KR102129910B1 - 모터 - Google Patents

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KR102129910B1
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Abstract

모터의 출력을 증가시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 모터를 개시한다. 본 발명의 사상에 따른 모터는 모터 하우징 내부에 수용되는 스테이터 및 상기 스테이터의 외측에 배치되어 회전하는 로터를 포함하고, 상기 스테이터는 코일이 권선되는 복수의 티스를 가지고, 상기 모터 하우징에 고정되는 스테이터 코어를 포함하고, 상기 로터는 상기 모터 하우징을 관통하는 모터축이 축 결합되는 로터 플레이트, 상기 모터축과 일체로 회전 가능하도록 상기 로터 플레이트에 결합되고, 상기 스테이터 코어의 외측에 배치되는 로터 코어 및 상기 스테이터 코어 및 상기 로터 코어 사이에 배치되고, 상기 로터 코어가 결합하도록 표면에 단차가 형성되는 마그네트를 포함하고, 상기 로터는 상기 마그네트의 일부가 상기 모터 하우징의 내주면과 마주하도록 상기 마그네트의 외측에 결합하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터{MOTOR}
본 발명은 모터에 관한 것으로, 상세하게는 모터의 출력을 증가시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 모터에 관한 것이다.
모터는 전기에너지로부터 회전력을 얻는 기계로써, 스테이터와 로터를 구비한다. 로터는 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하도록 구성되고, 자기장과 코일에 흐르는 전류 사이에서 작용하는 힘에 의해 회전한다. 모터는 크게 DC모터와 AC모터로 나누어진다.
DC모터에서 브러쉬(Brush)가 부착된 모터는 정류자와 브러쉬의 접촉에 의해 코일에 전류를 흐르게 함과 동시에 정류시키는 기능을 하지만, 브러쉬가 마모되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 브러쉬를 사용하지 않는 BLDC모터가 도입되었다.
BLDC모터는 토크가 크고 제어성이 우수할 뿐만 아니라 신속성을 도모할 수 있기 때문에 근래 광범위하게 사용되고 있다.
BLDC모터는 회전자인 로터의 위치에 따라서 각각 내전형(Inner type) 및 외전형(Outer type) BLDC모터로 구분된다. 내전형 BLDC모터는 외전형 BLDC모터에 비하여 로터의 외경이 작아지므로 관성 모멘트를 작게 할 수 있으나, 영구자석의 기계적 강도나 로터와의 접착 강도의 제한 때문에 고속 회전이 어렵고, 반면 외전형 BLDC모터의 경우는 로터의 외경이 커서 관성 모멘트가 크지만 로터의 안쪽에 영구자석을 부착할 수 있어 고속용으로 적합하다는 특징을 가지고 있다.
외전형 BLDC모터의 경우에는 모터의 출력을 결정하는 파라미터 중 하나인 영구자석의 사이즈 설계에 많은 제약이 따른다. 구체적으로, 영구자석의 외측에 배치되는 로터로 인해 영구자석의 사이즈를 로터의 반경방향으로 증가시키는데 한계가 있고, 적층(Lamination)을 통해 영구자석의 사이즈를 증가시키는 경우에는 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 제조비용을 절감하면서 모터의 출력을 증대시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 모터를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 영구자석의 두께를 증가시킴으로써 영구자석의 내구성을 향상시킬 수 있도록 개선된 구조를 가지는 모터를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 모터는 모터 하우징 내부에 수용되는 스테이터 및 상기 스테이터의 외측에 배치되어 회전하는 로터를 포함하고, 상기 스테이터는 코일이 권선되는 복수의 티스를 가지고, 상기 모터 하우징에 고정되는 스테이터 코어를 포함하고, 상기 로터는 상기 모터 하우징을 관통하는 모터축이 축 결합되는 로터 플레이트, 상기 모터축과 일체로 회전 가능하도록 상기 로터 플레이트에 결합되고, 상기 스테이터 코어의 외측에 배치되는 로터 코어 및 상기 스테이터 코어 및 상기 로터 코어 사이에 배치되고, 상기 로터 코어가 결합하도록 표면에 단차가 형성되는 마그네트를 포함하고, 상기 로터는 상기 마그네트의 일부가 상기 모터 하우징의 내주면과 마주하도록 상기 마그네트의 외측에 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 마그네트는 상기 마그네트의 외관을 형성하는 바디, 상기 바디의 외측을 향하여 돌출되는 돌출부 및 상기 로터 코어가 결합하도록 상기 바디에 형성되고, 상기 돌출부에서 상기 바디의 내측을 향하여 함몰되는 안착부를 포함한다.
