KR102171453B1 - 모터 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

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황지수
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 회전축과, 회전축에 설치되는 임펠러와, 회전축의 축 방향을 따라 임펠러와 소정 간격 이격되도록 회전축에 설치되는 로터와, 회전축의 반경 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터와, 회전축에 설치되되, 임펠러와 로터의 사이에서 임펠러에 인접하도록 설치되어 회전축의 제1 지지부를 지지하는 제1 베어링과, 회전축에 설치되되, 임펠러와 로터의 사이에서 로터에 인접하도록 설치되어 회전축의 제2 지지부를 지지하는 제2 베어링과, 제1 베어링과 제2 베어링을 수용하는 베어링 브라켓과, 제1 베어링과 베어링 브라켓 사이 또는 제2 베어링과 베어링 브라켓 사이에 개재되어 제1 베어링과 제2 베어링이 서로 가까워지는 방향으로 제1 베어링 및 제2 베어링 중 하나를 가압하는 탄성부재와, 베어링 브라켓에 설치되되, 적어도 일부가 제1 베어링과 제2 베어링 및 탄성부재 중 하나와 회전축의 축 방향을 기준으로 서로 중첩되어 제1 베어링과 제2 베어링 및 탄성부재를 베어링 브라켓의 내부 공간에 고정하는 이탈방지부재를 포함하는 모터 어셈블리를 개시한다.

Description

모터 어셈블리 및 그 제조 방법{MOTOR ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 회전축을 지지하는 베어링을 구비하는 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
모터는 청소기나 헤어 드라이기 등의 가전기기에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동원으로 기능할 수 있다. 모터는 팬(Fan)과 체결될 수 있으며, 이 경우 모터의 회전력은 팬에 전달되어 팬의 회전에 따라 기류가 생성될 수 있다.
앞서 예를 든 청소기나 헤어 드라이기는 사용자가 직접 손으로 들어 올린 상태에서 작동되므로, 필요한 기능을 향상시키거나 적어도 동일하게 유지한다는 전제 하에 가능한 무게는 더 가볍고 부피는 더 작게 제조하는 것이 최근 엔지니어링의 핵심 가치임은 부연할 필요가 없다.
청소기나 헤어 드라이기 뿐만 아니라, 일반적으로 가전기기를 설계하고 제조함에 있어 고유의 기능을 개선하거나 적어도 유지하는 동시에 경량화와 소형화가 요구된다. 이는 사용자의 편의성을 극대화하기 위함으로, 치열한 시장에서 경쟁 제품과의 차별화를 확보하기 위해서는 필수적으로 고려되어야 하는 사항이다.
일 예시로써, 청소기의 경우 모터의 출력을 향상시키는 동시에 모터를 소형 경량화하는 것이 요구된다. 이를 위해서는 모터의 고속 회전이 필수적이다. 하지만, 모터의 고속 회전은 필연적으로 소음과 진동 문제를 야기할 수 밖에 없다.
종래 모터들은 고속으로 회전하는 회전축을 지지하기 위해 두 개의 베어링을 구비하되, 로터와 스테이터를 중심으로 양 방향에 각각 하나씩의 구름 베어링을 설치하거나(한국 등록특허번호 제10-1852111호, 2018.03.21 공개), 또는 로터와 스테이터를 중심으로 양 방향에 각각 하나씩의 가스 베어링을 설치하는 것이 일반적이었다(한국 등록특허번호 제10-1898348호, 2018.06.25 공개).
이와 같이 두 개의 베어링이 회전축의 멀리 떨어진 부위를 각각 지지하도록 하는 구조에서는, 회전축의 회전 중심을 정확하게 정렬하지 않을 경우 소음과 진동이 심화될 뿐만 아니라 모터의 수명 또한 단축될 수 밖에 없는 문제점이 존재한다.
뿐만 아니라, 두 개의 베어링을 각각 수용하는 베어링 브라켓 또한 두 개가 구비되어야 하므로 모터 어셈블리의 전체적인 무게가 증가하는 동시에 베어링과 베어링 브라켓이 설치될 공간 또한 추가적으로 필요하게 되어 모터의 소형화 및 경량화가 요구되는 최신의 추세를 반영할 수 없으며, 각각의 베어링 브라켓이 서로 다른 부품에 가공됨에 따라 조립 공차, 가공 공차 등으로 인해 두 개의 하우징 간의 정렬도가 불량해질 수 밖에 없다.
따라서, 이러한 정렬 불량에 따른 소음과 진동문제에 대응하여 모터의 신뢰성과 내구성을 확보하는 동시에, 모터의 소형 경량화를 이루기 위해서는 고속으로 회전하는 모터의 회전축을 가능한 오랜 시간 동안 변형이나 파손 없이 지지할 수 있는 베어링의 설계가 반드시 필요하다.
특허문헌 1: 한국 등록특허번호 제10-1852111호, 2018.03.21 공개 특허문헌 2: 한국 등록특허번호 제10-1898348호, 2018.06.25 공개
본 발명의 실시예들은 가전기기에 설치되는 모터 어셈블리의 소형화 및 경량화의 요건을 충족하면서도, 고속으로 회전하는 모터의 회전축을 지지함에 있어 신뢰성과 내구성이 높은 모터 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 두 개의 베어링 간의 정렬도를 개선하여 소음과 진동을 저감할 수 있는 모터 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 두 개의 베어링을 수용하기 위한 베어링 브라켓의 개수를 줄여 전체적인 모터 어셈블리의 구조를 단순화시킬 수 있는 모터 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 베어링의 크기를 확대하여 충분한 베어링 수명을 확보하면서도 모터 어셈블리의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있는 모터 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 바와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 모터 어셈블리와 그 제조 방법은, 두 개의 베어링으로 회전축을 편심 지지하되, 베어링들에 적절한 예압을 가하는 것을 기술적 특징으로 한다.
구체적으로는, 하나의 베어링 브라켓에 두 개의 베어링을 수용시키되, 두 개의 베어링은 회전축의 축 방향을 따라 소정 간격 이격되도록 배치하고, 하나의 베어링을 두 개의 베어링들이 서로 가까워지는 방향으로 가압하되, 가압력을 직접적으로 받는 베어링은 접착제를 통해 베어링 브라켓에 부착하고, 가압력을 전달받는 베어링은 베어링 브라켓에 압입 고정시켜 베어링들에 예압을 가하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 두 개의 베어링은 스테이터의 내경보다 큰 외경을 갖는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 회전축과, 회전축에 설치되는 임펠러와, 회전축의 축 방향을 따라 임펠러와 소정 간격 이격되도록 회전축에 설치되는 로터와, 회전축의 반경 방향을 따라 로터와 소정 간격 이격되도록 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터와, 회전축에 설치되되, 임펠러와 로터의 사이에서 임펠러에 인접하도록 설치되어 회전축의 제1 지지부를 지지하는 제1 베어링과, 회전축에 설치되되, 임펠러와 로터의 사이에서 로터에 인접하도록 설치되어 회전축의 제2 지지부를 지지하는 제2 베어링과, 제1 베어링과 제2 베어링을 수용하는 베어링 브라켓과, 제1 베어링과 베어링 브라켓 사이 또는 제2 베어링과 베어링 브라켓 사이에 개재되어 제1 베어링과 제2 베어링이 서로 가까워지는 방향으로 제1 베어링 및 제2 베어링 중 하나를 가압하는 탄성부재와, 베어링 브라켓에 설치되되, 적어도 일부가 제1 베어링과 제2 베어링 및 탄성부재 중 하나와 회전축의 축 방향을 기준으로 서로 중첩되어 제1 베어링과 제2 베어링 및 탄성부재를 베어링 브라켓의 내부 공간에 고정하는 이탈방지부재를 포함하는 모터 어셈블리를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 이탈방지부재는 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 베어링 브라켓은 베어링 브라켓의 내주면으로부터 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고, 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며, 이탈방지부재는 압축 상태로 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 이탈방지부재는 압축 상태에서 베어링 브라켓의 내주면의 직경에 실질적으로 대응하거나 보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 외경과 제2 베어링의 외경은 스테이터의 내경보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링은 회전축의 제1 지지부의 외주면에 압입 고정되는 제1 내륜과, 베어링 브라켓의 내측 표면과 접촉하는 제1 외륜과, 제1 내륜과 제1 외륜 사이에 개재되어 제1 외륜에 대한 제1 내륜의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제1 구름부재를 포함하고, 제2 베어링은 회전축의 제2 지지부의 외주면에 압입 고정되는 제2 내륜과, 베어링 브라켓의 내측 표면과 접촉하는 제2 외륜과, 제2 내륜과 제2 외륜 사이에 개재되어 제2 외륜에 대한 제2 내륜의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제2 구름부재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 외륜과 제2 외륜 중 하나는 베어링 브라켓의 내측 표면에 압입 고정되고, 제1 외륜과 제2 외륜 중 다른 하나는 베어링 브라켓의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 외륜과 제2 외륜 중 다른 하나는, 제1 외륜과 제2 외륜 중 다른 하나가 접착제를 통해 베어링 브라켓의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 회전축의 축 방향을 따라 소정 거리 슬라이딩 가능하고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제1 외륜과 제2 외륜 중 다른 하나는 접착제가 고착되어 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성부재는 제1 외륜 및 제2 외륜 중 하나를 제1 외륜 및 제2 외륜 중 다른 하나 측으로 가압하고, 제1 구름부재 및 제2 구름부재 중 하나는 제1 외륜 및 제2 외륜 중 하나로부터 탄성부재의 가압력을 전달받아 가압력을 제1 내륜 및 제2 내륜 중 하나에 전달하며, 제1 내륜 및 제2 내륜 중 하나에 전달되는 가압력의 방향을 따라 회전축이 이동하되, 제1 내륜 및 제2 내륜 중 다른 하나도 회전축과 함께 이동하며, 제1 내륜 