KR100724448B1

KR100724448B1 - 외전형 전동기

Info

Publication number: KR100724448B1
Application number: KR1020060036926A
Authority: KR
Inventors: 정태욱; 엄재부; 정한수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-06-04
Anticipated expiration: 2026-04-24

Abstract

본 발명은 외전형 전동기에 관한 것으로, 한 쌍의 베어링에 의해 회전 지지되는 회전축과; 영구 자석이 장착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 상기 회전축에 고정된 회전자와; 상기 회전축의 반경 방향의 내측으로 상기 영구 자석과 이격 설치된 고정자와; 상기 한 쌍의 베어링에 고정되어 상기 고정자를 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓과; 상기 한 쌍의 지지 브라켓의 사이 공간에 배치된 구동회로부를; 포함하여, 전동기의 두께를 줄여 소형화할 수 있고 방열효과를 향상시킬 수 있으며 노이즈의 영향을 방지할 수 있는 외전형 전동기를 제공한다.

외전형 전동기, 구동회로부, 리드선, 방열핀, 방열구

Description

외전형 전동기{EXTERNAL ROTOR TYPE MOTOR}

도 1은 종래의 외전형 전동기의 내부 구성을 도시한 단면도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외전형 전동기의 구성을 도시한 측단면도

도 3은 도 2의 하측 브라켓의 평면도

도 4는 도 2의 회전자의 평면도

도 5는 도 2의 회전자의 측단면도

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

100: 외전형 전동기 110: 고정자

120: 회전자 120d: 방열구

123: 방열핀 121: 영구 자석

122: 회전자 프레임 130: 회전축

151: 상측 브라켓 152: 하측 브라켓

152d: 리드선 관통공 180: 구동회로부

본 발명은 외전형 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 장소에 설치 할 수 있도록 두께를 작게 할 뿐만 아니라 부품의 수가 적어 제조 비용이 절감되고 전동기의 냉각 특성을 향상시킴과 동시에, 노이즈의 영향을 받지 않으며 전동기의 두께를 줄일 수 있고 온도 상승을 방지할 수 있는 외전형 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 외전형 전동기는 세탁기나 에어컨 등의 팬 구동에 주로 사용되는 전동기로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 외전형 전동기(1)로서 고정자측(50)은 하우징(52), 엔드 브라켓(51), 고정자(10) 등으로 구성되며, 회전자측(20)은 회전자(20a), 영구자석(21), 회전축(30) 등으로 구성된다.

하우징(52)의 베어링 고정부(52a)에 의해 상측 베어링(42)이 고정되고, 엔드 브라켓(51)의 베어링 고정부(51a)에 의해 하측 베어링(41)이 고정된다.

회전자(20a)의 보스부(22)는 회전축(30)에 끼워져 고정되어 있다. 보스부(22)에 끼워지는 회전축(30)의 외주면에는 널링(knurling) 공구 요철(31)이 형성되어 있다. 이 널링 공구 요철(31)에 의해 회전축(30)은 보스부(22)에 압입되어 결합된다.

고정자(10)는 엔드 브라켓(51)에 장착된 별도의 고정부(54)에 의해 지지 고정된다. 회전자(20a)와 고정자(10)는 하우징(52)과 엔드 브라켓(51)으로 이루어진 공간 내부에 위치하게 된다.

또한, 구동회로기판(80)은 전동기의 중심부에 여러가지 구조물이 설치되므로 통상 고정자의 권선 코일(미도시) 밑에 설치되거나 외부에 설치하여 리드선(미도시)으로 연결된다. 구동회로기판의 위에는 온도상승을 방지하기 위한 방열판(70)이 설치된다.

도면 중 미설명 부호 "60"은 전자부품이다.

