KR101554737B1

KR101554737B1 - 스테이터 어셈블리

Info

Publication number: KR101554737B1
Application number: KR1020080088984A
Authority: KR
Inventors: 김우원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2015-09-21
Also published as: KR20100030178A

Abstract

본 발명은 코어, 코어에 권선하는 코일, 그리고 코어와 코일 사이을 절연하는 인슐레이터로 이루어진 스테이터; 그리고, 스테이터의 상부 및 하부에 압입되는 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리; 를 포함하며, 스테이터의 내경에 단차가 형성되어, 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리의 스토퍼로서 기능을 하는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리에 관한 것이다.

스테이터 어셈블리, 베어링 어셈블리, 단차, 몰딩부

Description

스테이터 어셈블리{STATOR ASSEMBLY}

본 발명은 스테이터에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 스테이터의 내경에 단차를 형성하여 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리의 스토퍼로서 기능을 하는 스테이터 어셈블리에 관한 발명이다.

일반적으로 팬 모터는 로터의 회전력에 의해 공기를 송풍하기 위한 수단으로 사용하고 있으며, 냉장고, 공기조화기, 청소기 등에 널리 사용되고 있다.

모터는 스테이터와 로터사이의 전자기적 상호작용에 의해서 로터가 회전하며 그 회전력을 외부로 전달하기 위한 장치를 말한다. 여기서, 로터의 회전력은 회전축을 통하여 부하를 구동시키게 된다.

보통 모터는 고정자가 외부에 위치하는 이너 로터형 모터가 있으며 반대로 고정자가 안쪽에 위치하는 아웃 로터형 모터가 있다.

한편, 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 권선 된 코일을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 스테이터 코어는 인슐레이터 또는 보빈을 통해서 상기 코일과 전기적인 절연이 이루어진다.

로터의 회전력이 회전축에 전달되어 회전축에 연결되어 있는 팬이 회전하게 되는데, 이때 로터에서 발생한 진동이 팬에 전달되어 소음이 발생하게 되며 결과적으로 팬 모터의 내구성을 떨어뜨리는 결과에 이른다.

종래의 팬 모터에서 회전축과 팬이 결합하는 모습을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 팬 모터를 도시한 도면이다. 종래의 팬 모터(1)에서는 모터의 외관을 이루는 케이싱(20)에 스테이터, 로터, 코일 등이 구비되며, 로터와 연결된 회전축이 케이싱(20) 외부로 연결된다. 따라서, 회전축의 끝단이 팬(10)과 연결되어 팬 모터(1)를 형성하게 된다.

그러나 이러한 팬 모터(1)에서는, 팬 모터의 전체 부피가 커지게 된다. 즉 케이싱(20)에서 팬(10)의 전방까지의 길이가 길어지게 되어 팬 모터(1)가 차지하는 공간이 커지게 된다. 가전제품에 있어서 콤팩트화가 중요한 부분인데 팬 모터의 크기가 크면 다른 제품에 취부시에 공간효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었다.

또한, 회전축(30)이 길게 형성되어 팬의 허브(12) 내측에 결합시 균형을 잡지 못하게 된다. 즉, 회전축(30)과 팬(10)의 동심을 잡는 것도 굉장히 중요한데, 팬(10)이 동심을 이루지 못하면 회전하는 팬(10)에 소음이 발생하게 되고, 균일하지 못한 회전은 팬(10)과 연결되어 있는 로터 및 모터에도 영향을 미치게 하여 팬(10) 및 모터의 내구성에도 영향을 끼치게 된다. 특히, 공진상태에서는 로터 및 모터에 주어지는 영향도 커지게 된다.