및 제2 내륜 중 다른 하나는 제1 구름부재 및 제2 구름부재 중 다른 하나에 가압력을 전달하고, 제1 구름부재 및 제2 구름부재 중 다른 하나는 제1 내륜 및 제2 내륜 중 다른 하나로부터 전달받은 가압력을 제1 외륜 및 제2 외륜 중 다른 하나에 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성부재가 제1 외륜 및 제2 외륜 중 하나를 제1 외륜 및 제2 외륜 중 다른 하나 측으로 가압함에 따라, 제1 구름부재는 제1 내륜 및 제1 외륜과 실질적으로 접촉한 상태를 유지하고, 제2 구름부재는 제2 내륜 및 제2 외륜과 실질적으로 접촉한 상태를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 제1 베어링과 제2 베어링을 회전축에 설치하는 단계와, 베어링 브라켓에 탄성부재를 삽입하는 단계와, 제1 베어링과 제2 베어링이 설치된 회전축이 베어링 브라켓을 관통하도록 회전축을 베어링 브라켓에 삽입하되, 제2 베어링과 탄성부재가 서로 접촉하도록 제1 베어링과 제2 베어링을 베어링 브라켓에 안착시키는 단계와, 회전축의 축 방향을 기준으로 적어도 일부가 제1 베어링과 중첩되는 이탈방지부재를 베어링 브라켓에 설치하는 단계를 포함하고, 탄성부재는 제2 베어링과 베어링 브라켓 사이에 개재되어 제1 베어링과 제2 베어링이 서로 가까워지는 방향으로 제2 베어링을 가압하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 이탈방지부재는 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 베어링 브라켓은 베어링 브라켓의 내주면으로부터 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고, 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 상기 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며, 이탈방지부재는 압축 상태로 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 제1 내륜은 회전축의 제1 지지부에 압입 고정되고, 제2 베어링의 제2 내륜은 회전축의 제2 지지부에 압입 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 제1 외륜은 베어링 브라켓의 내측 표면에 압입 고정되고, 제2 베어링의 제2 외륜은 베어링 브라켓의 상기 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 베어링의 제2 외륜은 접착제를 통해 베어링 브라켓의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안, 탄성부재가 제2 외륜을 제1 외륜 측으로 가압함에 따라 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 회전축의 축 방향을 따라 소정 거리 슬라이딩 가능하고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제2 외륜은 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 제1 베어링과 제2 베어링을 회전축에 설치하는 단계와, 제1 베어링과 제2 베어링이 설치된 회전축이 베어링 브라켓을 관통하도록 회전축을 베어링 브라켓에 삽입하되, 제1 베어링과 제2 베어링을 베어링 브라켓에 안착시키는 단계와, 제1 베어링과 탄성부재가 서로 접촉하도록 탄성부재를 베어링 브라켓에 삽입하는 단계와, 회전축의 축 방향을 기준으로 적어도 일부가 탄성부재와 서로 접촉하는 이탈방지부재를 베어링 브라켓에 설치하는 단계를 포함하는 모터 어셈블리의 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 이탈방지부재는 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 베어링 브라켓은 베어링 브라켓의 내주면으로부터 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고, 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며, 이탈방지부재는 압축 상태로 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성부재는 제1 베어링과 이탈방지부재의 사이에 개재되어 제1 베어링과 제2 베어링이 서로 가까워지는 방향으로 제1 베어링을 가압하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 제1 내륜은 회전축의 제1 지지부에 압입 고정되고, 제2 베어링의 제2 내륜은 회전축의 제2 지지부에 압입 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 제1 외륜은 베어링 브라켓의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되고, 제2 베어링의 제2 외륜은 베어링 브라켓의 내측 표면에 압입 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 베어링의 제1 외륜은 접착제를 통해 베어링 브라켓의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안, 탄성부재가 제1 외륜을 제2 외륜 측으로 가압함에 따라 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 회전축의 축 방향을 따라 소정 거리 슬라이딩 가능하고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제1 외륜은 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터 어셈블리 및 그 제조 방법에 의하면, 두 개의 베어링으로 회전축을 편심 지지하되, 베어링들에 적절한 예압을 가함으로써 모터 어셈블리의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있는 동시에 두 개의 베어링 간의 정렬도를 개선하여 소음과 진동을 저감할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터 어셈블리 및 제조 방법에 의하면, 하나의 베어링 브라켓에 두 개의 베어링을 수용시키되, 두 개의 베어링은 회전축의 축 방향을 따라 소정 간격 이격되도록 배치함으로써 전체적인 모터 어셈블리의 구조를 단순화시킬 수 있고, 동시에 안정적으로 회전축을 지지할 수 있어 베어링 구조의 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터 어셈블리 및 제조 방법에 의하면, 회전축을 편심 지지하는 두 개의 베어링은 스테이터의 내경보다 큰 외경을 가짐으로써 베어링의 크기를 확대하여 충분한 베어링 수명을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 각 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 그 중 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 다른 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 이탈방지부재의 정상 상태와 압축 상태를 비교하여 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 그 중 일부를 절개하여 나타내는 분해 절개 사시도이다.
도 8은 도 7의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 도 3과 도 5에 도시된 탄성부재가 회전축과 제1 베어링 및 제2 베어링에 가하는 힘의 관계를 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 10은 도 4 및 도 8에 도시된 탄성부재가 회전축과 제1 베어링 및 제2 베어링에 가하는 힘의 관계를 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 11은 도 3과 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 12 내지 도 16은 도 11에 도시된 모터 어셈블리의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개념도이다.
도 17은 도 4 및 도 8에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 18 내지 도 22는 도 17에 도시된 모터 어셈블리의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개념도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명의 실시예들의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 각 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 그 중 일부를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 모터 어셈블리(100)는 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52), 서포터(53), 디퓨져(54), 회전축(110), 임펠러(120), 로터(130), 스테이터(140), 제1 베어링(150), 제2 베어링(160), 베어링 브라켓(170), 탄성부재(180) 및 이탈방지부재(190)를 포함할 수 있다. 여기서, 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)은 모터 어셈블리(100)의 외관을 형성하는 구성으로, 다른 모든 구성요소들을 내부에 구비되는 빈 공간에 수용할 수 있다.
구체적으로, 모터 어셈블리(100)의 내부 공간은 인렛 바디(51)의 내부에 마련되는 빈 공간인 임펠러 공간(S1)과 모터 하우징(52)의 내부에 마련되는 빈 공간인 모터 공간(S2)으로 구분될 수 있다. 임펠러 공간(S1)과 모터 공간(S2)을 통해 유동하는 가스는 모터 어셈블리(100)의 내부에 구비되는 각 구성요소들을 냉각시킬 수 있으며, 이에 따라 모터 어셈블리(100)의 발열을 저감시킬 수 있다.
인렛 바디(51)는 가스가 흡입되는 흡입구(511)를 구비할 수 있고, 임펠러(120)의 외측 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 즉, 인렛 바디(51)의 내부에는 임펠러(120)가 회전 가능하도록 수용되는 임펠러 공간(S1)이 형성될 수 있고, 그 외관은 임펠러(120)의 형상에 대응되는 한편, 임펠러 공간(S1)을 따라 유동하는 가스를 안정적으로 안내할 수 있도록 그 내측 표면이 굴곡지도록 형성될 수 있다. 임펠러 공간(S1)에는 회전축(110)의 일측(110A)이 수용될 수 있다.
