KR101657226B1 - 베어링 전식 방지형 ｂｌｄｃ 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ＢＬＤＣ 모터에서 샤프트와 결합된 베어링의 내부 볼에 대한 전식을 방지하기 위하여, 샤프트; 상기 샤프트에 결합되는 둘 이상의 베어링; 상기 베어링들을 감싸는 탑브래킷; 상기 탑브래킷 외주면을 따라 장착되는 스테이터코어; 상기 샤프트 상단부(上端部)에 고정 결합되어 상기 스테이터코어를 감싸는 로터; 상기 스테이터코어로부터 이격되게 상기 로터의 내주면을 따라 장착되는 마그네트; 및 상기 탑브래킷 하부 둘레를 따라 일체로 연장되어 상기 로터 하단부(下端部)에 상기 로터가 회전 가능케 결합되는 바텀브래킷;을 포함하여 이루어지되, 상기 각 베어링의 외륜부 외주면에는 상기 각 베어링과 상기 탑브래킷에 개재(介在)되도록 절연부재가 피복되도록 구현한다.

Description

베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터{BLUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR}

본 발명은 ＢＬＤＣ 모터에서 샤프트에 결합된 베어링의 외륜부에 절연부재를 마련하여 로터에 공급되는 전압에 의해 발생하는 서지전압의 방전에 의하여 베어링 내의 볼이 전식(電飾)되는 것을 방지하기 위한 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터에 관한 기술이다.

ＢＬＤＣ 모터에서 샤프트에 결합된 베어링의 전식(電飾)을 방지하기 위한 기술로는,

대한민국특허등록 제10-0961653호(2010.05.28.등록, 이하 '선행기술'이라고 함) 『ＢＬＤＣ 모터의 전식 방지용 샤프트』가 제시되어 있는바,

상기 선행기술은 볼베어링과 접촉하는 샤프트의 외주면에 절연재를 피복시켜 모터의 회전에 의해서 샤프트의 외주면에 형성되는 유도전하의 순간방전으로 인하여 야기되는 볼베어링의 전식을 방지할 수 있도록 한 기술이다.

본 발명은 로터에 공급되는 전압에 의해 발생하는 서지전압의 방전에 의하여 베어링 내의 볼이 전식되는 것을 방지할 수 있도록 베어링의 외륜부에 절연부재를 마련하고, 이 절연부재에 대한 밀림방지 및 정위치 고정을 가능케 한 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터는,

샤프트;

상기 샤프트에 결합되는 둘 이상의 베어링;

상기 베어링들을 감싸는 탑브래킷;

상기 탑브래킷 외주면을 따라 장착되는 스테이터코어;

상기 샤프트 상단부(上端部)에 고정 결합되어 상기 스테이터코어를 감싸는 로터;

상기 스테이터코어로부터 이격되게 상기 로터의 내주면을 따라 장착되는 마그네트; 및

상기 탑브래킷 하부 둘레를 따라 일체로 연장되어 상기 로터 하단부(下端部)에 상기 로터가 회전 가능케 결합되는 바텀브래킷;

을 포함하여 이루어지되,

상기 각 베어링의 외륜부 외주면에는 상기 각 베어링과 상기 탑브래킷에 개재(介在)되도록 절연부재가 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터는,

샤프트 회전을 위해 결합되는 베어링 내의 볼에 대한 전식 방지가 가능한 가장 큰 효과가 있다.

또 전식 방지를 위해 베어링 외륜부에 결합된 절연부재의 밀림 방지 및 정위치 고정이 가능한 구조를 구현하고,

또 샤프트 상하에 각각 마련된 2개의 임펠러에 의해 모터 내의 방열이 용이하며,

또 바텀브래킷에 마련된 둘 이상의 슬릿 및 방수벽에 의해 이물질 배출이 용이하면서 외부 이물질 유입이 어려운 구조를 구현하고,

또 방수벽에 결합된 가이드에 의해 방수벽에 대한 내구성 향상 및 슬릿 측으로 분사되는 유체의 분산을 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터를 나타낸 입체 구성도,
도 2는 도 1의 단면 구성도,
도 3은 도 2의 "A"에 대한 확대 구성도,
도 4는 부싱, 탑 및 바텀 임펠러, 샤프트 간의 결합 구조를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 5는 슬릿, 방수벽 및 가이드를 보여주기 위한 입체 구성도.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2를 기준으로 탑브래킷 측을 상부 또는 상방, 바텀브래킷 측을 하부 또는 하방이라고 방향을 특정하기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터는,

