KR102499760B1 - 모터 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 조립체에 관한 것으로서, 양 측이 개구된 외부하우징; 상기 외부하우징의 내부에 구비되는 임펠러; 상기 외부하우징의 내부에 동심적으로 구비되고 상기 임펠러와 이격되는 내부하우징; 상기 내부하우징의 내부에 구비되는 스테이터; 상기 스테이터의 내부에 회전 가능하게 구비되는 로터; 상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징의 외부에 축방향으로 공기가 이동되게 형성되는 제1공기유로; 및 상기 임펠러의 회전 시 공기가 상기 내부하우징의 내부 및 상기 임펠러와 상기 내부하우징 사이를 경유하여 상기 제1공기유로와 합류되는 제2공기유로;를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 부품을 추가하지 아니하고 스테이터의 냉각을 촉진시킬 수 있다.

Description

모터 조립체{ELECTRIC MOTOR ASSEMBLY}
본 발명은, 모터 조립체에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전동기 또는 모터는, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다.
상기 모터는, 통상, 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 소정의 공극(air gap)을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터를 구비한다.
상기 모터는, 사용 용도에 따라 다양한 크기 및 무게를 구비하게 구성된다.
상기 모터 중 일부에는 회전 시 압력을 발생시키거나 공기의 이동을 촉진시킬 수 있게 임펠러를 구비하여 모터 조립체로 구성된다.
그런데, 이러한 종래의 모터 조립체에 있어서는, 상기 스테이터 및 로터의 크기를 축소하고, 풍량 확보를 위해, 상기 스테이터 및 로터가 고속회전을 하게 구성될 경우, 상기 스테이터 및 로터의 온도가 과도하게 상승되고, 이에 기인하여 구성부품의 강제열화가 촉진된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제점을 고려하여, 상기 스테이터 및 로터의 냉각을 위해 별도의 부품을 추가할 경우, 모터 조립체 전체의 크기 및 무게가 증가될 수 있고, 부품 수의 증가에 기인하여 제조 비용이 상승될 수 있다고 하는 문제점이 있다.
특히, 손으로 들고 사용하는 소위 핸드헬드 장치(예를 들면, 헤어드라이어, 진공청소기 등)에 적용되는 모터 조립체에 있어서는, 그 크기 및 무게에 대한 제약때문에 외관 크기 및 무게가 상대적으로 작은 초소형 모터 조립체로 구성된다.
그런데, 이러한 종래의 초소형 모터 조립체에 있어서는, 필요한 풍량을 확보하기 위해, 임펠러의 회전속도를 더욱 증가시키기 때문에 상기 스테이터( 및 로터)의 발열량이 더욱 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 부품을 추가하지 아니하고 스테이터의 냉각을 촉진시킬 수 있는 모터 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 운전 시 스테이터의 냉각을 촉진할 수 있어 스테이터의 크기를 줄일 수 있고 고속회전이 가능한 초소형 모터 조립체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 스테이터 및 베어링의 냉각을 촉진할 수 있는 모터 조립체를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제의 해결을 위한 본 발명에 따른 모터 조립체는, 임펠러의 회전 시 공기가 내부하우징의 외부 및 내부를 경유하여 각각 이동되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 외부하우징의 내부에 축방향을 따라 임펠러 및 내부하우징이 구비되고, 상기 내부하우징의 내부에 스테이터 및 로터가 수용되고, 상기 임펠러의 회전시 발생된 압력에 의해 공기가 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징의 사이를 경유하여 축방향으로 이동되는 제1공기유로 및 공기가 상기 내부하우징의 내부를 경유하여 상기 제1공기유로와 합류되게 이동되는 제2공기유로가 형성되도록 함으로써, 상기 내부하우징 내부에 구비된 상기 스테이터의 냉각이 촉진될 수 있다.
상기 모터 조립체는, 양 측이 개구된 외부하우징; 상기 외부하우징의 내부에 구비되는 임펠러; 상기 외부하우징의 내부에 동심적으로 구비되고 상기 임펠러와 이격되는 내부하우징; 상기 내부하우징의 내부에 구비되는 스테이터; 상기 스테이터의 내부에 공극(air gap)을 사이에 두고 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징 사이를 경유하여 축방향으로 공기가 이동되게 형성되는 제1공기유로; 및 상기 임펠러의 회전 시 공기가 상기 내부하우징의 내부 및 상기 임펠러와 상기 내부하우징 사이를 경유하여 상기 제1공기유로와 합류되는 제2공기유로;를 구비하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 임펠러 및 상기 로터 사이에 구비되어 상기 로터의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링조립체가 구비된다.
상기 내부하우징에는 상기 베어링조립체가 수용되는 베어링조립체수용부가 구비된다.
이에 의해, 상기 베어링조립체 및 상기 로터는 상기 내부하우징의 내부에서 축방향을 따라 상호 이격되게 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2공기유로는 상기 내부하우징의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체의 외측에 상기 내부하우징을 축방향을 따라 관통하여 형성되는 축방향관통구간을 구비하여 구성된다.
이에 의해, 상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징의 내부로 유입된 공기는 상기 스테이터를 경유하여 상기 축방향관통구간을 통해 상기 임펠러측으로 이동된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 베어링조립체 및 상기 내부하우징의 냉각이 촉진되어 상기 베어링조립체 및 상기 내부하우징의 온도가 상대적으로 낮은 온도로 유지될 수 있다.