이하에서는, 인렛 바디(51)에 수용되는 회전축(110)의 일부를 회전축(110)의 일측(110A)으로 정의하고, 모터 하우징(52)에 수용되는 회전축(110)의 다른 일부를 타측(110B)으로 정의하기로 한다.
구체적으로, 인렛 바디(51)의 흡입구(511) 반대편은 모터 하우징(52)과 체결되어 모터 어셈블리(100)의 외관을 형성할 수 있다. 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 체결 부위는 모터 어셈블리(100)의 내부를 유동하는 가스가 배출구(521) 이외 공간을 통해 외부로 유출되지 않도록 서로 밀착되도록 체결될 수 있다.
즉, 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 사이에는 빈틈이 형성되지 않도록 서로를 단단하게 체결하는 것이 바람직하며, 그 체결 방식은 예컨대 나사 결합이나 끼움 결합 등 다양한 방법이 이용될 수 있으나, 어느 특정한 하나의 방법에 한정되는 것은 아니다.
다시 말해, 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)은 일종의 중공 형상의 케이스일 수 있으며, 가운데 빈 공간에 회전축(110)이 축 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 회전축(110)은 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)에 의해 직접적으로 지지되지 않을 수 있다. 즉, 인렛 바디(51)나 모터 하우징(52)은 회전축(110)을 지지하기 위한 별도의 회전축 서포터(가칭)를 구비하지 않을 수 있다.
모터 하우징(52)은 스테이터(140)의 외측 둘레를 둘러싸도록 형성되어 내주면에 스테이터(140)가 설치되고, 인렛 바디(51)와 체결되어 모터 어셈블리(100)의 외관을 형성할 수 있다. 상세히, 모터 하우징(52)의 내부에는 회전축(110)의 타측(110B)과 로터(130) 및 스테이터(140)가 수용될 수 있는 모터 공간(S2)이 형성될 수 있다.
또한, 모터 하우징(52)은 임펠러(120)의 회전에 의해 임펠러 공간(S1)에서 모터 공간(S2)으로 안내되는 가스가 모터 하우징(52)의 외부로 배출되는 배출구(521)를 구비할 수 있으며, 가스의 유동 방향을 기준으로 배출구(521)는 흡입구(511)의 반대편에 형성될 수 있다.
서포터(53)는 후술할 베어링 브라켓(170)을 지지하며, 모터 하우징(52)과 체결될 수 있다. 구체적으로, 서포터(53)는 회전축(110)이 관통하는 통공(미표시)이 중앙에 천공되고, 통공에 베어링 브라켓(170)이 삽입되어 설치될 수 있다.
디퓨져(54)는 서포터(53)와 체결될 수 있고, 서포터(53)와 임펠러(120)의 사이에 배치되어 인렛 바디(51)의 내부로 유입되는 가스를 모터 하우징(52) 측으로 인도할 수 있다. 즉, 디퓨져(54)와 인렛 바디(51)의 사이에는 가스가 유동할 수 있는 소정의 공간이 형성될 수 있다. 디퓨져(54)는 서포터(53)에 볼트 및 너트와 같은 체결부재(미표시)를 통해 체결되어 고정될 수 있다.
구체적으로, 디퓨져(54)의 외측 표면에는 인렛 바디(51)의 내측 표면을 향해 돌출되는 복수개의 디퓨져 베인(541)이 형성될 수 있다. 복수개의 디퓨져 베인(541)들은 임펠러(120)를 통과하는 가스의 동압력을 정압력으로 전환할 수 있다.
복수개의 디퓨져 베인(541)들은 디퓨져(54)의 외주면에서 원주 방향을 따라 실질적으로 동일한 거리로 서로 이격되도록 배치될 수도 있으나, 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수개의 디퓨져 베인(541)들 사이의 거리는 점진적으로 증가하다가 감소할 수도 있고, 감소하다가 증가할 수도 있으며, 심지어 상이하게 형성될 수도 있다. 또한, 디퓨져(54)는 서포터(53)와 회전축(110)이 관통하는 통공(미표시)을 더 구비할 수도 있다.
이러한 구조에 따르면, 흡입구(511)를 통해 인렛 바디(51)의 내부로 유입되는 가스는 임펠러(120)에 의해 인렛 바디(51)와 디퓨져(54)의 사이 공간으로 인도될 수 있으며, 인렛 바디(51)와 디퓨져(54) 사이로 유입되는 가스는 복수개의 디퓨져 베인(541)에 의해 임펠러 공간(S1)에서 모터 공간(S2) 측으로 안내될 수 있다.
한편, 디퓨져(54)는 서포터(53)와 일체로 형성되는 것도 가능하나, 바람직하게는 서포터(53)와는 별도로 제조된 이후 서포터(53)와 체결될 수 있다. 서포터(53)와 디퓨져(54)가 일체로 형성될 경우, 상대적으로 조립 공차를 줄일 수 있고, 이에 따라 인렛 바디(51)의 내부로 유입되는 가스의 유동을 원활히 할 수 있다.
회전축(110)은 임펠러 공간(S1)과 모터 공간(S2)을 가로지르도록 연장 형성될 수 있다. 다르게 표현하면, 회전축(110)은 모터 어셈블리(100)의 길이 방향, 다시 말해 축 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 회전축(110)은 인렛 바디(51)와 모터 하우징(52)의 내부에 수용될 수 있다. 즉, 회전축(110)은 길이 방향을 따라 일부가 인렛 바디(51)의 내부에, 다른 일부가 모터 하우징(52)에 수용될 수 있다. 그리고, 인렛 바디(51)의 내부에 수용된 회전축(110)의 일부는 후술할 베어링 브라켓(170)에 수용될 수 있다.
이를 다시 표현하면, 회전축(110)의 일측(110A)은 인렛 바디(51)와 베어링 브라켓(170)측에 배치될 수 있고, 회전축(110)의 타측(110B)은 모터 하우징(52) 측에 배치될 수 있다.
회전축(110)의 일단(110C)은 인렛 바디(51)나 베어링 브라켓(170)에 의해 지지되지 않는 자유단일 수 있고, 회전축(110)의 타단(110D) 또한 모터 하우징(52)에 의해 지지되지 않는 자유단일 수 있다. 여기서, "자유단"이라 함은 그 어떤 구성요소에 의해서도 지지되거나 구속되지 않는 회전축(110)의 양측 끝단을 의미할 수 있다.
회전축(110)의 일단(110C)은 임펠러(120)와 로터(130) 중 임펠러(120)에 인접하도록 배치될 수 있고, 임펠러(120) 측의 자유단일 수 있다. 그리고, 회전축(110)의 타단(110D)은 임펠러(120)와 로터(130) 중 로터(130)에 인접하도록 배치될 수 있고, 로터(130) 측의 자유단일 수 있다.
한편, 후술하겠으나 회전축(110)은 그 일단(110C)과 타단(110D) 사이가 복수개의 베어링에 의해 지지될 수 있다. 여기서, 복수개의 베어링은 후술할 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 의미할 수 있으며, 이들에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 회전축(110)은 임펠러(120)가 설치되는 임펠러 결합부(111)와, 제1 베어링(150)이 설치되는 제1 지지부(112)와, 제2 베어링(160)이 설치되는 제2 지지부(113)와, 로터(130)가 설치되는 로터 결합부(114)를 포함할 수 있다.
임펠러 결합부(111)는 임펠러(120)가 설치되는 회전축(110)의 일부로서, 회전축(110)의 일측(110A) 중에서도 일단(110C)에 인접하는 부분이며, 임펠러 공간(S1)에 배치되되, 그 중에서도 외부로부터 가스가 유입되는 인렛 바디(51)의 흡입구(511)에 인접하도록 배치될 수 있다.
제1 지지부(112)는 후술할 제1 베어링(150)이 설치되는 회전축(110)의 일부로서 회전축(110)의 일측(110A)에 해당하는 부분이며, 임펠러 공간(S1)에 배치될 수 있다. 즉, 제1 지지부(112)는 회전축(110)의 반경 방향을 따라 제1 베어링(150)과 중첩되는 회전축(110)의 일부로서, 제1 베어링(150)에 의해 반경 방향 및 축 방향으로 지지될 수 있다.
제2 지지부(113)는 후술할 제2 베어링(160)이 설치되는 회전축(110)의 일부로서 회전축(110)의 일측(110A)에 해당하는 부분이며, 임펠러 공간(S1)에 배치될 수 있다. 즉, 제2 지지부(113)는 회전축(110)의 반경 방향을 따라 제2 베어링(160)과 중첩되는 회전축(110)의 일부로서, 제2 베어링(160)에 의해 반경 방향 및 축 방향으로 지지될 수 있다.
