KR101972848B1 - 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터 - Google Patents

Abstract

본 개시는 회전자의 회전시 진동 충격이 직접적으로 가해지는 것이 방지되도록 진동 충격에 유동성이 부여되고, 회전자가 회전할 때 생기는 진동 및 소음을 상쇄시켜 진동 및 소음 발생을 억제하되 모터 구조의 전체적인 변경이 없어 기존의 구조가 최대한 유지되며, 모터 구조의 전체적인 변경없이 회전자에서 발생되는 진동 및 소음이 상쇄될 수 있어 설계변경으로 인한 비용 낭비가 적어 경제성을 갖고, 간단한 형태의 구조를 가져 다양한 모터에 쉽게 적용할 수 있어 활용성을 갖는 장점이 있는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터는, 상부 외측에 구비된 커버의 내부에 코일이 권선된 코어가 상부 외측으로 고정 설치된 스테이터 블록과, 상기 스테이터 블록의 하부로 코어와 터미널로 연계되어 모터하우징 내부에 고정 설치된 PCB와, 상기 스테이터 블록의 내측으로 상부 베어링과 하부 베어링에 의해서 자유 회전되게 설치된 샤프트 및 상기 샤프트의 하단부에 고정와셔에 의해서 고정 설치되어 샤프트의 회전 시 함께 회전되는 마그네트로 이루어진 로터를 포함하고, 상기 모터하우징은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어져 나사 체결방식을 통해 결합되되, 상기 상부하우징에는 외측으로 돌출되며 다수로 구비된 체결부가 형성되고 상기 하부하우징에는 상기 체결부에 대응하는 체결홈이 형성되며, 상기 체결부가 끼워져 수용되되 상기 스테이터 블록의 기저부 측면에 삽입되어 상기 샤프트와 상기 로터로 이루어진 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 상쇄시키는 댐퍼로 이루어진다.

Description

회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터{MOTORS WITH DAMPER FOR VIBRATION AND NOISE REDUCTION OF ROTOR}

본 명세서에 개시된 내용은 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터에 관한 것으로, 특히, 모터에 구비된 스테이터 블록에 충격과 소음 방지를 위한 댐퍼를 구비하여 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음이 저감되게 한 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

최근 에너지 효율을 높이기 위해 자동차, 에어컨과 세탁기 및 냉장고와 같은 가전제품 등에 인버터에 의해 제어되는 3상 브러시리스 직류 모터를 사용하는 경우가 많아지고 있다.

브러시리스 직류 모터(Brushless DC motor, BLDC motor)는 무정류자 모터(commutatorless motor)라고도 하며, 통상 직류 모터의 중요한 부품인 브러시와 정류자 대신 트랜지스터, 모스펫(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)와 같은 전력 스위칭 반도체 소자를 사용한 전자회로의 스위칭에 의해 고정자 권선에 흐르는 전류를 절환하여 토크를 발생시켜 구동하는 모터이다.

따라서 브러시리스 직류 모터는 동기 모터의 구조에 직류모터와 유사한 전류 대 토크, 속도 대 전압의 특성을 갖고 있으며, 고효율, 높은 전력 밀도 때문에 가전용 기기에서 산업용 기기에 이르기까지 사용분야가 점점 확대되고 있는 추세다.

3상 브러시리스 직류 모터는 단상에 비해 토크 제어가 용이하며 효율이 높고 소음면에서도 유리하여 대용량은 대부분 3상으로 구동된다. 이러한 브러시리스 직류 모터는 고정자로서 3개의 코일이 전기적으로 120도의 위상차를 갖도록 회전자인 영구자석과 대향하여 배치되며, 스위칭 소자를 통해 각 상의 고정자 코일들을 선택적으로 통전시킬 때 그에 따라 자화되는 코어와 영구자석의 자극 상호간에 작용하는 자기력에 의하여 회전자가 회전하게 된다.

이러한 브러시리스 직류 모터는 차량용 공기조화기에 사용되는 블로워(Blower) 모터의 구동원으로도 사용되는데, 그 예로서 선행기술문헌 1의 한국 등록특허 제10-1169044호가 개시된다.

