KR100624985B1

KR100624985B1 - 모터

Info

Publication number: KR100624985B1
Application number: KR1020050020094A
Authority: KR
Inventors: 장향수
Original assignee: 장향수
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20060099081A

Abstract

본 발명의 목적은 출력효율을 크게 향상 시키도록 한 모터를 제공하는데 있다. 이러한 본 발명은 고정자와 회전자와의 사이에 형성되어 전기적 상호작용을 하게 하는 공극을 회전자의 내외주면에서 2개가 되게 형성한 구조이다. 이 때문에 인가되는 전원과의 대비 회전자의 회전력을 크게 향상 시킴으로써 모터의 출력효율이 높아짐과 아울러 그 전기소모를 크게 줄일 수 있게 한 것이다.

모터, 고정자, 회전자, 공극, 브러시, 코일, 철심, 회전자계

Description

모터{Motor}

도1은 본 발명에 따른 제1실시예의 모터를 나타낸 단면도,

도2는 도1에서 A-A선 단면도,

도3는 도1에서 표시B부분을 나타낸 사시도,

도4는 도3의 분리 사시도,

도5는 본 발명에 따른 제2실시예의 모터를 나타낸 단면도,

도6는 도5에서의 C-C선 단면도,

도7은 도5에서 표시D부분을 나타낸 사시도,

도8은 도7의 분리 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:하우징 20:회전자

21:회전축 21a:절단부

21b:관통공 22:셀

22a:"I"자형 철심 22b:코일

23:셀 고정판 23a:돌기

23b:구멍 24a:볼트부재

24b:너트부재 30:고정자

31:제1영구자석 32:제2영구자석

33:제1원기둥형체 33a:고정축

41:베어링 42:정류자

43,141:브러시 130:고정자

131:제1고정자 132:원통형체

132a:제1슬롯 133:제1도체바

135:제2고정자 136:제2원기둥형체

136a:제2슬롯 137:제2도체바

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력효율을 크게 향상 시키도록 한 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전동기라 하여 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 기기를 말하는데, 전원에 따라 직류전동기와 교류전동기로 대별된다. 이러한 모터는 고정자와 회전자를 구비하여 외부에서 인가되는 전원에 따라 고정자와 회전자가 전기적 상호작용을 하여 회전자가 회전함으로써 변환된 기계에너지를 외부로 전달하도록 되어 있고, 통상 고정자의 내측에 회전자가 위치하여 그 상호작용을 수행하도록 되어 있다.

그러나 이러한 기존의 모터는 고정자와 회전자와의 사이에 형성되어 전기적 상호작용을 하게 하는 공극이 1개이기 때문에 모터의 회전속도를 향상 시키는데는 다소 한계가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정자와 회전자와의 사이에 형성되어 전기적 상호작용을 하게 하는 공극을 회전자의 내외주면에서 2개가 되게 형성하여 인가되는 전원과의 대비 회전자의 회전력을 크게 향상 시키도록 한 모터에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터에 있어서, 중공구조의 하우징; 상기 하우징의 일측으로 내외부를 관통하게 설치되어 축상에 외부 전원과 연결되는 브러시를 탑재하는 중간 부위에 절단부들을 갖는 회전축과, "I"자형의 철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축 절단부들 사이의 외주연을 따라 소정 간격을 두고 원형으로 배열되어 그 사이에 상기 브러시로부터 도출되는 전류를 통해 자속을 발생시키는 코일이 권선된 셀들과, 상기 회전축의 절단부들에 각각 내설되어 상기 셀들을 상기 회전축에 일체로 고정하기 위한 셀 고정판들로 이루어진 회전자; 및 상기 셀들의 내외주면과 소정 공극을 두고 각각 대응하게 상기 하우징에 고정 설치되어 상기 코일과의 전기적 상호작용으로 상기 회전축에 회전력을 발생시키는 고정자를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 고정자는 상기 하우징의 내주면에 고정 설치되는 다수개의 제1영구자석들; 및 상기 회전축에 삽설되는 고정축으로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축의 절단부들 내에 위치하는 제1원기둥형체의 외주면에 고정 설치되는 다수개의 제2영구자석들로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 고정자는 고리형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 하우징의 내주면에 고정 설치되고 그 내주면에 다수개의 제1슬롯들을 갖는 원통형체와, 상기 제1슬롯들에 주입된 제1도체바로 이루어진 제1고정자; 및 원형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축에 삽설되는 고정축으로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축의 절단부들 내에 위치하며 외주면에 다수개의 제2슬롯들을 갖는 제2원기둥형체와, 상기 제2슬롯들에 주입된 제2도체바로 이루어진 제2고정자로 이루어짐이 바람직하다.