또한, 제1 지지부(112)와 제2 지지부(113)는 모두 회전축(110)의 일측(110A)에 해당하는 부분이며, 제1 지지부(112)는 제2 지지부(113)보다 임펠러(120) 측에 더 인접하고, 제2 지지부(113)는 제1 지지부(112)보다 로터(130) 측에 더 인접할 수 있다.
로터 결합부(114)는 로터(130)가 설치되는 회전축(110)의 일부로서, 회전축(110)의 타측(110B) 중에서도 타단(110D)에 인접하는 부분이며, 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다. 즉, 로터 결합부(114)는 회전축(110)의 반경 방향을 따라 로터(130)와 중첩되는 회전축(110)의 일부일 수 있다.
회전축(110)은 로터(130)와 스테이터(140)의 전자기적인 상호작용에 의해 회전할 수 있으며, 회전축(110)이 회전함에 따라 회전축(110)에 체결된 임펠러(120) 또한 회전축(110)과 함께 회전할 수 있으며, 임펠러(120)의 회전에 따라 가스가 모터 어셈블리(100)의 내부로 흡입될 수 있다.
임펠러(120)는 회전축(110)의 일측(110A)에 설치될 수 있다. 즉, 임펠러(120)는 회전축(110)의 축 방향을 기준으로 로터(130)가 설치되는 회전축(110)의 타측(110B)과는 반대편에 설치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 임펠러(120)는 회전축(110)의 임펠러 결합부(111)에 체결되어 회전축(110)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있으며, 인렛 바디(51)의 내부에 구비되는 임펠러 공간(S1)에 배치될 수 있다.
구체적으로, 임펠러(120)는 허브(121)와, 허브(121)의 외측 둘레로부터 외측으로 돌출하도록 형성되는 복수개의 블레이드(122)를 포함할 수 있다. 한편, 임펠러(120)는 그 소재로써 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK) 등의 고강도 합성수지 재질로 성형될 수 있다. 다만, 임펠러(120)의 소재는 이에 한정되지 않으며, 다른 고강도 합성수지 뿐만 아니라 금속으로도 제조될 수 있다.
또한, 임펠러(120)는 회전축(110)의 축 방향으로 공기 등의 가스를 흡입한 후 원심 방향와 축 방향 사이의 경사 방향으로 토출하는 사류형 임펠러일 수 있다. 즉, 흡입구(511)를 통해 인렛 바디(51)의 내부로 유입되는 가스는 블레이드(122)의 회전에 따라 허브(121)의 외측 표면을 따라 모터 하우징(52) 측으로 안내될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되는 것은 아니며, 임펠러(120)는 축 방향으로 가스를 흡입하여 원심 방향으로 토출하는 원심형 임펠러로 구성될 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 임펠러(120)는 사류형 임펠러인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
로터(130)는 회전축(110)의 타측(110B)에 설치될 수 있다. 다시 말해, 로터(130)는 회전축(110)의 타측(110B)에 위치하는 로터 결합부(114)에 설치될 수 있다. 즉, 로터(130)는 회전축(110)의 외주면을 둘러싸도록 회전축(110)에 결합될 수 있으며, 로터 결합부(114)가 위치하는 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다.
구체적으로, 로터(130)는 마그네트(131)와, 마그네트(131)가 장착되는 마그네트 코어(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 로터(130)는 회전축(110)의 축 방향을 따라 마그네트(131)를 중심으로 소정 간격 이격되어 배치되는 제1 엔드 플레이트(132)와 제2 엔드 플레이트(133)를 더 포함할 수 있다.
제1 엔드 플레이트(132)와 제2 엔드 플레이트(133)는 회전축(110)을 둘러싸도록 회전축(110)에 설치될 수 있으며, 회전축(110)의 축 방향을 기준으로 마그네트(131)와 마그네트 코어의 양단을 지지하여 마그네트(131)와 마그네트 코어가 축 방향을 따라 이동하지 않도록 회전축(110)에 단단히 고정시킬 수 있다.
스테이터(140)는 모터 하우징(52)의 내주면에 설치되어 회전축(110)의 반경 방향을 따라 로터(130)와 소정 간격 이격되도록 로터(130)의 외측을 둘러쌀 수 있다. 즉, 스테이터(140)는 로터(130)와 마찬가지로 회전축(110)의 로터 결합부(114)가 위치하는 모터 공간(S2)에 배치될 수 있다.
구체적으로, 스테이터(140)는 도체로 구성되는 스테이터 코어(141)와, 스테이터 코어(141)에 권선되는 코일(142)과, 스테이터 코어(141)와 코일(142) 사이를 전기적으로 절연하는 인슐레이터(143)를 포함할 수 있다. 코일(142)에는 전류가 인가될 수 있고, 코일(142)에 전류가 인가됨에 따라 로터(130)가 스테이터(140)에 대해 회전할 수 있다.
제1 베어링(150)은 회전축(110)의 일측(110A)에 설치되어 회전축(110)의 회전을 지지하되, 임펠러(120)와 로터(130)의 사이에서 임펠러(120)에 인접하도록 설치되어 회전축(110)의 제1 지지부(112)를 지지할 수 있다. 또한, 제1 베어링(150)은 베어링 브라켓(170)의 내부에 마련된 빈 공간에 수용될 수 있다.
구체적으로, 제1 베어링(150)은 회전축(110)의 제1 지지부(112)의 외주면에 압입 고정되는 제1 내륜(151)과, 베어링 브라켓(170)의 내측 표면과 접촉하는 제1 외륜(152)과, 제1 내륜(151)과 제1 외륜(152)의 사이에 개재되어 제1 외륜(152)에 대한 제1 내륜(151)의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제1 구름부재(153)를 포함할 수 있다.
제2 베어링(160)은 제1 베어링(150)과 마찬가지로 회전축(110)의 일측(110A)에 설치되어 회전축(110)의 회전을 지지하되, 임펠러(120)와 로터(130)의 사이에서 로터(130)에 인접하도록 설치되어 회전축(110)의 제2 지지부(113)를 지지할 수 있다. 또한, 제2 베어링(160)은 제1 베어링(150)과 함께 베어링 브라켓(170)의 내부에 마련된 빈 공간에 수용될 수 있다.
구체적으로, 제2 베어링(160)은 회전축(110)의 제2 지지부(113)의 외주면에 압입 고정되는 제2 내륜(161)과, 베어링 브라켓(170)의 내측 표면과 접촉하는 제2 외륜(162)과, 제2 내륜(161)과 제2 외륜(162)의 사이에 개재되어 제2 외륜(162)에 대한 제2 내륜(161)의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제2 구름부재(163)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 하나는 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있고, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 다른 하나는 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
즉, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 고정되는 방식이 상이할 수 있다. 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 무엇이 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될지 또는 접착제를 통해 고정될지는 후술할 탄성부재(180)가 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 무엇을 가압하느냐에 따라 결정될 수 있다.
즉, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중에서 탄성부재(180)가 가압하는 쪽은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되고, 탄성부재(180)가 가압하지 않는 측은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있다.
예컨대, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 탄성부재(180)가 제2 외륜(162)을 가압하고 있는 상태에서는, 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있고, 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
또한, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 다른 하나, 즉 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정된 제1 외륜(152) 또는 제2 외륜(162)은 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 다른 하나가 접착제를 통해 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안 베어링 브라켓(170)의 내측 표면을 따라 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 거리 슬라이딩 가능할 수 있다.
그리고, 소정의 시간이 경과한 이후에는, 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 중 다른 하나는 접착제가 고착되어 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 고정될 수 있다.
예컨대, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 제2 외륜(162)의 경우, 접착제를 통해 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안에는 베어링 브라켓(170)의 내측 표면을 따라 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 거리 이동 가능하다. 그리고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제2 외륜(162)은 접착제가 고착됨에 따라 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 고정될 수 있다.
이렇게 접착제가 고착되기 이전에 제2 외륜(162)이 베어링 브라켓(170)의 내측 표면을 따라 슬라이딩할 수 있는 이유는 탄성부재(180)가 제2 외륜(162)을 제1 외륜(152) 측으로 가압하기 때문으로, 후술하겠으나 탄성부재(180)의 가압력을 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 예압할 수 있으며, 이를 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 정렬도를 향상시킬 수 있다. 이와 같은 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 및 탄성부재(180)의 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 도 10를 참조하여 더 자세하게 설명하기로 한다.
한편, 회전축(110)을 편심 지지하는 두 개의 베어링(150, 160)은 스테이터(140)의 내경(140d)보다 큰 외경(D)을 가짐으로써 베어링의 크기를 보다 확대하여 충분한 베어링 수명을 확보할 수 있다.