상기 문헌에 개시된 블로워 모터는 상부 외측에 구비된 커버(11)의 내부에 코일이 권선된 코어(12)가 상부 외측으로 고정 설치된 스테이터 블록(10)과, 상기 스테이터 블록(10)의 하부로 코어(12)와 터미널(21)로 연계되어 모터하우징(22) 내부에 고정 설치된 PCB(20)와, 상기 스테이터 블록(10)의 내측으로 상부 베어링(13)과 하부 베어링(14)에 의해서 자유 회전되게 설치된 샤프트(30)와, 상기 샤프트(30)의 하단부에 고정와셔(41)에 의해서 고정 설치되어 샤프트(30)의 회전 시 함께 회전되는 마그네트(40)로 이루어진 로터(50)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

여기서, 모터하우징(22)은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어져 돌기부와 돌기부가 끼움되는 수용홈을 이용한 억지끼움 방식 또는 볼트 등을 이용한 나사체결 방식으로 결합되며, 이를 위해 상부하우징과 하부하우징에는 각각의 체결방식이 적용된 체결부가 구비된다.

이때, 상부하우징의 하부측에는 스테이터 블록(10)의 기저면이 위치되고 하부하우징의 상측에는 히트싱크(heat sink)가 위치되는게 일반적이다.

하지만, 상기와 같은 구조를 갖는 경우 스테이터 블록(10)이 상부하우징과 하부하우징에 접촉된 상태로 구비되어 있어, 회전자의 회전시 진동 충격이 직접적으로 가해지는 문제점이 있어 이로 인해 모터의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 회전자가 회전할 때 생기는 진동 및 소음은 상기와 같은 구조를 갖는 경우 상쇄되지 않는데, 이를 위해 기존의 구조에서 크게 벗어난 구조의 변경없이 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있는 획기적인 방안이 필요하다.

1. 한국 등록특허 제10-1169044호(2012.07.20) 2. 한국 공개특허 제10-2009-0004253호(2009.01.12)

회전자의 회전시 진동 충격이 직접적으로 가해지는 것이 방지되도록 진동 충격에 유동성이 부여되는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터를 제공하고자 한다.

회전자가 회전할 때 생기는 진동 및 소음을 상쇄시켜 진동 및 소음 발생을 억제하되 모터 구조의 전체적인 변경이 없어 기존의 구조가 최대한 유지되는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터를 제공하고자 한다.

모터 구조의 전체적인 변경없이 회전자에서 발생되는 진동 및 소음이 상쇄될 수 있어 설계변경으로 인한 비용 낭비가 적어 경제성을 갖고, 간단한 형태의 구조를 가져 다양한 모터에 쉽게 적용할 수 있어 활용성을 갖는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터를 제공하고자 한다.

실시예에 의하면, 상부 외측에 구비된 커버의 내부에 코일이 권선된 코어가 상부 외측으로 고정 설치된 스테이터 블록과, 상기 스테이터 블록의 하부로 코어와 터미널로 연계되어 모터하우징 내부에 고정 설치된 PCB와, 상기 스테이터 블록의 내측으로 상부 베어링과 하부 베어링에 의해서 자유 회전되게 설치된 샤프트 및 상기 샤프트의 하단부에 고정와셔에 의해서 고정 설치되어 샤프트의 회전 시 함께 회전되는 마그네트로 이루어진 로터를 포함하고, 상기 모터하우징은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어져 나사 체결방식을 통해 결합되되, 상기 상부하우징에는 외측으로 돌출되며 다수로 구비된 체결부가 형성되고 상기 하부하우징에는 상기 체결부에 대응하는 체결홈이 형성되며, 상기 체결부가 끼워져 수용되되 상기 스테이터 블록의 기저부 측면에 삽입되어 상기 샤프트와 상기 로터로 이루어진 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 상쇄시키는 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터가 제공된다.

실시예에 의하면, 상기 댐퍼는 상기 체결부의 외주가 수용되는 스테이터 블록의 모서리측에 각각 삽입되는 다수로 구비되어 상기 스테이터 블록과 상기 모터하우징에 접촉을 통해 진동 및 소음을 저감되게 한다.