크게 샤프트(10), 베어링(20), 탑브래킷(30), 스테이터코어(40), 로터(50), 마그네트(60) 및 바텀브래킷(70)으로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

샤프트(10)는

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,

상하 길이를 갖는 원기둥의 회전축 구조로 이루어진다.

베어링(20)은

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 샤프트(10)의 회전 동작을 위하여 상기 샤프트(10)에 결합되는 것으로,

링 형태이고 각각 내측과 외측에 배치되는 내륜부(21)와 외륜부(22), 그리고

상기 내륜부(21)외 외륜부(22)에 개재(介在)되는 다수의 볼(23)

로 이루어져, 상기 샤프트(10) 중단부(中端部)에 상하 이격되게 끼워지도록 한 쌍이 구비된다.

탑브래킷(30)은

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 베어링(20)들을 감싸기 위한 것으로,

속이 빈 원통 형상이고, 상하에 각각 상기 한 쌍의 베어링(20)이 안착되는 탑 및 바텀 공간부(31, 32)를 갖는 알루미늄 재질로 이루어진다.

스테이터코어(40)(stator core)는

도 2에 도시된 바와 같이,

상기 탑브래킷(30) 외주면을 따라 장착되는 것으로,

상기 샤프트(10) 및 로터(50) 회전 시 상기 로터(50)에 장착된 상기 마그네트(60)에서 자계가 형성되고, 상기 마그네트(60)로부터 이격되게 상기 탑브래킷(30)에 장착되어 상기 마그네트(60)에 의한 자계와의 상호작용에 의해 토크를 발생시키는 코일이 권취되어 있는 구조로 이루어진다.

로터(50)(rotor)는

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,

상기 샤프트(10)와 함께 회전하기 위한 것으로,

상기 스테이터코어(40)를 감싸도록 속이 비어 있고 하방 개구(開口)된 원통 형상의 로터바디(51), 그리고

상기 로터바디(51) 상부 중심에 상하 관통되게 형성되는 중심홀(52)

를 포함하여 이루어진다.

상기 샤프트(10) 상단부(上端部)에 압입되어 결합되는 부싱(1)이 상기 중심홀(52)에 압입됨에 따라 상기 샤프트(10) 상단부에 상기 로터(50)가 고정 결합된다.

그리고 상기 로터(50)는 상기 로터바디(51) 하부 측 외주면을 따라 구비되는 중계부재(53)를 더 포함하고, 상기 중계부재(53)에는 회전대상체(예 : 임펠러나 임펠러를 이루는 다수의 날개 등)가 장착된다.

마그네트(60)는

도 2에 도시된 바와 같이,

상기 스테이터코어(40)로부터 이격되게 상기 로터(50)의 내주면을 따라 장착되는 것으로,

상기 샤프트(10) 회전 시 자계를 형성하기 위한 전자석으로 이루어진다.

바텀브래킷(70)은

도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이,

상기 탑브래킷(30) 하부 둘레를 따라 일체로 연장되어 상기 로터(50)의 로터바디(51) 하단부(下端部)에 상기 로터(50)가 회전 가능케 결합되기 위한 것으로,

상부에 상방 돌출 형성되어 상기 로터(50)의 로터바디(51) 하단부 내주면과 외주면을 각각 감싸는 환형(環形)의 이너 및 아우터 스커트(71, 72),

상기 아우터스커트(72)에 등간격으로 배열되고 하방으로 파인 형태인 둘 이상의 슬릿(73), 그리고

상기 각 슬릿(73) 외측에 이격되게 세워지는 둘 이상의 방수벽(74)

을 포함하여 이루어진다.