또한, 상기 내부하우징은 축방향을 따라 관통 형성되는 상기 축방향관통구간이 형성됨으로써, 상기 내부하우징의 무게가 그만큼 저감될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스테이터는, 복수의 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어 및 상기 복수의 티스의 둘레에 권선되는 스테이터코일을 구비한다.
상기 제2공기유로는 상기 스테이터코어의 내부를 경유하여 형성되는 스테이터내부구간을 포함하여 구성된다.
상기 스테이터내부구간은, 상기 스테이터 및 상기 로터 사이에 형성되는 공극 및 상기 슬롯의 내부 공간 중 상기 스테이터코일을 제외한 빈공간을 포함하여 구성된다.
이에 의해, 상기 임펠러의 회전 시, 상기 내부하우징으로 유입된 공기는 상기 스테이터내부구간을 경유하여 상기 축방향관통구간을 통해 상기 임펠러측으로 이동된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 임펠러의 회전시 상기 내부하우징으로 유입된 공기는 상기 스테이터와 상기 로터 사이의 공극 및 상기 슬롯과 상기 스테이터코일 사이의 빈공간을 통해 이동됨으로써, 상기 스테이터 및 로터의 냉각이 촉진될 수 있다.
특히 전기 발열체로서 상대적으로 온도가 높은 상기 스테이터코일은 상기 스테이터내부구간을 따라 이동되는 공기와 직접 접촉됨으로써, 상기 스테이터코일의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.
이에 의해, 상기 스테이터코일의 온도가 상대적으로 낮은 온도로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 내부하우징은 축방향을 따라 상기 외부하우징의 단부로부터 외부로 돌출되는 돌출구간을 구비한다.
상기 돌출구간의 내부에는 상기 스테이터가 수용되는 스테이터수용부가 구비된다.
상기 축방향관통구간은 상기 슬롯에 대응되게 형성된다.
상기 축방향관통구간의 테두리를 축방향을 따라 연장한 연장선은 상기 슬롯의 내부에 배치된다.
이에 의해, 상기 슬롯의 내부 빈공간을 경유한 공기는 상기 축방향관통구간으로 용이하게 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스테이터코일은 3상 교류 전원에 연결되게 구성되는 복수의 상코일을 구비하고,
상기 축방향관통구간의 단면적은 상기 복수의 상코일 각각의 단면적보다 작게 형성된다.
여기서, 상기 축방향관통구간의 단면적은 상기 복수의 상코일의 각각의 단면적의 0.75 내지 0.80에 대응되게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 내부하우징 및 상기 스테이터는 축방향을 따라 상대 이동 가능하고 원주방향을 따라 상호 구속되게 맞물림되는 맞물림부를 구비하여 구성된다.
이에 의해, 상기 스테이터 및 상기 내부하우징이 미리 설정된 결합위치에 정확하게 결합될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 내부하우징의 축방향관통구간이 상기 스테이터의 슬롯에 대응되게 배치될 수 있고, 이에 의해 상기 제2공기유로의 공기 유동이 원활하게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 맞물림부는, 상기 내부하우징의 내면에 반경방향을 따라 돌출되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기; 및 상기 결합돌기가 수용될 수 있게 상기 스테이터의 외면에 반경방향을 따라 함몰되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기수용부;를 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 결합돌기수용부는 상기 스테이터코어의 복수의 티스에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 복수의 티스를 따라 이동되는 자속의 자기저항 증가가 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스테이터는 상기 스테이터코어 및 상기 스테이터코일의 절연을 위한 인슐레이터를 구비하고, 상기 인슐레이터는 상기 스테이터코어가 금형의 내부에 인서트되어 사출 성형될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상대적으로 크기가 작은 상기 스테이터코어의 절연을 위해 상기 스테이터코어의 크기에 대응되게 인슐레이터를 별도로 제작할 경우, 상기 스테이터코어 및 상기 인슐레이터는 그 크기가 매우 작아 조립에 상대적으로 많은 시간이 소요되는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테이터코어 및 상기 인슐레이터의 조립 작업이 배제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2공기유로는 상기 베어링조립체수용부의 둘레에 형성되는 베어링조립체냉각구간을 구비하여 구성된다.
이에 의해, 상기 베어링조립체의 냉각이 촉진될 수 있다.
여기서, 상기 베어링조립체냉각구간은 반경방향을 따라 상기 축방향관통구간의 내측에 형성되고, 상기 축방향관통구간과 원주방향을 따라 서로 이격 배치되게 구성된다.
이에 의해, 상기 축방향관통구간과 상기 베어링조립체수용부 사이의 살두께(육후(肉厚)) 감소에 기인하여 진동 및 소음이 증가되는 것이 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 베어링조립체는, 축방향을 따라 서로 이격 배치되는 제1베어링 및 제2베어링; 상기 제1베어링 및 제2베어링 사이에 삽입되는 스페이서;를 구비하여 구성된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 베어링조립체는 축방향을 따라 긴길이를 구비함으로써, 상기 회전축을 축방향을 따라 상대적으로 긴 길이에 걸쳐 지지할 수 있어 상기 회전축의 횡방향 변위가 효과적으로 억제될 수 있다. 이에 의해, 상기 임펠러 및 상기 로터의 횡방향 변위가 각각 억제될 수 있다.
