KR102440535B1 - 기능 개선형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능 개선형 모터에 관한 것으로서, 모터의 중량 감소 및 동작 중 온도 상승을 최소화 할 수 있게 되어 베어링의 수명을 향상시킴과 함께 에너지효율을 획기적으로 상승시키는 효과를 나타내게 된다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 원통 형상을 이루는 고정자 본체(10)와; 상기 고정자 본체(10)의 내부에 회전 가능하게 구성되는 회전자 본체(20)와; 상기 회전자 본체(20)의 내부 중심을 이루되, 상부와 하부에서 회전자 플랜지(21)로 연결 구성되는 회전자 축(30)과; 상기 고정자 본체(10)의 지지를 위해 상부와 하부에 구성되는 고정자 플랜지(11)와; 상기 고정자 플랜지(11)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제1 열 배출공(12)과; 상기 회전자 플랜지(21)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제2 열 배출공(22);을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

기능 개선형 모터{IMPROVED MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 구조 개선을 통하여 모터 중량을 감소시키고 회전 밸런스가 안정적으로 유지될 수 있도록 하여 모터의 구동 효율을 향상시키기 위한 기능 개선형 모터 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 회전 구동력을 발생시키기 위해 사용되는 모터는 회전자 코어에 설치되는 영구자석의 결합구조에 따라 영구자석 표면 부착형 모터와 영구자석 매립형 모터로 구분된다.

도 9는 종래기술에 따른 모터의 고정자 코어 및 회전자 코어를 도시한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 모터(10)는 대략 원통형상으로 형성된 고정자(1)와, 이 고정자(1)의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전자(3)(rotor)를 포함한다.

회전자는 동일한 형상의 다수의 자성 강판을 적층하여 만들어져서 회전자 코어(3)를 형성하게 되며, 회전자 코어(3)의 중심부에는 축방향으로 회전축 홀이 형성되어 이 회전축 홀 안에 회전축(5)이 압입되어 회전자와 함께 회전한다.

회전자 코어(3)의 중심부의 외측으로는 원주방향으로 복수의 영구자석(6)이 삽입 또는 부착되도록 홀이 형성되어 있다.

상기 영구 자석(6)은 이웃한 영구 자석(6)과 서로 척력을 이루도록 형성되어 있다.

한편, 상기 고정자(1)는 링형의 코어와, 상기 링형의 코어 내주면에 소정의 슬롯을 사이에 두고 원주방향으로 상호 이격된 복수개의 티스와, 상기 티스에 각각 권선되어 외부 전원과 연결된 코일(2)로 구성된다.

그러나 종래 모터 구조에서는 회전자의 회전 시 자기장이 모터의 중심축에서 좁게 생성되어 관성의 힘이 실리지 못하게 되고, 이에 따른 힘이 부족하여 에너지 효율이 저하된다.

또한, 코일의 중심부 코어(철심)가 외벽부터 원 철심으로 되어있는 관계로 실질적 자기장을 일으키는 코어는 코일 중심에 감기는 중심 비중만 필요한데, 필요 이상으로 중량이 많은 관계로 모터 운반과 제품 설계시 하중이 필요 이상으로 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 모터축이 고정자 코일과 회전자 자석이 중앙에서 좁게 회전시 자기장에 의한 모터축의 고열이 축에 고정되어 있는 베어링에 바로 전달되므로 고열로 인한 베어링의 수명이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제2001954호(2019.07.23.등록) 대한민국 특허등록 제0841314호(2008.06.19.등록)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 모터의 구조 개선을 통하여 모터 중량이 절감되도록 하여 에너지 효율을 향상시킴과 함께 발열의 문제가 개선될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 모터는, 원통 형상을 이루는 고정자 본체와; 상기 고정자 본체의 내부에 회전 가능하게 구성되는 회전자 본체와; 상기 회전자 본체의 내부 중심을 이루되, 상부와 하부에서 회전자 플랜지로 연결 구성되는 회전자 축과; 상기 고정자 본체의 지지를 위해 상부와 하부에 구성되는 고정자 플랜지와; 상기 고정자 플랜지상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제1 열 배출공과; 상기 회전자 플랜지상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제2 열 배출공;을 포함하는 구성을 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 모터의 중량 감소 및 동작 중 온도 상승을 최소화 할 수 있게 되어 베어링의 수명을 향상시킴과 함께 에너지효율을 획기적으로 상승시키는 효과를 나타낸다.

