KR101889946B1 - 송풍팬용 외전형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 송풍팬용 외전형 모터는 고정홀더를 통해 회전 가능하게 결합되는 축; 상기 고정홀더에 중심이 결합되고 외주연에 형성되어 코일이 권취된 분할코어에 교류전류가 인가되어 자화가 이루어지는 고정자; 상기 고정자의 외주연에 간극을 두고 복수의 폴유닛이 설치되어 고정자의 자화에 의한 자기장을 변조하는 모듈레이터; 상기 축에 지지되어 내부공간에 모듈레이터와 고정자를 수용하고 상기 내부공간 내주연에 설치한 영구자석을 폴유닛과 비접촉으로 근접시켜 영구자석 배열과 동기되는 고조파 성분의 생성에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자 외주연에 등분할로 결합 및 분리 가능하게 설치되는 블레이드;로 구성한다.

Description

송풍팬용 외전형 모터{AIR BLOWER APPARATUS OF OUTER ROTOR TYPE FAN-MOTOR}

본 발명은 송풍팬용 외전형 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모듈레이터 구조를 개선한 송풍팬용 외전형 모터에 관한 것이다.

삭제

풍력발전, 전기자동차, 가전 기기 등에서 저속. 고토크의 전기기기가 산업사회 전반에서 요구되고 있으며 이는 유도 전동기-감속기 구조와 다극의 영구자석 전동기를 사용하고 있다.

종래기술에 따른 전동모터는 대한민국 등록실용신안 제20-0170435호에서 개시된 바와 같이, 모터 본체와 상기 모터 본체의 일단부로부터 축선 방향을 따라 외향돌출된 회전축과 상기 회전축의 대향축 단부에 마련되어 설치 위치에 고정되는 모터 베이스로 구성된다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1176488호의 공기조화기의 모터 장착용 조립체에서 개시된 바와 같이, 송풍팬을 구동시키는 모터가 올려지고 상기 모터가 체결되는 모터서포터와, 상기 모터서포터가 올려지고 상기 모터서포터가 체결되면 열교환기 상측에 설치되는 모터마운터와, 상기 송풍팬의 둘레를 에워싸고 상기 모터마운터에 장착되는 오리피스로 구성된다.

상기와 같은 종래기술의 모터는 회전력을 감속시키는 역할을 수행하는 감속기가 적용되어야만 한다.

기계식 기어로 이루어진 감속기는 기계적인 접촉으로 인해 소음과 진동이 불가피하게 발생하게 되고, 효율이 낮아 시스템의 수명과 신뢰성을 감소시킬 수 있다.

또한 기어 매커니즘 구조에 의한 감속기는 기어 열 또는 캠과 링크 구조에 의하여 실현될 수 있으나, 설치 공간이 협소하고 작동 유격이 부족하여 접촉 간섭의 원인이 되거나, 기계 작동부의 동작 범위를 감소시켜 기기의 무게를 증가시키는 요인이 되고 있다.

또한, 다극의 영구자석 전동기는 기존에 많은 논문들에서 간단한 구조와 가벼운 무게, 고효율을 이루어냈으나 포화 및 온도에 취약한 단점이 제시되고 있다.

더불어, 모터가 적용되는 산업상 이용분야에 따라서 감속기를 거친 회전력은 벨트, 풀리 또는 체인등을 통해 전동 이음되어 날개로 회전력을 전달한다.

그러나, 감속기 이외에도 전동수단이 더 설치됨에 따른 기계적 전달 효율이 떨어지게 되고, 기기의 무게를 증가시키는 문제점이 있었다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 팬모터는 대략적으로는 케이싱 1, 이 케이싱 1에 부착되는 후방부 베어링 조립체 2, 이 후방부 베어링 조립체 2에 부착되는 스테이터 3, 이 스테이터 3에 부착되는 전방부 베어링 조립체 4, 상기 양베어링 조립체 2, 4에 회전 자유롭게 지지되는 모터축 5을 중심부에 갖는 로터 6 및 로터 6의 외주에 일체적으로 설치된 팬부 7를 구비한 구성으로 하고 있다.