상기 제1베어링 및 제2베어링은, 외륜, 내륜 및 볼을 각각 구비한 볼베어링으로 구현된다.
이에 의해, 상기 회전축의 회전 시 회전 저항 발생을 억제할 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간은 상기 제1베어링의 외륜 및 제2베어링의 외륜과 공기가 각각 접촉될 수 있게 상기 베어링조립체수용부의 내면을 각각 절취하여 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 제1베어링의 외륜 및 제2베어링의 외륜과 이동되는 공기가 직접 접촉될 수 있어 상기 제1베어링 및 제2베어링의 냉각이 촉진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 스페이서에는 공기가 통과할 수 있게 관통부가 구비된다.
이에 의해, 상기 베어링조립체냉각구간의 공기 이동이 촉진될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 베어링조립체와 접촉되는 공기의 이동량이 증가하게 되어 상기 베어링조립체의 냉각이 촉진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 임펠러는 상기 내부하우징을 향하는 면에 축방향으로 함몰되고 원주방향을 따라 연장된 환형의 캐비티;가 구비된다.
이에 의해, 상기 축방향관통구간을 통과한 공기의 방향 전환이 용이하게 될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 축방향관통구간을 통과한 공의 유동 저항이 저감될 수 있다.
이에 의해, 상기 제2공기유로를 통과하는 공기의 이동이 촉진되고, 상기 스테이터 및 베어링조립체의 냉각이 촉진될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐비티의 내측에는 내부에 회전축이 수용되는 보스;가 구비되고,
상기 내부하우징에는 상기 보스와 상기 내부하우징 사이를 차단할 수 있게 축방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 연장되는 차단리브;가 구비된다.
이에 의해, 상기 임펠러와 상기 내부하우징 사이에 이물질이 유입되는 것이 억제될 수 있다.
또한 상기 임펠러와 상기 내부하우징 사이의 이물질 유입에 기인한 구속발생이 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 축방향관통구간은 상기 내부하우징의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체수용부로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성된다.
여기서, 상기 축방향관통구간 및 상기 베어링조립체수용부 사이의 거리는 0.5mm 이상 1.5mm 이하로 형성된다.
이에 의해, 상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징의 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 상기 축방향관통구간을 통과하는 공기의 이동속도가 증가될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부하우징의 내부에 스테이터가 구비되고, 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징의 외부로 공기가 이동되는 제1공기유로 및 상기 내부하우징의 내부를 경유하여 공기가 이동되는 제2공기유로가 각각 형성되게 함으로써, 상기 내부하우징의 내부의 스테이터의 냉각이 촉진될 수 있다.
또한, 상기 제2공기유로는 상기 내부하우징을 축방향으로 관통하는 축방향관통구간을 구비하여 구성됨으로써, 상기 내부하우징의 발열이 촉진될 수 있다.
이에 의해, 상기 내부하우징의 내부에 구비된 구성부품의 온도가 저감될 수 있다.
또한, 상기 내부하우징은 상기 축방향관통구간이 형성됨으로써, 상기 내부하우징의 무게가 현저하게 저감될 수 있다.
또한, 상기 축방향관통구간은 스테이터의 슬롯에 대응되게 형성됨으로써, 상기 내부하우징의 내부로 이동되는 제2공기유로의 유동 저항이 저감될 수 있다.
또한, 상기 내부하우징 및 스테이터는 축방향을 따라 상대 이동 가능하고 원주방향을 따라 구속되게 맞물림되는 맞물림부를 구비함으로써, 상기 내부하우징의 내부에 상기 스테이터가 미리 설정된 위치에 정확하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 제2공기유로는 상기 베어링조립체의 냉각을 촉진시킬 수 있는 베어링조립체냉각구간을 구비함으로써, 상기 베어링조립체의 냉각을 촉진시킬 수 있다.
또한, 상기 베어링조립체냉각구간은 상기 축방향관통구간과 원주방향을 따라 서로 이격되게 구성됨으로써, 상기 베어링조립체수용부 및 상기 축방향관통구간의 두께감소에 기인한 상기 내부하우징의 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 상기 베어링조립체냉각구간은 베어링조립체수용부의 내면을 절취하여 형성됨으로써, 베어링의 외륜과 공기가 직접 접촉되어 베어링의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.
또한, 상기 임펠러의 상기 내부하우징을 향하는 면에는 축방향으로 함몰되고 원주방향을 따라 연장된 환형의 캐비티가 구비됨으로써, 상기 축방향관통구간을 경유한 공기의 방향 전환이 용이하게 되어 상기 제2공기유로의 유동 저항이 저감될 수 있다.
이에 의해, 상기 제2공기유로를 따라 이동되는 공기의 이동이 촉진되어 상기 스테이터 및 베어링조립체의 냉각이 촉진될 수 있다.