특히, 회전자의 회전 동작시 발생되는 바람이 제1,2 열배출공 및 통공을 통해 유동되면서 내부에서 발생되는 열의 외부 배출이 이루어질 수 있게 되어 모터 온도 상승을 방지할 수 있게 되어 모터 효율을 향상시킴과 함께 모터의 열을 식히기 위한 별도의 장치가 필요없게 되어 제품 경량화 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 고정자 및 회전자 플랜지에 형성된 열배출공 구조를 통해 중량 감소효과를 향상시키는 이점을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 단면 구조도.
도 2는 본 발명에서 고정자 플랜지 평면 구조도.
도 3은 본 발명에서 회전자 플랜지 평면 구조도.
도 4는 본 발명에서 고정자 본체 개략 사시도.
도 5는 본 발명에서 회전자 본체 개략 사시도.
도 6은 본 발명에서 모터 평단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 요부 확대도.
도 8은 본 발명의 응용 예에 따른 고정자 본체 구조도.
도 9는 종래 기술에서의 모터 구조도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 구조를 도 1 내지 도 6을 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시 예에서의 모터는, 원통 형상을 이루는 고정자 본체(10)와, 상기 고정자 본체(10)의 내부에 회전 가능하게 구성되는 회전자 본체(20)와, 상기 회전자 본체(20)의 내부 중심을 이루되, 상부와 하부에서 회전자 플랜지(21)로 연결 구성되는 회전자 축(30)과, 상기 고정자 본체(10)의 지지를 위해 상부와 하부에 구성되는 고정자 플랜지(11)와, 상기 고정자 플랜지(11)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제1 열 배출공(12)과, 상기 회전자 플랜지(21)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제2 열 배출공(22)으로 구성된다.

특히, 회전자 본체(20)와 회전자 축(30) 사이에는 일정 크기의 이격된 공기 순환공간(S)이 형성되되, 상기 공기 순환공간(S)은 제1 열 배출공(12) 및 제2 열배출공(22)과 연통된 구조를 이루게 된다.

또한, 고정자 본체(10)에는 코어(13) 및 상기 코어(13)를 감싸는 고정자 코일(14)이 구성되고, 회전자 본체(20)에는 회전자 자석(23)이 구성되고, 고정자 본체(10) 및 회전자 본체(20)에는 공기의 유통을 위한 다수의 통공(15,25)이 형성된다.

또한, 회전자 축(30)에는 중량 감소를 위한 공간부(31)가 상부와 하부에 각각 대칭 형태로 형성된 것을 확인할 수 있다.

또한, 회전자 플랜지(21)에는 회전자 본체(20)의 회전시 진동을 방지하기 위한 밸런싱 홈(24)이 형성된다.

도면 중 미설명 부호 32는 베어링을 나타낸다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 모터의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명의 모터는 고정자 본체(10)에 구성된 고정자 코일(14)에 전원 공급이 이루어짐에 따른 작용으로 인해 회전자 본체(20)의 회전 동작이 회전자 축(30)을 중심으로 이루어지게 된다.

즉, 이때에는 회전자 본체(20)의 회전시 모터의 외측에서 자기장이 생성되는데, 이때 회전자 본체(20)와 회전자 축(30) 사이에는 일정 크기의 공기 순환공간(S)이 형성되어 있기 때문에 관성의 힘이 증대되고 이에 따른 에너지 효율이 향상된다.

특히, 회전자 본체(20) 및 회전자 플랜지(21)의 회전 동작시 발생되는 바람이 제1,2 열배출공(12,22) 및 통공(15,25)을 통해 유동되면서 내부에서 발생되는 열을 배출이 이루어질 수 있게 되어 모터 온도 상승을 방지할 수 있게 되어 모터 효율을 향상시킴과 함께 모터의 열을 식히기 위한 별도의 장치가 필요없게 되어 제품 경량화 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 고정자 코일(14)과 회전자 자석(23)이 외측 테두리를 따라 집중적으로 위치되어 자기장에 의한 모터의 열이 회전자 축(30)에 전달되지 않고 베어링(32)에도 열전달이 이루어지지 않게 되어 베어링(32)의 수명이 증가되는 이점을 나타낼 수 있다.

