KR101444588B1 - 모터 - Google Patents

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KR101444588B1
KR101444588B1 KR1020130028274A KR20130028274A KR101444588B1 KR 101444588 B1 KR101444588 B1 KR 101444588B1 KR 1020130028274 A KR1020130028274 A KR 1020130028274A KR 20130028274 A KR20130028274 A KR 20130028274A KR 101444588 B1 KR101444588 B1 KR 101444588B1
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coupled
fixing portion
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groove
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비아체슬라브 스미르노프
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 상측 하우징; 상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징; 상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및 상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며, 상기 밸런싱 유닛의 외주면에는 요홈이 구비될 수 있다.

Description

모터{Motor}
본 발명은 모터에 관한 것이다.
진공 청소기는 청소기의 내부를 진공 상태로 만들기 위한 모터를 포함한다. 일반적인 진공 청소기용 모터에서는 볼 베어링을 사용하고 있으나, 볼 베어링을 사용하는 경우에는 고속 회전시에 발생하는 소음이나 진동으로 인하여 모터의 성능에 악영향을 미칠 수 있고, 외부 충격 등에 대한 저항력이 약하다.
또한, 볼 베어링을 사용하는 경우에는 로터가 고속으로 회전하는 경우에 접촉에 의한 마모가 발생하여 모터의 성능이 단시간에 저하될 수 있다는 단점이 있다.
또한, 진공 청소기용 모터에서 유체 동압 베어링을 사용하는 경우에 회전 부재의 질량 불균형으로 인하여 회전 부재가 축 중심에서 벗어나 편심되어 회전하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 모터의 수명을 증가시키고, 고속 회전시에 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제하며, 외부 충격 등에 대한 저항력을 강화시킬 수 있고, 윤활 유체의 누설 및 외부 이물의 유입을 방지할 수 있으며, 회전 부재의 회전 시 회전 불균형을 보정할 수 있는 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 상측 하우징; 상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징; 상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및 상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며, 상기 밸런싱 유닛의 외주면에는 요홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 밸런싱 유닛은 상기 로터 코어와 소정 간격 이격되어 구비될 수 있다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 상기 하측 하우징에 결합하고, 상기 로터 코어와 미소 간극을 가지도록 배치되는 스테이터; 상기 샤프트의 상측에 고정되는 임펠러; 및 상기 상측 하우징에 결합하는 임펠러 하우징;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 유체 동압 베어링 어셈블리는, 상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부; 상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및 상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 상기 고정부의 하측에 결합하여 상기 하측 실링부와의 사이에서 라비란스 실을 형성하는 라비란스 실링부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 하측 실링부와 상기 라비란스 실링부재가 대향하는 면 중 적어도 하나에는 요홈이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 밸런싱 유닛은 상기 고정부의 상측에 배치되고, 상기 로터 코어는 상기 고정부의 하측에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 고정부의 상측 및 하측에는 각각 내측으로 함입되는 제1 홈부 및 제2 홈부가 구비되고, 상기 상측 실링부 및 상기 하측 실링부의 단부가 각각 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부에 수용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 형성하는 상기 고정부의 내벽 중 적어도 일부가 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 상측 실링부와 상기 제1 홈부 사이에서 제1 기액계면이 형성되고, 상기 하측 실링부와 상기 제2 홈부 사이에서 제2 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 고정부에는 상기 고정부의 상면과 하면이 연통되도록 제1 바이패스 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 상기 고정부에는 상기 샤프트와 상기 고정부 사이의 간극과 상기 제1 바이패스 유로가 연통되도록 제2 바이패스 유로가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 상측 하우징; 상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징; 상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및 상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며, 상기 밸런싱 유닛의 외주면에는 요홈이 구비되고, 상기 유체 동압 베어링 어셈블리는, 상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부; 상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및 상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함하고, 상기 고정부에는 내주면으로부터 함입되어 상기 샤프트와 상기 고정부 사이의 간극에 충진되는 윤활 유체를 축 방향 상측과 하측으로 분리시키는 분리홈을 구비하며, 상기 분리홈이 외부와 연통되도록 연통부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 상기 하측 하우징에 결합하고, 상기 로터 코어와 미소 간극을 가지도록 배치되는 스테이터; 상기 샤프트의 상측에 고정되는 임펠러; 및 상기 상측 하우징에 결합하는 임펠러 하우징;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 상측 실링부와 상기 고정부 사이에서 제1 기액계면이 형성되고, 상기 하측 실링부와 상기 고정부 사이에서 제2 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 상기 분리홈의 축 방향 상측에는 제3 기액계면이 형성되고, 상기 분리홈의 축 방향 하측에는 제4 기액계면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터에 의하면, 모터의 수명을 증가시키고, 고속 회전시에 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제하며, 외부 충격 등에 대한 저항력을 강화시킬 수 있다.
