KR102277265B1 - 모터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서 게시되는 다양한 실시예는, 모터 어셈블리의 전체적인 무게를 저감하고, 모터 어셈블리 내부의 공간을 확보하고, 각각의 부품을 결합하기 위한 개선된 결합구조가 적용된 모터 어셈블리를 제공하고자 한다.

Description

모터 어셈블리{MOTOR ASSEMBLY}

본 발명의 다양한 실시예는 조립 구조가 개선된 모터 어셈블리에 관한 것이다.

일반적인 모터는 스테이터와 로터의 상호 작용에 의해 구동력을 구현하는 장치로써, 기본적으로 고정자와 회전자의 전반적인 구조는 동일하다.

그러나 고정자와 회전자 사이의 상호 작용으로 회전자가 회전하는 원리에 따라 모터의 종류가 나뉘게 된다. 그리고 고정자 코일에 인가되는 전원의 종류나 상에 따라 모터의 종류가 나뉘기도 한다. 또한, 고정자 코일이 와인딩된 방법에 따라 모터의 종류가 나뉘기도 한다. 예로써, 직류식인 가변전압 전동기와 교류식인 3상 유동 전동기 등이 있다.

상기 모터의 일반적인 구조를 설명하면, 회전축을 형성하는 샤프트와 샤프트에 결합되는 로터와 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되고, 스테이터는 로터의 둘레를 따라 소정간격을 두고 설치된다.

그리고 스테이터에는 티스(Teeth)가 구비되어 상기 티스에 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

코일은 권선되는 방법에 따라서 집중권(concentrated winding)과 분포권(distributed winding)으로 구분되며, 집중권은 코일을 1개의 슬롯에 집중해서 감는 권선방식이며, 분포권은 코일을 2개 이상의 슬롯에 나누어 감는 권선방식이다.

집중권의 경우 분포권에 비하여 권선량을 줄이면서 동선(Copper loss)를 저감시킬 수 있으나, 코일이 슬롯에 과도하게 집중되어 있어 자속밀도의 변화가 크고, 철손(Core loss 또는 Iron loss), 즉 철심의 전력 손실이 증가한다. 이로 인해 집중권 방식으로 권선된 코일은 일반적으로 소형 모터에 사용되고 있다.

근래, 여러 가전 제품(예로써 헤어드라이기, 청소기 등이 있다.)에 사용되는 모터는 소형화 및 성능향상 요구에 따라 발생하는 조립성 확보, 유로면적 확보, 공간적인 제약 등을 해결하기 위한 다양한 개발이 이루어지고 있는 실정이다.

선행특허(GB2495547B, 2013.04.17. 공개)를 살펴보면, 선행문헌에서는 4극 영구자석 회전자 및 4극 고정자 암을 포함하는 BLDC 모터를 게시하고 있으나, 이러한 구조의 회전자 및 고정자는 단상 구동에만 적용되어 회전방향을 임의로 지정하기가 어려우며, 상대적으로 다상 구동에 비해 토크 리플이 커 진동 및 소음이 많이 발생하므로 가전에서 사용하는 소형 모터에 적합하지 않다. 그리고 선행특허는 권선 및 자속에 대해 게시하고 있으며, 구체적인 구조에 대해서는 게시하고 있지 않다.

특허문헌: GB2495547B (2013.04.17. 공개)

따라서 본 명세서에서 게시되는 다양한 과제 중 하나는, 모터의 소형화로 발생할 수 있는 공간적 제약을 해결할 수 있는 조립 구조가 개선된 모터 어셈블리는 제공하고자 한다.

본 명세서의 다양한 과제 중 하나는, 고정자 코어를 독립적으로 구성하여 모터의 무게 절감 및 모터 내부의 공간을 확보할 수 있는 구조를 제공하고자 한다.

본 명세서의 다양한 과제 중 하나는, 독립된 고정자 코어를 감싸는 인슐레이터가 모터 하우징에 결합됨으로써, 모터 내부의 공간을 확보하고, 모터의 조립성 및 견고성을 높일 수 있는 구조를 제공하고자 한다.

본 명세서의 다양한 과제 중 하나는, 쉬라우드와 모터 하우징에 나사선 구조를 적용하여 결합하여 기존 압입 공정을 소거하고, 임펠러의 회전에 의한 체결력 감소를 방지할 수 있는 구조를 제공하고자 한다.

본 명세서의 다양한 과제 중 하나는, 디퓨저와 모터 하우징을 연결하기 위한 부품이 필요 없이 디퓨저가 모터 하우징의 내부에 끼워 맞추어 지는 구조를 제공하고자 한다.