또한, 상기 축방향관통구간은 상기 베어링조립체수용부로부터 반경방향을 따라 미리 설정된 거리 이격되게 구성됨으로써, 상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징의 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 공기의 유동 저항이 저감되어 상기 축방향관통구간을 통과하는 공기의 이동속도가 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 조립체의 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 2의 분리사시도,
도 4는 도 3의 내부하우징의 사시도,
도 5는 도 3의 임펠러, 외부하우징 및 내부하우징의 단면도,
도 6은 도 5의 내부하우징의 내부를 도시한 부분 절취도,
도 7은 도 2의 스테이터코어의 사시도,
도 8은 도 7의 스테이터코어의 일 측면도,
도 9는 도 2의 내부하우징 및 스테이터코어의 결합을 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 9의 결합상태의 측면도,
도 11은 도 10의 요부확대도,
도 12는 도 2의 스테이터의 사시도,
도 13은 도 2의 내부하우징 및 스테이터의 결합상태의 측면도,
도 14는 도 2의 베어링조립체의 사시도,
도 15는 도 14의 단면도,
도 16 내지 도 18은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 조립체의 축방향관통구간을 도시한 측면도,
도 19는 본 발명의 모터 조립체의 축방향관통구간에 대응되는 비교예를 도시한 도면,
도 20은 도 2의 모터 조립체의 구동시 작용을 설명하기 위한 도면,
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 조립체의 단면도,
도 22는 도 21의 요부확대도,
도 23는 도 21의 외부하우징 및 내부하우징의 축방향을 따른 일 측면도,
도 24는 도 22의 외부하우징 및 내부하우징의 축방향을 따른 타 측면도,
도 25는 도 21의 스페이서의 사시도,
도 26은 도 21의 모터 조립체의 구동 시 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 조립체의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이며, 도 3은 도 2의 분리사시도이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터 조립체(100)는, 외부하우징(110), 임펠러(150), 내부하우징(200), 스테이터(250) 및 로터(300)를 구비한다.
상기 외부하우징(110)은 양 측이 개구된 통 형상으로 구현될 수 있다.
상기 외부하우징(110)은, 예를 들면, 내부에 상기 임펠러(150)가 회전 가능하게 수용될 수 있다.
상기 외부하우징(110)은, 예를 들면, 원통 형상으로 구현될 수 있다.
상기 외부하우징(110)의 내부 일 측 단부에는 상기 임펠러(150)가 구비된다.
상기 임펠러(150)는, 예를 들면, 축방향을 따라 공기를 흡입하여 축방향으로 토출할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 임펠러(150)는, 예를 들면, 허브(151) 및 상기 허브(151)의 둘레에 이격 배치되는 복수의 블레이드(155)를 구비할 수 있다.
상기 외부하우징(110)의 내부에는 내부하우징(200)이 구비될 수 있다.
상기 내부하우징(200)은, 예를 들면, 상기 외부하우징(110)과 동심적으로 결합될 수 있다.
상기 내부하우징(200)은, 예를 들면, 일 측이 개구된 통 형상으로 구현될 수 있다.
상기 내부하우징(200)은, 예를 들면, 내부에 원통 형상의 수용공간이 구비될 수 있다.
상기 내부하우징(200)은 상기 외부하우징(110)에 비해 축소된 내경을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 외부하우징(110)의 내부에는 상기 임펠러(150) 및 내부하우징(200)이 축방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 외부하우징(110)의 내부로 축방향을 따라 공기가 이동될 수 있다.
상기 내부하우징(200) 및 외부하우징(110)의 사이에는 상기 임펠러(150)의 회전 시 축방향을 따라 공기가 이동되는 제1공기유로(P1)가 형성된다.
상기 내부하우징(200) 및 상기 외부하우징(110) 사이에는 상기 임펠러(150)의 회전 시 공기의 이동을 안내하는 베인(20011)이 구비된다.
상기 베인(20011)은 상기 내부하우징(200)의 원주방향을 따라 이격되게 복수 개로 구현된다.
상기 베인(20011)은 반경방향의 폭에 비해 축방향으로 긴 길이를 가진다.
상기 베인(20011)의 일 측면부는 상기 내부하우징(200)의 외면에 연결되고 타 측면부는 상기 외부하우징(110)의 내면에 연결된다.
상기 내부하우징(200)은, 예를 들면, 차단측 단부(2001) 및 개방측 단부(2002)를 구비할 수 있다.
상기 내부하우징(200)은, 예를 들면, 축방향을 따라 상기 차단측 단부(2001)가 상기 임펠러(150)에 근접하게 배치된다.
상기 내부하우징(200)의 개방측 단부(2002)는 축방향을 따라 상기 임펠러(150)로부터 먼 쪽에 배치된다.
상기 내부하우징(200)은 축방향을 따라 상기 외부하우징(110)의 단부로부터 외부로 돌출되는 돌출구간(2003)을 구비한다.
상기 내부하우징(200)의 돌출구간(2003)의 내부에는 상기 스테이터(250) 및 로터(300)가 배치된다.
상기 돌출구간(2003)의 내부에는 상기 스테이터(250)가 수용될 수 있게 스테이터수용부(2005)가 구비된다.
상기 스테이터(250)는, 예를 들면, 스테이터코어(251) 및 상기 스테이터코어(251)에 권선되는 스테이터코일(261)을 구비한다.
상기 스테이터(250)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251) 및 상기 스테이터코일(261)의 절연을 위한 인슐레이터(271)를 구비한다.
