KR100989667B1 - 브러시리스 모터용 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터(Brushless DC Motor)에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 회전자의 구조 중 축을 통한 진동의 전달을 방지하고, 특히 모터의 구동축 및 코어 크기에 상관없이 제조 작업이 간단하게 진행될 수 있고, 각 구성 부분에서의 녹 발생을 방지할 수 있는 새로운 형태의 브러시리스 모터용 회전자에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 서로 적층되도록 형성됨과 더불어 내측에는 관통공이 형성된 복수의 코어; 상기 적층된 각 코어의 외주면을 따라 설치되는 복수의 마그네트; 상기 적층된 각 코어의 관통공을 관통하여 설치되는 구동축; 그리고, 상기 구동축 및 상기 코어와는 별개로 제조되어 상기 구동축의 외주면 및 상기 코어에 형성된 관통공의 내주면 사이에 압입 고정됨과 더불어 내측에는 진동 전달을 차단하는 구조가 형성되어 이루어진 방진모듈:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 회전자가 제공된다.

브러시리스 모터용 회전자, 적층 코어부, 방진모듈, 슬리브, 방진고무

Description

브러시리스 모터용 회전자{Rotor for Brushless DC Motor}

본 발명은 브러시리스 모터(Brushless DC Motor)에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 축 일체형 회전자의 구조 중 축을 통한 진동의 전달을 방지하고, 특히 모터의 샤프트 및 코어 크기에 상관없이 제조 작업이 간단하게 진행될 수 있고, 각 구성 부분에서의 녹 발생을 방지할 수 있는 새로운 형태의 브러시리스 모터용 축 일체형 회전자에 관한 것이다.

일반적으로 인버터 회로에 의해 구동되는 브러시리스 모터는 속도 제어가 쉽고 단상유도전동기에 비해 효율이 우수하여 송풍기 혹은, 펌프용 모터로써 주로 사용되고 있다.

전술한 바와 같은 종래의 브러시리스 모터 중 회전자가 고정자의 내측에 위치되면서 구동축과 결합되는 인너로터형 모터(inner-rotor type motor)는 마그네트와 구동축이 서로 일체형을 이루도록 결합되기 때문에 상기 마그네트를 통해 제공되는 진동이 상기 구동축을 통해 임펠러 등으로 전달되었던 문제점이 있다.

이에 따라, 종래에는 일본 공개특허공보 특개평8-65932호 및 일본 공개특허공보 제2003-18804호에서와 같이 구동축과 마그네트 간의 사이에 진동 전달의 방지 를 위한 고무부재를 설치한 기술이 제시되고 있다.

이때, 상기 고무부재는 상기 마그네트를 통해 제공되는 진동이 상기 구동축으로 전달되는 도중 상기 고무부재에 의해 감쇠될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

하지만, 전술한 종래 기술은 상기한 고무재질의 고무부재를 금속 재질의 구동축에 고정하기 위해 페놀계의 접착제를 사용하여야만 하였고, 상기 페놀계의 접착제는 접착면에 기름 성분이 존재할 경우 안정적인 접착이 불가능하기 때문에 상기한 기름 성분을 완전히 제거하여야만 하였다. 이로 인해, 전술한 종래 기술은 상기한 기름 성분의 완전한 제거를 위한 작업이 추가되어야 함과 더불어 이 작업으로 인한 작업 시간이 오래 걸릴 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 상기한 기름 성분의 제거를 위해 구동축 및 마그네트 간의 대향면을 세척할 경우 상기한 세척으로 인한 녹 발생이 야기되었던 문제점이 있었다.

특히, 최근에는 모터의 적용 대상에 따라 대형화된 모터가 사용될 경우 마그네트와 구동축 사이에는 규소강판으로 이루어진 복수의 코어가 적층된 상태로 제공되는데, 상기와 같은 복수의 코어는 타공 공정을 위해 타발유나 가공유의 사용이 필수적임을 고려할 때 상기 타발유나 가공유의 완전한 제거가 불가능하고, 이에 따라 고무부재를 상기 복수의 코어와 구동축 사이에 안정적으로 고정되지 못하여 해당 기술에는 상기한 고무부재의 적용이 상당히 어려울 뿐 아니라 신뢰성을 보장할 수 없다는 문제점을 가진다.