또한, 윤활 유체의 누설 및 외부 이물의 유입을 방지할 수 있으며, 회전 부재의 회전 시 회전 불균형을 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 샤프트와 유체 동압 베어링 어셈블리의 결합 단면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 A부분의 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 오일저장부를 나타낸 단면도.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 유체 동압 베어링 어셈블리 내부에 구비되는 바이패스 유로를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 샤프트, 유체 동압 베어링 어셈블리, 임펠러 및 밸런싱 유닛의 결합 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에 구비되는 샤프트와 유체 동압 베어링 어셈블리의 결합 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 유체 동압 베어링 어셈블리(100), 상측 하우징(400), 하측 하우징(500), 로터(200), 스테이터(300), 밸런싱 유닛(150), 임펠러(600) 및 임펠러 하우징(700)을 포함할 수 있다.
우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 축 방향은 도 1에서 볼 때, 상기 샤프트(210)를 기준으로 상하 방향을 의미하며, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 상기 샤프트(210)를 기준으로 상기 고정부(110)의 외측단 방향 또는 상기 고정부(110)의 외측단을 기준으로 상기 샤프트(210)의 중심 방향을 의미한다.
유체 동압 베어링 어셈블리(100)는 샤프트(210), 고정부(110), 상측 실링부(120), 하측 실링부(130)를 포함할 수 있다.
상기 샤프트(210)는 상기 고정부(110)의 중공에 삽입될 수 있으며, 상기 고정부(110)는 상기 샤프트(210)가 회전가능하도록 상기 샤프트(210)를 지지할 수 있다.
이때, 상기 샤프트(210)는 상기 샤프트(210)의 외주면과 상기 고정부(110)의 내주면 사이에서 미소 간극이 형성되도록 상기 고정부(110)에 삽입될 수 있으며, 상기 간극에는 윤활 유체가 충진될 수 있다.
상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)의 작용 및 효과에 대하여는 도 2 내지 도 4를 참조로 자세히 설명하기로 한다.
스테이터(300)는 복수의 돌극을 구비하는 스테이터 코어(310), 절연부재로 형성되어 상기 스테이터 코어(310)에 결합되는 인슐레이터(320) 및 상기 스테이터 코어(310)의 둘레에 권선되는 스테이터 코일(330)을 포함할 수 있다.
로터(200)는 상기 스테이터(300)에 대하여 회전 가능하도록 배치되며 반경 방향을 따라 돌출된 복수의 돌극을 구비하는 로터 코어(220) 및 상기 로터 코어(220)와 결합하고 상기 로터 코어(220)와 연동하여 회전하는 상기 샤프트(210)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 로터(200)는 상기 스테이터(300)와 미소 간극을 가지도록 배치될 수 있다.
상기 샤프트(210)는 상기 상측 하우징(400) 및 상기 하측 하우징(500)에 의하여 제공되는 내부 공간에 배치될 수 있다.
또한, 상기 샤프트(210)는 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)에 구비되는 상기 고정부(110)의 중공에 삽입되어 회전가능하도록 지지될 수 있다.
여기서, 로터(200)의 회전 구동에 대하여 간략하게 살펴보면, 상기 스테이터 코어(310)의 둘레에 권선되는 스테이터 코일(330)에 전원이 공급되면, 상기 로터 코어(210)와 상기 스테이터 코일(330)이 권선된 상기 스테이터 코어(310)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전 구동력이 발생된다.
이에 따라, 상기 로터 코어(220)가 회전하게 되며, 결국 상기 로터 코어(220)와 고정 결합되는 상기 샤프트(210)가 회전하게 된다.
상기 샤프트(210)의 상측에는 임펠러(600)가 고정 결합되고 상기 임펠러(600)는 상기 샤프트(210)와 연동하여 회전할 수 있다.