이는, 본 발명의 실시예들에 따르면, 회전축(110)의 타측(110B)을 베어링으로 지지하지 않고도 안정적으로 회전축(110)을 지지할 수 있을 뿐만 아니라 베어링 간의 정렬도를 향상시킬 수 있기 때문에 가능한 설계 시 고려사항으로, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 외경(D)을 확대하는 것은 곧 베어링 구조의 수명을 충분하게 확보할 수 있음을 의미한다.
베어링 브라켓(170)은 서포터(53)에 설치되어 내부의 빈 공간에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 수용할 수 있다. 또한, 베어링 브라켓(170)은 회전축(110)의 축 방향을 기준으로 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)과 중첩되는 단턱(171)을 구비할 수 있다.
단턱(171)은 후술할 탄성부재(180)가 중간에 개재된 상태로 제2 외륜(162)을 지지할 수 있으며, 제2 외륜(162)과 탄성부재(180)가 로터(130) 측으로 이탈하지 않도록 제2 외륜(162)과 탄성부재(180)의 로터(130) 측으로의 이동을 방지할 수 있다.
베어링 브라켓(170)에서 단턱(171)과 반대되는 측, 즉 임펠러(120)를 향하는 측은 단턱(171)과 같은 부재 없이 개방될 수 있다. 이는, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 베어링 브라켓(170)의 내부로 삽입되기 위한 공간을 확보하기 위함으로, 후술하겠으나 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 베어링 브라켓(170)의 내부 공간으로 삽입된 이후에는 이탈방지부재(190)가 베어링 브라켓(170)에 설치됨으로써 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 임펠러(120) 측으로도 이탈하지 못하도록 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 임펠러(120) 측으로의 이동을 방지할 수 있다.
이와 같이, 하나의 베어링 브라켓(170)에 두 개의 베어링(150, 160)을 수용시키되, 두 개의 베어링(150, 160)은 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 간격 이격되도록 배치함으로써, 두 개의 베어링(150, 160)을 수용하기 위해 하나의 베어링 브라켓(170)만 사용하면 되므로 전체적인 모터 어셈블리(100)의 구조를 단순화시킬 수 있고, 동시에 두 개의 베어링(150, 160)으로 안정적으로 회전축(110)을 지지할 수 있어 베어링 구조의 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있다.
탄성부재(180)는 제1 베어링(150)과 베어링 브라켓(170) 사이 또는 제2 베어링(160)과 베어링 브라켓(170)의 사이에 개재되어 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 서로 가까워지는 방향으로 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 중 하나를 가압할 수 있다.
도 1 내지 3을 참조하면, 탄성부재(180)는 제2 베어링(160)과 베어링 브라켓(170)의 사이에 개재되어 제2 베어링(160)을 제1 베어링(150) 측으로 가압할 수 있다.
구체적으로, 탄성부재(180)는 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)을 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152) 측으로 가압할 수 있다. 이러한 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180) 사이에서 발생하는 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.
이탈방지부재(190)는 베어링 브라켓(170)에 설치되되, 적어도 일부가 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180) 중 하나와 회전축(110)의 축 방향을 기준으로 서로 중첩되어 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180)를 베어링 브라켓(170)의 내부 공간에 고정할 수 있다.
구체적으로는, 이탈방지부재(190)는 적어도 일부가 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)이나, 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162), 또는 탄성부재(180)와 접촉하여 제1 외륜(152)이나 제2 외륜(162) 또는 탄성부재(180)가 베어링 브라켓(170)으로부터 이탈하지 못하도록 제1 외륜(152)이나 제2 외륜(162) 또는 탄성부재(180)의 임펠러(120) 측으로의 이동이나 로터(130) 측으로의 이동을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 이탈방지부재(190)는 베어링 브라켓(170)의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓(170)에 설치되는 일종의 커버일 수 있다. 이탈방지부재(190)는 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)과 축 방향을 기준으로 서로 중첩되고, 제1 외륜(152)과 접촉하여 제1 외륜(152)의 임펠러(120) 측으로의 이동을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 탄성부재(180')는 이탈방지부재(190)와 제1 외륜(152) 사이에 개재될 수도 있다. 즉, 탄성부재(180')는 제1 베어링(150)과 이탈방지부재(190)의 사이에 개재되어 제1 베어링(150)을 제2 베어링(160) 측으로 가압할 수 있다.
구체적으로, 탄성부재(180')는 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)을 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162) 측으로 가압할 수 있다. 이러한 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180') 사이에서 발생하는 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 탄성부재(180')가 제1 외륜(152)을 가압하고 있는 상태에서는, 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있고, 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
또한, 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 제1 외륜(152)의 경우, 접착제를 통해 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안에는 베어링 브라켓(170)의 내측 표면을 따라 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 거리 이동 가능하다. 그리고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제1 외륜(152)은 접착제가 고착됨에 따라 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 고정될 수 있다.
이렇게 접착제가 고착되기 이전에 제1 외륜(152)이 베어링 브라켓(170)의 내측 표면을 따라 슬라이딩할 수 있는 이유는 탄성부재(180')가 제1 외륜(152)을 제2 외륜(162) 측으로 가압하기 때문으로, 후술하겠으나 탄성부재(180')의 가압력을 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 예압할 수 있으며, 이를 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 정렬도를 향상시킬 수 있다. 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 및 탄성부재(180)의 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 10를 참조하여 더 자세하게 설명하기로 한다.
도 5는 도 3의 다른 변형예를 나타내는 확대 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 이탈방지부재의 정상 상태와 압축 상태를 비교하여 나타내는 개념도이며, 도 7은 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 분해하여 그 중 일부를 절개하여 나타내는 분해 절개 사시도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 베어링 브라켓(270)은 베어링 브라켓(270)의 내주면으로부터 회전축(110)의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈(272)을 포함하고, 설치홈(272)에는 이탈방지부재(290)가 설치될 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 이탈방지부재(290)는 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)과 축 방향을 기준으로 서로 중첩되고, 제1 외륜(152)과 접촉하여 제1 외륜(152)의 임펠러(120) 측으로의 이동을 방지할 수 있다.
이탈방지부재(290)는 압축된 상태로 설치홈(272)에 설치 가능한 일종의 스냅링(snap ring)일 수 있다. 구체적으로 도 6을 참조하면, 이탈방지부재(290)는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태(290C)와 외부에서 가해지는 힘이 제거됨에 따라 압축 상태(290C)에서 팽창된 정상 상태(290S) 사이에서 탄성 변형 가능할 수 있다(D1>D2).
즉, 도 5와 도 6을 함께 참조하면, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(290C)에서 베어링 브라켓(270)의 내주면의 직경에 실질적으로 대응하거나 보다 작은 직경을 가질 수 있다(D2270d). 이러한 구조에 따라, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(290C)로 베어링 브라켓(270)의 내측 공간으로 진입하여 설치홈(272)에서 정상 상태(290S)로 복귀한 상태로 설치홈(272)에 고정될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 탄성부재(180)가 제2 외륜(162)을 가압하고 있는 상태에서는, 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있고, 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 제2 외륜(162)의 경우, 접착제를 통해 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안에는 베어링 브라켓(270)의 내측 표면을 따라 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 거리 이동 가능하다. 그리고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제2 외륜(162)은 접착제가 고착됨에 따라 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 고정될 수 있다.
이렇게 접착제가 고착되기 이전에 제2 외륜(162)이 베어링 브라켓(270)의 내측 표면을 따라 슬라이딩할 수 있는 이유는 탄성부재(180)가 제2 외륜(162)을 제1 외륜(152) 측으로 가압하기 때문으로, 후술하겠으나 탄성부재(180)의 가압력을 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 예압할 수 있으며, 이를 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 정렬도를 향상시킬 수 있다. 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 및 탄성부재(180)의 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 10를 참조하여 더 자세하게 설명하기로 한다.
도 8은 도 7의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 8을 참조하면, 탄성부재(180')는 이탈방지부재(290)와 제1 외륜(152) 사이에 개재될 수도 있다. 즉, 탄성부재(180')는 제1 베어링(150)과 이탈방지부재(290)의 사이에 개재되어 제1 베어링(150)을 제2 베어링(160) 측으로 가압할 수 있다.
구체적으로, 탄성부재(180')는 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)을 제2 베어링(160)의 제1 외륜(162) 측으로 가압할 수 있다. 이러한 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180') 사이에서 발생하는 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 탄성부재(180')가 제1 외륜(152)을 가압하고 있는 상태에서는, 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있고, 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
또한, 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 제1 외륜(152)의 경우, 접착제를 통해 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안에는 베어링 브라켓(270)의 내측 표면을 따라 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 거리 이동 가능하다. 그리고, 소정의 시간이 경과한 이후에는 제1 외륜(152)은 접착제가 고착됨에 따라 베어링 브라켓(270)의 내측 표면에 고정될 수 있다.