외전형 전동기의 동작 원리는 공지이고, 본 발명과 직접적인 관계가 없기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

상기의 구성과 같이, 고정자의 권선 코일의 밑에 구동회로기판이 설치될 경우, 권선 코일에 전류가 흘러서 발생하는 전자파에 의해 구동회로기판 내에 노이즈가 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해 구동기판회로를 외부에 설치할 경우에는 별도의 공간이 필요하게 되어 전동기의 크기가 커지고 전동기의 발열이 구동회로기판에 영향을 미쳐 부품의 온도 안정성이 나빠지는 문제점이 있었다.

또한, 전동기의 발열 문제를 해결하기 위해 구동회로기판의 파워 스위칭 소자 위에 방열판을 설치하는 경우에는 구동회로기판의 취부 공간이 협소하여 구동회로기판이나 방열판의 설치가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 전동기의 두께를 줄일 수 있고 구동회로기판의 온도 상승을 방지할 수 있는 외전형 전동기를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 이를 통해, 설치 공간의 폭이 협소한 장소에도 쉽게 적용할 수 있는 외전형 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 부품의 수를 크게 줄임으로써 조립에 소요되는 작업 시간을 줄여 제조 비용을 절감하는 것이다.

그리고, 본 발명은 구동회로기판이 노이즈의 영향을 받지 않는 외전형 전동 기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상측 베어링과 하측 베어링으로 이루어진 한 쌍의 베어링에 의해 회전 지지되는 회전축과; 영구 자석이 장착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 상기 회전축에 고정된 회전자와; 상기 회전축의 반경 방향의 내측으로 상기 영구 자석과 이격 설치된 고정자와; 상기 상측 베어링과 상기 하측 베어링에 각각 고정되어 상기 고정자를 지지하는 상측 브라켓과 하측 브라켓으로 이루어진 한 쌍의 지지 브라켓과; 상기 한 쌍의 지지 브라켓의 사이 공간에 배치된 구동회로부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기를 제공한다.

상기와 같이 구성함으로써 별도의 하우징과 고정부재 없이 지지 브라켓만으로 고정자를 지지할 수 있으며, 이에 따라 전동기의 두께를 줄일 수 있고 전동기의 발열을 방지할 수 있다. 즉, 지지 브라켓만으로 고정자를 고정 지지함으로써 상측 및 하측 베어링을 지지 브라켓에 장착할 수 있게 되어 전동기의 두께를 줄일 수 있고, 별도의 하우징 없이 회전자가 외부에 노출되기 때문에 전동기를 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 구동회로부는 상기 한 쌍의 지지 브라켓 사이에 설치된다. 고정자가 상기 한 쌍의 지지 브라켓 즉, 상측 브라켓과 하측 브라켓에 의해 지지됨으로써 별도의 고정자 지지부재가 필요 없게 되어 상측과 하측 브라켓 사이의 공간을 확보할 수 있고, 이 공간에 구동회로부를 설치함으로써 구동회로부를 고정자 밑에 설치하거나 전동기 외부에 설치하는 경우에 비하여 전동기의 두께를 줄일 수 있다. 이 경우 구동회로부의 외경은 고정자의 형상에 의해 결정되고 내경은 지지 베어링의 외경에 의해 결정된다.

또한, 상기 구동회로부를 상측 및 하측 브라켓 사이에 설치함으로써 금속 재질의 브라켓이 노이즈 차폐 쉴드의 역할을 하여 구동회로의 노이즈 차폐 효과가 향상된다.

상기와 같이 상측과 하측 브라켓 사이에 구동회로부를 설치할 경우 구동회로기판과 외부 전원을 연결시키는 리드선이 하측 브라켓을 통과할 수 있어야 한다. 따라서, 한 쌍의 지지 브라켓 중 상기 회전자와 보다 멀리 이격된 하측 브라켓에는 리드선을 통과시키기 위한 리드선 관통공이 형성된다. 이로 인하여, 리드선의 길이를 줄여 제작비용을 절감하며, 조립의 편의를 도모할 수 있다.