상기 안착부는 상기 로터 코어의 두께만큼 상기 바디의 내측을 향하여 함몰되는 것을 특징으로 한다.
상기 바디는 교호적으로 상호 다른 자극을 갖는 복수의 유닛이 서로 결합되어 형성될 수 있다.
상기 바디는 내부에 상기 스테이터 코어를 수용하는 중공부가 형성되도록 도넛 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 모터는 스테이터 및 상기 스테이터의 외측에 배치되어 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터를 포함하고, 상기 스테이터는 코일이 권선되도록 방사형으로 배치되는 복수의 티스를 가지는 스테이터 코어를 포함하고, 상기 로터는 상기 스테이터 코어의 외측에 회전 가능하도록 배치되는 로터 코어 및 상기 스테이터 코어 및 상기 로터 코어 사이에 배치되고, 상기 로터 코어가 결합하도록 외측을 향하여 돌출되는 마그네트를 포함할 수 있다.
상기 마그네트는 상기 마그네트의 외관을 형성하고, 내부에 상기 스테이터 코어가 삽입되는 중공부가 형성되는 바디 및 상기 로터 코어가 결합하는 안착부를 형성하도록 상기 바디에서 상기 바디의 외측을 향하여 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 안착부는 상기 돌출부와 상하로 위치하도록 상기 바디의 외측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 상기 돌출부 사이에 위치하도록 상기 바디의 외측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 바디는 상기 스테이터 코어 외측면과 마주하도록 연속적인 도넛 형상을 가질 수 있다.
상기 바디는 교호적으로 상호 다른 자극을 갖는 복수의 유닛이 서로 결합되어 형성될 수 있다.
영구자석의 외측에 위치하는 로터의 사이즈를 유지하면서 영구자석의 사이즈를 로터의 반경방향으로 증가시킴으로써 제조비용을 절감하고, 모터의 출력을 증대시킬 수 있다.
영구자석의 두께를 증가시킴으로써 로터 회전 시 발생하는 원심력에 의한 영구자석의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 외관을 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구성을 도시한 분해사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도
도 5는 도 4의 분해사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도
도 7은 도 6의 분해사시도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도
도 9는 도 8의 분해사시도
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구성을 도시한 분해사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 분해사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 모터(1)는 로터(40)가 스테이터(30)의 외측에 배치되는 외전형 모터(outer type motor)를 포함한다.
모터(1)는 스테이터(30), 스테이터(30)의 주위에 배치되어 스테이터(30)와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터(40) 및 모터축(60)을 포함한다.
스테이터(30) 및 로터(40)는 모터 하우징(10,20) 내부에 수용될 수 있다. 모터 하우징(10,20)은 서로 결합하는 제 1모터하우징(10) 및 제 2모터하우징(20)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제 1모터하우징(10)은 제 1모터하우징(10)에 형성되는 복수의 제 1체결공(11) 및 복수의 제 1체결공(11)에 대응하도록 제 2모터하우징(20)에 형성되는 복수의 제 2체결공(21)을 관통하는 체결부재(미도시)에 의해 제 2모터하우징(20)과 결합할 수 있다.
스테이터(30)는 스테이터 코어(31) 및 인슐레이터(34,35)를 포함할 수 있다.
스테이터 코어(31)는 환형의 백요크(33)와 상기 백요크(33)의 외주를 따라 반경 방향 외측으로 돌출되는 복수의 티스(32)를 포함할 수 있다.