이렇게 접착제가 고착되기 이전에 제1 외륜(152)이 베어링 브라켓(270)의 내측 표면을 따라 슬라이딩할 수 있는 이유는 탄성부재(180')가 제1 외륜(152)을 제2 외륜(162) 측으로 가압하기 때문으로, 후술하겠으나 탄성부재(180')의 가압력을 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 예압할 수 있으며, 이를 통해 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 정렬도를 향상시킬 수 있다. 제1 외륜(152)과 제2 외륜(162) 및 탄성부재(180')의 힘의 관계에 대해서는 이하 도 9 및 10를 참조하여 더 자세하게 설명하기로 한다.
도 9는 도 3과 도 5에 도시된 탄성부재가 회전축과 제1 베어링 및 제2 베어링에 가하는 힘의 관계를 구체적으로 나타내는 개념도이고, 도 10은 도 4 및 도 8에 도시된 탄성부재가 회전축과 제1 베어링 및 제2 베어링에 가하는 힘의 관계를 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 9와 도 10에 도시된 참조부호 110, 150, 160, 170, 180 및 190은 각각 회전축(110)과 제1 베어링(150), 제2 베어링(160), 베어링 브라켓(170), 탄성부재(180) 및 이탈방지부재(190)를 개념화하여 도시한 것으로, 앞서 도 1 내지 도 8에 묘사한 각 구성의 구체적인 형상이나 크기와는 다소 상이하나, 각 구성의 고유한 특성이나 상호 결합관계는 전술한 내용들과 동일함을 미리 밝혀둔다.
즉, 도 9 및 도 10에 도시된 각 구성들에 대한 묘사는 회전축(110)과 제1 베어링(150), 제2 베어링(160) 및 탄성부재(180) 간의 힘의 관계를 설명하기 위한 것으로, 도 9 및 도 10에 도시된 구성들의 형상이나 크기는 실시예들의 구조나 결합관계를 한정하지 않는다.
도 9는 탄성부재(180)가 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)을 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152) 측으로(즉, 제1 방향) 가압하는 경우를 묘사한다. 도 9를 참조하면, 탄성부재(180)는 제2 외륜(162)을 제1 외륜(152) 측으로 가압하고(①), 제2 구름부재(163)는 제2 외륜(162)으로부터 탄성부재(180)의 가압력을 전달받아(②) 가압력을 제2 내륜(161)에 전달하며(③), 제2 내륜(161)에 전달되는 가압력의 방향, 즉 제1 방향을 따라 회전축(110)이 이동하되(④), 제1 내륜(151)도 회전축(110)과 함께 제1 방향으로 이동하며(⑤), 제1 내륜(151)은 제1 구름부재(153)에 가압력을 전달하고(⑥), 제1 구름부재(153)는 제1 내륜(151)으로부터 전달받은 가압력을 제1 외륜(152)에 전달(⑦)할 수 있다.
이렇게 탄성부재(180)가 제2 외륜(162)을 제1 외륜(152) 측으로 가압함에 따라, 제1 구름부재(153)는 제1 내륜(151) 및 제1 외륜(152)과 실질적으로 접촉한 상태를 유지할 수 있고, 제2 구름부재(163) 또한 제2 내륜(161) 및 제2 외륜(162)과 실질적으로 접촉한 상태를 유지할 수 있다(도 9의 우측 그림 참조).
또한, 도 10은 탄성부재(180')가 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)을 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162) 측으로(즉, 제2 방향) 가압하는 경우를 묘사한다. 도 10을 참조하면, 탄성부재(180')는 제1 외륜(152)을 제2 외륜(162) 측으로 가압하고(①'), 제1 구름부재(153) 는 제1 외륜(152)으로부터 탄성부재(180')의 가압력을 전달받아(②') 가압력을 제1 내륜(151)에 전달하며(③'), 제1 내륜(151)에 전달되는 가압력의 방향, 즉 제2 방향을 따라 회전축(110)이 이동하되(④'), 제2 내륜(161)도 회전축(110)과 함께 제2 방향으로 이동하며(⑤'), 제2 내륜(161)은 제2 구름부재(163)에 가압력을 전달하고(⑥'), 제2 구름부재(163)는 제2 내륜(161)으로부터 전달받은 가압력을 제2 외륜(162)에 전달(⑦')할 수 있다.
이렇게 탄성부재(180')가 제1 외륜(152)을 제2 외륜(162) 측으로 가압함에 따라, 제1 구름부재(153)는 제1 내륜(151) 및 제1 외륜(152)과 실질적으로 접촉한 상태를 유지할 수 있고, 제2 구름부재(163) 또한 제2 내륜(161) 및 제2 외륜(162)과 실질적으로 접촉한 상태를 유지할 수 있다(도 10의 우측 그림 참조).
이와 같이, 두 개의 베어링(150, 160)으로 회전축을 편심 지지(즉, 회전축(110)의 타측(110B)은 베어링으로 지지하지 않으므로 별도의 베어링 구조가 필요하지 않음)하되, 탄성부재(180, 180')를 이용하여 베어링들(150, 160)에 적절한 예압을 가함으로써 모터 어셈블리(100)의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있는 동시에 두 개의 베어링(150, 160) 간의 정렬도를 개선하여 소음과 진동을 저감할 수 있다.
도 11은 도 3과 도 5에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 12 내지 도 16은 도 11에 도시된 모터 어셈블리의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개념도이다.
도 11을 참조하면, 도 3과 도 5에 도시된 모터 어셈블리(100)를 제조하는 방법은, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 회전축(110)에 설치하는 단계(S501)와, 베어링 브라켓(170, 270)에 탄성부재(180)를 삽입하는 단계(S503)와, 제2 베어링(160)과 탄성부재(180)가 서로 접촉하도록 회전축(110)을 베어링 브라켓(170, 270)에 삽입하는 단계(S505)와, 제1 베어링(150)과 이탈방지부재(190, 290)가 서로 접촉하도록 이탈방지부재(190, 290)를 베어링 브라켓(170, 270)에 설치하는 단계(S507)를 포함할 수 있다.
이탈방지부재(190, 290)가 베어링 브라켓(170, 270)에 설치된 이후, 탄성부재(180)는 제2 베어링(160)과 베어링 브라켓(170, 270) 사이에 개재되어 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 서로 가까워지는 방향으로 제2 베어링(160)을 가압할 수 있다.
도 11과 도 12를 함께 참조하면, 제1 베어링(150)의 제1 내륜(151)은 회전축(110)의 제1 지지부(112)에 압입 고정될 수 있고, 제2 베어링(160)의 제2 내륜(161)은 회전축(110)의 제2 지지부(113)에 압입 고정될 수 있다(S501).
전술한 바와 같이, 제1 지지부(112)와 제2 지지부(113)는 회전축(110)의 일측(110A)에 위치하되, 회전축(110)의 축 방향을 따라 서로 소정 간격 이격될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 또한 회전축(110)의 일측(110A)에 설치될 수 있으며, 회전축(110)의 축 방향을 따라 서로 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
도 11과 도 13을 함께 참조하면, 베어링 브라켓(170)에 회전축(110)과 제1 베어링(150) 및 제2 베어링(160)이 삽입 설치되기 이전에, 베어링 브라켓(170)에는 탄성부재(180)가 삽입될 수 있다(S503). 이때, 탄성부재(180)는 베어링 브라켓(170)의 단턱(171)에 걸리도록 베어링 브라켓(170)의 내부 공간으로 삽입될 수 있다.
도 11과 도 14를 함께 참조하면, 베어링 브라켓(170)의 내부 공간에 탄성부재(180)가 삽입 설치된 상태에서, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 베어링 브라켓(170)을 관통하도록 삽입되어 제2 베어링(160)이 탄성부재(180)와 접촉할 수 있다(S505).
여기서, 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있으며, 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 고정될 수 있다.
도 11과 도 15를 함께 참조하면, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 설치된 상태에서, 이탈방지부재(190)가 베어링 브라켓(170)의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓(170)에 설치될 수 있다(S507).
구체적으로, 이탈방지부재(190)는 제1 베어링(150)과 접촉할 수 있고, 적어도 일부가 회전축(110)의 축 방향을 따라 제1 베어링(150)의 외륜(152)과 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(150)은 이탈방지부재(190)에 의해 고정되어 임펠러(120)를 향하는 방향으로 이탈하지 않고 베어링 브라켓(170)의 내부에 안착될 수 있다.