한편, 상측 브라켓은 상기 구동회로부 상의 소자와 접촉되도록 설치된다. 특히, 발열이 많은 구동회로부 상의 파워 스위칭 소자를 상측 브라켓과 접촉하도록 설치함으로써 상대적으로 넓은 방열 면적을 확보할 수 있어 큰 방열효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 회전자에 방열핀을 장착하거나 방열구를 형성함으로써 발열량이 큰 파워 스위칭 소자 등의 온도 상승을 더 효과적으로 방지할 수 있고 소자 부품의 안정성을 유지할 수 있다.

이러한 발명의 목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 관 하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외전형 전동기의 구성을 도시한 측단면도, 도 3은 도 2의 하측 브라켓의 평면도, 도 4는 도 2의 회전자의 평면도, 도 5는 도 2의 회전자의 측단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 외전형 전동기(100)는, 원주 방향으로 배열된 고정자(110)와, 고정자(110)의 바깥쪽으로 미세한 간극을 두고 이격되어 원주 방향으로 다수 배열된 영구 자석(121)을 고정한 회전자(120)와, 회전자(120)와 일체로 결합되어 함께 회전하는 회전축(130)과, 상기 회전축(130)을 회전 지지하는 한 쌍의 베어링(141,142)과, 베어링(141,142)의 외주를 감싸도록 베어링(141,142)에 고정된 한 쌍의 지지 브라켓(151,152)과, 지지 브라켓(151,152)의 사이 공간에 형성된 구동회로부(180)로 구성된다.

상기 고정자(110)는, 도3에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 따라 교대로 극성이 바뀌도록 다수개로 배열된다.

상기 회전자(120)는 중심부에 압입부(120a)가 절곡 형성되어 고정볼트(99)로 회전축(130)에 고정됨에 따라 회전축(130)과 일체로 회전하며, 회전자 프레임(122)이 외주연부에 회전축(130)의 방향으로 절곡 형성되고, 회전축(130)의 반경 방향으 로의 회전자 프레임(122)의 내측면에 원주 방향을 따라 다수의 영구 자석(121)이 고정된다. 이 때, 영구 자석(121)은 고정자(110)에 대하여 회전축(130)의 반경 방향의 바깥쪽으로 미세한 에어 간극을 두고 이격된다.

여기서, 상측 브라켓(151)과 대향하는 회전자(120)의 면에는 도 4에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 다수의 방열핀(123)이 형성되고, 동시에 도 5에 도시된 바와 같이 외부의 공기가 유입될 수 있도록 관통 형성된 다수의 방열구(120d)가 형성된다. 이를 통해, 구동회로부(180)에서 발생된 열을 보다 효과적으로 방산시킬 수 있게 된다. 이 때, 보다 효과적인 방열 효과를 얻기 위하여, 방열핀(123)이나 방열구(120d)는 파워 스위칭 소자(183)의 위치에 대응하는 곳에 장착되거나 형성된다.

상기 회전축(130)은 상기 압입부(120a)의 내주면에 중간끼워맞춤 내지 억지끼워맞춤에 의해 끼워지고, 고정볼트(99)로 회전자(120)와 결합된다. 여기서 고정볼트(99)는 상기 압입부(120a)의 볼트공(123)을 관통하여 회전축(130)의 암나사부 (131)에 체결된다. 이와 같이 압입이나 고정볼트를 이용하여 회전축(130)과 회전자(120)를 결합함으로써 회전축에 널링(knurling) 가공 등을 할 필요가 없게 되므로, 회전축(130)과 회전자(120)를 용이하게 결합할 수 있다.

상기 베어링(141,142)은 회전축(130)을 회전 지지 하기 위하여 소정 거리만큼 이격된 상측 베어링(141)과 하측 베어링(142)으로 이루어진다.