이것은 로터와 팬이 회전하는 부재이며, 회전축을 팬의 허브 내측의 홈에 고 정하기 어렵고, 긴 회전축(30)은 팬(10)에 동심을 잡기 힘들기 때문이다. 따라서, 회전축(30)에 팬(10)의 고정과 회전시 발생하는 소음 및 진동 등을 해결하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 스테이터 내경에 단부를 형성하여, 스테이터 어셈블리와 상하부 베어링 어셈블리 간 결합시에 상하부 베어링 어셈블리의 스토퍼로서 기능을 수행하고, 스테이터 어셈블리 및 피씨비에 압력이 가해지지 않도록 하는 스테이터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 코어, 코어에 권선하는 코일, 그리고 코어와 코일 사이을 절연하는 인슐레이터로 이루어진 스테이터; 그리고, 스테이터의 상부 및 하부에 압입되는 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리;를 포함하며, 스테이터의 내경에 단차가 형성되어, 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리의 스토퍼로서 기능을 하는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 단차가 수지물을 사출해서 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 스테이터가 몰딩부에 의해 감싸지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 단차가 스테이터 내경에서 원주방향으로 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 단차가 인슐레이터 내경에서 원주방향으로 불연속적으로 형 성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상부 베어링 어셈블리가 스테이터의 상단에 밀착하여 결합하며, 하부 베어링 어셈블리는 스테이터의 하단과 일정한 간격을 유지하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리를 제공한다.

본 발명이 제공하는 스테이터 어셈블리는 스테이터 어셈블리의 내경에 단차를 형성하여, 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리가 스테이터 어셈블리 내경에 압입시 스토퍼로서 기능을 수행하게 된다.

또한, 본 발명이 제공하는 스테이터 어셈블리는 단부를 형성하여 상하부 베어링 어셈블리가 몰드에 압력을 가하지 않아 몰드의 치수 변형이 없고, 피씨비를 감싸는 몰드에도 압력을 가하지 않게 되어 피씨비도 손상 받지 않게 할 수 있다.

또한, 본 발명이 제공하는 스테이터 어셈블리는 누유된 오일이 밖으로 새나가지 않는 리턴 기능을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명이 제공하는 스테이터 어셈블리는 팬 허브에 의해 감싸질 수 있어 팬 모터의 크기를 줄일 수 있고, 공간효율을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 팬 모터의 전체 분해 모습을 보여주는 사시도이다. 구체적으로 설명 하면, 팬 모터(100)는 로터프레임(121)과 영구자석으로 이루어지는 로터(120)와 전자기적 상호작용을 일으키는 스테이터, 스테이터의 상부 및 하부에 결합하여 있는 상부 베어링 어셈블리(140) 및 하부 베어링 어셈블리(160), 상기 스테이터와 상부 베어링 어셈블리(140)를 덮는 팬으로 구성되어 있다.

또한, 팬 허브(112)의 축공(115)에 압입되며 상부 베어링 어셈블리(140) 및 하부 베어링 어셈블리(160)에 의해 지지가 되는 회전축(130), 회전축(130)의 일단은 팬 허브(111)의 축공(115)에 끼워 넣어지게 된다.

로터(120)는 상기한 스테이터를 반경 방향에서 감싸고 스테이터와 전자기적 상호작용에 의해서 회전력을 일으킨다. 로터(120)는 로터프레임(121)의 내주면에 영구자석(122)이 부착되게 된다. 이때 영구자석(122)은 원통형으로 로터프레임(121)의 내주면에 결합 될 수 있으며, 막대 자석과 같이 불연속적으로 형성되어 부착될 수도 있다.

한편, 로터프레임(121)의 내주면은 영구자석(122)이 결합 될 수 있게끔 단차 지어 형성될 수 있다. 또한, 단차 지어진 부분 또는 로터프레임(121) 내주면에 막대형상의 위치고정단(115)가 길이 방향으로 형성되어 영구자석(122)의 스토퍼로서 기능을 수행할 수 있다.

로터프레임(121)은 팬의 허브 내측에 팬(110)과 일체로 제작되거나 접착수단에 의해서 결합 될 수 있다. 로터프레임 내주면에 영구자석(122)이 결합하여 로터(120)로서 기능을 하게 된다.

이로써 회전축(130)이 허브(112)의 회전축 수용부(31)에 의해서 지지가 되어 회전축(130)의 동심을 잡는 역할을 수행하게 된다. 회전축(130)은 로터의 회전축 수용부(31)에 압입되거나 접착수단에 의해 결합하게 된다.

스테이터는 스테이터 코어(152), 스테이터 코어에 권선 된 코일 그리고 코어와 코일을 절연하는 인슐레이터(151)를 포함하여 이루어진다. 인슐레이터(151)는 절연재질로 이루어지며 스테이터 코어(152)의 상부와 하부에 결합 될 수 있다. 인슐레이터(151)를 통하여 스테이터 코어(152)에는 코일이 권선 되며, 스테이터 코어와 코일 사이의 절연이 이루어진다.