복수의 티스(32)에는 코일(미도시)이 권선된다. 일반적으로 복수의 티스(32)는 도체 재질이므로, 복수의 티스(32)와 코일사이에는 절연을 위한 인슐레이터(34,35)가 구비된다. 인슐레이터(34,35)는 스테이터 코어(31)의 상부에 위치하는 제 1인슐레이터(34) 및 스테이터 코어(31)의 하부에 위치하는 제 2인슐레이터(35)를 포함할 수 있다. 제 1인슐레이터(34)및 제 2인슐레이터(35)는 스테이터 코어(31)를 감싸도록 스테이터 코어(31)와 결합한다. 이때, 복수의 티스(32)를 감싸는 권선부(36a,36b)에 코일이 권선된다.
제 1인슐레이터(34) 및 제 2인슐레이터(35)는 전기적 절연 특성을 가지는 플라스틱 재질로 사출 성형될 수 있다.
인슐레이터를 제 1인슐레이터(34) 및 제 2인슐레이터(35)로 분리하지 않고, 스테이터 코어(31)를 인슐레이터를 사출 성형하기 위한 금형에 인서트(insert)하여 스테이터 코어(31)와 일체로 형성할 수도 있다.
스테이터 코어(31)는 자기장이 통과하는 자속의 경로를 형성하기 때문에 금속 등과 같은 재질의 판이 프레스 가공 및 적층되어 형성될 수 있다.
로터(40)는 로터플레이트(41), 로터 코어(42) 및 마그네트(50)를 포함할 수 있다.
로터플레이트(41)에는 모터 하우징(10,20)을 관통하는 모터축(60)이 축 결합될 수 있다. 로터플레이트(41)에는 모터축(60)이 관통할 수 있도록 모터축 체결홀(43)이 마련될 수 있다. 로터플레이트(41)는 모터축(60)과 함께 회전하도록 모터축(60)과 일체로 형성되는 로터 고정부재(70)에 결합된다. 로터플레이트(41)는 모터축 체결홀(43) 둘레를 따라 형성되는 복수의 고정홀(44a) 및 복수의 고정홀(44a)에 대응하도록 로터 고정부재(70)에 형성되는 복수의 고정홀(44b)을 관통하는 고정부재(미도시)에 의해 로터 고정부재(70)에 결합될 수 있다.
로터 코어(42)는 스테이터 코어(31)의 외측에 배치되고, 로터플레이트(41)에 결합되어 로터플레이트(41) 및 모터축(60)과 일체로 회전한다.
로터 코어(42)는 로터플레이트(41)와 일체로 형성될 수 있다.
로터 코어(42)는 스테이터(30)와 함께 스테이터(30)에서 형성된 자기장이 통과하는 자속의 경로를 형성하기 때문에 금속 등과 같은 재질의 판이 프레스 가공 및 적층되어 형성될 수 있다.
마그네트(50)는 스테이터 코어(31) 및 로터 코어(42) 사이에 배치되고, 로터 코어(42)가 결합하도록 표면에 단차가 형성될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(50)는 마그네트(50)의 외관을 형성하고, 내부에 스테이터 코어(31)를 수용하는 중공부(54)를 형성하도록 도넛 형상을 가지는 바디(51), 바디(51)의 외측을 향하여 돌출되는 돌출부(53) 및 로터 코어(42)가 결합하도록 바디(51)에 형성되고, 돌출부(53)에서 바디(51)의 내측을 향하여 함몰되는 안착부(52)를 포함할 수 있다. 로터(40)는 돌출부(53)가 모터 하우징(10,20)의 내주면과 마주하도록 마그네트(50)의 안착부(52)에 결합한다.
바디(51)는 연속적인 도넛 형상을 가질 수 있다. 즉, 바디(51)는 하나의 유닛으로 형성될 수 있다.
안착부(52)는 돌출부(53)와 상하로 위치하도록 바디(51)의 외측면에 형성될 수 있다. 또한, 안착부(52)는 로터 코어(42)의 두께만큼 바디(51)의 내측을 향하여 함몰될 수 있으나, 함몰정도는 이에 한정하지 않는다.
마그네트(50)는 반영구적으로 높은 에너지 밀도의 자기적 성질을 유지할 수 있도록 페라이트나, 네오디움(Neodymium)이나 사마륨(Samarium)과 같은 희토류를 포함할 수 있다.