또, 지금 좀더 구체적으로 서술하면, 상기 로터 6는 스테이터 3의 외주에 배치되어 원통 컵형상을 이룬 아연도금강판제의 로터요크 8와, 이 로터요크 8의 내주면에 부착된 예를 들면 12극의 로터 자석 9으로 구성되어 있다. 이 로터 자석 9은 로터요크 8의 내주면에 그 후방 단부측에서 삽입되어 고정되어 있다.

그리고, 로터요크 8의 일단부의 중심부에 상기 모터축 5의 일단부가 압입에 의해 고착되어 있다. 이와 같이 구성된 로터 6는 모터축 5이 상기 전방부 베어링 조립체 4 및 후방부 베어링 조립체 2에 회전 가능하게 지지되어 로터 자석 9이 상기 스테이터 3에 대해 약간 간격을 갖고 대향 배치되고, 따라서 외부로터형의 소위 외전형 자석 모터 10를 구성하고 있다.

한편, 상기 팬부 7는 합성수지재료로 이루어지고 우선 상기 로터요크 8를 도시하지 않은 성형 금형내에 인서트해 두고, 용융재료를 주입하여 성형하는 것에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 이 팬부 7는 주로 로터요크 8의 외주를 덮는 팬 기부 7a와, 지름방향으로 뻗은 예를 들면 3장의 날개부 7b로 구성되어 있다.

또한, 날개부 7b가 회전 구동된 때 송풍방향은 화살표(W)로 나타낸 방향(우측에 도시)으로 흐르도록 구성되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 외전형 자석모터 10를 이용하여 그 로터 6와 일체적으로 팬부 7를 형성한 구성에 있어서는 회전 구동시에 생긴 로터 6쪽으로부터의 진동, 또는 반대로 팬부 7쪽으로부터의 진동이 서로 바로 전달되게 되고, 특히 공진 상태인 경우에는 외전형 모터 10에 주어지는 영향도 커서 소음문제 나아가서는 팬 모터 전체의 내구성에도 영향을 미치게 된다.

그래서, 특히 진동의 발생을 최대한 작게 억제할 필요가 있지만, 상기 구성에서는 모터축 5의 조립정밀도의 확보가 어렵고, 또 안정되기 힘들다. 이것은 로터 자석 9의 로터요크 8 내면으로의 위치결정을 포함한 조립작업이 용이하지 않을 뿐 아니라, 이에 더하여 팬부 7가 부가된 구성체에 대해 모터축 5을 압입하여 고착하는 구성으로는 소위 조립부품이 많아 그만큼 오차도 나오기 쉽다.

따라서, 회전하는 팬부 7, 로터요크 8, 로터자석 9 및 모터축 5의 축심도를 고정밀도로 얻는 것은 어렵고, 또 이들 전체의 회전 밸런스의 조정을 실행하는 것도 번거로운 동시에, 안정화된 품질을 얻는 것도 어려운 등의 이유에서 진동을 작게 억제하는 것은 곤란하다는 문제를 갖고 있었다.

삭제

대한민국 등록실용신안 제20-0170435호(1999.11.26) 대한민국 공개특허 제2006-027642호(2006.12.13.)

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 모듈레이터의 구조를 개선하여 기계적인 동심도와 조립성을 향상시킬 수 있도록 한다.

삭제

삭제

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송풍팬용 외전형 모터는 고정홀더를 통해 회전 가능하게 결합되는 축; 상기 고정홀더에 중심이 결합되고 외주연에 형성되어 코일이 권취된 분할코어에 교류전류가 인가되어 자화가 이루어지는 고정자; 상기 고정자의 외주연에 간극을 두고 복수의 폴유닛이 설치되어 고정자의 자화에 의한 자기장을 변조하는 모듈레이터; 상기 축에 지지되어 내부공간에 모듈레이터와 고정자를 수용하고 상기 내부공간 내주연에 설치한 영구자석을 폴유닛과 비접촉으로 근접시켜 영구자석 배열과 동기되는 고조파 성분의 생성에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자 외주연에 등분할로 결합 및 분리 가능하게 설치되는 블레이드;로 구성한다.

본 발명에 따르면, 상기 회전자는 양측단에 한 쌍의 커버를 결합하여 회전자의 내부공간을 밀폐시키고, 상기 축의 양측과 커버에 베어링이 설치되어 고정된 축을 기준으로 회전자가 회전되도록 한다.