이때 도 5에서와 같이, 상기 각 방수벽(74)은 상부에서 바라보았을 때 상기 샤프트(10) 중심을 향하는 방향으로 움푹 들어간 호형(弧形)의 단면 구조를 갖고,

또 상기 각 방수벽(74)은 이들의 외벽에서 외측으로 돌출되는 수직형 가이드(75)가 형성된다.

따라서 상기 이너 및 아우터 스커트(71, 72) 사이 공간에 정체된 빗물이나 이물질 등이 상기 각 슬릿(73)을 통해 외부로 배출된다.

나아가 모터 측으로 유체를 강제 토출시켜 상기 로터(50)의 로터바디(51) 내부로 유체가 유입되는지의 여부를 검사할 때에 상기 각 방수벽(74)에 의해, 다량의 유체가 상기 각 슬릿(73) 내부로 유입되는 것을 차단하고, 소량의 유체만이 상기 각 슬릿(73)을 통해 진입할 수 있도록 하면서 아울러 상기 각 방수벽(74)에 대한 내구성 향상 및 외부 이물질 유입 차단에 기여할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 가장 큰 특징 중 하나로서, 상기 각 베어링(20)의 외륜부(22) 외주면에는 상기 각 베어링(20)과 상기 탑브래킷(30)에 개재(介在)되도록 절연부재(24)가 피복된다.

그리고 도 3에서와 같이, 상기 각 베어링(20)의 외륜부(22)에는 이의 외주면을 따라 둘 이상의 요부(凹部)(25)가 형성되고,

상기 절연부재(24)에는 이의 내주면을 따라 상기 요부(25)와 상호 암수 결합되는 둘 이상의 철부(凸部)(26)가 형성됨에 따라 상기 각 베어링(20)에 결합된 상기 절연부재(24)의 밀림 현상을 방지함으로서, 상기 절연부재(24)에 대한 정위치 고정이 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터는 탑 및 바텀 임펠러(80A, 80B)를 더 포함하는데,

상기 탑임펠러(80A)는

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이,

상기 로터(50)의 로터바디(51)에 내장되고 상기 샤프트(10) 상단부에 고정 결합되는 절연재질의 방열용 임펠러 구조로 이루어진다.

결국 다수의 날개가 방사상(放射狀)으로 구비된 임펠러 구조를 가짐으로서, 상기 샤프트(10) 회전 시 함께 회전하여 방열을 유도한다.

그리고 상기 부싱(1)의 하부면에 상방 요입된 둘 이상의 결합부(1a)가 형성되어 있고, 상기 샤프트(10)에 끼워진 상기 탑임펠러(80A)에는 상기 각 결합부(1a)와 상호 암수 결합되는 둘 이상의 대응결합부(81)가 형성되어 있으며, 상기 베어링(20) 중 상부 측에 위치한 베어링(20)에 의해 지지됨에 따라 상기 샤프트(10) 회전 시 함께 안정적으로 회전 동작을 하게 된다.

상기 바텀임펠러(80B)는

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이,

상기 샤프트(10) 하단부에 고정 결합되어 상기 바텀브래킷(70) 하부 측에 배치되는 절연재질의 방열용 임펠러 구조로 이루어진다.

결국 상기 탑임펠러(80B)와 마찬가지로 다수의 날개가 방사상으로 구비된 임펠러 구조를 가짐으로서, 상기 샤프트(10) 회전 시 함께 회전하여 방열을 유도한다.

