KR101110560B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로, 상세하게는 분할형 코어 형태가 적용되는 모터에 관한 것이다.
본 발명에 의한 모터는, 외형을 이루는 케이스; 상기 케이스의 중앙부를 길이 방향으로 관통하는 회전축; 상기 케이스의 내부 공간에 위치하는 다수의 분할 고정자 코어와, 각각의 상기 고정자 코어에 코일이 권선되어 자장을 형성하는 다수의 코일부와, 상기 회전축과 평행한 방향으로 내면에 장착되는 마그네트를 가지는 고정자; 및 상기 케이스의 내부 공간 중앙부에 위치하여 다수로 분할되어 상기 회전축에 대하여 일정한 동일 기울기를 가지는 마그네트가 외면에 장착되어 상기 회전축을 회전 중심으로 회전 운동하는 회전자; 를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되면, 효율이 향상되고 소음이 저감되는 장점을 가지게 된다.

Description

모터 {Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 상세하게는 분할형 코어 형태가 적용되는 모터에 관한 것이다.

모터는 공급되는 전원의 전력을 이용하여 회전 운동의 힘을 얻는 기기이다. 이러한 모터는 생성되는 회전 운동의 힘에 의해 회전 운동하는 축에 회전 운동이 필요한 각종 장치를 연결하여 각종 장치에 회전 운동의 동력을 제공하게 된다.

상기 모터는 자계에 직각으로 코일을 놓고, 전류를 흐르게 함으로써 코일의 양쪽을 흐르는 전류가 반대 방향으로 흘러 토크가 발생하게 되며, 이때 토크를 연속적으로 발생시킴으로써 축이 회전 운동하게 된다.

다른 방법으로 변화하는 자계 속에 도체를 두었을 때 전자 유도의 법칙에 따라 도체에 전류가 흘러 토크가 발생하게 되며, 이때 토크를 연속적으로 발생시킴으로써 축이 회전 운동하게 된다.

근래에는 상기 모터의 전원 전달을 위한 브러쉬(brush)가 제공되지 않는 비엘디시(BLDC) 또는 비엘에이시(BLAC) 모터가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 모터는 '브러쉬리스 모터'의 의미로 사용된다.

또한, 상기 모터의 동작을 제어하기 위한 제어부가 제공되어, 모터의 동작을 제어하게 된다. 상기 모터는 상기 제어부에 의해 온/오프 또는 동작이 제어되면서, 회전 동력을 발생시키게 된다.

상기 모터는 브러쉬의 마모로 인한 전원의 전달이 원활하고, 브러쉬로 인한 쇼트 등이 발생하지 않게 된다.

그리고, 비엘에이시 모터는 정현파 역기전력을 가진 brushless Ac motor를 의미하며 대표적인 모터로 피엠에스엠(PMSM:Permament Synchronous Motor, 영구자석 동기전동기)라고 할 수 있다.

본 발명의 목적은, 회전축에 대하여 동일한 기울기의 마그네트가 제공되는 분할형 회전자를 가지는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 분할형 고정자가 설치되는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 모터는, 외형을 이루는 케이스; 상기 케이스의 중앙부를 길이 방향으로 관통하는 회전축; 상기 케이스의 내부 공간에 위치하는 다수의 분할 고정자 코어와, 각각의 상기 고정자 코어에 코일이 권선되어 자장을 형성하는 다수의 코일부와, 상기 회전축과 평행한 방향으로 내면에 장착되는 마그네트를 가지는 고정자; 및 상기 케이스의 내부 공간 중앙부에 위치하여 다수로 분할되어 상기 회전축에 대하여 일정한 동일 기울기를 가지는 마그네트가 외면에 장착되어 상기 회전축을 회전 중심으로 회전 운동하는 회전자; 를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 모터에 의하면, 회전축에 대하여 동일한 기울기를 가지는 마그네트가 제공되는 분할형 회전자에 의해 회전자의 회전 시 발생하는 토크 손실이 저감되는 효과를 기대할 수 있다

상기 회전자의 회전에 따른 토크 손실이 저감됨으로써 출력이 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 출력의 향상으로 인해 동작 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있고, 동작 효율의 향상으로 인해 동일 효율의 소형 모터 생산이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.