상기 스테이터코일(261)은, 예를 들면, 3상 교류 전원에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 스테이터코일(261)은, 예를 들면, 3상 교류 전원의 각 상(예를 들면, U상, V상, W상)에 각각 연결되는 3개의 상코일(2611)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터코어(251)의 내부에는 상기 로터(300)가 소정의 공극(air gap)(G)을 두고 회전 가능하게 수용될 수 있게 로터수용공(253)이 구비된다.
상기 인슐레이터(271)는, 예를 들면, 금형의 내부에 상기 스테이터코어(251)가 인서트(insert)된 상태에서 사출 성형에 의해 제작될 수 있다.
상기 스테이터(250)의 내부에는 상기 로터(300)가 구비된다.
상기 로터(300)는, 예를 들면, 회전축(301), 상기 회전축(301)에 결합되는 영구자석(305)을 구비하여 구성된다.
본 실시예에서, 상기 영구자석(305)은 원통형상으로 구현될 수 있다.
본 실시예의 모터 조립체(100)는, 상기 스테이터(250)는, 예를 들면, 외경이 39mm로 형성되고, 상기 로터(300)는 예를 들면, 외경이 9.5mm인 초소형 모터 조립체로 구성될 수 있다.
본 실시예의 모터 조립체(100)는, 고속 회전 모터로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 상기 스테이터(250) 및 로터(300)는 120krpm 내지 185krpm으로 회전될 수 있게 구성될 수 있다.
상기 영구자석(305)의 내부에는 상기 회전축(301)이 수용되는 회전축공(2051)이 구비된다.
상기 영구자석(305)은 축방향을 따라 긴 길이를 가지며, 상기 회전축공(2051)은 축방향을 따라 관통 형성된다.
본 실시예에서, 상기 스테이터(250) 및 로터(300)는 크기가 상대적으로 작은 초소형 모터 조립체(100)로 구성되고, 상기 로터(300)가 회전축(301) 및 영구자석(305)을 구비하여 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 로터는 복수의 전기강판을 절연적층하여 형성되는 로터코어(미도시)를 구비하고 상기 로터코어에 영구자석(미도시)이 결합되게 구성될 수도 있다.
상기 스테이터(250)의 일 측에는 피씨비(320)(Printed Circuit Board: 인쇄회로기판)가 구비된다.
상기 피씨비(320)는, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 전기회로가 구비되는 기판(3201) 및 상기 기판(3201)으로부터 돌출되는 복수의 연결핀(3205)을 구비하여 구성된다.
상기 기판(3201)은, 예를 들면, "Y" 형상으로 구현될 수 있다.
상기 기판(3201)에는, 예를 들면, 전기회로를 구성하는 복수의 회로부품(3203)이 구비된다.
상기 복수의 연결핀(3205)은, 예를 들면, 축방향을 따라 돌출되고 상기 스테이터코일(261)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 복수의 연결핀(3205)은, 예를 들면, 3쌍으로 구현될 수 있다.
상기 복수의 연결핀(3205) 중 3개는, 예를 들면, 상기 스테이터코일(261)의 각 상코일(2611)(U상, V상, W상)의 일 단부(전원선)에 각각 연결될 수 있다.
상기 복수의 연결핀(3205) 중 나머지 3개는, 예를 들면, 상기 스테이터코일(261)의 각 상코일(2611)(U상, V상, W상)의 타 단부(중성선)에 각각 연결될 수 있다.
한편, 상기 임펠러(150)는, 예를 들면, 합성수지부재로 형성될 수 있다.
상기 허브(151)에는, 예를 들면, 회전축(301)이 수용될 수 있게 회전축수용부(1511)가 축방향을 따라 관통 되게 형성될 수 있다.
상기 임펠러(150)는, 예를 들면, 상기 회전축(301)에 결합되는 회전축결합부재(1520)를 구비할 수 있다.
상기 회전축결합부재(1520)는, 예를 들면, 금속부재로 형성될 수 있다.
상기 임펠러(150)는 상기 회전축결합부재(1520)가 금형의 내부에 인서트되어 사출 성형에 의해 제작될 수 있다.
이에 의해, 상기 임펠러(150)의 허브(151)의 강도가 증대되고, 상기 임펠러(150) 및 상기 회전축(301)의 결합력이 증대될 수 있다.
또한, 상기 임펠러(150)는 금속부재로 된 상기 회전축결합부재(1520)를 구비하여 구성됨으로써, 상기 임펠러(150)의 질량이 증가될 수 있다. 이에 의해, 상기 임펠러(150)는 미리 설정된 크기의 관성(회전관성)을 구비하여 회전이 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 임펠러(150)(허브(151))에는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)을 향하는 면에 캐비티(1513)가 구비된다.
상기 캐비티(1513)는, 예를 들면, 축방향을 따라 함몰되고 원주방향을 따라 연장된다.
즉, 상기 캐비티(1513)는, 예를 들면, 링 형상 또는 원형 고리 형상을 구비한다.
상기 캐비티(1513)의 내부에는 상기 회전축(301)의 둘레에 배치되는 보스(1515)가 구비된다.
상기 캐비티(1513)의 내부에는 상기 보스(1515)와 상기 내부하우징(200) 사이(틈새)를 차단하는 차단리브(2007)가 구비된다.