팬 모터(100)는 모터의 구동을 제어하도록 피씨비(153)를 포함하여 이루어질 수 있다. 피씨비(153)에는 여러 가지 전기적인 패턴들이 형성되며, 상기 인슐레이터(151)는 피씨비(153)의 상부에 결합한다. 상기 인슐레이터(151)를 통하여 상기 코어(152)와 상기 피씨비(153) 사이의 절연이 이루어진다.

또한, 이러한 스테이터 코어(152), 인슐레이터(151), 코일, 그리고 피씨비(153)가 모두 결합한 후 이들이 모두 몰드(154)에 의해서 감싸지도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 몰드(154)가 형성된 스테이터 어셈블리(150)는 냉장고 등 습기가 많은 곳에서 외부환경 및 충격으로부터 보호를 받을 수 있다.

상부 베어링 어셈블리(140)는 상기 스테이터 어셈블리(150)의 상부에 압입되며, 베어링 홀더(142)와 오일을 포함하는 펠트(143) 및 베어링(144)을 덮는 상부 브라켓(141)과 중간 브라켓(145)을 포함하여 이루어진다. 여기서 상기 베어링(144)은 소결되어 형성된 베어링임이 바람직하고, 오일리스 베어링임이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 베어링(144)이 원활한 기능을 위하여 베어링 오일을 공급하기 위한 구성으로서 상기 베어링 어셈블리(140)의 내부에는 베어링 오일을 함유하는 펠트(143)를 구비함이 바람직하다. 상기 펠트(143)의 반경 방향 내측에 베어링이 구비되고, 상기 펠트(143)를 통하여 상기 베어링(144)에 베어링 오일이 공급된다.

하부 베어링 어셈블리(160)는 상부 베어링 어셈블리(140)와 그 형상 및 기능이 실질적으로 동일하다. 그러나 하부 베어링 어셈블리(160)는 제품에 결합하기 위해서 하부 브라켓(161)을 더 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 하부 브라켓(161)에는 제품에 결합하기 위한 결합홀(167)이 복수개 형성되어 있다. 또한, 하부 브라켓(161)은 외부 전선들을 피씨비(153)와 연결하기 위하여 슬롯(168)이 형성되어 있다.

회전축(130)은 일단이 허브(112)의 축공(115)에 끼워 넣어지며, 타단은 하부 브라켓(161)을 관통하게 된다. 또한, 회전축(130) 둘레에 홈(131)이 형성되어 있다. 이 홈에는 스톱링(132) 및 오일커터(133, 135)가 끼워진다. 스톱링(132)은 팬의 위치를 고정하며, 축공(115)의 내측 또는 외측에 위치할 수 있다. 팬 허브의 오일 커터(133, 135)는 상부 브라켓(141) 및 하부 브라켓(161)과 밀착되어 회전축(130)을 타고 베어링 오일이 비산되는 것을 방지하게 된다.

팬(110)은 로터에 의해 전달된 회전력을 받아서 회전을 하여 송풍을 하게 된다. 회전축(120)은 축공(115)에 강제 압입의 방식으로 끼워지게 되며, 결합력을 강화하기 위해 접착수단도 도포 될 수 있다. 축공(115)이 팬(110)의 외측방향으로 단부를 형성하여 회전축의 일단이 결합하여 지지가 될 수 있어 축의 동심을 잡아줄 수 있게 된다. 또한, 회전축(130)을 지지할 수 있는 회전축 수용부(131)가 팬 허 브(112)의 내측면 방향으로 형성되어 회전축을 지지할 수 있게 된다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리를 상세히 설명한다. 도 3은 인슐레이터와 코어가 결합한 것을 나타낸 도면이다. 도 4는 스테이터 어셈블리와 베어링 어셈블리를 분해한 도면이다. 도 5는 스테이터 어셈블리와 베어링 어셈블리를 결합한 단면을 나타낸 도면이다.