또한, 토크 손실의 저감으로 토크에 의한 회전자의 회전 소음이 저감되는 효과를 기대할 수 있으며, 회전 소음의 저감으로 정숙한 모터의 사용 환경 형성이 가능해지는 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 토크 손실의 저감으로 에너지 사용의 효율성이 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 에너지 사용의 효율성 향상으로 인해 모터 사용에 따른 비용이 절감되는 효과를 기대할 수 있다.

한편, 분할형 고정자에 의해 코일부가 권취된 다음 케이스의 내부에 삽입되면서 조립되어 코일의 권선이 용이해지는 효과를 기대할 수 있으며, 이로 인해, 코일부에 권선되는 코일의 낭비를 절감하는 효과를 기대할 수 있고, 코일을 권선하는 시간과 노력을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.

이처럼, 코일 권선의 시간과 노력 절감이 가능해짐으로써 작업성과 생산성이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 외형을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 내부 구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 구성을 나타낸 분해 사시도.

이하에서는 상기되는 바와 같은 본 발명에 의한 모터를 첨부되는 도면을 참조하여 실시 예를 들어 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 살펴보는 실시 예에 의해 그 실시 가능 상태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 이용하여 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 할 것이다.

그리고, 이하에서는 설명의 편의를 위해 실시 예를 통해 모터를 살펴보고 있으나, 이에 한정되지는 아니하고 모든 모터에 모두 적용 가능함을 미리 밝혀두기로 한다.

또한, 본 명세서 또는 청구범위에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 개념으로, 본 발명의 기술적 내용을 파악함에 있어서 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 외형을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 내부 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 모터의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명의 실시 예에 의한 모터는, 외형을 이루는 케이스(10)가 제공되고, 상기 케이스(10)는 전체적으로 내부 공간을 가지는 원기둥 형태로 이루어진다. 상기 케이스(10)의 길이 방향 중앙부에는 길이 방향으로 관통하는 회전축(20)이 회전 가능하게 결합된다.

상기 케이스(10)의 내부 공간에는 고정자(30)가 위치하게 된다. 상기 고정자(30)는 상기 케이스(10)의 내면을 따라 위치하면서 그 중앙부에는 소정의 공간을 형성하여 다음에 설명할 회전자(60)가 놓이는 공간을 제공하게 된다.

상기 고정자(30)는 상기 케이스(10)의 내면을 따라 위치하는 고정자코어(40)와, 상기 고정자코어(40)의 내측에 코일이 권선되어 자장을 형성하는 다수의 코일부(50)를 포함하는 구성을 가진다.

상기 고정자코어(40)는 다수의 영구자석으로 구성되며, 상기 케이스(10)의 내면을 따라 위치하게 된다. 상기 고정자코어(40)는 소정의 두께를 가지면서 상하 방향으로 긴 플레이트 형태로 이루어지고, 외면은 상기 케이스(10)의 내면과 대응되는 곡률을 가지도록 형성된다.

상기 고정자코어(40)는 대략 6개 내지 12개로 구성되어 각각의 상기 고정자코어(40)가 상기 케이스(10)의 내면에 끼움 결합으로 위치하게 된다. 즉, 상기 고정자코어(40)가 형성하는 둘레 길이는 상기 케이스(10)의 내면 둘레 길이와 대응되는 길이를 가지게 된다.

물론, 상기 고정자코어(40)가 형성하는 외면 둘레 길이가 상기 케이스(10)의 내면 둘레 길이보다 더 길지 않게 형성된다. 상기 고정자코어(40)가 형성하는 외면 둘레 길이가 상기 케이스(10)의 내면 둘레 길이보다 더 길게 형성되면 상기 케이스(10)의 내부 공간에 상기 고정자코어(40)가 위치하지 못하게 된다.

상기 고정자코어(40)는 소정의 두께와 면적을 가지는 플레이트 형태로 이루어지는 다수의 영구 자석으로 형성되면서, 외면이 상기 케이스(10)의 내면에 밀접하게 위치하면서 다수의 상기 고정자코어(40)가 끼움 결합되면서 상기 케이스(10)의 내부 공간에 설치된다.

상기 고정자코어(40)가 상기 케이스(10)의 내내부 공간에 설치되면, 상기 고정자코어(40)는 단면이 원형 고리 형태로 이루어진다. 이러한 상기 고정자코어(40)의 중앙부 방향 내면에는 코일이 권선되어 자장을 형성하는 다수의 코일부(50)가 위치하게 된다.