삭제

본 발명에 따르면, 상기 축의 길이방향으로 외주연에 설치홈을 형성시켜 발생부에 연결된 전선을 설치홈으로 인출하도록 한다.

본 발명에 따르면, 상기 모듈레이터는 강자성체로 이루어진 복수의 폴피스가 서로 브리지에 의해 일체로 연결되어 원형 링 구조로 배열된 폴피스유닛과, 상기 폴피스 유닛과 동일한 크기의 원형 링으로써 상기 폴피스의 일 측면과 면접촉하게 되는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트에서 돌출 형성되어 상기 폴피스 사이에 설치되는 절연체로 구성한다.

본 발명에 따르면, 상기 폴피스는 복수의 금속판재가 복수층으로 적층되고, 상기 금속판재들은 레이저 용접을 통해 일체화 된다.

본 발명에 따르면, 상기 폴피스의 단면 형상은 사각형 형상의 판재와, 상기 판재 양측에 돌출된 지지수단으로 구성하여 상기 지지수단에 형성된 체결공에 설치한 결합핀에 설치된 브리지로 구성한다.

본 발명에 따르면, 상기 지지플레이트는 동심원으로 내측에 위치한 제1리브는 고정홀더에 고정되고, 상기 고정수단의 외측에 위치한 제2리브의 단부에 형성된 고정홈에 폴피스의 브리지가 결합된다.

본 발명에 따르면, 상기 영구자석 배열은 서로 다른 자극을 갖는 제1영구자석과 제2영구자석이 서로 교대로 배치한다.

본 발명에 따르면, 상기 영구자석의 자화 방향은 축에 대해 반경(radical) 방향이다.

삭제

상술한 바와 같이, 본 발명의 송풍팬용 외전형 모터는 고정홀더를 통해 회전 가능하게 결합되는 축; 상기 고정홀더에 중심이 결합되고 외주연에 형성되어 코일이 권취된 분할코어에 교류전류가 인가되어 자화가 이루어지는 고정자; 상기 고정자의 외주연에 간극을 두고 복수의 폴유닛이 설치되어 고정자의 자화에 의한 자기장을 변조하는 모듈레이터; 상기 축에 지지되어 내부공간에 모듈레이터와 고정자를 수용하고 상기 내부공간 내주연에 설치한 영구자석을 폴유닛과 비접촉으로 근접시켜 영구자석 배열과 동기되는 고조파 성분의 생성에 의해 회전하는 회전자; 상기 회전자 외주연에 등분할로 결합 및 분리 가능하게 설치되는 블레이드;로 구성한다.

이를 통해, 외전형 모터의 모듈레이터 구조를 개선하여 기계적인 동심도와 조립성을 향상시킬 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

도 1은 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 분해 사시도.
도 6는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 부분 사시 단면도.
도 7은 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 외전형 모터의 모듈레이터를 나타낸 평단면도.
도 9는 본 발명의 외전형 모터의 폴피스를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 외전형 모터의 폴피스를 나타낸 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 외전형 모터의 폴피스의 결합상태를 나타낸 분해 사시도.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 외전형 모터를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 분해 사시도이고, 도 6는 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 부분 사시 단면도이며, 도 7은 본 발명의 외전형 모터의 고정자 및 모듈레이터의 결합상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 외전형 모터의 모듈레이터를 나타낸 평단면도이며, 도 9는 본 발명의 외전형 모터의 폴피스를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 외전형 모터의 폴피스를 나타낸 분해 사시도이며, 도 11은 본 발명의 외전형 모터의 폴피스의 결합상태를 나타낸 분해 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

먼저, 도 1 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 송풍기용 외전형 모터 10는 축 100, 고정자 200, 회전자 400 및 블레이드로 구성한다.

