KR101398964B1

KR101398964B1 - 브러시리스 모터 장치

Info

Publication number: KR101398964B1
Application number: KR1020120100665A
Authority: KR
Inventors: 양승진; 김상길
Original assignee: 동양기전 주식회사
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20140033995A

Abstract

본 발명에 따른 브러시리스 모터 장치는, 회전 방향으로 복수의 영구자석이 구비된 회전자 프레임; 상기 회전자 프레임의 상면에 형성된 관통공; 상기 관통공에 결합되며, 상기 회전자 프레임의 상면 하부를 지지하도록 배치된 부시; 상기 부시를 관통하여 상기 부시에 고정된 회전축; 및 상기 회전축에 고정되며 상기 회전자 프레임의 상면 상부를 지지함으로써 상기 회전자 프레임을 상기 부시와 함께 샌드위치 형태로 지지하도록 배치된 드라이브 부재;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

브러시리스 모터 장치{Brushless motor apparatus}

본 발명은 브러시리스 모터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터 장치는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하는 동력 장치이다. 모터 장치는 전기 에너지를 고정자와 회전자의 전자기 유도 현상에 의해 회전자가 고정자에 대해 회전하도록 하는 장치이다. 일반적인 모터 장치는 고정자에 영구자석이 설치되고, 회전자에 코어와 권선 코일이 설치되며, 회전자에 구비된 정류자에 고정자 측에서 브러시를 통해 전기를 공급함으로써 작동하는 구조로 이루어져 있다. 그런데 정류자와 브러시 간에는 작동 중에 반복적으로 마찰이 발생하기 때문에 모터의 내구성이 떨어지고 에너지 변환효율이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 그래서, 최근에는 회전자에 영구자석을 설치하고, 고정자에 코어와 권선 코일을 구비함으로써 브러시와 정류자가 필요하지 않도록 된 브러시리스 모터 장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 일반적으로 브러시리스 모터 장치는 종래의 일반적인 모터 장치에 비하여 동일한 크기에서 출력할 수 있는 토크가 크다고 알려져 있다. 이와 같은 브러시리스 모터 장치는 차량의 팬 모터 장치로 사용하려는 경향이 증가하고 있다. 브러시리스 모터 장치가 팬 모터 장치로서 사용되는 일 예가 공개특허 제2008-0066800호에 개시되어 있다. 차량의 엔진 냉각 팬 모터로 사용되는 브러시리스 팬 모터 장치는 영구자석이 구비된 회전자 프레임에 팬이 고정되어 있는 구조이다. 도 1은 종래의 브러시리스 모터 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 이와 같은 브러시리스 팬 모터 장치에서 팬(미도시)과 회전자 프레임(1)을 결합하기 위한 부시(2)와 모터의 회전축(3)의 결합구조를 보여 주고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 회전자 프레임(1)과 모터의 회전축(3)은 부시(2)를 매개로 서로 고정된다. 상기 부시(2)의 상부에 팬 고정용 드라이브 부재(4)가 설치된다. 상기 부시(2)는 상기 회전자 프레임(1)에 형성된 조립공(5)에 억지 끼움 형태로 고정된다. 그런데 상기 부시(2)는 상기 회전자 프레임(1)의 일면, 즉, 상기 회전자 프레임(1)의 상부 면에만 지지된 형태로 고정되어 있다. 더 구체적으로 상기 부시(2)는 상기 회전자 프레임(1)의 상면 하부 쪽은 지지하지 않는 구조이다. 따라서, 상기 부시(2)의 조립 공차에 따라 상기 회전자 프레임(1)과 상기 회전축(3)이 회전하는 과정에서 유격이 발생하여 팬의 진동 및 회전 불균형이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우에 상기 부시(2)의 지지가 불안정하여 상기 부시(2)가 상기 회전자 프레임(1)으로부터 예기치 않게 이탈될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 브러시리스 모터 장치에서 부시와 회전자 프레임의 결합구조를 개선하여 부시와 회전자 프레임이 예기치 않게 분리되는 것을 방지함으로써 내구성이 향상되고 품질이 향상된 브러시리스 모터 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터 장치는, 브러시리스 모터 장치에 있어서,