상기 상측 하우징(400)에는 상기 임펠러(600)를 감싸는 형태로 임펠러 하우징(700)이 결합될 수 있으며, 상기 임펠러 하우징(700)은 외부 공기와 연통할 수 있는 관통공(미도시)을 구비할 수 있다.
따라서, 상기 임펠러(600)의 회전에 의하여 외부의 공기가 상기 관통공(미도시)을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 흡입될 수 있다.
상측 하우징(400)은 내주면에 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100)를 구비할 수 있으며, 상기 하측 하우징(500)은 상기 상측 하우징(400)과 결합하여 내부 공간을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 샤프트와 유체 동압 베어링 어셈블리의 결합 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 A부분의 확대 단면도이며, ㄷ도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 유체 동압 베어링 어셈블리에 구비되는 오일저장부를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리(100)에 대하여 설명한다.
고정부(110)는 중공을 구비할 수 있고, 상기 고정부(110)의 중공에 샤프트(210)가 회전가능하도록 삽입될 수 있으며, 상기 샤프트(210)는 상측 실링부(120) 및 하측 실링부(130)와 연동하여 회전할 수 있다.
즉, 상기 고정부(110)는 상기 샤프트(210), 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)를 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
구체적으로, 상기 샤프트(210)는 상기 고정부(110)와 미소 간극을 가지도록 상기 고정부(110)의 중공에 삽입될 수 있으며, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전될 수 있다.
한편, 상기 샤프트(210)의 외주면 및 상기 고정부(110)의 내주면 중 적어도 하나에 형성되는 레디얼 동압홈(미도시)에 의해 발생되는 유체 압력으로 상기 샤프트(210)의 회전을 더 부드럽게 지지할 수 있다.
상기 샤프트(210)의 외주면 및 상기 고정부(110)의 내주면 중 적어도 하나에는 레디얼 동압홈(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 레디얼 동압홈(미도시)에 의하여 상기 샤프트(210)의 회전 시에 상기 샤프트(210)가 상기 고정부(110)와 소정 간격 이격되어 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시킬 수 있다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있고, 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없으며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상측 실링부(120)는 상기 샤프트(210)의 상측에 결합하고, 상기 고정부(110)의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치될 수 있다.
또한, 하측 실링부(130)는 상기 샤프트(210)의 하측에 결합하고, 상기 고정부(110)의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 고정부(110)의 상측 및 하측에는 각각 내측으로 함입되는 제1 홈부(111) 및 제2 홈부(113)가 구비될 수 있고, 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 단부가 각각 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)에 수용될 수 있다.
상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 단부는 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)에 수용되어 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽과 미소 간극을 형성할 수 있으며, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충진될 수 있다.
윤활 유체를 실링하기 위하여 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 중 적어도 일부는 테이퍼지게 형성될 수 있으며, 상기 제1 홈부(111)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽과 상기 상측 실링부(120) 사이에서 제1 기액계면(I1)이 형성될 수 있고, 상기 하측 실링부(130)와 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 사이에는 제2 기액계면(I2)이 형성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 상측 실링부(120)의 단부와 상기 제1 홈부(111)에 의하여 'U' 자 형상의 미소 간극이 형성되며, 상기 미소 간극에 윤활 유체가 충진되고, 상기 미소 간극 중에서 반경 방향 최외측의 미소 간극에 윤활 유체가 실링되므로, 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있다.
모터의 구동 중에는 윤활 유체의 누설 또는 증발 등의 요인에 의하여 윤활 유체가 점차 감소할 수 있고, 이에 따라 충분한 유체 압력을 제공하지 못하게 되어 모터의 구동에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서는 상기 상측 실링부(120)와 상기 제1 홈부(111)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 사이에 제1 기액계면(I1)을 형성하고, 상기 하측 실링부(130)와 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 사이에 제2 기액계면(I2)을 형성함으로써 윤활 유체의 저장 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 결과적으로 모터의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한, 윤활 유체의 증발에 따라 상기 제1 기액계면(I1) 또는 제2 기액계면(I2)이 반경 방향 내측으로 이동하게 되더라도, 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)와 상기 고정부(110) 사이에서 윤활 유체를 계속적으로 실링시킬 수 있다.
또한, 외부 충격 등에 의하여 윤활 유체가 계면을 이탈하여 누설되더라도 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽에 형성되는 테이퍼구조에 의하여 윤활 유체를 다시 실링시키는 것도 가능하다.