상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면 전체를 통하여 동일한 부위에는 동일한 도면부호를 표기한다.

도1은 본 발명에 따른 제1실시예의 모터를 나타낸 단면도, 도2는 도1에서 A-A선 단면도, 도3는 도1에서 표시B부분을 나타낸 사시도, 도4는 도3의 분리 사시도이다.

도1∼도4에 표시된 본 발명의 모터는 DC 전동기를 제1실시예로 하고 있다. 이러한 본 발명의 모터는 하우징(10)과, 회전자(20)와, 고정자(30)로 대별된다.

상기 하우징(10)은 내부에 수용공간을 갖는 구조부로, 그 내부에 상기 회전 자(20)와 고정자(30)를 수용하여 그 회전자(20)와 고정자(30)가 전기적으로 상호작용을 하게 하는 장소를 마련하게 하는 역할을 한다.

상기 회전자(20)는 상기 하우징(10)의 일측으로 내외부를 관통하게 설치되는 회전축(21)을 구비하고 있다. 상기 회전축(21)은 상기 하우징(10)의 좌우 양측에 설치되는 베어링(41)에 축설되어 회전되게 설치된다. 상기 하우징(10)의 일측으로 노출되는 상기 회전축(21)의 일측은 외부에 회전력을 전달하는 풀리(PULLY)의 역할을 한다. 이러한 회전축(21)의 타측에는 축상에 정류자(42)가 설치되어 있고, 이 정류자(42)의 외주연으로 외부 전원과 연결되는 브러시(43)가 탑재되어 있는데, 상기 브러시(43)는 상기 회전축(21)의 축상에 있도록 상기 하우징(10)에 내설된다. 이와 같은 회전축(21)의 중간 부위에는 절단부들(21a)이 형성되어 있고, 이 절단부들(21) 사이와 연락하도록 상기 회전축(21)의 일측으로는 내부에 관통공(21b)을 형성하고 있다. 이러한 회전축(21)의 외주연에는 셀들(22)들이 배열된다.

상기 셀들(22)은 중앙에 구멍(h)을 갖는 "I"자형의 철심들(22a)이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축(21) 절단부들(21a) 사이의 외주연을 따라 소정 간격을 두고 원형으로 배열되며 그 사이에 상기 브러시(43)로부터 도출되는 전류를 통해 자속을 발생시키는 코일(22b)을 권선하고 있다. 상기 코일(22b)은 상기 정류자(42)와 전기적으로 연결되면서 상기 셀들(22)의 사이 사이에 권선된다.

상기 셀들(22)은 상기 회전축(21)의 절단부들(21a)에 각각 내설되는 셀 고정판들(23)을 통해 상기 회전축(21)에 일체로 고정되는데, 상기 셀 고정판들(23)은 상기 셀들(22)의 배열 각도와 동일한 각도로 방사상으로 돌출되는 돌기들(23a)들을 형성하여 그 사이에 상기 셀들(22)을 안정되게 고정하며 상기 회전축(21)에 고정된다. 상기 돌기들(23a)은 그 중앙에 상기 구멍(h)과 연락하는 구멍들(23b)을 형성하여 상기 구멍(h)과 구멍들(23b)을 관통하는 볼트부재(24a)와 나사 결합되는 너트부재(24b)를 이용하여 상기 셀들(22)을 안정되게 고정하고 있다. 또한 상기 셀 고정판들(23)은 상기 절단부들(21a)로 인해 소정 거리를 두고 2개로 분리되는 상기 회전축(21)을 하나로 일체화되게 연결하는 역할을 한다.