또한, 상기한 고무부재는 사출을 통해 상기 고정축과 마그네트(혹은, 적층 코어) 사이에 개제되지만, 모터의 특성에 따라 상기 복수의 코어에 대한 적층은 줄어들거나 혹은, 늘어나게 됨을 고려할 때 이러한 코어의 적층 높이에 따른 변경시 상기 각 코어와 구동축 사이에 사출되는 고무부재의 사출 형태가 변경되고 이로 인한 사출 성형 금형 역시 모터의 특성에 따라 다수가 존재하여야만 한다는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 회전자의 구조 중 축을 통한 진동의 전달을 방지함과 더불어 모터의 구동축 및 코어 크기에 상관없이 제조 작업이 간단하게 진행될 수 있고, 각 구성 부분에서의 녹 발생을 방지할 수 있는 새로운 형태의 브러시리스 모터용 회전자를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브러시리스 모터용 회전자에 따르면 서로 적층되도록 형성됨과 더불어 내측에는 관통공이 형성된 복수의 코어; 상기 적층된 각 코어의 외주면을 따라 설치되는 복수의 마그네트; 상기 적층된 각 코어의 관통공을 관통하여 설치되는 구동축; 그리고, 상기 구동축 및 상기 코어와는 별개로 제조되어 상기 구동축의 외주면 및 상기 코어에 형성된 관통공의 내주면 사이에 압입 고정됨과 더불어 내측에는 진동 전달을 차단하는 구조가 형성되어 이루어진 방진모듈:을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방진모듈은 상기 코어의 중앙 내주면에 압입 고정되는 외측 슬리브와, 상기 외측 슬리브 내에 위치되면서 상기 구동축의 외주면에 고정되는 내측 슬리브와, 상기 외측 슬리브 및 내측 슬리브 사이에 개재되면서 서로 간을 통한 진동의 전달을 차단하는 방진고무를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이때, 상기 외측 슬리브 및 상기 내측 슬리브는 금속으로 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측 슬리브의 어느 한측 끝단 둘레의 모서리 부위에는 끝단으로 갈수록 하향 경사진 경사부가 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 코어의 관통공 내주면에는 키홈이 요입 형성되고, 상기 외측 슬리브의 외주면에는 상기 키홈에 대응되도록 돌출된 돌기가 형성됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명의 브러시리스 모터용 회전자는 적층 코어부를 사용하는 구조에 있어서 적층 코어부 및 구동축과는 별개로 제조되는 방진모듈을 적용함으로써 적층 코어부 및 구동축에 대한 녹 발생을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

특히, 상기와 같이 방진모듈이 적층 코어부 및 구동축과는 별개로 제조된 후 압입 고정되도록 구성함에 따라 제조 공정을 최대한 단순화시킬 수 있게 되었을 뿐 아니라 제조 시간이 단축되고, 제조 단가가 저감된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 브러시리스 모터용 회전자는 모터 특성에 따른 적층 코어의 적층 높이가 달리 결정된다 하더라도 동일한 구조의 방진모듈을 적용할 수 있기 때문에 상기한 방진모듈의 공용화가 가능하다는 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 브러시리스 모터용 회전자의 방진모듈은 모터 특성에 따른 적층 코어의 적층 높이에 상관없이 항상 일정한 회전 토크를 제공할 수 있다는 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 브러시리스 모터용 회전자에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자는 크게 적층 코어부(100)와, 복수의 마그네트(200)와, 구동축(300) 및 방진모듈(400)을 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명에서는 브러시리스 모터용 회전자가 중대형 브러시리스 모터에 사용되는 회전자로써 마그네트(200)에 구동축(300)이 직접 고정되도록 구성되는 것이 아니라 방진모듈(400)을 이용하여 적층 코어부(100)에 구동축(300)이 고정되도록 구성함과 더불어 상기 방진모듈(400)은 진동을 차단할 수 있도록 구성한 것이다. 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 적층 코어부(100)는 규소강판으로 제조된 복수의 코어를 서로 적층하여 형성한 구성이다.