이에 의해, 상기 임펠러(150)(보스(1515))와 상기 내부하우징(200) 사이로 외부로부터 이물질이 유입되는 것이 억제될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 임펠러(150)의 보스(1515)와 상기 내부하우징(200) 사이에 이물질이 삽입되어 상기 이물질에 기인한 구속 발생이 억제될 수 있다.
상기 차단리브(2007)는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)의 차단측 단부(2001)에 구비된다.
상기 차단리브(2007)는, 예를 들면, 상기 임펠러(150)측 단부(차단측 단부(2001))로부터 축방향을 따라 돌출되고 원주방향을 따라 연장되게 형성된다.
상기 차단리브(2007)는, 상기 임펠러(150)측으로 개구된 원통형상으로 구현될 수 있다.
상기 임펠러(150)와 상기 로터(300) 사이에는 상기 회전축(301)을 지지하는 베어링조립체(350)가 구비된다.
상기 내부하우징(200)에는 상기 베어링조립체(350)가 수용결합되는 베어링조립체수용부(2009)가 구비된다.
한편, 본 발명의 모터 조립체(100)는 상기 임펠러(150)의 회전 시 공기가 이동되는 제1공기유로(P1) 및 제2공기유로(P2)를 구비하여 구성된다.
도 4는 도 3의 내부하우징의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(200)은 상기 외부하우징(110)에 비해 긴 길이를 구비한다.
상기 외부하우징(110)의 내부 일 단부에는 상기 임펠러(150)가 수용되는 임펠러수용공간(112)이 형성된다.
상기 임펠러수용공간(112)의 일 측에는 상기 내부하우징(200)이 수용된다.
상기 내부하우징(200)은 상기 외부하우징(110)의 내부에 동심적으로 배치된다.
상기 내부하우징(200)은 도면상 상측이 차단되고 하측이 개구된 원통형상으로 구현된다.
상기 내부하우징(200)은 외경이 동일하게 구성된다.
상기 내부하우징(200)의 차단측 단부(2001)에는 상기 회전축(301)이 수용될 수 있게 회전축공(20010)이 관통 형성된다.
상기 회전축공(20010)의 둘레에는 축방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 연장된 차단리브(2007)가 구비된다.
이에 의해, 상기 회전축공(20010)의 내부로 이물질이 유입되는 것이 억제될 수 있다.
상기 차단리브(2007)의 외측에는 상기 내부하우징(200)을 축방향을 따라 관통되는 축방향관통구간(220)이 구비된다.
상기 축방향관통구간(220)은 상기 차단리브(2007)의 외측에 원주방향을 따라 이격되게 복수 개로 구성된다.
상기 내부하우징(200)의 차단측 단부(2001)에는 외측으로 경사지고 원주방향을 따라 연장된 안내경사면(2008)이 구비된다.
상기 안내경사면(2008)은 최소외경이 상기 임펠러(150)의 허브(151)의 외경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 안내경사면(2008)의 최대외경은 상기 내부하우징(200)의 외경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 임펠러(150)의 회전 시 공기의 이동이 원활하게 될 수 있다.
상기 내부하우징(200)의 외면에는 복수의 베인(20011)이 구비된다.
상기 복수의 베인(20011)은 축방향에 대해 각각 기울어지게 배치된다.
상기 복수의 베인(20011)은, 예를 들면, 상기 임펠러(150)의 회전방향을 따라 기울어지게 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 임펠러(150)가 도면상 반시계방향으로 회전되는 경우, 상기 복수의 베인(20011)은 상기 임펠러(150)와 가까운 단부가 도면상 좌측에 배치되고 먼 단부가 우측에 배치되도록 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1공기유로(P1)는 상기 내부하우징(200) 및 상기 외부하우징(110)의 사이를 경유하게 구성된다.
상기 제2공기유로(P2)는 상기 임펠러(150)의 회전 시 공기가 상기 내부하우징(200)의 내부를 경유하게 구성된다.
상기 제2공기유로(P2)는 도면상 공기가 축방향을 따라 상기 내부하우징(200)의 하부에서 유입되어 상기 내부하우징(200)의 상단으로 토출될 수 있게 형성된다.
즉, 상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 내부하우징(200)의 돌출구간(2003)의 외측의 제1공기유로(P1)의 공기 방향과 상기 돌출구간(2003)의 내측의 제2공기유로(P2)의 공기 방향은 서로 반대로 형성된다.
도 5는 도 3의 임펠러, 외부하우징 및 내부하우징의 단면도이고, 도 6은 도 5의 내부하우징의 내부를 도시한 부분 절취도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 외부하우징(110)의 내부에는 축방향을 따라 상기 임펠러(150) 및 상기 내부하우징(200)이 미리 설정된 거리 이격되게 배치된다.
여기서, 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200)의 미리 설정된 이격거리는, 예를 들면, 0.7mm 이상으로 구성될 수 있다.
상기 임펠러(150)의 상기 내부하우징(200)을 향하는 면에 상기 캐비티(1513)가 구비된다.
상기 제2공기유로(P2)는 상기 캐비티(1513)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제2공기유로(P2)는, 상기 내부하우징(200)의 내부, 상기 캐비티(1513) 및 상기 임펠러(150) 및 내부하우징(200) 사이(틈새)를 경유하게 구성된다.