우선, 스테이터 어셈블리는 코어(152)와 인슐레이터(151)를 포함하여 이루어진다. 인슐레이터(151)를 통하여 코어(152)에는 코일이 권선 되며 코어(152)와 코일 사이의 절연이 이루어진다. 인슐레이터(151)는 절연재질로 이루어지며, 코어(152)의 상부 및 하부에 결합 될 수 있다. 또한, 코어(152)와 인슐레이터(151)가 인서트 사출되어 일체로 형성될 수 있으며, 코어(152)가 인슐레이터(151)에 압입되어 형성될 수도 있다.

스테이터에는 전기적 소자들이 실장 된 피씨비(153)가 연결될 수도 있다. 피씨비(153)는 모터의 구동을 제어하며, 여러 가지 전기소자들이 결합하게 된다. 피씨비(153)는 스테이터 상부 또는 하부에 결합 될 수 있으며, 스테이터와 결합하여 인슐레이터(151)를 통하여 전기적인 절연이 이루어진다. 인슐레이터(151)는 피씨비(153)와 연결하기 위한 결합부(156)를 포함하여 이루어질 수 있다.

인슐레이터(151)에는 피씨비(153)와 결합하기 위한 결합부(156)가 형성되어 있으며, 이 결합부(156)를 통하여 피씨비(153)를 고정하게 된다. 이때 결합부는 여러 모양으로 형성될 수 있고, 예를 들어 봉형태의 돌기(156), 후크모양 등을 들 수 있다. 봉 형태의 돌기는 복수개 형성되며, 이에 대응할 수 있도록 피씨비(153)에 홀을 형성한다. 봉형태의 돌기(153)는 홀에 압입되거나 본딩에 의해 결합할 수 있다. 막대모양의 후크는 갈고리 모양이며 복수개 형성되며 충분한 결합력을 가지도록 한다. 또한, 본딩없이 피씨비(156) 중앙에 형성된 원호에 후크가 걸려 결합하게 된다. 인슐레이터 내경에 길이 방향으로 키 홀(158)을 형성한다. 키 홀(158)은 3상 모터에 있어 코일을 코어에 권선시 기준점을 제공하는 역할을 한다.

이렇게 형성된 스테이터와 피씨비(153)는 몰드(154) 사출에 의해 덮여지는 것이 바람직하다. 팬 모터는 냉장고, 에어컨, 환풍기 등 여러 분야에 쓰이게 되는데 수분이 있는 공간 및 외부환경과 노출이 되는 경우에 누전이나 손상을 입게 된다. 따라서, 몰드(154)로 둘러싸여 스테이터 및 피씨비(153)를 수분이나 외부 압력으로부터 보호하게 된다. 몰드(154)는 다양한 형태와 재질로 형성될 수 있으며, 코어(152)부분을 제외한 전체부분에 덮여질 수 있다.

피씨비(153) 부분을 감싸는 몰드(154)의 상단은 함몰부(154a)를 형성할 수 있는데 이 함몰부(154a)는 스테이터 어셈블리(150)가 로터프레임과 결합시 로터프레임과 대응되는 부분으로 원주방향을 따라 형성된다. 함몰부(154a)는 스테이터 어셈블리(150) 내부로 물이 들어가는 것을 방지하기 형성한다.

또한, 몰드(154)는 모따기부(154b)를 형성할 수 있는데, 팬의 허브가 스테이터 어셈블리(150)를 덮는 경우 팬의 허브 내측면과 몰드(154)의 간격이 좁아지게 된다. 이때 팬의 회전시 소음이 발생할 우려가 있으므로 몰드(154)에 모따기부(154b)를 형성하는 것이 바람직하다.

몰드(154)에 의해 감싸진 스테이터 어셈블리(150)의 상부 및 하부에 베어링 어셈블리(140, 160)가 결합하게 된다. 베어링 어셈블리(140, 160)는 스테이터 어셈블리(150)의 내경에 압입되어 끼워지게 된다. 스테이터 어셈블리(150)의 상부에 끼워진 상부 베어링 어셈블리(140)는 스테이터 어셈블리(150)의 상부에 형성된 위치고정부(157)에 대응하여 결합하게 된다. 위치고정부(157)에 의해 상부 베어링 어셈블리(140)는 헛돌거나 비틀림 없이 고정된다.