실시예에 의하면, 상기 댐퍼는 탄성력을 갖는 고무재질이다.

실시예에 의하면, 상기 댐퍼는 측면에 상기 스테이터 블록이 삽입되는 절개홈이 형성되고, 내부 중심부에 상기 체결부가 관통 삽입되는 관통홈이 형성된다.

이상에서와 같은 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터는, 회전자의 회전시 진동 충격이 직접적으로 가해지는 것이 방지되도록 진동 충격에 유동성이 부여되는 장점을 갖는다.

회전자가 회전할 때 생기는 진동 및 소음을 상쇄시켜 진동 및 소음 발생을 억제하되 모터 구조의 전체적인 변경이 없어 기존의 구조가 최대한 유지되는 장점을 갖는다.

모터 구조의 전체적인 변경없이 회전자에서 발생되는 진동 및 소음이 상쇄될 수 있어 설계변경으로 인한 비용 낭비가 적어 경제성을 갖고, 간단한 형태의 구조를 가져 다양한 모터에 쉽게 적용할 수 있어 활용성을 갖는 장점을 갖는다.

도 1은 브러시리스 직류 모터를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 개시에 구비된 댐퍼의 평면도.
도 4는 본 개시에 구비된 댐퍼의 정면도.
도 5는 본 개시에 구비된 댐퍼의 배면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 개시의 실시예에 따른 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터는 모터에 구비된 스테이터 블록에 충격과 소음 방지를 위한 댐퍼를 구비하여 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음이 저감되게 한 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터로서, 모터, 베어링, 인쇄회로기판(PCB), 샤프트, 마그네트, 와셔, 댐퍼 등 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

도 2는 본 개시의 실시예에 따른 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터를 설명하기 위한 도면, 도 3은 본 개시에 구비된 댐퍼의 평면도, 도 4는 본 개시에 구비된 댐퍼의 정면도, 도 5는 본 개시에 구비된 댐퍼의 배면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터는, 스테이터 블록(10), PCB(20), 샤프트(30), 로터(50)를 포함한다.

스테이터 블록(10)은 상부 외측에 구비된 커버(11)의 내부에 코일이 권선된 코어(12)가 상부 외측으로 고정 설치된다.

이러한, 스테이터 블록(10)은 "ㅗ"자형 단면 형상을 가지되, 상부측은 중공의 원통형으로 형성되어 샤프트(30)과 관통 삽입된 상부 베어링(13)과 하부 베어링(14)이 내부에 각각 이격 설치되고, 바닥측 기저면은 사각의 판상으로 구비되되 각각의 모서리에는 후술될 모터하우징(22)이 볼트 등으로 나사체결시 볼트가 관통되는 홈이 형성된다.

PCB(20)는 스테이터 블록(10)의 하부로 코어(12)와 터미널(21)로 연계되어 모터하우징(22) 내부에 고정 설치된다.

샤프트(30)는 스테이터 블록(10)의 내측으로 상부 베어링(13)과 하부 베어링(14)에 의해서 자유 회전되게 설치된다.

로터(50)는 샤프트(30)의 하단부에 고정와셔(41)에 의해서 고정 설치되어 샤프트(30)의 회전 시 함께 회전되는 마그네트(40)로 이루어진다.

한편, 전술된 바와 같은 본 개시의 모터하우징(22)은 상부하우징(11)과 하부하우징(11)으로 이루어져 볼트 등을 통한 나사 체결방식을 통해 결합되되, 상부하우징(11)에는 외측으로 돌출되며 다수로 구비된 체결부(22a')가 형성되고 하부하우징(11)에는 체결부(22a')에 대응하는 체결홈(도면부호 미기재)이 형성된다.

여기서, 모터하우징(22)은 볼트 등을 통한 나사 체결방식을 통해 상부하우징(11)과 하부하우징(11)이 결합되는 것으로 기재되어 있으나, 상부하우징(11)과 하부하우징(11) 중 어느 하나에 돌기를 형성하고 다른 하나에 돌기가 끼워지는 홈을 형성하여 결합되도록 하는 억지끼움 방식으로 결합되게 하는 등 다양한 방법이 접목될 수 있다.