한편, 상기 고정부(110)와 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 대향면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압홈(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 스러스트 동압홈(미도시)에 의하여 상기 샤프트(210)는 일정한 부상력이 확보된 채로 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)와 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압홈(미도시)의 형상은 상기 레디얼 동압홈(미도시)과 마찬가지로 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있고, 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없으며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 고정부(110)의 하측에는 라비란스 실링부재(140)가 결합할 수 있으며, 상기 라비란스 실링부재(140)는 상기 하측 실링부(130)와의 사이에서 라비란스 실을 형성할 수 있다.
상기 라비란스 실링부재(140)는 상기 하측 실링부(130)의 외주면과 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 라비란스 실링부재(140)와 상기 하측 실링부(130)가 대향하는 면 중 적어도 하나에는 요홈(141)이 구비되어 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 요홈(141)에 의하여 상기 라비란스 실링부재(140)와 상기 하측 실링부(130) 사이의 간극의 크기가 변화하게 되므로 압력 저하와 에너지 손실을 일으키게 하여 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 구비되는 유체 동압 베어링 어셈블리(100)에는 오일저장부(112)가 구비될 수 있다.
상기 오일저장부(112)는 상기 고정부(110)의 상면과 상기 상측 실링부(120)의 하면 사이에 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 고정부(110)의 상면과 상기 상측 실링부(120)의 하면 중 적어도 하나에는 홈이 형성될 수 있으며, 상기 홈에 의하여 상기 고정부(110)의 상면과 상기 상측 실링부(120) 사이의 간극이 확장되게 되므로, 상기 확장되는 간극이 상기 오일저장부(112)의 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 오일저장부(112)는 반경 방향 외측으로 갈수록 넓어지게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 오일저장부(112)에 의하여 윤활 유체의 저장공간이 확대될 수 있다.
상기와 같이 진공 청소기용 모터에서 유체 동압 베어링을 사용하는 경우에는, 볼 베어링을 사용하는 경우에 비하여 고속 회전시에 소음이나 진동의 발생을 억제할 수 있고, 접촉에 의한 마모의 영향을 적게 받으므로 모터의 수명이 증가할 수 있으며, 외부 충격을 받는 경우에는 유체 동압 베어링 내부의 윤활 유체가 댐핑역할을 할 수 있으므로 외부 충격 등에 대한 저항력을 강화시킬 수 있다.
도 5a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 유체 동압 베어링 어셈블리 내부에 구비되는 바이패스 유로를 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 유체 동압 베어링 어셈블리에는 적어도 하나의 바이패스 유로(115, 117, 115', 117')가 구비될 수 있다.
상기 고정부(110)에는 상기 고정부(110)의 상면과 상기 고정부(110)의 하면이 연통되도록 제1 바이패스 유로(115)가 구비될 수 있고, 상기 고정부(110)와 상기 샤프트(210) 사이의 간극과 상기 제1 바이패스 유로(115)가 연통되도록 제2 바이패스 유로(117)가 구비될 수 있다.
상기 제1 바이패스 유로(115)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 홈부(111)와 상기 제2 홈부(113)가 연통되도록 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)보다 반경 방향 내측에 제1 바이패스 유로(115')가 형성되는 것도 가능하다.
상기 제1 및 제2 바이패스 유로(115, 117)는 윤활 유체의 압력을 분산시켜 평형을 유지할 수 있도록 할 수 있으며, 윤활 유체의 내부에 존재하는 기포 등을 순환에 의해 배출되도록 이동시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 샤프트, 유체 동압 베어링 어셈블리, 임펠러 및 밸런싱 유닛의 결합 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 밸런싱 유닛(150)을 구비할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 샤프트(210)의 외주면에는 로터 코어(220)가 고정 결합되며, 상기 샤프트(210)의 외주면 중에서 상기 로터 코어(220)의 상측에는 유체 동압 베어링 어셈블리(100)가 구비될 수 있다.
다시말하면, 상기 로터 코어(220)는 상기 샤프트(210)의 하측에 고정 결합될 수 있다.
여기서, 임펠러(600), 밸런싱 유닛(150), 상측 실링부(120), 하측 실링부(130), 샤프트(210) 및 로터 코어(220)가 회전 부재일 수 있고, 상기 고정부(110)가 고정 부재일 수 있다.