상기 축 100은 외주연에 고정홀더 110가 결합된다.
상기 고정자 200는 코일 220이 권취된 분할코어 210의 중심을 고정홀더 100외주연을 결합하여 코일 220에 교류 전류가 인가되어 자기장을 발생시킨다.
여기서, 상기 고정자 200는 상기 축 100의 외주연에 설치시킨 고정홀더 110에 설치된 분할코어 210에 코일 220이 권취되어 전류가 인가된다.
이때, 코일 220에 인가되는 전류는 단상 또는 다상의 교류 전원일 수 있다.
그리고, 상기 고정자 200의 외주연에는 모듈레이터 300가 설치된다.
상기 모듈레이터 300는 복수의 폴피스 유닛 310으로 이루어져 코일 220의 자기장에 의해 자화된다.
상기 회전자 400는 상기 축 100에 지지된다.
상기 회전자 400는 내부공간에 모듈레이터 300와 고정자 200를 수용하고 상기 내부공간 내주연에 설치한 영구자석 410과 폴피스유닛 310으로 이루어진 모듈레이터 300가 상호 비접촉되어 코일의 자기장에 의해 모듈레이터 300가 자화된다.
특히, 영구자석 410과 모듈레이터 300는 비접촉으로 근접시켜 코일 220의 자기장에 의해 모듈레이터 300를 자화시킨다.
그리고, 상기 모듈레이트 300와 영구자석 410의 배열에 동기되는 고조파 성분이 생성되어 회전자 400의 회전이 이루어진다.
이를 위한 상기 모듈레이터 300의 구체적인 구성은 아래와 같다.

삭제

삭제

상기 모듈레이터 300는 복수의 폴피스 유닛 310이 지지플레이트 300에 원형의 링 구조로 배열되도록 설치된다.
여기서, 모듈레이터 300는 강자성체로 이루어진 복수의 폴피스 320가 서로 브리지 322에 의해 일체로 연결되어 원형 링 구조로 배열된 폴피스 유닛 310으로 구성된다.
상기 지지플레이트 330는 원형의 링 구조로 배열된 폴피스 유닛 310과 동일한 크기를 갖는 원형 링으로 형성된다.
이때, 상기 지지플레이트 330에서 돌출되게 설치된 절연체 340가 상기 폴피스 320 사이에 위치되도록 한다.
그리고, 상기 지지플레이트 330를 통해 모듈레이터 300와 고정자 200가 고정된다.
더욱 구체적으로 상기 지지플레이트 330는 동심원으로 내측에 제1리브 331와 외측에 제2리브 332를 형성시킨다.
상기 제1리브 331는 고정홀더 110에 고정되고, 상기 제2리브 332는 단부에 형성시킨 고정홈 333에 폴피스 320의 브리지 325가 결합된다.
상기 폴피스 320의 구체적인 구성은 아래와 같다.
단면 형상이 사각형 형상으로 이루어진 복수의 판재 321와, 상기 판재 321 양측에 돌출된 지지수단 322과, 상기 지지수단 322에 형성된 체결공 324과, 상기 체결공 324에 결합되는 결합핀 323 및 상기 결합핀 323에 설치되는 브리지 322로 구성한다.
이와 같이 구성되는 폴피스 320는 복수의 판재 321를 복수층으로 적층시킨 다음 강자성체로 이루어진 복수의 판재 321를 레이저 용접으로 일체화 시켜 구성한다.
특히, 폴피스 320의 판재 321는 복수의 규소강판으로 적용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 모듈레이터 300와 고정자 200는 회전자 400의 내부공간에 수용된다.
그리고, 상기 회전자 400는 양측단에 한 쌍의 커버 420를 결합하여 내부공간을 밀폐시킨다.
아울러, 상기 회전자 400는 내부공간 내주연에 영구자석 410이 설치되고, 상기 영구자석 410은 모듈레이터 300의 폴피스유닛 310과 상호 비접촉으로 설치된다.
여기서, 영구자석 410은 다른 극성을 갖는 제1영구자석 411과 제2영구자석 412이 서로 교대로 배열될 수 있으며, 이때 영구자석 410의 자화 방향은 축 100에 대해 반경(radical) 방향일 수 있다.
결국, 상기 고정자 200의 코일 220에 인가되는 교류전류에 의해 발생된 자기장이 모듈레이터 300를 자화시키고, 상기 모듈레이터 300와 영구자석 410의 배열에 동기되는 고조파 성분 생성에 의해 회전자 400의 회전이 이루어진다.
그리고, 상기 축 100의 양측과 커버 420에 베어링 430이 설치되어 고정된 축 100을 기준으로 회전자 400가 회전을 돕는다.
상기 축 100은 길이 방향으로 외주연에 설치홈 101을 형성시켜 외부에서 연결된 전선을 설치홈 101 내부로 인출할 수 있도록 한다.