본 명세서의 다양한 과제를 해결하기 위한 다양한 실시예는, 모터의 무게를 저감하고 모터 내부의 공간을 확보하기 위해 각각의 상을 형성하는 코어를 독립적으로 구성된 모터 어셈블리를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 독립적으로 구성된 코어를 고정하기 위한 모터 하우징의 홀 및 상기 홀에 끼워지는 코어 인슐레이터의 요철구조를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 복수의 고정자 코어가 모터 하우징의 측벽에 고정되고, 샤프트와 체결되는 베어링은 모터 하우징에 고정되는 구조를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 모터 어셈블리의 각 파트 고정 시 볼트 체결을 최소화 할 수 있는 구조를 제공한다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 모터의 회전축을 형성하는 샤프트와 상기 샤프트에 결합되어 자성을 형성하는 로터와 상기 로터와 소정간극 이격되어 자로를 형성하는 고정자 코어와 상기 고정자 코어의 외주면 중 적어도 일부를 감싸며 코일이 권선되는 인슐레이터 및 상기 모터를 수용하는 공간이 형성되는 모터 하우징을 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 모터 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리를 제공한다.

바람직하게 상기 모터 하우징은, 상기 모터 하우징의 내벽에 형성되는 제1홈을 포함하고, 상기 인슐레이터는, 상기 제1홈에 삽입되는 고정부를 포함할 수 있으며, 상기 제1홈은, 상기 모터 하우징의 내벽에서 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 인슐레이터는 상기 회전축의 길이방향으로 상기 모터 하우징에 삽입되고, 상기 고정부는 상기 제1홈을 따라 상기 회전축의 길이방향으로 가이드 되어 끼워질 수 있다.

한편, 상기 고정자 코어는, 상기 로터의 둘레를 따라 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 고정자 코어는 서로 독립적으로 이격되어 구비될 수 있고, 상기 고정자 코어는, 상기 샤프트의 반경방향 내측을 향해 연장되는 두 개의 폴암 및 상기 폴암을 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

상기 인슐레이터는, 상기 연결부가 삽입되는 간극을 형성하며, 상기 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부 및 상기 권선부에서 상기 샤프트의 반경방향 외측을 향해 연장되는 고정부를 포함하고, 상기 모터 하우징은 내벽에 제1홈이 형성되고, 상기 고정부는 상기 제1홈에 삽입될 수 있고, 상기 고정부는 적어도 둘 이상 구비되고, 상기 고정부는 상기 권선부의 양측에서 상기 샤프트의 반경방향 외측을 향해 각각 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정부는, 상기 샤프트의 반경방향 외측을 향해 연장되고, 상기 제1홈에 탄성 변형되며 삽입될 수 있다.

본 명세서의 예시적인 실시예는, 모터의 회전축을 형성하는 샤프트와 상기 샤프트에 결합되는 임펠러와 상기 임펠러와 상기 모터 사이에 구비되는 디퓨저 및 상기 모터를 수용하는 공간이 형성되는 모터 하우징을 포함하고, 상기 디퓨저는, 상기 샤프트의 회전축 방향으로 연장되는 지지부를 포함하고, 상기 모터 하우징은 내벽에 상기 지지부가 삽입되는 제2홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리를 제공한다.

바람직하게 상기 임펠러의 외둘레를 둘러싸며, 공기가 유입되는 흡입구가 형성되고, 상기 모터 하우징과 결합되는 쉬라우드를 더 포함하고, 상기 모터 하우징은 외주 둘레를 따라 나사선이 형성되고, 상기 쉬라우드는, 상기 나사선에 결합되어 상기 모터 하우징과 결합되며, 상기 나사선은, 상기 임펠러의 회전방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 제2홈은, 상기 모터 하우징의 내벽에서 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 디퓨저는 상기 회전축의 길이방향으로 상기 샤프트에 삽입되고, 상기 지지부는, 상기 제2홈에 상기 회전축의 길이방향으로 가이드 되어 끼워질 수 있다.

상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.

본 명세서에서 게시되는 다양한 실시예에 의하면, 모터 어셈블리 내부의 공간을 확보하여 모터의 발열을 냉각할 수 있는 공기의 유동공간을 확보할 수 있다. 즉, 소형 고속모터에서 발열을 최소화함으로써 성능 향상을 기대할 수 있다.

모터 어셈블리를 결합하기 위한 다양한 결합구조를 간소화 하여 모터 내부의 공간 확보, 공정 소거 효과 및 모터 어셈블리의 조립성을 향상시킬 수 있다.

모터 어셈블리의 각 부품 구조를 개선하여 각 부품간의 유기적인 연결 및 각 부품 간의 체결력을 확보할 수 있다.

도1은 본 명세서의 일 실시예에 청소기의 사시도.
도2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 사시도.
도3은 도2의 분해도.
도4는 도2의 부품 확대도.
도5는 인슐레이터와 모터 하우징의 결합 부위를 나타낸 도면.
도6은 모터 어셈블리의 상부 단면도.
도7은 모터 어셈블리의 상부 단면 사시도.
도8은 모터 어셈블리의 분해 사시도.
도9는 디퓨저와 모터 하우징의 결합 부위를 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B,(a),(b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

도1은 본 명세서의 일 실시예에 청소기의 사시도이다. 이하 도1을 참고하여 설명한다.

도1을 참고하면, 진공 청소기는 흡입력을 발생시키기 위한 모터를 구비하는 청소기 본체(1)와 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 흡입노즐(6) 및 상기 청소기 본체(1)와 상기 흡입 노즐(6)을 연결하는 연장관(5)을 포함할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나 상기 흡입 노즐(6)은 상기 연장관(5) 없이도 상기 청소기 본체(1)에 직접 연결될 수 있다.