상기 지지 브라켓(151,152)은 상측 베어링(141)의 외주면을 감싸듯이 접촉하며 고정되는 상측 브라켓(151)과, 하측 베어링(142)의 외주면을 감싸듯이 접촉하며 고정되는 하측 브라켓(152)으로 구성된다.

여기서, 상측 브라켓(151) 및 하측 브라켓(152)은, 상측 베어링(141) 및 하측 베어링(142) 내로 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 상측 베어링(141) 및 하측 베어링(142)의 일측면을 덮는 중심부(151a,152a)가 각각 형성되고, 회전축(130)과의 간섭을 회피하기 위하여 회전축(131)의 외경보다는 큰 관통공(미도시)이 중심부(151a,152a)에 각각 형성되며, 상측 브라켓(151) 및 하측 브라켓(152) 사이의 공간을 극대화하기 위하여 베어링(141,142)의 외경에는 'U'자 형의 절곡부(151b,152b)가 각각 형성된다. 이를 통해, 지지 브라켓(151,152)의 중심부(151a,152a)는 판스프링과 마찬가지의 반경 방향으로의 소정의 탄성 변위가 허용되어, 상측 브라켓(151) 및 하측 브라켓(152)은 보다 견고하면서 용이하게 상측 베어링(141) 및 하측 베어링(142)에 각각 고정 가능하다.

여기서, 상기 관통공(미도시)은 회전축(130)을 통과시키기 위해 형성되는데, 회전축(130)이 하측 브라켓(152)을 통과하지 않게 구성되는 경우에는 하측의 관통공을 형성하지 않아도 무방하다. 또한, 지지 브라켓(151,152)의 중심부(151a,152a)에는 상기 지지 베어링(141,142)의 외경이 장착되어 고정된다. 따라서, 상기 지지 베어링(141,142)의 내경은 회전축(130)을 지지하고, 외경은 상기 중심부(151a,152a)에 의해 지지되면서 회전축(130)의 회전이 가능하게 된다.

이와 같이 고정자(110)를 상측 브라켓 및 하측 브라켓(151,152)에 의해 지지 고정함으로써 별도의 고정자 지지부재가 필요 없으며 상측 브라켓 및 하측 브라켓(151,152) 사이의 공간(A)을 활용할 수 있어 전동기를 소형화할 수 있다.

또한, 상기 절곡부(151b,152b)를 형성함으로써 상기 고정자(110)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 즉, 상기 절곡부(151b,152b)를 형성함으로써 지지 브라켓(151,152)이 판(板) 스프링과 같은 역할을 하게 되어 고정자(110)를 지지 브라켓(151,152)의 탄성력에 의해 지지할 수 있다.

하측 브라켓(152)에는 마운팅 베이스(153)의 일단이 결합된다. 상기 마운팅 베이스(153)의 타단에는 방진부재(170)가 장착된다. 여기서, 방진부재(170)는 상기 마운팅 베이스(153)와 사용 대상 제품(9) 사이에 장착되어 전동기의 구동에 따른 진동이나 이로 인한 소음을 방지한다. 여기서, 방진부재(170)는 방진고무 또는 방진 스프링 등이 될 수 있다. 이로 인하여, 고정자(110)를 지지하는 지지 브라켓(150)을 중심으로 사용 대상 제품(9)에 전동기가 취부되기 때문에 기구적 안정성이 커지고 취부구조를 줄일 수 있게 된다.

상기 구동회로부(180)는 고정자(110)에 필요한 전원을 인가하고 이를 제어하기 위한 것으로, 고정자(110)와 베어링(141,142)에 간섭되지 않는 크기로 형성되어 지지 브라켓(151,152) 사이에 설치된다. 설치의 편의를 위하여 하측 브라켓(152)에 지지되도록 설치되는 것이 좋다.

이 때, 상하측 브라켓(151,152)이 고정자(110)의 권선 코일에서 발생하는 전자파를 차폐하여 구동회로의 노이즈를 방지하기 위하여, 상하측 브라켓(151,152)은 금속 재질로 형성된다.