상기 회전 부재에 상기 밸런싱 유닛(150)이 구비되지 않는다면, 상대적으로 무거운 상기 로터 코어(220)에 의하여 상기 회전 부재의 무게 중심이 상기 샤프트(210)의 하측에 존재하게 된다.
따라서, 상기 회전 부재의 회전 시에 상기 샤프트(210)가 축 중심에서 벗어나 편심되어 회전하는 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 밸런싱 유닛(150)을 구비하므로, 상기 밸런싱 유닛(150)에 의하여 상기 회전 부재의 무게 중심이 축 중심에 위치하도록 할 수 있다.
상기 밸런싱 유닛(150)은 상기 샤프트(210)의 상측(상기 고정부(110)의 상측)에 결합할 수 있으며, 구체적으로는 상기 임펠러(600)와 상기 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 사이에 구비될 수 있다.
또한, 상기 밸런싱 유닛(150)은 상기 로터 코어(220)와 소정 간격 이격되어 구비될 수 있다.
상기 밸런싱 유닛(150)의 위치와 질량은, 상기 로터 코어(220)의 위치 및 상기 로터 코어(220)를 포함하는 상기 회전 부재의 질량을 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서는 상기 밸런싱 유닛(150)에 의하여 상기 회전 부재의 회전 시에 상기 샤프트(210)가 축 중심에서 벗어나 편심되어 회전하는 문제를 방지할 수 있다.
즉, 상기 밸런싱 유닛(150)은 상기 샤프트(210) 및 상기 로터 코어(220)를 포함하는 회전 부재의 회전 시 회전 불균형을 보정할 수 있다.
한편, 상기 밸런싱 유닛(150)의 외주면은 상측 하우징(400)의 일면과 대향할 수 있다.
상기 상측 하우징(400)의 일면과 대향하는 상기 밸런싱 유닛(150)의 외주면에는 요홈(151)이 형성될 수 있으며, 상기 요홈(151)에 의하여 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 요홈(151)에 의하여 상기 상측 하우징(400)의 일면과 상기 밸런싱 유닛(150)의 외주면 사이의 간극의 크기가 변화하게 되므로 압력 저하와 에너지 손실을 일으키게 하여 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에 구비되는 샤프트와 유체 동압 베어링 어셈블리의 결합 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터에는 제1 기액계면(I1), 제2 기액계면(I2), 제3 기액계면(I3) 및 제4 기액계면(I4)이 형성될 수 있다.
고정부(110)는 중공을 구비할 수 있고, 상기 고정부(110)의 중공에 샤프트(210)가 회전가능하도록 삽입될 수 있으며, 상기 샤프트(210)는 상측 실링부(120) 및 하측 실링부(130)와 연동하여 회전할 수 있다.
즉, 상기 고정부(110)는 상기 샤프트(210), 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)를 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
구체적으로, 상기 샤프트(210)는 상기 고정부(110)와 미소 간극을 가지도록 상기 고정부(110)의 중공에 삽입될 수 있으며, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충전될 수 있다.
상측 실링부(120)는 상기 샤프트(210)의 상측에 결합하고, 상기 고정부(110)의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치될 수 있다.
또한, 하측 실링부(130)는 상기 샤프트(210)의 하측에 결합하고, 상기 고정부(110)의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 고정부(110)의 상측 및 하측에는 각각 내측으로 함입되는 제1 홈부(111) 및 제2 홈부(113)가 구비될 수 있고, 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 단부가 각각 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)에 수용될 수 있다.
상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 단부는 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)에 수용되어 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽과 미소 간극을 형성할 수 있으며, 상기 미소 간극에는 윤활 유체가 충진될 수 있다.
윤활 유체를 실링하기 위하여 상기 제1 홈부(111) 및 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 중 적어도 일부는 테이퍼지게 형성될 수 있으며, 상기 제1 홈부(111)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽과 상기 상측 실링부(120) 사이에서 제1 기액계면(I1)이 형성될 수 있고, 상기 하측 실링부(130)와 상기 제2 홈부(113)를 형성하는 상기 고정부(110)의 내벽 사이에는 제2 기액계면(I2)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정부(110)에는 상기 고정부(110)의 내주면으로부터 함입되어 상기 샤프트(210)와 상기 고정부(110) 사이의 간극에 충진되는 윤활 유체를 축 방향 상측과 하측으로 분리시키는 분리홈(116)이 구비될 수 있다.