한편, 도 11과 도 16을 참조하면, 회전축(110)에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치되고(S501), 베어링 브라켓(270)에 탄성부재(180)가 삽입되며(S503), 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 베어링 브라켓(270)을 관통하도록 베어링 브라켓(270)에 설치되는 단계(S505)까지는 동일하나, 베어링 브라켓(270)은 도 12 내지 도 15에 도시된 베어링 브라켓(170)과는 달리 베어링 브라켓(270)의 내주면으로부터 회전축(110)의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈(272)을 더 포함할 수 있다.
즉, 설치홈(272)을 갖는 베어링 브라켓(270)에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 삽입되되 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)이 탄성부재(180)에 의해 제1 베어링(150)을 향하는 방향으로 가압력을 받는 상태에서, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(도 6의 290C 참조)로 설치홈(272)에 설치되어 제1 베어링(150)을 지지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 16에 도시된 이탈방지부재(290)는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태(도 6의 290C)와 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축 상태(290C)에서 팽창된 정상 상태(도 6의 290S) 사이에서 탄성 변형 가능할 수 있다.
즉, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(290C)로 베어링 브라켓(270)으로 진입하여 설치홈(272)에 안착된 후, 다시 정상 상태(290S)로 팽창하여 설치홈(272)에 단단하게 고정될 수 있다. 이렇게 설치홈(272)에 설치된 이탈방지부재(290)는 회전축(110)의 축 방향을 따라 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)과 서로 중첩되어, 제1 외륜(152)이 베어링 브라켓(270)의 외부로 이탈하지 못하도록 제1 외륜(152)을 베어링 브라켓(170)의 내부에 고정할 수 있다.
도 17은 도 4 및 도 8에 도시된 모터 어셈블리를 제조하는 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 18 내지 도 22는 도 17에 도시된 모터 어셈블리의 제조 방법을 순서대로 나타내는 개념도이다.
도 17을 참조하면, 도 4과 도 8에 도시된 모터 어셈블리(100)를 제조하는 방법은, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)을 회전축(110)에 설치하는 단계(S1701)와, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 베어링 브라켓(170, 270)에 안착되도록 회전축(110)을 베어링 브라켓(170, 270)에 삽입하는 단계(S1703)와, 제1 베어링(150)과 탄성부재(180')가 서로 접촉하도록 베어링 브라켓(170, 270)에 탄성부재(180')를 삽입하는 단계(S1705)와, 탄성부재(180')와 이탈방지부재(190, 290)가 서로 접촉하도록 이탈방지부재(190, 290)를 베어링 브라켓(170, 270)에 설치하는 단계(S1707)를 포함할 수 있다.
이탈방지부재(190, 290)가 베어링 브라켓(170, 270)에 설치된 이후, 탄성부재(180')는 제1 베어링(150)과 이탈방지부재(190, 290) 사이에 개재되어 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 서로 가까워지는 방향으로 제1 베어링(150)을 가압할 수 있다.
도 17과 도 18을 함께 참조하면, 제1 베어링(150)의 제1 내륜(151)은 회전축(110)의 제1 지지부(112)에 압입 고정될 수 있고, 제2 베어링(160)의 제2 내륜(161)은 회전축(110)의 제2 지지부(113)에 압입 고정될 수 있다(S1701).
전술한 바와 같이, 제1 지지부(112)와 제2 지지부(113)는 회전축(110)의 일측(110A)에 위치하되, 회전축(110)의 축 방향을 따라 서로 소정 간격 이격될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 또한 회전축(110)의 일측(110A)에 설치될 수 있으며, 회전축(110)의 축 방향을 따라 서로 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
도 17과 도 19를 함께 참조하면, 베어링 브라켓(170)에 탄성부재(180)가 삽입되기 이전에, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 베어링 브라켓(170)에 삽입 설치될 수 있다(S1703).
이때, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)은 베어링 브라켓(170)의 내부 공간에 설치될 수 있으며, 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 접착제를 통해 부착될 수 있고, 제2 베어링(160)의 제2 외륜(162)은 베어링 브라켓(170)의 내측 표면에 압입 고정될 수 있다.
도 17과 도 20을 함께 참조하면, 베어링 브라켓(170)의 내부 공간에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 삽입 설치된 상태에서, 탄성부재(180')와 제1 베어링(150)이 서로 접촉하도록 탄성부재(180')를 베어링 브라켓(170)에 삽입할 수 있다(S1705).
도 17과 도 21을 함께 참조하면, 베어링 브라켓(170)의 내부에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)과 탄성부재(180')가 설치된 상태에서, 이탈방지부재(190)와 탄성부재(180')가 서로 접촉하도록 이탈방지부재(190)를 베어링 브라켓(170)에 설치할 수 있다(S1707).
구체적으로, 이탈방지부재(190)는 베어링 브라켓(170)의 외주면을 감싸도록 베어링 브라켓(170)에 설치될 수 있다. 또한, 이탈방지부재(190)는 적어도 일부가 회전축(110)의 축 방향을 따라 제1 베어링(150)의 외륜(152)과 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(150)은 탄성부재(180')를 매개로 이탈방지부재(190)에 의해 고정되어 임펠러(120)를 향하는 방향으로 이탈하지 않고 베어링 브라켓(170)의 내부에 안착될 수 있다.
한편, 도 17과 도 22를 함께 참조하면, 회전축(110)에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치되고(S1701), 베어링 브라켓(270)에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 삽입 설치되며(S1703), 제1 베어링(150)과 서로 접촉하도록 탄성부재(180')를 베어링 브라켓(270)에 삽입하는 단계(S1705)까지는 동일하나, 도 22에 도시된 베어링 브라켓(270)은 도 18 내지 20과에 도시된 베어링 브라켓(170)과는 달리 베어링 브라켓(270)의 내주면으로부터 회전축(110)의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈(272)을 더 포함할 수 있다.
즉, 설치홈(272)을 갖는 베어링 브라켓(270)에 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)이 설치된 회전축(110)이 삽입되되 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)이 탄성부재(180')에 의해 제2 베어링(160)을 향하는 방향으로 가압력을 받는 상태에서, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(도 6의 290C 참조)로 설치홈(272)에 설치되어 제1 베어링(150)을 지지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 22에 도시된 이탈방지부재(290)는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태(도 6의 290C)와 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축 상태(290C)에서 팽창된 정상 상태(도 6의 290S) 사이에서 탄성 변형 가능할 수 있다.
즉, 이탈방지부재(290)는 압축 상태(290C)로 베어링 브라켓(270)으로 진입하여 설치홈(272)에 안착된 후, 다시 정상 상태(290S)로 팽창하여 설치홈(272)에 단단하게 고정될 수 있다. 이렇게 설치홈(272)에 설치된 이탈방지부재(290)는 회전축(110)의 축 방향을 따라 탄성부재(180')를 매개로 제1 베어링(150)의 제1 외륜(152)과 서로 중첩되어, 탄성부재(180')와 제1 외륜(152)이 베어링 브라켓(270)의 외부로 이탈하지 못하도록 탄성부재(180')와 제1 외륜(152)을 베어링 브라켓(170)의 내부에 고정할 수 있다.
도 11 내지 도 22를 참조하여 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예를 따른 모터 어셈블리(100)는 회전축(110)의 타측(110B)을 별도의 베어링으로 지지하지 않는다. 대신, 본 발명의 일 실시예는 회전축(110)의 일측(110A)을 두 개의 베어링(150, 160)들로 편심 지지하되, 탄성부재(180, 180')를 이용하여 베어링들(150, 160)들에 적절한 예압을 가함으로써 모터 어셈블리(100)의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있는 동시에 두 개의 베어링(150, 160) 간의 정렬도를 개선하여 소음과 진동을 저감할 수 있다.
또한, 하나의 베어링 브라켓(170, 270)에 두 개의 베어링(150, 160)을 수용시키되, 두 개의 베어링(150, 160)은 회전축(110)의 축 방향을 따라 소정 간격 이격되도록 배치함으로써 전체적인 모터 어셈블리(100)의 구조를 단순화시킬 수 있고, 동시에 안정적으로 회전축(110)을 지지할 수 있어 베어링 구조의 신뢰성과 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 회전축(110)을 편심 지지하는 두 개의 베어링(150, 160)은 스테이터(140)의 내경(140d)보다 큰 외경(D)을 가짐으로써 베어링의 크기를 확대하여 충분한 베어링 수명을 확보할 수 있다.