이때, 상기 적층 코어부(100)의 내측 중앙부위에는 관통공(110)이 형성되며, 상기 적층 코어부(100)의 둘레면에는 각 마그네트(200)의 안착 위치에 대한 결정 및 각 마그네트(200) 간의 이격을 위한 안착턱(120)이 형성된다.

물론, 상기한 적층 코어부(100)의 면상에는 첨부된 도 2와 같이 방열을 위한 통기공(130)이 형성될 수도 있다.

다음으로, 상기 복수의 마그네트(200)는 자력을 제공하는 자석으로써, 상기 적층 코어부(100)의 외주면을 따라 설치되며, 특히, 상기 적층 코어부(100)의 외주 면에 형성된 각각의 안착턱(120) 사이에 안착되도록 고정 설치된다.

이때, 상기한 각 마그네트(200)는 극 이방성 자석으로 형성됨이 바람직하며, 상기 각 마그네트(200)들과 상기 적층 코어부(100)는 동심상에 배치되도록 구성된다.

다음으로, 상기 구동축(300)은 팬과 같은 회전체를 회전시키는 일련의 구성으로써, 상기 적층 코어부(100)의 관통공(110)을 관통하여 설치되며, 상기 각 마그네트(200)와 상기 적층 코어부(100)와는 동심상에 배치된다.

이때, 상기한 구동축(300)의 양단에는 필요에 따라 지지베어링(도시는 생략됨)이 설치될 수도 있다.

다음으로, 상기 방진모듈(400)은 상기 각 마그네트(200)로부터 발생되어 적층 코어부(100)를 통해 전달되는 진동이 상기 구동축(300)으로 전달됨을 방지하는 일련의 구성이다.

물론, 종래에도 고무부재를 이용하여 진동이 상기 구동축(300)으로 전달됨을 방지하는 구조는 제시된 바 있지만, 상기한 고무부재를 이용하는 구조는 마그네트(200)와 구동축(300)을 직접 연결하는 구조에 한정되었을 뿐 적층 코어부(100)가 존재하는 모터에서의 적용은 이루어지지 않고 있다.

이는, 기 전술된 종래 기술에서와 같이 적층 코어부(100)가 존재하는 구조에 있어서는 상기 적층 코어부(100)를 이루는 각 코어 사이 사이에 타발유나 가공유가 잔존하기 때문에 상기한 고무부재를 상기 적층 코어부(100)에 직접 성형하기가 극히 어려울 뿐 아니라 모터의 특성에 따라 상기 복수의 코어에 대한 적층은 줄어들 거나 혹은, 늘어나게 됨을 고려할 때 이러한 적층 코어부(100)의 적층 높이에 따른 변경시 상기 적층 코어부(100)와 구동축(300) 사이에 사출되는 고무부재의 사출 형상이 변경되고 이로 인한 사출 성형 금형 역시 모터의 특성에 따라 다수가 존재하여야만 한다는 문제점이 있기 때문이다.

이에 따라, 본 발명에서는 상기한 방진모듈(400)이 단순한 고무부재로만 이루어지는 것이 아니라 상기한 성형 문제가 해결될 수 있고, 적층 코어부(100) 및 구동축(300)에 녹 발생이 방지될 수 있는 형태의 구조로 제공됨을 제시한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에서는 상기 방진모듈(400)이 첨부된 도 2 및 도 3과 같이 상기 적층 코어부(100)의 관통공(110)에 압입 고정되는 외측 슬리브(410)와, 상기 외측 슬리브(410) 내에 위치되면서 상기 구동축(300)의 외주면에 고정되는 내측 슬리브(420)와, 상기 외측 슬리브(410) 및 내측 슬리브(420) 사이에 개재되면서 서로 간을 통한 진동의 전달을 차단하는 방진고무(430)를 포함하여 구성됨을 제시한다.

이때, 상기 외측 슬리브(410) 및 상기 내측 슬리브(420)는 금속으로 형성되며, 상기 방진고무(430)는 상기 외측 슬리브(410)와 내측 슬리브(420) 사이에 페놀계 접착제를 이용하여 가황 접착된다.