상기 분리홈(116)은 상기 샤프트(210)의 외주면 및 상기 고정부(110)의 내주면과 함께 기액계면이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 상기 분리홈(116)을 기준으로 상기 분리홈(116)의 축 방향 상측에는 제3 기액계면(I3)이 형성될 수 있으며, 상기 분리홈(116)의 축 방향 하측에는 제4 기액계면(I4)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제3 기액계면(I3)과 상기 제4 기액계면(I4)이 형성되기 위해서는 상기 샤프트(210)의 외주면과 상기 고정부(110)의 내주면 사이에 충진된 윤활 유체가 공기와 접촉하여야 한다.
그러므로, 상기 고정부(110)에는 상기 분리홈(116)이 외부와 연통되도록 하는 연통부(119)가 형성될 수 있으며, 상기 연통부(119)는 홀의 형상일 수 있다.
즉, 상기 연통부(119)로 인하여 상기 분리홈(116)과 상기 고정부(110)의 외부의 압력이 동일하게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 연통부(119)는 도 8에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 수평하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 반경 방향으로 상향 또는 하향 경사지게 형성되어도 무방하다.
한편, 상기 샤프트(210)의 외주면과 상기 고정부(110)의 내주면 중 적어도 하나에는 상기 분리홈(116)을 기준으로 상기 분리홈(116)의 상측과 하측에 각각 레디얼 동압홈(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 레디얼 동압홈(미도시)에 의하여 상기 샤프트(210)의 회전 시에 상기 샤프트(210)가 상기 고정부(110)와 소정 간격 이격되어 부드럽게 회전하도록 압력을 형성시킬 수 있다.
상기 레디얼 동압홈(미도시)은 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있고, 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없으며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
또한, 상기 고정부(110)와 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)의 대향면 중 적어도 하나에는 스러스트 동압홈(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 스러스트 동압홈(미도시)에 의하여 상기 샤프트(210)는 일정한 부상력이 확보된 채로 상기 상측 실링부(120) 및 상기 하측 실링부(130)와 연동하여 회전할 수 있다.
여기서, 상기 스러스트 동압홈(미도시)의 형상은 상기 레디얼 동압홈(미도시)과 마찬가지로 헤링본 형상, 스파이럴 형상 및 나사선 형상 중 어느 하나일 수 있고, 동압을 발생시키는 형상이라면 그 형상에는 제한이 없으며, 갯수도 제한이 없다는 것을 밝혀둔다.
상기 고정부(110)의 하측에는 라비란스 실링부재(140)가 결합할 수 있으며, 상기 라비란스 실링부재(140)는 상기 하측 실링부(130)와의 사이에서 라비란스 실을 형성할 수 있다.
상기 라비란스 실링부재(140)는 상기 하측 실링부(130)의 외주면과 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 라비란스 실링부재(140)와 상기 하측 실링부(130)가 대향하는 면 중 적어도 하나에는 요홈(141)이 구비되어 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 요홈(141)에 의하여 상기 라비란스 실링부재(140)와 상기 하측 실링부(130) 사이의 간극의 크기가 변화하게 되므로 압력 저하와 에너지 손실을 일으키게 하여 외부의 이물이 유체 동압 베어링 어셈블리(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 윤활 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 실시예를 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 모터의 수명을 증가시키고, 고속 회전시에 소음이나 진동이 발생하는 것을 억제하며, 외부 충격 등에 대한 저항력을 강화시킬 수 있다.
또한, 라비란스 실을 형성함으로써 윤활 유체의 누설 및 외부 이물의 유입을 방지할 수 있으며, 회전 부재의 회전 시 회전 불균형을 보정할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 유체 동압 베어링 어셈블리 110: 고정부
120: 상측 실링부 130: 하측 실링부
140: 라비란스 실링부재 150: 밸런싱 유닛
200: 로터 210: 샤프트
220: 로터 코어 300: 스테이터
310: 스테이터 코어 320: 인슐레이터
330: 스테이터 코일 400: 상측 하우징
500: 하측 하우징 600: 임펠러
700: 임펠러 하우징

Claims (17)

  1. 상측 하우징;
    상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및
    상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며,
    상기 밸런싱 유닛의 외주면에는 요홈이 구비되는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸런싱 유닛은 상기 로터 코어와 소정 간격 이격되어 구비되는 모터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하측 하우징에 결합하고, 상기 로터 코어와 미소 간극을 가지도록 배치되는 스테이터;
    상기 샤프트의 상측에 고정되는 임펠러; 및
    상기 상측 하우징에 결합하는 임펠러 하우징;을 더 포함하는 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체 동압 베어링 어셈블리는,
    상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부;
    상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및
    상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함하는 모터.