따라서 본 발명은, 모터의 중량 감소 및 동작 중 온도 상승을 최소화 할 수 있게 되어 베어링의 수명을 향상시킴과 함께 에너지효율을 획기적으로 상승시키는 효과를 나타냄을 알 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 공간부(31)에는 외부 이물질의 유입을 방지하기 위한 그물망(32)이 구성되되, 상기 그물망(32)은 탄성스프링(33)에 의해 탄성 지지되고, 상기 그물망(32)에는 미세먼지의 흡착이 이루어질 수 있도록 극세사모(32a)가 구비되며, 상기 그물망(32)은 모터 구동과정에서 발생되는 자기장의 영향을 방지하도록 실리콘이 코팅된 유리섬유 재질로 이루어짐이 바람직하다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 그물망(32)에 의한 외부 이물질이 공간부(31)로 유입되는 것이 차단되어 내부 오염 발생을 방지할 수 있게 된다.

이때, 그물망(32)에는 극세사모(32a)가 형성되어 있기 때문에 미세먼지의 흡착효율이 향상됨과 함께 탄성스프링(33)에 의한 탄성 지지가 이루어지게 되어 회전자 축(30)의 고속 회전 과정에서 발생되는 유동에 대한 완충작용이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.

한편, 도 8은 본 발명의 응용 예에 따른 회전자 본체 구조를 나타낸 것으로서, 고정자 본체(10)에 구비된 코어(13) 및 고정자 코일(14)은 다층 형태로 배치되되, 대각선 방향으로 배치된다.

이때, 회전자 본체(20)에 구성되는 회전자 자석(23) 또한 다층 형태 및 대각선 방향으로 배치됨이 바람직하다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 코어(13) 및 고정자 코일(14)이 어느 위치에 있든지 시작 신호를 읽을 수 있게 되어 스타트 파워가 향상됨과 함께, 스타트 전류 소모가 적어질 수 있는 이점을 나타내게 된다.

그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 모터 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 본 발명의 모터는 AC, DC를 겸용으로 사용할 수 있으며, 층단의 코일과 자석은 전기 용량의 크기에 따라 변화될 수 있다.

따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 고정자 본체 11 : 고정자 플랜지
12 : 제1 열 배출공 13 : 코어
14 : 고정자 코일 15,25 : 통공
20 : 회전자 본체 21 : 회전자 플랜지
22 : 제2 열 배출공 23 : 회전자 자석
30 : 회전자 축 31 : 공간부
32 : 베어링 S : 공기 순환공간

Claims (8)

1. 원통 형상을 이루는 고정자 본체(10)와; 상기 고정자 본체(10)의 내부에 회전 가능하게 구성되는 회전자 본체(20)와; 상기 회전자 본체(20)의 내부 중심을 이루되, 상부와 하부에서 회전자 플랜지(21)로 연결 구성되는 회전자 축(30)과; 상기 고정자 본체(10)의 지지를 위해 상부와 하부에 구성되는 고정자 플랜지(11)와; 상기 고정자 플랜지(11)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제1 열 배출공(12); 상기 회전자 플랜지(21)상에 일정 간격으로 관통 형성되어 내부 열 배출이 이루어지는 제2 열 배출공(22);을 포함하는 구성을 이루는 모터에 있어서,
   상기 회전자 본체(20)와 회전자 축(30) 사이에는 일정 크기의 이격된 공기 순환공간(S)이 형성되되, 상기 공기 순환공간(S)은 제1 열 배출공(12) 및 제2 열배출공(22)과 연통된 구조를 이루고, 회전자 플랜지(21)에는 회전자 본체(20)의 회전시 진동을 방지하기 위한 밸런싱 홈(24)이 형성되며,
   상기 고정자 본체(10)에는 코어(13) 및 상기 코어(13)를 감싸는 고정자 코일(14)이 구성되고, 상기 회전자 본체(20)에는 회전자 자석(23)이 구성되고,
   상기 고정자 본체(10) 및 회전자 본체(20)에는 공기의 유통을 위한 다수의 통공(15,25)이 형성되며,
   상기 회전자 자석(23)은 다층 형태로 배치되고,
   상기 회전자 축(30)에는 중량 감소를 위한 공간부(31)가 일정 깊이로 형성되며,
   상기 공간부(31)에는 외부 이물질의 유입을 방지하기 위한 그물망(32)이 구성되되, 상기 그물망(32)은 탄성스프링(33)에 의해 탄성 지지되고, 상기 그물망(32)에는 미세먼지의 흡착이 이루어질 수 있도록 극세사모(32a)가 구비되며, 상기 그물망(32)은 자기장의 영향 방지를 위해 실리콘이 코팅된 유리섬유 재질로 성형 제작된 것을 특징으로 하는 기능 개선형 모터.
   
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