한편 상기 고정자(30)는 상기 하우징(10)에 상기 코일(22b)이 권선된 셀들(22)의 내외주면과 소정 공극을 두고 각각 대응하게 고정 설치되어 상기 코일(22b)과의 전기적 상호작용으로 상기 회전축(21)에 회전력을 발생시키는 역할을 하는데, 이를 위해 상기 하우징(10)의 내주면에 고정 설치되는 다수개의 제1영구자석들(31)과, 상기 회전축(21)의 관통공(21b)에 삽설되는 고정축(33a)으로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축(21)의 절단부들(21a) 내에 위치하는 금속재질의 제1원기둥형체(33)의 외주면에 고정 설치되는 다수개의 제2영구자석들(32)을 구비하여 상기 코일(22b)과 전기적 상호작용을 하도록 되어 있다.

서로 대응하는 상기 제1및 제2영구자석들(31,32)은 서로 다른 극성을 갖고 상기 하우징(10)의 내주면과 상기 제1원기둥체(33)의 외주면에 각각 고정 설치된다. 참조부호(45)는 상기 고정축(33a)에 축설되는 베어링을 나타낸 것이다.

따라서, 외부 전원이 상기 브러시(43)를 통해 상기 회전자(20)의 코일(22b)에 인가되면 상기 회전자(20)와 고정자(30)와의 사이, 즉 상기 제1영구자석들(31)과 회전자(20)와의 사이 및 상기 제2영구자석들(32)과 회전자(20)와의 사이에 형성 되는 2개의 공극들에는 전기적 상호작용으로 회전자계가 형성되는데, 이는 기존의 모터에서 고정자와 회전자와의 사이에 형성되는 1개의 공극에서 형성되는 회전자계를 상기 회전자(20)의 내외주면에서 동시에 형성하게 하여 결국 상기 회전자(20)의 회전력을 커지게 함으로써 모터의 출력효율을 높아지게 한다. 즉 인가되는 전원과 대비하여 모터의 회전력을 높히게 한다.

도5는 본 발명에 따른 제2실시예의 모터를 나타낸 단면도, 도6는 도5에서의 C-C선 단면도, 도7은 도5에서 표시D부분을 나타낸 사시도, 도8은 도7의 분리 사시도이다.

도5∼도8에 표시된 본 발명의 모터는 AC 단상 및 3상 겸용 유도전동기를 제2실시예로 하고 있다. 이러한 본 발명의 모터는 하우징(10)과, 회전자(20)와, 고정자(130)로 대별되는데, 상기 하우징(10)과 회전자(20)의 구조는 상기 제1실시예의 모터에서 하우징(10)과 회전자(20)의 구조와 동일하고 그 설치구도 또한 동일하기 때문에 동일 도면부호를 표기함과 아울러 그 설명을 생략한다. 따라서 이하에서는 상기 고정자(130)만을 다른 도면부호로 표기하여 설명한다. 참조부호(141)은 단상 및 3상을 겸용하게 하는 브러시를 나타낸 것이다.

상기 고정자(130)는 제1실시예의 고정자(30)와 동일하게 상기 하우징(10)에 상기 코일(22b)이 권선된 셀들(22)의 내외주면과 소정 공극을 두고 각각 대응하게 고정 설치되어 상기 코일(22b)과의 전기적 상호작용으로 상기 회전축(21)에 회전력을 발생시키는 역할을 하는데, 이를 위해 고리형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 하우징(10)의 내주면에 고정 설치되고 그 내주면에 다수개의 제1슬롯 들(132a)을 갖는 원통형체(132)와, 상기 제1슬롯들(132a)에 주입된 제1도체바(133)로 이루어진 제1고정자(131); 및 원형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축(21)의 관통공(21b)에 삽설되는 고정축(136b)로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축(21)의 절단부들(21a) 내에 위치하며 외주면에 다수개의 제2슬롯들(136a)을 갖는 제2원기둥형체(136)와, 상기 제2슬롯들(136a)에 주입된 제2도체바(137)로 이루어진 제2고정자(135)를 구비하여 상기 코일(22b)과 전기적 상호작용을 하도록 되어 있다.