상기 청소기 본체(1)는 공기에서 분리된 먼지가 저장되는 먼지통(2)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 흡입 노즐(6)을 통해 유입되는 먼지는 상기 연장관(5)을 통해 상기 먼지통(2)에 저장될 수 있다.

상기 청소기 본체(1)에는 사용자가 파지하기 위한 손잡이(3)가 구비될 수 있다. 사용자는 상기 손잡이(3)를 파지한 상태로 청소를 수행할 수 있다.

상기 청소기 본체(1)에는 배터리(미도시)가 구비되며, 상기 청소기 본체(1)에는 상기 배터리(미도시)가 수용 되는 배터리 수용부(4)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 수용부(4)는 상기 손잡이(3)의 하부에 구비될 수 있다. 상기 배터리(미도시)는 상기 흡입 노즐(6)과 연결되어 상기 흡입 노즐(6)로 전원을 공급할 수 있다.

이하 본 명세서에서 설명되는 모터 어셈블리는 상기와 같은 청소기에 적용될 수 있음을 의미하는 것이지, 반드시 상술한 청소기에만 적용되는 것은 아니며, 소형 모터가 사용되는 다양한 제품에 적용될 수 있다.

도2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터 어셈블리의 사시도이고, 도3은 도2의 분해도이고, 도4는 도2의 부품 확대도이다. 이하 도2 내지 도4를 참고하여 설명한다.

본 실시예의 모터 어셈블리(10)는 쉬라우드(11), 임펠러(12), 디퓨저(13), 샤프트(14), 로터(16), 모터 하우징(17)을 포함하고, 모터(15)는 전력을 받아 회전축을 기준으로 회전하는 구성으로써, 본 실시예의 경우에는 샤프트(14), 로터(16), 고정자 코어(153), 인슐레이터(151)를 포함할 수 있다.

상기 인슐레이터(151)는 고정자 코어(153)를 감싸며 코일(미도시)이 권선되는 구성으로써 모터 어셈블리의 결합구조를 보다 명확히 표현하기 위해 상기 인슐레이터(151) 또는 고정자 코어(153)에 권선되는 코일은 생략한다.

본 실시예의 상기 모터(15)는 BLDC 모터(brushless direct current motor)인 것이 예시된다. 본 도면에서는 BLDC 모터로써 스테이터의 백요크가 생략되고 각각의 고정자 코어(153)가 독립적으로 구비된 구조의 모터를 도시하고 있다.

각각의 고정자 코어(153)는 "C"형상으로 구비되어 다상 모터의 각 상을 형성하고, 상기 고정자 코어(153)가 형성하는 가상의 둘레는 로터(16)의 외측에 배치된 구조를 도시하고 있다.

즉, 상기 고정자 코어(153)는, 상기 로터(16)의 둘레를 따라 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 고정자 코어(153)는 서로 독립적으로 이격되어 다상 모터의 각 상을 형성한다.

일반적인 모터의 경우 환형의 백요크가 구비되고, 상기 백요크에서 반경방향 내측으로 티스가 연장되는 이너 타입(inner type) 또는 상기 백요크에서 반경방향 외측으로 티스가 연장되는 아우터 타입(outer type)으로 구비되어 상기 백요크가 모터의 자로를 형성하는데 도움을 주나, 본 실시예의 경우 고속, 소형 모터에 적용되는 구조로써, 각각의 고정자 코어는 상대적으로 가까운 거리에 위치해 있으므로, 상기 백요크를 생략하고 각각의 고정자 코어만으로 자로를 형성할 수 있다.

물론, 소형 모터에도 환형의 백요크가 형성되어 자로 형성에 도움을 줄 수 있으나, 고속, 소형 모터의 경우 발열을 냉각하기 위한 공기의 유로면적을 확보해야 한다. 즉, 소형 고속 모터에서 공기의 유로면적을 확보하여 냉각효율을 증가시키는 것은 모터의 효율과 직결되는 과제이다.

따라서 상기 백요크에 의해 자로의 형성에 보다 이점을 갖는 것보다 본 실시예와 같이 백요크를 제거하고 각각의 독립적인 코어로 형성하여 공기의 유로면적을 확보함으로써 냉각효율을 증가시키는 것이 모터의 전체적인 효율을 더 증가시킬 수 있다. 고정자 코어의 형상, 인슐레이터의 구조는 도4를 참고하여 보다 자세히 후술한다.

모터 하우징(17)은 상기 모터(15)를 수용하는 공간이 형성되어 상기 공간에 상기 모터(15)가 구비된다. 모터 하우징(17)은 공간의 효율적인 활용을 위해 원통형으로 구비될 수 있으며, 상기 모터 하우징(17)의 중심축에는 상기 샤프트(14)가 위치할 수 있다. 왜냐하면, 상기 샤프트(14)와 상기 모터 하우징(17)의 내벽 사이에 로터(16), 고정자 코어(153), 인슐레이터(151)가 위치하므로 상기 구성들이 위치할 수 있는 최소한의 공간을 확보함과 동시에 전체적인 모터 어셈블리(10)의 크기를 소형화 시키기 위해 모터 하우징(17)은 원통형으로 구비됨이 바람직하다.