모터축(60)은 제 1모터하우징(10)에 형성되는 모터축 관통홀(12a) 및 제 2모터하우징(20)에 형성되는 모터축 관통홀(12b)을 관통할 수 있다. 또한, 모터축(60)에는 제 1베어링(100) 및 제 2베어링(110)이 서로 이격되도록 결합된다. 제 1베어링(100) 및 제 2베어링(110)은 모터축(60)을 회전 가능하게 지지하도록 제 1베어링(100)은 제 1모터하우징(10) 내측에 형성되는 베어링 안착부(미도시)에 안착되고, 제 2베어링(110)은 제 2모터하우징(20) 내측에 형성되는 베어링 안착부(22)에 안착된다.
모터축(60)에는 로터 고정부재(70)와 함께 로터플레이트(41)를 지지할 수 있도록 연결부재(80)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 로터 고정부재(70)는 로터플레이트(41)의 상부에 위치하고, 연결부재(80)는 로터플레이트(41)의 하부에 위치할 수 있다. 연결부재(80)는 외측을 향하여 돌출되는 헤드(81) 및 헤드(81)에서 연장되는 지지부(82)를 포함한다. 스테이터 코어(31)는 연결부재(80)의 지지부(82)에 결합될 수 있다.
스테이터 고정부재(90)는 연결부재(80)와 결합하여 하측에서 스테이터 코어(31)를 지지한다. 구체적으로, 스테이터 고정부재(90)는 연결부재(80)의 지지부(82)에 형성되는 나사산(83)과 나사결합하여 스테이터 코어(31)를 연결부재(80)의 지지부(82)에 고정시킨다. 스테이터 코어(31)는 상부에 위치하는 연결부재(80)의 헤드(81)와 하부에 위치하는 스테이터 고정부재(90)에 의해 연결부재(80)의 지지부(82)에 구속된다. 스테이터 고정부재(90)에는 제 2모터하우징(20)에 고정된다. 구체적으로, 스테이터 고정부재(90)는 스테이터 고정부재(90)에 형성되는 복수의 나사홀(91a) 및 복수의 나사홀(91a)에 대응하도록 제 2모터하우징(20)에 형성되는 복수의 나사홀(91b)을 관통하는 고정부재(미도시)에 의해 제 2모터하우징(20)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 스테이터 코어(31)는 로터(40)와 함께 회전하지 아니하고, 제 2모터하우징(20)에 고정된다.
상기와 같이 구성되는 모터(1)의 회전동작은 다음과 같다. 스테이터 코어(31)에 권선되는 코일(미도시)에 전류가 인가되면 로터(40)의 마그네트(50)가 형성하는 자속과의 상호작용에 의해 회전력이 발생하여 로터(40)가 회전하고, 이때 모터(1)의 제어기판(미도시)에 설치된 자극검출소자(미도시)에 의해 검출된 마그네트(50)의 자극에 대한 신호가 제어기판으로 전달되어 코일이 다른 자성을 가지도록 코일에 극성을 달리하는 전원을 공급하여 로터(40)의 계속적인 회전이 가능하도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 분해사시도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1내지 도 5를 참조한다. 또한, 도 1내지 도 5와 중복되는 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 마그네트(50)의 안착부(52)는 돌출부(53) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 안착부(52)는 돌출부(53)를 상부 돌출부(53) 및 하부 돌출부(53)로 나눌 수 있다. 로터 코어(42)는 안착부(52)의 외주면에 결합한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터의 일부를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 분해사시도이다. 미도시된 도면 부호는 도 1내지 도 5를 참조한다. 또한, 도 1내지 도 5와 중복되는 설명은 생략한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 마그네트(50)의 바디(51)는 교호적으로 상호 다른 자극을 갖는 복수의 유닛(55a,55b)이 서로 결합되어 형성될 수 있다. 복수의 유닛(55a,55b)은 교대로 N극과 S극이 배치되도록 결합된다. 즉, N극을 가지는 유닛(55a)과 S극을 가지는 유닛(55b)이 교대로 결합된다. 따라서, 복수의 유닛(55a,55b)은 짝수일 수 있다.