상기 제1및 제2슬롯들(132a,136a)은 상기 원통체(132)와 제2원기둥형체(136)에 비스듬하게 형성되어 시동 중에 이상현상을 개선하도록 함이 바람직하다. 또한 상기 제1및 제2도체(133,137)은 알루미늄인 것이 바람직하다.

따라서, 외부 전원이 상기 브러시(43)를 통해 상기 회전자(20)의 코일(22b)에 인가되면 상기 회전자(20)와 고정자(30)와의 사이, 즉 상기 제1고정자(131)와 회전자(20)와의 사이 및 상기 제2고정자(135)와 회전자(20)와의 사이에 형성되는 2개의 공극들에는 전기적 상호작용으로 회전자계가 형성되는데, 이는 기존의 모터와 비교하여 회전자계를 상기 회전자(20)의 내외주면에서 동시에 형성하게 하여 결국 상기 회전자(20)의 회전력을 커지게 함으로써 모터의 출력효율을 높아지게 한다. 즉 인가되는 전원과 대비하여 모터의 회전력을 높히게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고정자와 회전자와의 사이에 형성되어 전기적 상호작용을 하게 하는 공극을 회전자의 내외주면에서 2개가 되게 형성하여 인가되는 전원과의 대비 회전자의 회전력을 크게 향상 시킴으로써 모터의 출력효율이 높아짐과 아울러 그 전기소모를 크게 줄일 수 있게 한 효과가 있다.

지금까지는 본 발명을 특정한 실시예들을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면은 본 발명의 기술사상을 한정한 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.

Claims

모터에 있어서,

중공구조의 하우징;

상기 하우징의 일측으로 내외부를 관통하게 설치되어 축상에 외부 전원과 연결되는 브러시를 탑재하는 중간 부위에 절단부들을 갖는 회전축과, "I"자형의 철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축 절단부들 사이의 외주연을 따라 소정 간격을 두고 원형으로 배열되어 그 사이에 상기 브러시로부터 도출되는 전류를 통해 자속을 발생시키는 코일이 권선된 셀들과, 상기 회전축의 절단부들에 각각 내설되어 상기 셀들을 상기 회전축에 일체로 고정하기 위한 셀 고정판들로 이루어진 회전자; 및

상기 셀들의 내외주면과 소정 공극을 두고 각각 대응하게 상기 하우징에 고정 설치되어 상기 코일과의 전기적 상호작용으로 상기 회전축에 회전력을 발생시키는 고정자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서, 상기 고정자는

상기 하우징의 내주면에 고정 설치되는 다수개의 제1영구자석들; 및

상기 회전축에 삽설되는 고정축으로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축의 절단부들 내에 위치하는 제1원기둥형체의 외주면에 고정 설치되는 다수개의 제2영구자석들로 이루어짐을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서, 상기 고정자는

고리형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 하우징의 내주면에 고정 설치되고 그 내주면에 다수개의 제1슬롯들을 갖는 원통형체와, 상기 제1슬롯들에 주입된 제1도체바로 이루어진 제1고정자; 및

원형의 규소철심들이 적층되는 구조를 이루어 상기 회전축에 삽설되는 고정축으로 외부에 고정 설치되어 상기 회전축의 절단부들 내에 위치하며 외주면에 다수개의 제2슬롯들을 갖는 제2원기둥형체와, 상기 제2슬롯들에 주입된 제2도체바로 이루어진 제2고정자로 이루어짐을 특징으로 하는 모터.