즉, 본 발명에 따른 방진모듈(400)은 상기 구동축(300) 및 상기 적층 코어부(100)와는 별개로 제조되어 상기 구동축(300)의 외주면 및 상기 적층 코어부(100)의 관통공(110) 내주면 사이에 압입 고정됨과 더불어 내측에는 진동 전달을 차단하는 구조가 형성되어 이루어진 것이다.

이에 따라, 상기 구동축(300)과 상기 적층 코어부(100)에 대한 타발유 혹은, 가공유에 대한 세척 공정을 별도로 수행하지 않아도 됨과 더불어 상기한 세척으로 인해 야기될 수 있는 녹 발생의 문제점을 미연에 방지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 방진모듈(400)의 경우 기름기를 세척하는 공정은 금속 재질의 각 슬리브(410,420)만 수행하면 되기 때문에 구동축(300)과 적층 코어부(100)에서의 녹 발생은 방지될 수 있는 것이다.

특히, 상기한 방진모듈(400)은 적층 코어부(100) 및 구동축(300)과는 별개로 제조되기 때문에 상기 적층 코어부(100)의 적층 높이 등과 같은 모터의 특성에 상관없이 공용으로 사용할 수 있다는 장점을 가진다.

이는, 마그네트(200)와 구동축(300) 사이에 고무부재를 직접 사출 성형하는 기존 기술을 적층 코어부(100)가 존재하는 구성에 적용할 경우 상기한 적층 코어부(100)의 적층 높이(혹은, 적층 두께)에 따라 상기 사출 성형을 위한 금형의 사출 게이트가 달리 위치되어야 함으로써 실질적으로 모터의 특성에 따라 다수의 사출 성형을 위한 금형이 준비되어야만 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 방진모듈(400)은 적층 코어부(100) 및 구동축(300)과는 별개로 제조됨으로써 적층 코어부(100)의 적층 높이에 상관없는 제조가 가능하기 때문이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따른 방진모듈(400)은 금속 재질로 형성된 외측 슬리브(410) 및 내측 슬리브(420)가 상기 적층 코어부(100)와 구동축(300) 사이에 압입 고정되기 때문에 안정적인 회전력의 전달이 가능하다는 장점을 가지며, 특히, 모터 특성에 따른 적층 코어부(100)의 적층 높이에 상관없이 항상 일정한 회 전 토크를 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기한 방진모듈(400)의 각 부위 중 상기 외측 슬리브(410)의 어느 한 측 끝단 둘레의 모서리 부위를 끝단으로 갈수록 하향 경사진 경사부(411)로 형성함을 추가로 제시한다.

상기한 경사부(411)의 구성은 상기 방진모듈(400)을 상기 적층 코어부(100)와 구동축(300) 사이에 압입하는 작업이 원활히 진행될 수 있도록 하기 위함이다.

하기에서는, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자의 제조 과정 및 동작 상태를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자를 제조하기 위해서는 복수의 마그네트(200)와, 적층 코어부(100)와, 구동축(300) 및 방진모듈(400)을 준비한다.

이때, 상기 복수의 마그네트(200)와, 적층 코어부(100)와, 구동축(300) 및 방진모듈(400)은 서로 개별 제조 공정을 통해 각각 제조된다.

특히, 상기 적층 코어부(100)의 경우 개별 제조된 복수의 코어를 적층시켜 형성하며, 상기 방진모듈(400)은 개별적으로 제조된 외측 슬리브(410)와 내측 슬리브(420) 사이에 방진고무(430)를 사출 성형함으로써 형성된다.

다음으로, 상기와 같이 준비된 방진모듈(400)의 내측 슬리브(420) 내에 상기 구동축(300)을 관통시켜 압입 고정하고, 계속해서 상기 방진모듈(400)을 상기 적층 코어부(100)의 관통공(110)에 압입 고정한다.

물론, 상기 방진모듈(400)을 상기 적층 코어부(100)에 압입 고정한 후 상기 방진모듈(400)에 상기 구동축(300)을 관통시켜 압입 고정할 수도 있다.