그리고 모터 하우징(17)은 쉬라우드(11)와 결합함으로써, 모터 어셈블리(10)의 외관을 형성하고, 내부에 모터(15), 디퓨저(13), 임펠러(12)가 구비되는 공간을 형성한다. 상기 모터 어셈블리(10)의 내부 공간은 모터 하우징(17)을 관통하며 형성되는 관통부(1703)에 의해 외부와 연통되며, 상기 관통부(1703)는 모터(15)의 내부 열을 외부로 배출시킬 수 있다. 또한 모터 하우징(17)의 하부에도 베어링(미도시), 샤프트(14) 등의 구조가 체결되기 위한 부분을 제외한 나머지 부분은 상기 모터 하우징(17)을 관통하는 관통부가 형성되어 상술한 바와 같은 효과를 기대할 수 있다.

쉬라우드(11)는 임펠러(12)의 외둘레를 둘러싸며, 공기가 유입되는 흡입구(111)가 형성되고, 모터 하우징(17)과 결합된다. 흡입구(111)는 쉬라우드(11)의 중앙 측에 형성되고 상기 흡입구(111)를 기준으로 곡면부(113)를 형성할 수 있다.

보다 자세히, 쉬라우드(11)의 흡입구(111)는 원형으로 형성될 수 있으며 상기 흡입구(111)를 기준으로 공기의 유동방향을 따라 내경이 확장되도록 곡면부(113)가 형성될 수 있다. 그리고 곡면부(113)의 일단은 상기 모터 하우징(17)과 결합되며 본 실시예의 경우 모터 하우징(17)의 상측 둘레를 따라 나사선(1701)이 형성되어 상기 쉬라우드(11)와 결합되는 구조를 게시하고 있다.

상기 나사선(1701)은 임펠러(12)의 회전방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다. 일반적으로 나사선은 오른손 나사 방식으로 형성되어 시계방향으로 회전함으로써 나사선에 결합이 해제되나, 본 실시예의 경우 상기 임펠러(12)의 회전방향과 동일하게 나사선이 형성되어 상기 임펠러(12)의 회전에 의한 나사선 결합의 체결력 감소를 방지할 수 있다.

즉, 임펠러(12)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 나사선은 왼손나사 방식으로 가공되어, 상기 임펠러(12)의 회전에 의해 결합이 이루어지는 방향으로 힘을 받아 모터의 고속 구동 시, 쉬라우드(11)와 모터 하우징(17)의 체결력 감소를 방지할 수 있다. 물론, 임펠러(12)의 회전이 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 나사선은 오른손나사 방식으로 가공될 수 있을 것이다.

상기와 같이 쉬라우드(11)와 모터 하우징(17)의 결합 시, 별도의 볼트 등과 같은 구조물에 의하지 않으므로 공정의 간소화, 모터 어셈블리의 무게 절감 및 전체적인 부피 감소를 기대할 수 있다.

임펠러(12)는 샤프트(14)에 결합되어 회전함으로써 공기의 유동을 발생시키는 구성으로써, 상기 흡입구(111)에 의해 임펠러(12)의 일부분이 모터 어셈블리(10)의 외부로 노출되어 있다.

임펠러(12)는 상기 흡입구(111)를 통해 가압 유동되는 공기의 흐름을 발생시키며, 상기 임펠러(12)는 디퓨저(13)와 상기 쉬라우드(11)의 사이에 구비되도록 샤프트(14)의 선단에 결합될 수 있으며, 상기 샤프트(14)가 삽입되는 축설공(121)이 마련된다.

상기 축설공(121)은 임펠러(12)의 전체적인 강성을 지지하는 허브(123)에 형성되어 있고, 상기 허브(123)는 회전의 중심에서 반경방향으로 점점 멀어질수록 하향 경사지는 면을 갖고, 방사상의 블레이드(125)가 구비된 사류형 타입의 임펠러(12)일 수 있다.

디퓨저(13)는 중앙 부분에 홀(131)이 형성되어 있고, 상기 홀(131)의 외주면을 따라 상기 허브(123)가 안착되고, 상기 임펠러(12)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 원통부(133)가 형성되고, 상기 원통부(133)의 외주면을 따라 복수개의 베인(135)이 구비되어 상기 임펠러(12)에 의해 가압 유동되는 공기의 유동을 가이드 한다.

상기 베인(135)에 의해 형성되는 가상의 원주둘레의 외경은 상기 모터 하우징(17)의 측벽 내경과 대응될 수 있으며, 상기 원통부(133)의 내경과 외경이 대응된다는 것은 물리적인 접촉뿐만 아니라, 근소한 차이까지를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 모터 어셈블리(10)의 전체적인 구조를 짜임새 있게 조립될 수 있도록 함과 동시에, 상기 베인(135)을 따라 유동되는 공기의 흐름이 분산되는 것을 방지하도록 상기 각각의 구성에서 발생하는 틈을 최소화하는 것이 바람직하다.