또한, 상기 구동회로부(180)의 다양한 제어 소자 가운데 파워 스위칭 소자(183)의 발열량이 많은데 상기 파워 스위칭 소자(183)를 상기 상측 브라켓(151) 의 내면과 접하도록 설치함으로써 상기 파워 스위칭 소자(183)의 방열 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

그리고, 구동회로부(180)에는 외부로부터 전원을 공급받기 위하여 형성된 전원 리드선(182a)과 고정자(110)에 연결되는 고정자 리드선(182b)으로 이루어진 리드선(182)이 외부와 연결되도록, 도 3에 도시된 바와 같이, 하측 브라켓(152)에는 리드선 관통공(152d)이 형성된다. 이를 통해, 리드선(182)의 길이를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 구동회로부(180)의 설치를 보다 용이하게 할 수 있게 된다. 아울러, 상기 리드선 관통공(152d)을 통해 공기가 유입될 수도 있으므로 전동기 내부의 열을 외부로 방열시키는 데 더욱 유리해진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상측 브라켓과 하측 브라켓 사이의 공간에 구동회로부를 설치함으로써 전동기의 두께를 줄여 소형화할 수 있고 하측 브라켓에 리드선 관통공를 형성함으로써 리드선의 길이를 줄일 수 있으며 더불어 전동기의 방열도 달성할 수 있다. 뿐만 아니라 브라켓을 금속 재질로 제조함으로써 고정자의 권선 코일에서 발생하는 전자파를 브라켓에 의해 차폐할 수 있어 구동회로부에 노이즈가 영향을 주지 않게 되므로 전동기를 안정적으로 구동할 수 있다.

한편, 본 발명은 구동회로부의 크기가 고정자의 형상과 지지 베어링의 외경 에 의해 결정되므로 구동회로부의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 방열판 없이 상측 브라켓을 파워 스위칭 소자와 같이 발열량이 많은 구동소자와 접촉하게 설치함으로써 방열효과를 높일 수 있고 방열판 장착을 위한 별도의 공간이 필요 없어 전동기의 두께를 줄일 수 있으며 회전자에 방열핀을 장착하거나 방열구를 형성함으로써 구동회로기판의 온도 상승의 악영향을 방지할 수 있다.

Claims

한 쌍의 베어링에 의해 회전 지지되는 회전축과;

영구 자석이 장착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 상기 회전축에 고정된 회전자와;

상기 회전축의 반경 방향의 내측으로 상기 영구 자석과 이격 설치된 고정자와;

상기 한 쌍의 베어링에 고정되어 상기 고정자를 지지하는 한 쌍의 지지 브라켓과;

상기 한 쌍의 지지 브라켓의 사이 공간에 배치된 구동회로부를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항에 있어서,

상기 한 쌍의 지지 브라켓 중 상기 회전자와 보다 멀리 이격된 지지 브라켓에는 상기 구동회로부로부터 연결된 리드선이 통과하는 리드선 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항에 있어서,

상기 회전자에 방열핀이 형성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 3항에 있어서,

상기 방열핀은 상기 지지 브라켓이 향하는 면에 다수 형성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항에 있어서,

상기 회전자에는 관통 형성된 방열구가 형성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 2항에 있어서,

상기 구동 회로부의 소자는 상기 한 쌍의 지지 브라켓 중 상기 회전자와 가까운 지지 브라켓과 접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고정자는 그 일부가 상기 한 쌍의 지지 브라켓 사이에 끼워지도록 구성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지 브라켓은 상기 베어링의 외경을 감싸게 형성되고, 그 바깥쪽으로 다시 굽어지도록 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전자는 외주연부가 상기 회전축 방향으로 절곡 형성되고, 상기 회전축의 반경 방향으로의 절곡부의 내측에 상기 영구 자석이 고정된 것을 특징으로 하는 외전형 전동기.