상기 코일부(50)는 내측플레이트(51)와 외측플레이트(52) 그리고, 상기 내측플레이트(51)와 상기 외측플레이트(52) 사이를 연결하는 연결부(53)를 포함하는 구성을 가진다.

상기 내측플레이트(51)는 소정의 두께와 면적을 가지면서, 상하 방향으로 긴 플레이트 형태로 형성되고, 상기 외측플레이트(52)는 상기 내측플레이트(51)와 대응되는 형태와 크기로 이루어지면서 상기 고정자코어(40)의 내면과 밀착되도록 위치하게 된다.

또한, 상기 연결부(53)는 상기 내측플레이트(51)와 상기 외측플레이트(52)의 사이에 위치하여 상기 내측플레이트(51)와 외측플레이트(52)를 지지하는 기능을 수행하게 된다.

상기 연결부(53)는 상기 내측플레이트(51)와 상기 외측플레이트(52)의 상하 방향 길이보다 짧은 길이로 제공되고, 이러한 연결부(53)의 외면을 을 따라 전류가 유동하는 코일이 권선된다.

상기 연결부(53)의 상하 방향 길이가 상기 내측플레이트(51)와 상기 외측플레이트(52)의 상하 방향 길이보다 짧게 형성되면서 상기 내측플레이트(51)와 상기 외측플레이트(52)의 상하 방향 길이와 상기 연결부(53)의 상하 방향 길이의 차이만큼 상기 코일이 권선된다.

그리고, 상기 코일부(50)는 상기 고정자코어(40)의 수량과 대응되는 수량 즉, 6개 내지 12개의 수량으로 제공되어 하나의 상기 고정자코어(40)의 내측면에 하나의 상기 코일부(50)가 위치하게 되고, 각각의 상기 코일부(50)는 상호 끼움 결합에 의해 상기 고정자코어(40)의 내측면에 위치하게 된다.

상기 내측플레이트(51)의 내측면에는 자기장의 발생을 위한 영구자석이 더 제공된다. 상기 영구자석에 의해 상기 회전자(60)가 회전운동 하게 된다.

상기 코일부(50)가 상기 고정자코어(40)의 내측면에 위치하게 되면, 상기 코일부(50)는 원형 링 형상의 횡단면을 가지도록 형성되고, 중앙부가 소정의 공간을 가지도록 형성된다.

상기 코일부(50)의 중앙부에 형성되는 소정의 공간에는 상기 회전자(60)가 위치하게 된다. 상기 회전자(60)는 전체적으로 소정의 지름을 가지는 원형 기둥 형태로 이루어지며, 그 중앙부에는 상기 회전자(60)의 회전 중심이 되는 회전축(20)이 상기 회전자(60)의 중앙부를 길이 방향으로 관통하게 된다.

상기 회전자(60)의 중앙부를 상기 회전축(20)이 길이 방향으로 관통하게 되면서 상기 회전자(60)는 상기 회전축(20)을 회전 중심으로 하여 회전 운동하게 된다.

상기 회전자(60)는 외면에 다수의 코일이 권선되고, 상기 코일의 외면에 상기 코일부(50)의 상기 내측플레이트(51)에 제공되는 상기 영구자석과 연동하여 자기장에 의해 상기 회전자(60)의 회전 동력을 생성하게 된다.

이때, 상기 회전자(60)의 외면에 제공되는 마그네트(61)는 상기 회전축(20)을 기준으로 약 15～20°의 기울기를 가지도록 형성된다. 상기 마그네트(61)는 상하 방향으로 긴 플레이트의 형태로 이루어지며, 다수 개로 나뉘어, 상기 회전축(20)을 기준으로 소정의 기울기를 가지도록 형성된다.

상기 마그네트(61)가 소정의 기울기를 가지도록 형성됨으로써 상기 회전자(60)가 회전하게 될 때 회전 토크가 저감되는 장점을 가지게 되며, 상기 회전자(60)의 원활한 회전 운동이 가능해지는 장점을 가지게 된다.

이는 상기 마그네트(61)가 기울기를 가지지 않으면서, 상기 회전축(20)과 평행하게 형성되는 경우보다 상기 회전자(60)가 회전 운동하게 될 때 발생하는 회전 토크에 의한 회전 저항이 저감되기 때문이다.