삭제

삭제

삭제

또한, 상기 회전자 400 외주연에는 블레이드가 등분할로 결합 및 분리 가능하게 설치된다.
상기와 같은 외전형 모터 10의 작용은 아래와 같다.
상기 외전형 모터 10는 고정자 200, 모듈레이터 300 및 회전자 400로 구성된다.

삭제

삭제

이를 통해, 교류 전류가 고정자 200의 코일 220에 인가되면 일반적인 내전형 모터와 달리 회전자 400가 회전한다.
이를 가능하도록 고정자 200의 코일 220에 교류 전류가 인가되면 코일 220에 자기장이 발생된다.
상기 자기장은 모듈레이터 300의 폴피스 유닛 310을 자화시키고, 상기 모듈레이터 300와 회전자 400의 영구자석 410의 배열에 동기되는 고조파 성분이 생성되면서 회전자가 회전한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 모듈레이터 300의 구조를 개선하여 기계적인 동심도와 조립성을 향상시킬 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

이를 통해, 외전형 모터 10의 기계적인 동심도와 조립성을 향상시킬 수 있으며, 제조비용의 절감과 조립공정의 효율화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

삭제

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.

삭제

삭제

10 : 외전형 모터 100 : 축
101 : 설치홈 110 : 고정홀더
200 : 고정자 210 : 분할코어
220 : 코일 300 : 모듈레이터
310 : 폴피스 유닛 320 : 폴피스
321 : 판재 322 : 지지수단
323 : 결합핀 324 : 체결공
325 : 브리지 330 ; 지지플레이트
331 : 제1리브 332 : 제2리브
333 : 고정홈 340 : 절연체
400 : 회전자 410 : 영구자석
411: 제1영구자석 412 : 제2영구자석
420 : 커버 430 : 베어링

Claims (10)

1. 고정홀더를 통해 회전 가능하게 결합되는 축;
   상기 고정홀더 외주연에 코일이 권취된 분할코어의 중심이 결합하여 코일 220에 교류 전류가 인가되면 자기장을 발생시키는 고정자;
   상기 고정자의 외주연에 복수의 폴피스 유닛을 원형 배열로 설치하여 고정자의 자기장에 의해 자화되는 모듈레이터;
   상기 축에 지지되어 내부공간에 모듈레이터와 고정자를 수용하고 상기 내부공간 내주연에 설치한 영구자석을 폴피스 유닛과 비접촉으로 근접시켜 상기 모듈레이터와 영구자석의 배열에 동기되는 고조파 성분의 생성에 의해 회전하는 회전자;
   상기 회전자 외주연에 등분할로 결합 및 분리 가능하게 설치되는 블레이드;로 구성한 송풍팬용 외전형 모터에 있어서,
   상기 모듈레이터는,
   내측에 제1리브와 외측에 제2리브가 동심원으로 형성되어 상기 제1리브가 고정홀더 양측면에 고정되고 제2리브 단부에 형성된 고정홈을 갖는 지지플레이트와,
   강자성체로 이루어진 복수의 판재가 적층되어 레이저 용접을 통해 일체화된 폴피스를 복수로 구비하여 브리지를 통해 고정홈에 폴피스를 결합하여 원형의 링 구조로 배열되는 폴피스 유닛과,
   상기 지지플레이트에서 돌출 형성되어 상기 폴피스 사이에 설치되는 절연체로 구성하되,
   상기 폴피스는,
   강자성체로 이루어진 복수층으로 적층되는 판재와, 상기 판재 양측에 돌출된 지지수단 및 상기 지지수단에 형성된 체결공으로 형성하여,
   상기 체결공에 결합핀을 설치한 다음 상기 결합핀에 브리지를 연결하여 고정홈에 결합되도록 구성한 것을 특징으로 하는 송풍팬용 외전형 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전자는,
   양측단에 한 쌍의 커버를 결합하여 회전자의 내부공간을 밀폐시키고, 상기 축의 양측과 커버에 베어링이 설치되어 고정된 축을 기준으로 회전자가 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 외전형 모터.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 축의 길이방향으로 외주연에 설치홈을 형성시켜 외부에서 연결된 전선을 설치홈으로 인출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 송풍팬용 외전형 모터.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석 배열은 서로 다른 극성을 갖는 제1영구자석과 제2영구자석이 서로 교대로 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 외전형 모터.
   
10. 삭제

Images