회전 방향으로 복수의 영구자석이 구비된 회전자 프레임;

상기 회전자 프레임의 상면에 형성된 관통공;

상기 관통공에 결합되며, 상기 회전자 프레임의 상면 하부를 지지하도록 배치된 부시;

상기 부시를 관통하여 상기 부시에 고정된 회전축; 및

상기 회전축에 고정되며 상기 회전자 프레임의 상면 상부를 지지함으로써 상기 회전자 프레임을 상기 부시와 함께 샌드위치 형태로 지지하도록 배치된 드라이브 부재;를 포함한 점에 특징이 있다.

상기 부시는,

몸체; 및

상기 몸체로부터 방사상으로 연장되며 상기 몸체의 둘레 방향으로 이격되도록 배치된 복수의 공기 유동용 리브;를 포함한 것이 바람직하다.

상기 공기 유동용 리브는 상기 회전축의 길이 방향으로 절단된 단면상에서 사다리꼴 형태의 단면을 형성함으로써, 상기 공기 유동용 리브가 회전할 때 공기를 상기 회전자 프레임의 하방으로 유도하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 브러시리스 모터 장치는 회전자 프레임을 사이에 두고 부시가 그 회전자 프레임의 상면 하부를 지지하고, 드라이브 부재가 상기 회전자 프레임의 상부를 지지하여, 상기 회전자 프레임의 상면은 상기 부시와 상기 드라이브 부재에 의해 샌드위치 형태로 배치됨으로써 회전자가 회전하는 과정에서 상기 부시가 상기 회전자 프레임으로부터 예기치 않게 이탈되지 않도록 하는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 상기 부시에 공기 유동용 리브가 형성된 경우에는 상기 회전자 프레임의 하방으로 공기를 유도함으로써 냉각성능을 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 브러시리스 모터 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 브러시리스 모터 장치의 부분 절단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 브러시리스 모터 장치를 회전축을 따라 절단한 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 부시의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 "A" 방향에서 본 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 브러시리스 모터 장치의 부분 절단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 브러시리스 모터 장치를 회전축을 따라 절단한 단면 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 부시의 입체적인 구조를 보여주는 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 "A" 방향에서 본 도면이다.

도 2 지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 브러시리스 모터 장치(10)는 차량의 엔진을 냉각하는 냉각 팬을 구동하는 위한 장치에 적용될 수 있다.

상기 브러시리스 모터 장치(10)는 고정자(20)와 회전자(30)를 포함한다.

상기 고정자(20)는 상기 브러시리스 모터 장치(10) 하측과 내측에 배치된다. 상기 고정자(20)는 고정자 프레임(22)과 그 고정자 프레임(22)의 상부 면에 설치된 권선 코일(24)을 포함한다. 본 발명의 핵심적인 특징은 후술하는 회전자(30) 구조이며 상기 고정자(20)의 구조는 종래의 브러시리스 모터 장치(10)의 구조와 동일하게 구성할 수 있으므로 이에 대한 상세한 서술은 생략하기로 한다.

상기 회전자(30)는 회전자 프레임(32)과, 관통공(34)과, 부시(50)와, 회전축(40)과, 드라이브 부재(60)를 포함한다.

상기 회전자 프레임(32)은 상기 고정자(20)의 상부에 배치된다. 상기 회전자 프레임(32)은 상기 권선 코일(24)과 전자기 상호유도작용을 하는 영구자석(33)이 복수 구비한다. 상기 영구자석(33)들은 상기 회전자 프레임(32)의 회전 방향을 따라 일정한 간격으로 배치되어 있다. 더 구체적으로 상기 영구자석(33)들은 상기 회전자 프레임(32)의 내측면에 부착되어 있다. 상기 회전자 프레임(32)의 구조는 실질적으로 하방이 개방된 원통 형태의 구조물이다.