그리고, 상기 마그네트(61)가 상기 회전축(20)을 기준으로 15°보다 작은 각도를 가지도록 기울어지면, 상기 회전자(60)의 회전 마찰에 의한 자기간섭으로 상기 회전자(60)의 회전 효율이 저감되기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 상기 마그네트(61)가 상기 회전축(20)을 기준으로 20°보다 큰 각도를 가지도록 기울어지면, 상기 회전자(60)의 제조 공수가 증가하여 제조비가 증가하기 때문에 바람직하지 못하게 된다.

따라서, 상기 회전자(60)의 상하 방향 원주면에 고정되는 상기 마그네트(61)는 상기 회전축(60)을 기준으로 15～20°의 경사각을 가지면서 기울어지도록 형성되는 구성이 가장 바람직하다.

한편, 상기 코일부(50)가 다수 개로 각각 구성된 다음 상기 케이스(10)이 내부 공간에 위치하게 됨에 따라 상기 코일부(50)의 제조가 용이한 장점을 가지게 된다. 이는, 각각의 코일부(50)에 코일을 권선하는 작업이 하나의 코일부에 코일을 권선하는 작업에 비하여 효율적이며, 권선되는 코일의 낭비 및 권선 시간을 절감할 수 있는 장점을 가지게 된다.

즉, 상기 코일부(50)가 하나의 몸체로 이루어지는 경우 코일을 권선하는 작업이 어려워지는 단점과, 상기 코일부(50)에 권선되는 코일의 낭비가 증가하는 단점이 발생하게 되어 바람직하지 못하다.

상기 마그네트(61)의 외면과 상기 코일부(50)의 내면 사이는 소정의 간격을 가지도록 위치하게 되며, 이는 상기 회전자(60)의 회전 운동에 의해 상기 마그네트(61)가 회전 운동하게 될 때 상기 마그네트(61)와 상기 코일부(50)의 마찰을 방지하기 위함이다.

이처럼, 상기 마그네트(61)의 외면과 상기 코일부(50)의 내면 사이는 소정의 간격을 가지도록 위치하게 되면서, 일정 정도의 공기가 위치하는 공기층을 형성하게 된다.

상기 공기층에 의해 상기 마그네트(61)와 상기 코일부(50)는 마찰이 방지된다.

한편, 상기 코일부(50)에 형성되는 상기 외측플레이트(52)가 제거된 상태로 상기 코일부(50)를 형성할 수도 있다. 다만, 상기 연결부(53)와 상기 내측플레이트(51)는 각각의 기능을 수행하기 위하여, 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 모터에 의하면, 회전자가 소정의 기울기를 가지도록 형성됨으로써 상기 회전자의 회전 운동시에 발생하는 회전 토크를 저감시키게 된다.

또한, 분할된 상기 고정자에 의해 생산성과 조립성 및 경제성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

이와 같이, 다양한 효과를 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 모터는 모터의 생산 및 조립 산업에 그 이용가능성이 크다 할 것이다.

10. 케이스 20. 회전축
30. 고정자 40. 고정자코어
50. 코일부 51. 내측플레이트
52. 외측플레이트 53. 연결부
60. 회전자

Claims (5)

1. 외형을 이루는 케이스;
   상기 케이스의 중앙부를 길이 방향으로 관통하는 회전축;
   상기 케이스의 내부 공간에 위치하는 다수의 분할 고정자 코어와, 각각의 상기 고정자 코어에 코일이 권선되어 자장을 형성하는 다수의 코일부와, 상기 회전축과 평행한 방향으로 내면에 장착되는 마그네트를 가지는 고정자; 및
   상기 케이스의 내부 공간 중앙부에 위치하여 다수로 분할되어 상기 회전축에 대하여 일정한 동일 기울기를 가지는 마그네트가 외면에 장착되어 상기 회전축을 회전 중심으로 회전 운동하는 회전자; 를 포함하여 구성되는 모터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정자 코어는, 6 내지 12 부분으로 분할되는 모터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전자의 외면에 장착되는 상기 마그네트는 상기 회전축에 대하여 15도 내지 20도의 기울기를 가지는 모터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일부는 코일이 권취된 다음 상기 케이스의 내부 공간으로 인입되면서 조립되는 모터.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정자와 상기 회전자 사이는 상기 회전자의 회전 운동에 의한 마찰을 방지하기 위한 공기층이 형성되는 모터.
   
   

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