샤프트(14)는 회전축(r)을 형성하고, 상기 샤프트(14)의 길이방향을 따라 상기 샤프트(14)의 외면에 자성을 형성하는 로터(16)가 결합된다. 상기 로터(16)는 고정자 코어(153)와 인슐레이터(151)에 권선되는 코일과의 상호 전기적 작용에 의해 회전함으로써 상기 샤프트(14)가 회전축(r)을 형성하여 상기 회전축(r)을 기준으로 회전한다.

도면에는 도시되지 않았으나, 상기 샤프트(14)의 양측 또는 양단에는 베어링이 구비될 수도 있다.

도4를 참고하여, 상기 모터(15)의 구성 중 고정자 코어(153)와 인슐레이터(151)를 이하 살펴본다.

고정자 코어(153)는 상술한 바와 같이 독립적으로 구비되며, 상기 독립적으로 구비된다 함은 물리적으로 복수개의 고정자 코어(153)가 분리되어 있음을 의미함과 동시에 다상 모터의 각 상을 독립적으로 형성함을 의미한다.

상기 고정자 코어(153)는 샤프트(14)의 반경방향 내측을 향해 연장되는 두 개의 폴암(1533)과 상기 폴암(1533)을 연결하는 연결부(1531)를 포함하여 'C'형상에 가깝게 구비될 수 있다.

상기 샤프트(14)의 반경방향 내측이란, 샤프트(14)의 회전축(r)을 기준으로 형성되는 가상의 원의 둘레에서 상기 회전축(r)을 향하는 방향을 의미할 수 있다. 즉, 반경방향 내측은 상기 가상의 원주에서 상기 회전축(r)을 향하는 방향이며, 반경방향 외측은 상기 회전축(r)에서 가상의 원주를 향하는 방향으로 이해될 수 있다.

상기 인슐레이터(151)는 상기 고정자 코어(153)를 절연하는 절연체로써, 상기 고정자 코어(153)의 외면 일부를 감싸 코일과 직접 접하는 구성이다.

본 실시예의 인슐레이터(151)는 2개의 분리된 부품(151a, 151b)으로 이루어질 수 있으며, 각각 제1인슐레이터(151a) 및 제2인슐레이터(151b)로 설명한다. 즉, 상기 인슐레이터는 하나의 부품으로 제작될 수도 있으나, 조립의 편의성을 위해 본 실시예와 같이 분할된 부품으로 제작되어 고정자 코어에 조립될 수도 있을 것이다.

상기 제1인슐레이터(151a)는 고정자 코어(153)의 일측에서 고정자 코어(153)에 끼워지도록 구비될 수 있으며, 고정자 코어(153)의 대략 절반 정도를 감싸도록 구비될 수 있다 그리고 제2인슐레이터(151b)는 고정자 코어(153)의 타측에서 고정자 코어(153)에 끼워지도록 구비될 수 있으며, 상기 고정자 코어(153)의 나머지 절반 정도를 감싸도록 구비된다.

상기 제1인슐레이터(151a)와 제2인슐레이터(151b)는 접촉하는 면에 본딩 방식에 의해 결합될 수 있으나, 반드시 이러한 방식에 의할 것은 아니며 각각의 인슐레이터를 결합시키기 위한 다양한 방식이 채택될 수 있다.

상기 각각의 인슐레이터(151a,151b)가 상기 고정자 코어(153)를 감싸도록 결합된 후, 상기 인슐레이터(151)에 코일이 권선될 수 있다.

보다 자세히, 인슐레이터(151)는 상기 연결부(1531)가 삽입되는 간극을 형성하고 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부(1511)와 상기 권선부(1511)에서 샤프트(14)의 반경방향 외측을 향해 연장되는 고정부(1513)를 포함할 수 있다.

상기 권선부(1511)는 내측벽에는 상기 연결부(1531)와 접하면서 상기 연결부(1531)가 삽입되는 간극이 형성되고, 상기 권선부(1511)의 외측벽은 상기 코일과 접하며 코일이 권선되는 구간을 형성할 수 있다.

그리고 상기 고정부(1513)는 상기 연결부(1531)의 양측에서 상기 샤프트(14)의 반경방향 외측을 향해 각각 연장될 수 있으며, 상기 고정부(1513)는 상기 코일의 직경보다 더 큰 소정의 길이를 형성하며 연장되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 고정부(1513)가 소정의 길이를 형성하지 않는다면, 상기 코일이 적층되어 권선될 경우 상기 코일이 흘러내릴 수 있기 때문이다.

즉, 상기 고정부(1513)는 후술하는 바와 같이 모터 하우징(14)의 내측벽에 결합하는 구성일 뿐만 아니라, 상기 코일이 적층되어 권선될 경우 상기 코일이 흘러내리는 것을 방지할 수도 있다.

상기 고정부(1513)가 본 실시예와 같이 연결부(1511)의 양측에서 각각 연장되어 2개가 구비될 경우 상기 고정부(1513)는 적어도 상기 연결부(1511)의 길이만큼 서로 이격된 상태를 유지할 것이다. 이 때 상기 고정부(1513)는 탄성변형 될 수 있으며 상기 탄성변형의 정도는 각각의 고정부가 이격된 거리 내에서 변형될 수 있을 것이다.

