어에 각각 장착되어 고정자의 코어(51)와 계자 코일 사이를 절연시키는 프로텍터(Protector)(64)이다.

또한, 미설명부호 70은 임펠러(70)이고, 미설명부호 72는 디퓨저(72), 미설명부호 74는 가이드 베인(74), 미설명부호 76은 임펠러 하우징(76)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

모터에 외부 전원이 인가되면, 계자 코일과 전기자 코일(54)에 전류가 흐르면서 전자기력이 발생되어 이 전자기력에 의해 상기 회전자(56)가 일방향으로 회전되고, 상기 회전자(56)와 함께 회전축(58)이 회전되면서 외부로 모터의 구동력을 전달한다.

이 때, 상기 고정자(52)와 회전자(56) 사이에서 공기가 원심력에 의해 상기 회전자(56)와 동일 방향으로 회전되면서 상기 가이드 벽(68)의 안내를 받아 회전자(56)로 집중적으로 유동되어 상기 회전자(56)를 방열시키고, 상기 회전자(56)를 따라 축방향으로 유동되어 상기 정류자(60)를 방열시킨 후 모터 하우징(50)의 공기 배출구(50a)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 종래와 같은 프로텍터(64)을 사용할 수 있도록 가이드 벽(80)이 절연재질로 별도로 형성되어 상기 고정자의 코어(51) 내벽에 고정된다.

여기서, 상기 가이드 벽(80)은 플라스틱 재질로 사출 성형된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유니버셜 모터는 돌극이 형성되지 않은 고정자의 내벽에서 상기 회전자를 향해 가이드 벽이 돌출되되, 상기 가이드 벽이 돌극 사이의 개구된 부위의 중심으로 갈수록 두꺼워지도록 형성되어, 상기 회전자의 회전시 회전자와 고정자 사이에서 원심력에 의해 회전되는 공기가 상기 가이드 벽의 안내를 받아 상기 회전자로 집중적으로 유동되기 때문에 회전자가 용이하게 방열되어 회전자의 과열로 인한 효율 및 수명의 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 내벽에 계자 코일이 권선되는 돌극이 복수개 돌출 형성된 고정자와; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 배치되고, 전기자 코일이 권선된 회전자와; 상기 고정자의 돌극 사이에 배치되어 상기 회전자가 회전될 때 상기 고정자와 회전사 사이의 공기가 상기 회전자를 향하도록 안내하는 가이드 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 수단은 상기 고정자의 내벽에서 상기 돌극 사이의 중심으로 갈수록 두꺼워지도록 상기 회전자를 향해 돌출 형성된 가이드 벽으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 벽은 공기를 안내하는 경사면이 평평하게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 벽은 공기를 안내하는 경사면이 원심력에 의해 회전되는 공기의 유동방향으로 오목한 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 벽은 절연재질로 성형되어 상기 고정자의 내벽에 고정된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 가이드 벽은 플라스틱 재질로 성형된 것을 특징으로 하는 유니버셜 모터.