전술된 바에 따른 본 개시는 기존의 모터 구조와 대동소이 하나 스테이터 블록에 충격과 소음 방지를 위한 댐퍼(100)를 구비하여 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음이 저감되게 하는 특징을 갖는데 이를 설명하기로 한다.

댐퍼(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 체결부(22a')가 끼워져 수용되되 스테이터 블록(10)의 기저부 측면에 삽입되어 샤프트(30)와 로터(50)로 이루어진 회전자(50)의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 상쇄시킨다.

이러한, 댐퍼(100)는 체결부(22a')의 외주가 수용되는 스테이터 블록(10)의 모서리측에 각각 삽입되는 다수로 구비되어 스테이터 블록(10)과 모터하우징(22)에 접촉을 통해 진동 및 소음을 저감되게 하는 것으로서, 이를 위해 댐퍼(100)는 탄성력을 갖는 고무재질로 구비된다.

여기서, 댐퍼(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 두 변의 길이가 같은 이등변삼각형 형상으로 구비되되, 이등변삼각형의 꼭지각에 해당하는 모서리측은 라운딩처리되고, 밑각에 해당하는 모서리측의 각각은 일부가 절단된 상태로 형성된다. 물론, 이등변삼각형 형상외에 다양한 형상을 가질 수 있다.

이러한, 댐퍼(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 절단된 모서리측에 해당하는 측면에 스테이터 블록(10)이 삽입되는 절개홈(110)이 형성되고, 도 3에 도시된 바와 같이 내부 중심부에 체결부(22a')가 관통 삽입되는 관통홈(120)이 형성된다. 따라서, 절개홈(110)을 통해 스테이터 블록(10)의 기저면 모서리에 삽입되어 고정되면서, 관통홈(120)을 통해 체결부(22a')가 관통 삽입되는 것이 가능해진다.

전술된 바에 따른 댐퍼(100)는 이동제한면(130), 중심돌기(140), 측면돌기(150), 유동방지면(160)을 더 구비한다.

댐퍼(100)의 이동제한면(130)은 도 3과 도 4를 참조하면, 댐퍼(100)의 중심측에 관통홈(120)이 형성되도록 원통형으로 형성되되, 외주면 중심측이 절개홈(110)에 위치되어 관통홈(120)과 절개홈(110)이 연통되지 않게 하며, 이를 통해 스테이터 블록(10) 기저면의 모서리부가 절개홈(110) 내부로 삽입되되 이동제한면(130)을 통해 진입을 규제함과 동시에 유동이 방지되게 된다. 이때, 이동제한면(130)의 외주면은 원형으로 형성되기 때문에 스테이터 블록(10)의 기저면 모서리는 원형으로 모따기 형성되어 이동제한면(130) 일부를 수용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 댐퍼(100)의 관통홈(120) 형성 및 이동과 유동 방지가 동시에 이루어진다.

중심돌기(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 이동제한면(130)의 내주면에 둘레를 따라 일정간격 이격되며 다수로 형성되며, 이를 통해 관통홈(120)에 삽입된 체결부(22a')의 외주면을 지지한다. 이를 통해 스테이터 블록(10)에 진동 충격에 따른 유동성을 부여하면서 견고한 지지가 가능해진다.

여기서, 중심돌기(140)는 다수로 구비되어 점 접촉에 의해 지지되도록 구비되나 원형의 띠 형상인 일체형으로 구비되어 체결부(22a')의 외주면 전체에 면 접촉되게 구비되는 것도 가능하며, 단부가 내측으로 오목한 형태로 형성되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

측면돌기(150)는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 댐퍼(100)의 상부면과 하부면에 상호 대칭된 위치에 각각 구비되되, 각각의 면에 상호 이격된 다수로 구비되며, 상부하우징(11)의 하부면과 하부하우징(11)의 상부면에 접촉되게 된다. 이 측면돌기(150)는 외측으로 볼록한 형태로 형성되어 있으나 이에 국한되지 않고 내측으로 볼록한 형태나 볼록하지 않은 직선 형태의 평면상 형태 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