상기 각각의 고정부가 탄성변형 됨으로써, 후술하는 모터 하우징(17)의 내측벽에 상기 고정부가 고정될 수 있다.

도5는 인슐레이터와 모터 하우징의 결합 부위를 나타낸 도면이고, 도6은 모터 어셈블리의 상부 단면도이며, 도7은 모터 어셈블리의 상부 단면 사시도이다.

이하 도5 내지 도7을 참고하여 본 실시예의 인슐레이터와 모터 하우징의 결합구조를 설명한다.

본 실시예의 고정부(1513)는 권선부(1511)의 양측에서 샤프트(14)의 반경방향 외측을 향해 연장되며, 모터 하우징(17)의 내측벽에 상기 고정부(1513)가 끼워 맞춰지는 구조이다.

보다 자세히, 모터 하우징(17)은 모터 하우징(17)의 내벽(17a)에 형성되는 제1홈(171)을 포함하며, 상기 제1홈(171)의 깊이는 모터 하우징(17)의 강성과 상기 고정부(1513)와의 결합을 고려하여, 상기 모터 하우징의 내벽(17a)과 외벽(17b) 사이에서 형성될 수 있다.

상기 제1홈(171)은 모터 하우징(17)의 내벽에서 회전축(r)의 길이방향을 따라 형성될 수 있으며, 상기 회전축(r)의 길이방향이란 회전축(r)과 평행하며 상기 모터 하우징(17)의 높이방향과 대응되는 방향으로 이해될 수 있다.

바람직하게 상기 제1홈(171)은 인슐레이터(151)의 높이에 대응되어 상기 모터 하우징(17)의 내벽(17a)에서 외벽(17b)을 향해 굴곡 형성될 수 있다. 따라서 상기 인슐레이터(151)는 회전축(r)의 길이방향으로 모터 하우징(15)에 삽입될 수 있고, 고정부(1513)는 제1홈(171)을 따라 회전축(r)의 길이방향으로 가이드 되어 모터 하우징(17)의 내측벽에 끼워 맞춰질 수 있다.

상기 고정부(1513)는 선단측에 굴곡 돌출된 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 고정부(1513)의 형상에 대응되어 상기 제1홈(171)이 구비될 수 있다. 그러나 반드시 이러한 형상에 본 실시예의 고정부(1513)가 한정 해석될 것은 아니며, 상기 고정부(1513)와 제1홈(171)의 형상은 접촉면적을 증가시켜 결합력을 높이기 위한 다양한 형상을 포함하는 것으로 이해될 것이다.

한편, 상기 고정부(1513)가 권선부(1511)의 양측에서 각각 연장형성 되어 각각의 고정부가 소정간격 이격되어 있으므로 상기 제1홈(171)도 모터 하우징(17)의 내벽에서 복수개가 구비됨이 바람직하다.

상기 제1홈(171)도 모터 하우징(17)의 내벽을 따라 2개씩 짝을 이루어 소정간격 이격되어 구비될 수 있다. 왜냐하면 다상 모터의 경우 각 상을 형성하는 고정자 코어가 복수개 구비되고 상기 고정자 코어는 로터(16)의 외주둘레를 따라 소정간격 이격되어 구비되기 때문이다.

본 실시예의 경우 3개의 고정자 코어가 구비되고 각각의 고정자 코어는 U,V,W 상을 형성하므로 로터(16)의 외주둘레를 따라 120도 간격으로 이격됨이 바람직하다. 따라서 고정자 코어를 감싸는 인슐레이터도 3개가 구비되고, 각각의 인슐레이터에서 연장되는 고정부(1513)는 6개가 구비될 수 있다. 그리고 모터 하우징(17)의 내벽에도 제1홈(171)이 6개 형성될 수 있으며 2개의 제1홈이 하나의 인슐레이터를 고정시키므로, 2개의 제1홈씩 하나의 쌍을 이루어 각 쌍이 120도 간격으로 모터 하우징(17)의 내측벽에 형성될 수 있다.

상기 각각의 인슐레이터(151)에서 연장되는 고정부(1513)에 결합되는 2개의 제1홈(171)사이의 거리는 상기 고정부(1513)가 서로 이격되어 있는 거리보다 작게 형성되어 압입 공차를 형성할 수 있다.

즉, 상기 고정부(1513)는 그 위치가 탄성 변형되어 상기 제1홈(171)에 끼워지고 상기 고정부(1513)의 복원력에 의해 상기 제1홈(171)에 끼워 맞춰짐으로써, 인슐레이터(151)와 모터 하우징(17)간의 결합력을 높일 수 있다.

물론, 결합력을 보다 높이기 위해 상기 고정부(1513)의 외면 또는 제1홈(171)에 접착제를 도포하여 서로 고정시킬 수도 있다.