상기 관통공(34)은 상기 회전자 프레임(32)의 상면에 형성된 구멍이다. 상기 관통공(34)에는 후술하는 부시(50)가 고정되고 그 부시(50)를 매개로 회전축(40)이 설치된다. 상기 관통공(34)은 상기 회전자(30)의 회전 중심이 된다.

상기 부시(50)는 상기 관통공(34)에 결합한다. 상기 부시(50)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부를 지지하도록 배치된다. 또한, 상기 부시(50)는 관통공(34)에 억지 끼움 형태로 고정된다. 상기 부시(50)는 몸체(52)와 공기 유동용 리브(56)를 구비한다.

상기 몸체(52)는 중앙부에 회전축(40)이 결합하기 위한 구멍을 구비한다. 상기 몸체(52)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부를 지지하는 플랜지 형태의 지지부(53)와 상기 관통공(34)에 삽입되는 삽입부(54)를 포함한다.

상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 몸체(52)로부터 방사상으로 연장되도록 형성된다. 상기 공기 유동용 리브(56)는 복수 구비된다. 상기 공기 유동용 리브(56)들은 상기 몸체(52)의 둘레 방향으로 이격되도록 배치된다. 상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부와 공간이 형성되도록 배치된다. 상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 회전자 프레임(32)과 함께 회전하는 과정에서 상기 회전자 프레임(32) 내부의 공기를 유동시킴으로써 모터 장치 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키는 작용을 한다. 상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 회전축(40)의 길이 방향으로 절단된 단면상에서 사다리꼴 형태의 단면을 형성한다. 따라서, 상기 공기 유동용 리브(56)는 회전할 때 공기를 상기 회전자 프레임(32)의 하방으로 유도함으로써 상기 브러시리스 모터 장치(10) 내부의 발열을 효과적으로 냉각할 수 있는 장점이 있다.

상기 회전축(40)은 상기 부시(50)를 관통하여 상기 부시(50)에 고정된다. 상기 회전축(40)은 제1베어링(42)과 제2베어링(44)을 매개로 상기 고정자(20)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 회전자(30)의 상단은 상기 부시(50)를 관통하여 상기 회전자 프레임(32)의 상면 상측으로 돌출되게 배치된다. 상기 회전축(40)의 상단부는 비원형 단면, 예컨대 "D" 형태의 단면으로 제조될 수 있다. 상기 회전축(40)의 상단부에는 후술하는 드라이브 부재(60)가 결합된다.

상기 드라이브 부재(60)는 상기 회전축(40)에 고정된다. 상기 드라이브 부재(60)는 냉각 팬(미도시)을 고정하기 위한 일종의 브라켓 구조물이다. 상기 드라이브 부재(60)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 상부를 지지함으로써 상기 회전자 프레임(32)을 상기 부시와 함께 샌드위치 형태로 지지하도록 배치된다.

이하에서는, 상술한 바와 같은 구성을 포함한 브러시리스 모터 장치(10)의 작용 효과를 상세하게 서술하도록 한다.

먼저, 상기 부시(50)의 배치와 관련된 효과를 상술하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 부시(50)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부를 지지한다. 또한, 상기 부시(50)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면에 형성된 관통공(34)에 상기 삽입부(54)가 억지 끼움 형태로 결합된다. 따라서, 상기 부시(50)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부를 견고하게 지지한다. 한편, 상기 드라이브 부재(60)는 상기 회전축(40)에 고정됨으로써 상기 회전자 프레임(32)의 상면 상부를 지지한다. 따라서, 상기 회전자 프레임(32)의 상면은 상기 부시(50)와 상기 드라이브 부재(60)에 의해 샌드위치 형태로 배치된다. 따라서, 상기 회전자(30)가 회전하는 과정에서 상기 회전축(40)과, 상기 회전자 프레임(32)과, 상기 부시(50)와, 상기 드라이브 부재(60)가 일체로 회전한다. 또한, 상기 회전자 프레임(32)의 상면을 기준으로 볼 때 상기 드라이브 부재(60)와 상기 부시(50)가 각각 상측과 하측에서 상기 회전자 프레임(32)을 균형적으로 지지하므로 상기 부시(50)가 유격에 의해 상기 회전자 프레임(32)으로부터 이탈될 가능성이 현저하게 낮아진다. 더 구체적으로 상기 부시(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전축(40)을 회전 가능하게 지지하는 제1베어링(42)의 내륜에 의해 지지될 수 있으므로 더욱 견고한 고정을 유지할 수 있다. 이와 같이 상기 부시(50)와, 상기 드라이브 부재(60)의 협동 작용에 의해 상기 회전자 프레임(32)의 상면이 안정적으로 지지되고, 이에 따라 상기 부시(50)가 예기치 않게 상기 회전자 프레임(32)으로부터 이탈되는 문제점이 해소된다.