본 발명에 따른 모터(1)는 공기조화기, 냉장고 및 세탁기 등을 포함하는 전자기기에 사용될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1 : 모터 10 : 제 1모터하우징
11 : 제 1체결공 12a,12b : 모터축 관통홀
20 : 제 2모터하우징 21 : 제 2체결공
22 : 베어링 안착부 30 : 스테이터
31 : 스테이터 코어 32 : 티스
33 : 백요크 34 : 제 1인슐레이터
35 : 제 2인슐레이터 36a,36b : 권선부
40 : 로터 41 : 로터플레이트
42 : 로터 코어 43 : 모터축 체결홀
44a,44b : 고정홀 50 : 마그네트
51 : 바디 52 : 안착부
53 : 돌출부 54 : 중공부
55a,55b : 유닛 60 : 모터축
70 : 로터 고정부재 80 : 연결부재
81 : 헤드 82 : 지지부
83 : 나사산 90 : 스테이터 고정부재
91a,91b : 나사홀 100 : 제 1베어링
110 : 제 2베어링

Claims (11)

  1. 모터 하우징 내부에 수용되는 스테이터 및 상기 스테이터의 외측에 배치되어 회전하는 로터를 포함하는 모터에 있어서,
    상기 스테이터는 코일이 권선되는 복수의 티스를 가지고, 상기 모터 하우징에 고정되는 스테이터 코어를 포함하고,
    상기 로터는,
    상기 모터 하우징을 관통하는 모터축이 축 결합되는 로터 플레이트;
    상기 모터축과 일체로 회전 가능하도록 상기 로터 플레이트에 결합되고, 상기 스테이터 코어의 외측에 배치되는 로터 코어; 및
    상기 스테이터 코어 및 상기 로터 코어 사이에 배치되고, 상기 로터 코어가 결합하도록 표면에 단차가 형성되는 마그네트;를 포함하고,
    상기 로터는 상기 마그네트의 일부가 상기 모터 하우징의 내주면과 마주하도록 상기 마그네트의 외측에 결합하며,
    상기 마그네트는,
    상기 마그네트의 외관을 형성하는 바디;
    상기 바디의 외측을 향하여 돌출되는 돌출부; 및
    상기 로터 코어가 결합하도록 상기 바디에 형성되고, 상기 돌출부에서 상기 바디의 내측을 향하여 함몰되는 안착부;를 포함하고,
    상기 안착부는 상기 돌출부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안착부는 상기 로터 코어의 두께만큼 상기 바디의 내측을 향하여 함몰되는 것을 특징으로 하는 모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 바디는 교호적으로 상호 다른 자극을 갖는 복수의 유닛이 서로 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 바디는 내부에 상기 스테이터 코어를 수용하는 중공부가 형성되도록 도넛 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
  6. 스테이터 및 상기 스테이터의 외측에 배치되어 상기 스테이터와 전자기적으로 상호 작용하여 회전하는 로터를 포함하는 모터에 있어서,
    상기 스테이터는 코일이 권선되도록 방사형으로 배치되는 복수의 티스를 가지는 스테이터 코어를 포함하고,
    상기 로터는,
    상기 스테이터 코어의 외측에 회전 가능하도록 배치되는 로터 코어; 및
    상기 스테이터 코어 및 상기 로터 코어 사이에 배치되고, 상기 로터 코어가 결합하도록 외측을 향하여 돌출되는 마그네트;를 포함하고,
    상기 마그네트는,
    상기 마그네트의 외관을 형성하고, 내부에 상기 스테이터 코어가 삽입되는 중공부가 형성되는 바디; 및
    상기 로터 코어가 결합하는 안착부를 형성하도록 상기 바디에서 상기 바디의 외측을 향하여 돌출되는 돌출부;를 포함하고,
    상기 안착부는 상기 돌출부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 바디는 상기 스테이터 코어 외측면과 마주하도록 연속적인 도넛 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 바디는 교호적으로 상호 다른 자극을 갖는 복수의 유닛이 서로 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
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