그리고 상기 샤프트(10) 하단부에 상기 샤프트(10)의 길이방향으로 끼움부(11)가 형성되어 있고, 상기 샤프트(10)에 끼워진 상기 바텀임펠러(80B)에는 상기 끼움부(11)에 삽입되는 대응끼움부(82)가 형성되어 있으며, 상기 베어링(20) 중 하부 측에 위치한 베어링(20)과 상기 샤프트(10) 하단부로 끼워지는 스냅링에 의해 지지됨에 따라 상기 샤프트(10) 회전 시 함께 안정적으로 회전 동작을 하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터는 방열커버(90)를 더 포함하는데,

상기 방열커버(90)는

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,

속이 비어 있고, 상방 개구된 원통 형상으로 이루어져, 상기 바텀브래킷(70) 하부 측에 배치되도록 상기 바텀브래킷(70)에 장착된다.

상기 방열커버(90)는 이의 외벽에 다수의 방열핀들이 형성되는 것이 바람직하고, 또 상기 방열커버(90)에는 전류를 인가하는 구동회로 및 상기 마그네트(70)의 자극을 감지하는 홀센서(Hall Sensor) 등의 자극검출소자가 설치된 제어기판이 내장된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 샤프트
11 : 끼움부
20 : 베어링
21 : 내륜부 22 : 외륜부
23 : 볼 24 : 절연부재
25 : 요부 26 : 철부
30 : 탑브래킷
31 : 탑공간부 32 : 바텀공간부
40 : 스테이터코어
50 : 로터
51 : 로터바디 52 : 중심홀
53 : 중계부재
60 : 마그네트
70 : 바텀브래킷
71 : 이너스커트 72 : 아우터스커트
73 : 슬릿 74 : 방수벽
75 : 가이드
80A : 탑임펠러
81 : 대응결합부
80B : 바텀임펠러
82 : 대응끼움부
90 : 방열커버

Claims (6)

1. 샤프트(10);
   상기 샤프트(10)에 결합되는 둘 이상의 베어링(20);
   상기 베어링(20)들을 감싸는 탑브래킷(30);
   상기 탑브래킷(30) 외주면을 따라 장착되는 스테이터코어(40);
   상기 샤프트(10) 상단부(上端部)에 고정 결합되어 상기 스테이터코어(40)를 감싸는 로터(50);
   상기 스테이터코어(40)로부터 이격되게 상기 로터(50)의 내주면을 따라 장착되는 마그네트(60); 및
   상기 탑브래킷(30) 하부 둘레를 따라 일체로 연장되어 상기 로터(50) 하단부(下端部)에 상기 로터(50)가 회전 가능케 결합되는 바텀브래킷(70);
   을 포함하여 이루어지되,
   
   상기 바텀브래킷(70)은 상부에 상방 돌출 형성되어 상기 로터(50) 하단부 내주면과 외주면을 각각 감싸는 환형(環形)의 이너 및 아우터 스커트(71, 72)와, 상기 아우터스커트(72)에 등간격으로 배열되고 하방으로 파인 형태인 둘 이상의 슬릿(73)과, 상기 각 슬릿(73) 외측에 이격되게 세워지는 둘 이상의 방수벽(74)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 베어링(20)의 외륜부 외주면에는 상기 각 베어링(20)과 상기 탑브래킷(30)에 개재(介在)되도록 절연부재(24)가 피복되어 있으며,
   상기 각 베어링(20)의 외륜부에는 이의 외주면을 따라 둘 이상의 요부(凹部)(25)가 형성되고,
   상기 절연부재(24)에는 이의 내주면을 따라 상기 요부(25)와 상호 암수 결합되는 둘 이상의 철부(凸部)(26)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 로터(50)에 내장되고 상기 샤프트(10) 상단부에 고정 결합되는 절연재질의 방열용 탑임펠러(80A)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트(10) 하단부에 고정 결합되어 상기 바텀브래킷(70) 하부 측에 배치되는 절연재질의 방열용 바텀임펠러(80B)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터.
   
5. 삭제
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 각 방수벽(74)은 상부에서 바라보았을 때 상기 샤프트(10) 중심을 향하는 방향으로 움푹 들어간 호형(弧形)의 단면 구조를 갖고,
   상기 각 방수벽(74)은 이들의 외벽에서 외측으로 돌출되는 수직형 가이드(75)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링 전식 방지형 ＢＬＤＣ 모터.

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