이제, 상기 부시(50)에 구비된 공기 유동용 리브(56)의 작용효과를 상세하게 서술하기로 한다.

상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 회전자 프레임(32)과 일체로 회전한다. 또한, 상기 공기 유동용 리브(56)는 상기 회전자 프레임(32)의 상면 하부와 약간의 간격이 존재하도록 형성된다. 따라서, 상기 공기 유동용 리브(56)는 회전하는 과정에서 상기 회전자 프레임(32)의 내부의 공기를 유동하는 작용을 한다. 결과적으로 상기 공기 유동용 리브(56)에 의해 유동된 공기는 상기 브러시리스 모터 장치(10) 내부에서 발생된 열을 효과적으로 냉각하는 작용을 한다. 또한, 상기 공기 유동용 리브(56)의 단면이 도 6에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형태로 된 경우에는, 상기 공기 유동용 리브(56)가 회전하면서 공기를 하방으로 밀어내는 작용을 한다. 즉, 상기 공기 유동용 리브(56)가 선풍기와 같은 작용을 수행하는 것이다. 이에 따라, 상기 브러시리스 모터 장치(10) 내부에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 냉각할 수 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 브러시리스 모터 장치 20 : 고정자
22 : 고정자 프레임 24 : 권선 코일
30 : 회전자 32 : 회전자 프레임
33 : 영구자석 34 : 관통공
40 : 회전축 42 : 제1베어링
44 : 제2베어링 50 : 부시
52 : 몸체 53 : 지지부
54 : 삽입부 56 : 공기 유동용 리브
60 : 드라이브 부재

Claims

브러시리스 모터 장치에 있어서,
회전 방향으로 복수의 영구자석이 구비된 회전자 프레임;
상기 회전자 프레임의 상면에 형성된 관통공;
상기 관통공에 결합되며, 상기 회전자 프레임의 상면 하부를 지지하도록 배치된 부시;
상기 부시를 관통하여 상기 부시에 고정된 회전축; 및
상기 회전축에 고정되며 상기 회전자 프레임의 상면 상부를 지지함으로써 상기 회전자 프레임을 상기 부시와 함께 샌드위치 형태로 지지하도록 배치된 드라이브 부재;를 포함하며,
상기 부시는, 몸체 및 그 몸체로부터 방사상으로 연장되는 공기 유동용 리브를 포함하고,
상기 몸체는 중앙부에 상기 회전축이 결합하기 위한 구멍을 구비하며,
상기 몸체는 상기 회전자 프레임의 상면 하부를 지지하는 플랜지 형태의 지지부와 상기 관통공에 삽입되는 삽입부를 포함하며,
상기 삽입부는 상기 공기 유동용 리브와 동일한 방향으로 돌출 형성된 복수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터 장치.
제1항에 있어서,
상기 공기 유동용 리브는 복수 구비되며, 상기 몸체로부터 방사상으로 연장되며 상기 몸체의 둘레 방향으로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터 장치.
제2항에 있어서,
상기 공기 유동용 리브는 상기 회전축의 길이 방향으로 절단된 단면 상에서 사다리꼴 형태의 단면을 형성함으로써, 상기 공기 유동용 리브가 회전할 때 공기를 상기 회전자 프레임의 하방으로 유도하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터 장치.