  6. 상측 하우징;
    상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및
    상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며,
    상기 유체 동압 베어링 어셈블리는,
    상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부;
    상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부;
    상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부; 및
    상기 고정부의 하측에 결합하여 상기 하측 실링부와의 사이에서 라비란스 실을 형성하는 라비란스 실링부재;를 포함하는 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하측 실링부와 상기 라비란스 실링부재가 대향하는 면 중 적어도 하나에는 요홈이 구비되는 모터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 밸런싱 유닛은 상기 고정부의 상측에 배치되고, 상기 로터 코어는 상기 고정부의 하측에 배치되는 모터.
  9. 상측 하우징;
    상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및
    상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며,
    상기 유체 동압 베어링 어셈블리는,
    상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부;
    상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및
    상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함하며,
    상기 고정부의 상측 및 하측에는 각각 내측으로 함입되는 제1 홈부 및 제2 홈부가 구비되고, 상기 상측 실링부 및 상기 하측 실링부의 단부가 각각 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부에 수용되는 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 형성하는 상기 고정부의 내벽 중 적어도 일부가 테이퍼지게 형성되는 모터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 상측 실링부와 상기 제1 홈부 사이에서 제1 기액계면이 형성되고, 상기 하측 실링부와 상기 제2 홈부 사이에서 제2 기액계면이 형성되는 모터.
  12. 상측 하우징;
    상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및
    상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며,
    상기 유체 동압 베어링 어셈블리는,
    상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부;
    상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및
    상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함하고,
    상기 고정부에는 상기 고정부의 상면과 하면이 연통되도록 제1 바이패스 유로가 구비되는 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고정부에는 상기 샤프트와 상기 고정부 사이의 간극과 상기 제1 바이패스 유로가 연통되도록 제2 바이패스 유로가 구비되는 모터.
  14. 상측 하우징;
    상기 상측 하우징과 결합하여 내부 공간을 제공하는 하측 하우징;
    상기 내부 공간에 배치되고, 유체 동압 베어링 어셈블리와 결합하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하고 상기 샤프트와 연동하여 회전하는 로터 코어; 및
    상기 샤프트와 결합하여 상기 샤프트 및 상기 로터 코어의 회전시 회전 불균형을 보정하는 밸런싱 유닛;을 포함하며,
    상기 밸런싱 유닛의 외주면에는 요홈이 구비되고,
    상기 유체 동압 베어링 어셈블리는,
    상기 샤프트가 삽입되는 중공을 구비하고, 상기 샤프트가 회전가능하도록 지지하는 고정부;
    상기 샤프트의 상측에 결합하고, 상기 고정부의 상측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 상측 실링부; 및
    상기 샤프트의 하측에 결합하고, 상기 고정부의 하측과 미소 간극을 이루도록 배치되는 하측 실링부;를 포함하고,
    상기 고정부에는 내주면으로부터 함입되어 상기 샤프트와 상기 고정부 사이의 간극에 충진되는 윤활 유체를 축 방향 상측과 하측으로 분리시키는 분리홈을 구비하며, 상기 분리홈이 외부와 연통되도록 연통부가 형성되는 모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하측 하우징에 결합하고, 상기 로터 코어와 미소 간극을 가지도록 배치되는 스테이터;
    상기 샤프트의 상측에 고정되는 임펠러; 및
    상기 상측 하우징에 결합하는 임펠러 하우징;을 더 포함하는 모터.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 상측 실링부와 상기 고정부 사이에서 제1 기액계면이 형성되고, 상기 하측 실링부와 상기 고정부 사이에서 제2 기액계면이 형성되는 모터.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 분리홈의 축 방향 상측에는 제3 기액계면이 형성되고, 상기 분리홈의 축 방향 하측에는 제4 기액계면이 형성되는 모터.
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