이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160) 및 베어링 브라켓(170)의 회전축(110) 편심 지지 구조에 의하면, 회전축(110)의 타측(110B)을 베어링으로 지지하지 않고도 안정적으로 회전축(110)을 지지할 수 있을 뿐만 아니라 베어링들(150, 160)에 적절한 예압을 가함으로써 베어링 간의 정렬도를 향상시킬 수 있기 때문에 가능한 설계 시 고려사항으로, 제1 베어링(150)과 제2 베어링(160)의 외경(D)을 확대하는 것은 곧 베어링 구조의 수명을 충분하게 확보할 수 있음을 의미한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 실시예들의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 실시예들에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
51: 인렛 바디 140: 스테이터
511: 흡입구 141: 스테이터 코어
52: 모터 하우징 142: 코일
521: 배출구 143: 인슐레이터
53: 서포터 150: 제1 베어링
54: 디퓨져 151: 제1 내륜
541: 디퓨져 베인 152: 제1 외륜
100: 모터 어셈블리 153: 제1 구름부재
110: 회전축 160: 제2 베어링
111: 임펠러 결합부 161: 제2 내륜
112: 제1 지지부 162: 제2 외륜
113: 제2 지지부 163: 제2 구름부재
114: 로터 결합부 170, 270: 베어링 브라켓
120: 임펠러 171, 271: 단턱
121: 허브 172, 272: 설치홈
122: 블레이드 180, 180': 탄성부재
130: 로터 190, 290: 이탈방지부재
131: 마그네트 290S: 정상 상태
132: 제1 엔드 플레이트 290C: 압축 상태
133: 제2 엔드 플레이트

Claims (20)

  1. 회전축;
    상기 회전축에 설치되는 임펠러;
    상기 회전축의 축 방향을 따라 상기 임펠러와 소정 간격 이격되도록 상기 회전축에 설치되는 로터;
    상기 회전축의 반경 방향을 따라 상기 로터와 소정 간격 이격되도록 상기 로터의 외측을 둘러싸는 스테이터;
    상기 회전축에 설치되되, 상기 임펠러와 상기 로터의 사이에서 상기 임펠러에 인접하도록 설치되어 상기 회전축의 제1 지지부를 지지하는 제1 베어링;
    상기 회전축에 설치되되, 상기 임펠러와 상기 로터의 사이에서 상기 로터에 인접하도록 설치되어 상기 회전축의 제2 지지부를 지지하는 제2 베어링;
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링을 수용하는 베어링 브라켓;
    상기 제1 베어링과 상기 베어링 브라켓 사이 또는 상기 제2 베어링과 상기 베어링 브라켓 사이에 개재되어 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링이 서로 가까워지는 방향으로 상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링 중 하나를 가압하는 탄성부재; 및
    상기 베어링 브라켓에 설치되되, 적어도 일부가 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 및 상기 탄성부재 중 하나와 상기 회전축의 상기 축 방향을 기준으로 서로 중첩되어 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 및 상기 탄성부재를 상기 베어링 브라켓의 내부 공간에 고정하는 이탈방지부재를 포함하고,
    상기 탄성부재에 의해 가압되는 제1 베어링 또는 제2 베어링 중 어느 하나는, 상기 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 상기 회전축의 축 방향으로 소정 거리 이동한 뒤, 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이탈방지부재는 상기 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 상기 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 베어링 브라켓은 상기 베어링 브라켓의 내주면으로부터 상기 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고,
    상기 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 상기 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며,
    상기 이탈방지부재는 상기 압축 상태로 상기 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 이탈방지부재는 상기 압축 상태에서 상기 베어링 브라켓의 내주면의 직경에 대응하거나 보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 베어링의 외경과 상기 제2 베어링의 외경은 상기 스테이터의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 상기 회전축의 상기 제1 지지부의 외주면에 압입 고정되는 제1 내륜과, 상기 베어링 브라켓의 내측 표면과 접촉하는 제1 외륜과, 상기 제1 내륜과 상기 제1 외륜 사이에 개재되어 상기 제1 외륜에 대한 상기 제1 내륜의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제1 구름부재를 포함하고,
    상기 제2 베어링은 상기 회전축의 상기 제2 지지부의 외주면에 압입 고정되는 제2 내륜과, 상기 베어링 브라켓의 내측 표면과 접촉하는 제2 외륜과, 상기 제2 내륜과 상기 제2 외륜 사이에 개재되어 상기 제2 외륜에 대한 상기 제2 내륜의 상대적인 회전 운동을 지지하는 제2 구름부재를 포함하는, 모터 어셈블리.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 외륜과 상기 제2 외륜 중 하나는 상기 베어링 브라켓의 상기 내측 표면에 압입 고정되고,
    상기 제1 외륜과 상기 제2 외륜 중 다른 하나는 상기 베어링 브라켓의 상기 내측 표면에 접착제를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 탄성부재가 상기 제1 외륜 및 상기 제2 외륜 중 하나를 상기 제1 외륜 및 상기 제2 외륜 중 다른 하나 측으로 가압함에 따라,
    상기 제1 구름부재는 상기 제1 내륜 및 상기 제1 외륜과 접촉한 상태를 유지하고,
    상기 제2 구름부재는 상기 제2 내륜 및 상기 제2 외륜과 접촉한 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리.
  9. 제1 베어링과 제2 베어링을 회전축에 설치하는 단계;
    베어링 브라켓에 탄성부재를 삽입하는 단계;
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링이 설치된 상기 회전축이 베어링 브라켓을 관통하도록 상기 회전축을 상기 베어링 브라켓에 삽입하되, 상기 제2 베어링과 상기 탄성부재가 서로 접촉하도록 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링을 상기 베어링 브라켓에 안착시키는 단계; 및
    상기 회전축의 축 방향을 기준으로 적어도 일부가 상기 제1 베어링과 중첩되는 이탈방지부재를 상기 베어링 브라켓에 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 베어링의 제1 외륜은 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 압입 고정되고, 상기 제2 베어링의 제2 외륜은 상기 베어링 브라켓의 상기 내측 표면에 접착제를 통해 고정되고,
    상기 탄성부재는 상기 제2 베어링과 상기 베어링 브라켓 사이에 개재되어 상기 제2 외륜이 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안 상기 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 소정 거리 슬라이딩 되도록 상기 제2 외륜을 상기 제1 외륜 측으로 가압하고,
    상기 소정의 시간이 경과한 이후, 상기 제2 외륜은 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 이탈방지부재는 상기 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 상기 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 베어링 브라켓은 상기 베어링 브라켓의 내주면으로부터 상기 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고,
    상기 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 상기 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며,
    상기 이탈방지부재는 상기 압축 상태로 상기 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 베어링의 제1 내륜은 상기 회전축의 제1 지지부에 압입 고정되고,
    상기 제2 베어링의 제2 내륜은 상기 회전축의 제2 지지부에 압입 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1 베어링과 제2 베어링을 회전축에 설치하는 단계;
    상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링이 설치된 상기 회전축이 베어링 브라켓을 관통하도록 상기 회전축을 상기 베어링 브라켓에 삽입하되, 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링을 상기 베어링 브라켓에 안착시키는 단계;
    상기 제1 베어링과 탄성부재가 서로 접촉하도록 상기 탄성부재를 상기 베어링 브라켓에 삽입하는 단계; 및
    상기 회전축의 축 방향을 기준으로 적어도 일부가 상기 탄성부재와 서로 접촉하는 이탈방지부재를 상기 베어링 브라켓에 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 베어링의 제1 외륜은 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 접착제를 통해 고정되고, 상기 제2 베어링의 제2 외륜은 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 압입 고정되고,
    상기 탄성부재는, 상기 제1 베어링과 상기 이탈방지부재의 사이에 개재되어 상기 제1 외륜이 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 부착된 직후부터 소정의 시간 동안 상기 베어링 브라켓의 내측 표면을 따라 소정 거리 슬라이딩 되도록 상기 제1 외륜을 상기 제2 외륜 측으로 가압하고,
    상기 소정의 시간이 경과한 이후, 상기 제1 외륜은 상기 베어링 브라켓의 내측 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서
    상기 이탈방지부재는 상기 베어링 브라켓의 외주면을 감싸도록 상기 베어링 브라켓에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 베어링 브라켓은 상기 베어링 브라켓의 내주면으로부터 상기 회전축의 방사 방향을 따라 소정 간격 함몰 형성되는 설치홈을 포함하고,
    상기 이탈방지부재는 외부에서 가해지는 힘에 따라 압축된 압축 상태와 외부에서 가해지는 힘에 제거됨에 따라 상기 압축 상태에서 팽창된 정상 상태 사이에서 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하며,
    상기 이탈방지부재는 상기 압축 상태로 상기 설치홈에 설치되는 것을 특징으로 하는, 모터 어셈블리의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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