하부 베어링 어셈블리(160)는 스테이터 어셈블리(160)의 하부에 압입된다. 하부 베어링 어셈블리(160)의 중간 브라켓(165)이 스테이터 어셈블리(150)의 내경에 끼워지며, 하부 브라켓(161)에는 제품에 취부되기 위한 결합홀(167)이 복수개 형성되어 있다. 또한, 피씨비(153)와 연결하기 위한 전선들을 수용할 수 있는 슬롯(168)이 형성된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 우선 상부 베어링 어셈블리(140)는 스테이터 어셈블리(150)의 상부면에 즉 상부 브라켓(141)과 밀착하여 결합하게 된다. 이때 상부 베어링 어셈블리(140)가 조립시 몰드(154) 누르면서 스테이터 쪽에 압력을 가하는 경우 몰드치수가 변형될 염려가 있게 된다.

또한, 하부 베어링 어셈블리(160)의 경우 스테이터 어셈블리(150)에 결합시 피씨비(153)를 보호하기 위해 일정한 간극을 두게 되는데 이 치수가 균일하게 나오지 않게 되어 피씨비(153)에 실장 된 회로가 손상되는 경우가 있게 된다.

스테이터 내경에 상부 및 하부 베어링 어셈블리(140,160)의 스토퍼로서 역할을 수행하는 단부(155)를 형성하는 것이 바람직하다. 단부(155)는 내경의 원주방향을 따라 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있다. 내경의 어느 위치에도 형성될 수 있으나, 스테이터 내경의 중심부에 형성됨이 바람직하다.

단부(155)는 인슐레이터(151) 사출물로 형성함이 바람직하며, 몰드를 이용하여 여러 모양으로 형성될 수도 있다.

이러한 스테이터의 내경에 단부(155)를 형성하여 베어링 어셈블리(140, 160)의 스토퍼로서 역할을 수행하게 되어 상부 베어링 어셈블리(140)가 스테이터 쪽에 압력을 가하지 않게 되고, 몰드(154)의 치수 변형의 염려가 없게 된다. 또한, 하부 베어링 어셈블리(160) 역시 피씨비(153)에 압력을 가하지 않게 되어 피씨비(153)의 회로 소자를 보호할 수 있게 된다.

또한, 상부 베어링 어셈블리(140)의 펠트(143) 및 베어링(144)에 함유된 오일이 중간 브라켓(145)을 타고 흘러내릴 수 있다. 하부 베어링 어셈블리(160) 역시 회전축(130)의 회전에 따른 원심력에 의해 베어링(164)에 있던 오일이 중간 브라켓(165)을 타고 올라갈 수 있다. 만약 단부(155)가 없다면 베어링 어셈블리(140, 160)가 만나는 구간이 일직선으로 뚫어져 있기 때문에 오일이 그사이로 누출될 수 있다.

따라서, 스테이터의 내경의 단부(155)는 베어링 어셈블리(140, 160)의 중간 브라켓(145, 165) 내측면을 타고 흘러내린 오일을 다시 되돌릴 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허 청구 범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 일반적인 팬 모터를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 팬 모터의 전체 분해를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 인슐레이터와 코어의 결합을 나타낸 사시도이다.

도 4은 본 발명에 따른 팬 모터의 스테이터 어셈블리와 베어링 어셈블리를 분해한 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 스테이터 어셈블리와 베어링 어셈블리의 결합을 나타낸 단면도이다.

Claims

코어, 코어에 권선하는 코일, 그리고 코어와 코일 사이을 절연하는 인슐레이터로 이루어진 스테이터;그리고,

스테이터의 상부 및 하부에 압입되는 상부 베어링 어셈블리 및 하부 베어링 어셈블리;를 포함하며,

인슐레이터는 상부 및 하부 베어링 어셈블리가 압입되어 접하는 코어 내측을 감싸며, 상부 베어링 어셈블리와 하부 베어링 어셈블리 사이에 형성되어 스토퍼 기능을 하는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,

스테이터는 몰딩부에 의해 감싸지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

단차는 스테이터 내경에서 원주방향으로 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

단차는 인슐레이터 내경에서 원주방향으로 불연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.
제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상부 베어링 어셈블리는 스테이터의 상단에 밀착하여 결합되며, 하부 베어링 어셈블리는 스테이터의 하단과 일정한 간격을 유지하며 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터 어셈블리.