유동방지면(160)은 도 3에 도시된 바와 같이 여기서, 이등변삼각형 형상을 갖는 댐퍼(100)의 밑각에 해당하는 모서리측 각각의 일부가 절단된 절단면에 해당하는 것으로서, 이 유동방지면(160)은 스테이터 블록(10)에 삽입된 댐퍼(100)가 측방향으로 지지되도록 하여 측방향에 대한 유동으로부터 견고히 지지되도록 하며, 이를 위해 스테이터 블록(10)의 기저면에 모따기된 모서리측은 유동방지면(160)에 대응되는 형상으로 형성되되, 댐퍼(100)가 진입되는 부분까지 두께를 얇게 형성시켜 절개홈(110)이 형성된 댐퍼(100)의 측면이 지지되게 함으로써 측방향 유동을 보다 견고히 지지되도록 함이 바람직하다.

이상에서와 같은 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터는, 회전자의 회전시 진동 충격이 직접적으로 가해지는 것이 방지되도록 진동 충격에 유동성이 부여되고, 회전자가 회전할 때 생기는 진동 및 소음을 상쇄시켜 진동 및 소음 발생을 억제하되 모터 구조의 전체적인 변경이 없어 기존의 구조가 최대한 유지되며, 모터 구조의 전체적인 변경없이 회전자에서 발생되는 진동 및 소음이 상쇄될 수 있어 설계변경으로 인한 비용 낭비가 적어 경제성을 갖고, 간단한 형태의 구조를 가져 다양한 모터에 쉽게 적용할 수 있어 활용성을 갖는 장점을 갖는다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

10 : 스테이터 블록 11 : 커버
12 : 코어 13 : 상부 베어링
14 : 하부 베어링 20 : PCB
21 : 터미널 22 : 모터하우징
22a : 상부하우징 22a' : 체결부
22b : 하부하우징 30 : 샤프트
40 : 마그네트 41 : 고정와셔
50 : 회전자 100 : 댐퍼
110 : 절개홈 120 : 관통홈
130 : 이동제한면 140 : 중심돌기
150 : 측면돌기 160 : 유동방지면

Claims (4)

1. 상부 외측에 구비된 커버의 내부에 코일이 권선된 코어가 상부 외측으로 고정 설치된 스테이터 블록;
   상기 스테이터 블록의 하부로 코어와 터미널로 연계되어 모터하우징 내부에 고정 설치된 PCB;
   상기 스테이터 블록의 내측으로 상부 베어링과 하부 베어링에 의해서 자유 회전되게 설치된 샤프트; 및
   상기 샤프트의 하단부에 고정와셔에 의해서 고정 설치되어 샤프트의 회전 시 함께 회전되는 마그네트로 이루어진 로터;를 포함하고,
   상기 모터하우징은 상부하우징과 하부하우징으로 이루어져 나사 체결방식을 통해 결합되되, 상기 상부하우징에는 외측으로 돌출되며 다수로 구비된 체결부가 형성되고 상기 하부하우징에는 상기 체결부에 대응하는 체결홈이 형성되며,
   상기 체결부가 끼워져 수용되되 상기 스테이터 블록의 기저부 측면에 삽입되어 상기 샤프트와 상기 로터로 이루어진 회전자의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 상쇄시키는 댐퍼;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼는 상기 체결부의 외주가 수용되는 스테이터 블록의 모서리측에 각각 삽입되는 다수로 구비되어 상기 스테이터 블록과 상기 모터하우징에 접촉을 통해 진동 및 소음을 저감되게 하는 것을 특징으로 하는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼는 탄성력을 갖는 고무재질인 것을 특징으로 하는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐퍼는 측면에 상기 스테이터 블록이 삽입되는 절개홈이 형성되고, 내부 중심부에 상기 체결부가 관통 삽입되는 관통홈이 형성된 것을 특징으로 하는 회전자의 진동 및 소음 저감용 댐퍼를 갖는 모터.
   

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