본 실시예와 같이 각 상을 이루는 고정자 코어(153)는 인슐레이터(151)의 고정부(1513)와 모터 하우징(17)의 내측벽에 형성되는 제1홈(171)에 의해 모터 하우징(17)에 고정될 수 있다. 따라서 고정자 코어(153)를 고정시키기 위한 별도의 구조물을 최소화 할 수 있으며, 모터 어셈블리의 내부 공간을 확보함으로써 공기의 유동에 저항으로 작용할 수 있는 부위를 최소화 할 수 있다.

상술한 바와 같이 일반적으로 고정자 코어가 샤프트에 형성되어 있는 구조물에 부착되거나, 혹은 백요크의 두께방향을 이용하여 별도의 구조물로 체결하는 방식에 비해 본 실시예는 독립적인 “c” 형상의 코어를 사용하여 백요크를 제거함으로써 모터 어셈블리의 전체적인 경량화, 소형화를 지향하였으며, 인슐레이터의 구조 개선을 통해 고정자 코어를 모터 하우징의 내측벽에 고정시킴으로써 모터 어셈블리 내부 공간을 확보할 수 있다.

도8은 모터 어셈블리의 분해 사시도이고, 도9는 디퓨저와 모터 하우징의 결합 부위를 나타낸 도면이다.

이하 도8 및 도9를 참고하여 앞서 설명한 부분은 중략하며, 본 실시예의 쉬라우드와 모터 하우징의 결합구조를 설명한다.

본 실시예의 쉬라우드(11)는 내측면에 나사선(139)이 형성될 수 있고, 상기 나사선(139)은 모터 하우징(17)의 나사선(1701)과 끼워 맞춰짐으로써 상기 쉬라우드(11)와 모터 하우징(17)이 결합될 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 나사선(1701,139)는 상기 임펠러(12)의 회전방향과 동일하게 가공되어 상기 임펠러(12)의 회전에 의한 모터 하우징(17)와 쉬라우드(11) 간의 체결력 감소를 방지할 수 있다.

덧붙여 상기와 같은 구조를 통해 결합을 위한 별도의 볼트 구조들을 제거함으로써 모터의 경량화, 소형화 및 제작의 용의성을 기대할 수 있다.

디퓨저(13)는 샤프트(14)의 회전축(r) 방향으로 연장되는 지지부(137)를 포함할 수 있고, 상기 지지부(137)는 모터 하우징(17)의 내측벽에 형성되는 제2홈(173)에 삽입됨으로써, 상기 디퓨저(13)를 고정시킬 수 있다.

보다 자세히 본 실시예와 같이 소형, 고속 모터의 경우 상기 임펠러(12)의 고속회전에 의해 디퓨저(13)가 진동할 수 있고 상기 디퓨저(13)가 진동하는 경우 소음 발생뿐만 아니라 모터 어셈블리의 전체적인 내구성을 감소시킬 수 있다.

본 실시예의 경우 상기 지지부(137)가 모터 하우징(17)의 제2홈(173)에 삽입됨으로써 디퓨저(13)의 원주방향 움직임을 고정시킬 수 있고, 바람직하게 상기 지지부(137)와 제2홈(173) 사이에 접착제를 도포하여 고정시킴으로써 디퓨저(13)의 위치를 고정시킬 수도 있을 것이다.

지지부(137)와 제2홈(173)의 구조를 보다 자세히 살펴보면, 지지부(137)는 디퓨저(13)의 외둘레 하부에서 연장될 수 있다. 상술한 바와 같이 원통부(133)의 외둘레를 따라 구비되는 베인(135)의 원주는 상기 모터 하우징(17)의 내경에 대응되게 형성될 수 있으므로, 상기 지지부(137)는 원통부(133)의 하부에서 베인(135)이 형성하는 가상의 원주 내에 위치할 수 있으며, 바람직하게 상기 가상의 원주와 접하며 형성될 수 있다.

그리고 상기 베인(135)은 공기의 유로를 형성하므로, 상기 지지부(137)가 상기 베인(135)이 형성하는 가상의 원주 내에 위치될 경우 상기 공기의 유동에 저항으로 작용할 수도 있다. 따라서 상기 지지부(137)는 베인(135)에 접하며 디퓨저(13)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 베인(135)과 베인(135) 사이에는 공기가 가이드 되는 유로가 형성되므로 상기 베인(135)과 베인(135) 사이의 공간을 침범하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 지지부(137)는 상술한 바와 같이 디퓨저(13)의 원주방향의 움직임, 또는 진동을 고정시키기 위한 구조로써, 강성을 고려할 시 상기 베인(135)의 두께보다는 더 두껍게 형성될 수도 있으므로 베인(135)의 하부에 위치하여 베인과 베인 사이 공간에 돌출 되는 것을 최소화 하는 것이 바람직하다.

제2홈(173)은 모터 하우징(17)의 내벽에서 회전축(r)의 길이방향을 따라 형성되어 상기 지지부(137)의 연장된 길이와 대응되도록 형성될 수 있다. 따라서 상기 디퓨저(13)는 조립 시 회전축(r)방향으로 상기 샤프트(14)에 삽입되고, 상기 지지부(137)는 상기 제2홈(173)에 회전축(r)의 길이방향으로 가이드 되어 끼워질 수 있다.