상기 내부하우징(200)의 내부에는 상기 스테이터(250)가 수용되는 스테이터수용부(2005)가 형성된다.
상기 스테이터수용부(2005)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)가 수용되는 스테이터코어수용구간(20051)을 구비한다.
상기 스테이터수용부(2005)는 상기 스테이터코어(251)의 일 측(도면상 상측)으로 돌출되는 인슐레이터(271)가 수용되는 인슐레이터수용구간(20052)을 구비한다.
이에 의해, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 스테이터코어(251)는, 상기 인슐레이터수용구간(20052)에 대응되는 거리로 서로 이격될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 인슐레이터수용구간(20052)은, 예를 들면, 5.6mm 이상으로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 인슐레이터수용구간(20052)은 상기 스테이터코어수용구간(20051)에 비해 작은 내경을 구비하게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 내부하우징(200)의 내부에 상기 스테이터(250)의 결합 시 상기 스테이터코어수용구간(20051)에 상기 스테이터코어(251)가 접촉됨으로써, 상기 스테이터(250)의 과도한 삽입이 억제될 수 있다.
상기 내부하우징(200)의 내부 일 측(도면상 상부)에는 상기 베어링조립체(350)가 수용되는 베어링조립체수용부(2009)가 형성된다.
상기 베어링조립체수용부(2009)는, 예를 들면, 상기 스테이터수용부(2005)(상기 인슐레이터수용구간(20052))에 비해 작은 내경을 구비하게 구성될 수 있다.
한편, 상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 임펠러(150)의 블레이드(155)의 회전영역은 압력이 저하되고, 축방향을 따라 상기 임펠러(150)의 전방영역의 공기가 흡입되어 상기 임펠러(150)의 후방영역으로 토출된다.
이에 따라, 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200)의 사이(틈새)는 대기압보다 낮은 압력(부압)이 형성된다.
상기 내부하우징(200)의 내부에는 상기 임펠러(150)의 회전시 공기가 상기 내부하우징(200)의 내부를 경유하여 상기 임펠러(150)의 배면에서 반경방향으로 이동된 후, 상기 제1공기유로(P1)의 공기와 합류될 수 있게 제2공기유로(P2)의 일부가 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 제2공기유로(P2)는, 상기 내부하우징(200)의 하단으로부터 공기가 유입되는 영역, 상기 내부하우징(200)의 내부 및 상기 임펠러(150) 및 상기 내부하우징(200)의 사이 공간을 포함하여 구성될수 있다.
상기 제2공기유로(P2)는, 예를 들면, 상기 축방향관통구간(220)을 포함한다.
상기 축방향관통구간(220)은 상기 내부하우징(200)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체(350)의 외측에 축방향을 따라 관통 형성된다.
이에 의해, 상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 내부하우징(200)의 내부와 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200)의 사이 공간이 상기 축방향관통구간(220)에 의해 상호 연통된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 내부하우징(200)의 내부는 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200) 사이(공간)와 연통됨으로써, 상기 내부하우징(200)의 내부의 공기는 압력차에 의해 상기 축방향관통구간(220)을 통해 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200) 사이(공간)으로 이동될 수 있다.
한편, 상기 스테이터수용부(2005)의 내부에는 반경방향을 따라 돌출되고 축방향을 따라 연장된 결합돌기(3301)가 구비된다.
보다 구체적으로, 상기 결합돌기(3301)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어수용구간(20051)에 형성될 수 있다.
도 7은 도 2의 스테이터코어의 사시도이고, 도 8은 도 7의 스테이터코어의 일 측면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코어(251)는, 요크(2513); 및 상기 요크(2513)의 내면에 반경방향을 따라 돌출되는 복수의 티스(2515)를 구비하여 구성된다.
상기 요크(2513)는, 예를 들면, 원형 고리 형상으로 구현된다.
상기 요크(2513)의 외면은, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)의 내면 형상에 대응되는 형상(원형 단면)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 티스(2515)는 3개로 구현될 수 있다.
상기 요크(2513)의 원주방향을 따라 서로 인접된 2개의 티스(2515) 사이에는 슬롯(2517)이 각각 형성된다.
상기 슬롯(2517)은 3개로 구현될 수 있다.
상기 복수의 티스(2515)의 단부(내측 단부)에는 상기 로터(300)가 상기 공극(G)을 두고 회전 가능하게 수용될 수 있게 로터수용공(253)이 형성된다.
상기 복수의 티스(2515)의 단부에는 원주방향을 따라 양 측으로 각각 연장된 슈(shoe)(2516)가 각각 구비된다.
상기 슈(2516)의 내면은, 예를 들면, 상기 로터(300)의 영구자석(305)의 회전반경에 대응되는 원호 형상으로 구현된다.
상기 슈(2516)의 내면과 상기 영구자석(305)의 외면 사이에 상기 공극(G)이 형성된다.
상기 슈(2516)의 내면은 상기 로터수용공(253)을 형성한다.
상기 스테이터코어(251)는, 예를 들면, 상기 요크(2513) 및 복수의 티스(2515)를 각각 구비한 복수의 전기강판(2511)을 절연 적층하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 스테이터(250)(스테이터코어(251))는 상기 내부하우징(200)과 축방향을 따라 결합되게 구성된다.