이때, 상기 방진모듈(400)을 구성하는 외측 슬리브(410)의 어느 한 측 끝단 모서리에 형성된 경사부(411)는 상기 방진모듈(400)을 상기 적층 코어부(100)에 압입하는 압입 초기에 정확한 압입 위치로의 삽입이 시작되도록 안내하는 역할을 수행하게 된다.

이후, 상기 적층 코어부(100)의 외주면에 각 마그네트(200)를 부착 고정한다.

이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자의 제조가 완료된다.

전술한 바와 같이 제조된 브러시리스 모터용 회전자는 회전 토크의 제어에 의한 펄스폭 변조(PWM;Puls Width Modulation) 방식의 변조 전류가 입력됨에 따른 진동이 발생되지만, 상기한 진동은 방진모듈(400)을 통과하는 과정에서 상기 방진모듈(400)의 방진고무(430)에 의해 감쇠됨에 따라 구동축(300)으로의 전달은 방지된다.

이에 따라, 구동축(300)에 설치되는 팬(도시는 생략됨)과의 공진에 대한 회피 설계가 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 브러시리스 모터용 회전자는 전술한 실시예의 형태로만 실시하여야 하는 것으로 한정되지는 않는다.

예컨대, 첨부된 도 4와 같이 적층 코어부(100)와 구동축(300) 간의 구동력 전달이 더욱 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위해 상기 적층 코어부(100)의 관통 공(110) 내주면에 키홈(111)을 형성하고 상기 방진모듈(400)의 각 구성 중 외측 슬리브(410)의 외주면에는 상기 키홈(111)에 대응되도록 돌출된 돌기(412)를 형성하여 구성할 수도 있다.

물론, 도시하지는 않았지만 상기 외측 슬리브(410)의 외주면과 상기 적층 코어부(100)의 관통공(110) 내주면 모두에 서로 대응되는 키홈을 각각 형성하고, 상기한 키홈에는 키(key)를 삽입함으로써 정확한 구동력 전달이 이루어지도록 구성할 수도 있다.

뿐만 아니라, 상기 구동축(300)과 상기 방진모듈(400)의 내측 슬리브(420) 간에도 전술한 키홈 및 돌기를 서로 대응되게 형성하여 서로 간의 구동력 전달이 더욱 원활히 이루어지도록 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자의 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도

도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자 중 방진모듈의 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브러시리스 모터용 회전자 중 방진모듈과 적층 코어부 간의 결합 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100. 적층 코어부 110. 관통공

111. 키홈 120. 안착턱

130. 통기공 200. 마그네트

300. 구동축 400. 방진모듈

410. 외측 슬리브 411. 경사부

412. 돌기 420. 내측 슬리브

430. 방진고무

Claims (5)

1. 복수의 코어가 서로 적층되어 형성됨과 더불어 내측에는 관통공이 형성된 적층 코어부;

   상기 적층 코어부의 외주면을 따라 설치되는 복수의 마그네트;

   상기 적층 코어부의 관통공을 관통하여 설치되는 구동축; 그리고,

   상기 구동축 및 상기 적층 코어부와는 별개로 제조되어 상기 구동축의 외주면 및 상기 적층 코어부에 형성된 관통공의 내주면 사이에 압입 고정됨과 더불어 내측에는 진동 전달을 차단하는 구조가 형성되어 이루어진 방진모듈:을 포함하여 구성되며,

   상기 방진모듈은

   상기 적층 코어부의 중앙 내주면에 압입 고정되는 외측 슬리브와,

   상기 외측 슬리브 내에 위치되면서 상기 구동축의 외주면에 고정되는 내측 슬리브와,

   상기 외측 슬리브 및 내측 슬리브 사이에 개재되면서 서로 간을 통한 진동의 전달을 차단하는 방진고무를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 회전자.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측 슬리브 및 상기 내측 슬리브는 금속으로 형성됨을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 회전자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측 슬리브의 어느 한측 끝단 둘레의 모서리 부위에는 끝단으로 갈수록 하향 경사진 경사부가 형성됨을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 회전자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 적층 코어부의 관통공 내주면에는 키홈이 요입 형성되고,

   상기 외측 슬리브의 외주면에는 상기 키홈에 대응되도록 돌출된 돌기가 형성됨을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 회전자.

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