상술한 본 실시예에 의하면 모터 어셈블리(10)를 결합하기 위한 별도의 구조물을 최소화할 수 있다. 보다 자세히 고정자 코어(153)은 인슐레이터(151)의 개선된 구조에 의해 모터 하우징(17)의 내벽에 고정될 수 있으며, 상기 인슐레이터(151)의 개선된 구조는 상기 고정자 코어(153)를 모터 하우징(17)에 고정시킬 뿐만 아니라 코일이 적층 권선될 경우 코일이 흘러내리는 것을 방지할 수도 있다.

그리고 디퓨저(13)의 지지부(137)가 모터 하우징(17)의 내벽에 형성된 제2홈(173)에 삽입됨으로써, 상기 디퓨저(13)의 위치가 고정될 수 있으며, 상기 쉬라우드(11)는 모터 하우징(17)과 나사선 결합을 통해 모터의 구동 시 발생할 수 있는 체결력 감소를 방지할 수 있다.

즉, 본 실시예의 모터 어셈블리(10)는 전체적으로 각 부품의 결합 구조를 개선하여 모터의 소형화, 경량화 및 내부 공간을 확보할 수 있으며 동시에 모터의 고속 구동에도 체결력이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 모터 어셈블리
11 : 쉬라우드
13 : 디퓨져
14 : 샤프트
15 : 모터
16 : 로터
17 : 모터 하우징

Claims (16)

1. 모터의 회전축을 형성하는 샤프트;
   상기 샤프트에 결합되어 자성을 형성하는 로터;
   상기 로터와 소정간극 이격되어 자로를 형성하는 고정자 코어;
   상기 고정자 코어의 외주면 중 적어도 일부를 감싸며 코일이 권선되는 인슐레이터; 및
   상기 모터를 수용하는 공간이 형성되는 모터 하우징;을 포함하고,
   상기 인슐레이터는
   상기 고정자 코어가 삽입되는 간극을 형성하며, 상기 코일이 권선되는 구간을 형성하는 권선부; 및
   상기 권선부의 상기 모터 하우징을 마주하는 양단에서 원주방향을 따라 멀어지도록 연장되는 고정부;를 포함하며,
   상기 모터 하우징은
   상기 모터 하우징의 내벽에 구비되어 상기 고정부가 삽입되는 제1홈;을 포함하고,
   상기 권선부는 상기 로터를 마주하는 일면이 상기 로터와 멀어지도록 함몰되며, 상기 모터 하우징을 마주하는 타면이 상기 모터 하우징과 멀어지도록 함몰되어 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1홈은, 상기 모터 하우징의 내벽에서 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 상기 회전축의 길이방향으로 상기 모터 하우징에 삽입되고,
   상기 고정부는 상기 제1홈을 따라 상기 회전축의 길이방향으로 가이드 되어 끼워지는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,
   상기 고정자 코어는,
   상기 로터의 둘레를 따라 복수개가 구비되고,
   상기 복수개의 고정자 코어는 서로 독립적으로 이격되어 구비되며,
   상기 인슐레이터는 상기 복수개의 고정자 코어에 대응되도록 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 고정자 코어는,
   상기 샤프트의 반경방향 내측을 향해 연장되는 두 개의 폴암; 및
   상기 폴암을 연결하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정부는,
   상기 연결부가 상기 권선부 사이의 간극에 삽입되어 상기 인슐레이터에 고정되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 고정부는 적어도 둘 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
9. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 제1홈에 탄성 변형되며 삽입되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
10. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트에 결합되는 임펠러; 및
    상기 임펠러와 상기 모터 사이에 구비되는 디퓨저;를 더 포함하며,
    상기 디퓨저는 상기 샤프트의 회전축 방향으로 연장되는 지지부;를 포함하고,
    상기 모터 하우징은 내벽에 상기 지지부가 삽입되는 제2홈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
11. 제10항에 있어서,
    상기 임펠러의 외둘레를 둘러싸며, 공기가 유입되는 흡입구가 형성되고, 상기 모터 하우징과 결합되는 쉬라우드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
12. 제11항에 있어서,
    상기 모터 하우징은 외주 둘레를 따라 나사선이 형성되고, 상기 쉬라우드는, 상기 나사선에 결합되어 상기 모터 하우징과 결합되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
13. 제12항에 있어서,
    상기 나사선은, 상기 임펠러의 회전방향과 동일한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
14. 제10항에 있어서,
    상기 제2홈은, 상기 모터 하우징의 내벽에서 상기 회전축의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
15. 제14항에 있어서,
    상기 디퓨저는 상기 회전축의 길이방향으로 상기 샤프트에 삽입되고,
    상기 지지부는, 상기 제2홈에 상기 회전축의 길이방향으로 가이드 되어 끼워지는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.
16. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 고정자 코어는 3개로 구비되어 상기 로터의 둘레를 따라 동일 간격으로 배치되고,
    상기 복수개의 고정자 코어 각각은 상기 권선부에 삽입되어 결합되며, 상기 복수개의 고정자 코어 각각은 상기 고정자에 의해 상기 모터 하우징의 내측의 둘레를 따라 동일 간격으로 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하는 모터 어셈블리.

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