상기 내부하우징(200) 및 상기 스테이터(250)는, 예를 들면, 축방향을 따라 상대 이동 가능하고 원주방향을 따라 상호 구속되게 맞물림되는 맞물림부(330)를 구비하여 구성된다.
이는 상기 내부하우징(200) 및 상기 스테이터(250)가 원주방향을 따라 미리 설정된 위치에서 상호 결합되도록 하기 위함이다.
상기 맞물림부(330)는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)의 내면에 반경방향을 따라 돌출되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기(3301); 및 상기 결합돌기(3301)가 수용될 수 있게 상기 스테이터(250)의 외면에 반경방향을 따라 함몰되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기수용부(3302);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스테이터코어(251)의 외면에는 반경방향을 따라 함몰되고 축방향을 따라 연장된 결합돌기수용부(3302)가 구비된다.
상기 결합돌기수용부(3302)는, 예를 들면, 상기 복수의 티스(2515)에 대응되게 복수 개로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 결합돌기수용부(3302)는, 예를 들면, 3개로 구현될 수 있다.
상기 결합돌기수용부(3302)는, 예를 들면, 원호 단면 형상으로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 스테이터코어(251)의 원주방향을 따른 상기 결합돌기수용부(3302)의 중심은 상기 스테이터코어(251)의 원주방향을 따른 상기 티스(2515)의 중심과 일치되게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 티스(2515)를 따라 이동하는 플럭스(flux)의 자기 저항 증가가 억제될 수 있다.
도 9는 도 2의 내부하우징 및 스테이터코어의 결합을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 9의 결합상태의 측면도이며, 도 11은 도 10의 요부확대도이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(200)과 상기 스테이터코어(251)를 결합하고자 할 때는, 상기 스테이터코어(251)의 결합돌기수용부(3302)가 상기 내부하우징(200)의 결합돌기(3301)에 대응되게 상기 스테이터코어(251)를 상기 내부하우징(200)의 개구에 배치한다.
다음, 상기 스테이터코어(251)를 축방향을 따라 상기 내부하우징(200)의 내부로 삽입하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 결합돌기(3301)가 상기 결합돌기수용부(3302)에 삽입된 상태에서 축방향을 따라 상대 이동되면서 결합된다.
상기 내부하우징(200)의 내부에 상기 스테이터코어(251)의 결합이 완료되면 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 축방향관통구간(220)은 원주방향을 따라 서로 인접한 티스(2515)의 사이, 즉 슬롯(2517)에 각각 대응되게 배치된다.
본 실시예에서, 상기 축방향관통구간(220)은 3개의 슬롯(2517)에 대응되게 3개로 구현될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 원호 형상으로 구현될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 동심적으로 배치되는 내면부(2201) 및 외면부(2202), 그리고 상기 내면부(2201) 및 외면부(2202)의 양 측을 연결하는 연결부(2203)를 구비하여 구성된다.
상기 내면부(2201)는, 상기 내부하우징(200)의 중심으로부터 일정한 반경을 가지는 원호로 구성될 수 있다.
상기 외면부(2202)는 상기 내면부(2201)의 외측에 상기 내부하우징(200)의 중심으로부터 일정한 반경을 가지는 원호로 구성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)의 연결부(2203)는, 예를 들면, 원호 형상을 구비할 수 있다.
상기 연결부(2203)는 원주방향을 따라 외측으로 볼록한 원호 형상으로 각각 구현될 수 있다.
도 12는 도 2의 스테이터의 사시도이고, 도 13은 도 2의 내부하우징 및 스테이터의 결합상태의 측면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(250)는, 스테이터코어(251), 상기 스테이터코어(251)에 권선되는 스테이터코일(261) 및 상기 스테이터코어(251)와 상기 스테이터코일(261)의 절연을 위한 인슐레이터(271)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 인슐레이터(271)는, 예를 들면, 전기 절연물질(예를 들면, 합성수지부재)로 형성된다.
상기 인슐레이터(271)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)가 금형의 내부에 인서트(insert)된 상태에서, 상기 전기 절연물질을 상기 금형의 내부에 충전하여 몰딩(제작)될 수 있다.
상기 인슐레이터(271)는, 예를 들면, 축방향을 따라 상기 스테이터코어(251)의 일 단부에 축방향을 따라 돌출되게 형성되는 제1인슐레이터(2711) 및 상기 스테이터코어(251)의 타 단부에 축방향을 따라 돌출되게 형성되는 제2인슐레이터(2712)를 구비할 수 있다.
상기 제1인슐레이터(2711)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)의 외경에 비해 축소된 외경을 가지게 구성될 수 있다.
상기 제2인슐레이터(2712)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)의 외경에 비해 확장된 외경을 가지게 구성될 수 있다.
상기 제1인슐레이터(2711)는 상기 내부하우징(200)의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 제1인슐레이터(2711)는 상기 내부하우징(200)의 내부 상기 인슐레이터수용구간(20052)에 배치될 수 있다.
상기 제2인슐레이터(2712)는 상기 내부하우징(200)의 외부에 배치될 수 있다.
상기 제2인슐레이터(2712)는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)의 단부와 접촉될 수 있다.
상기 제1인슐레이터(2711) 및 제2인슐레이터(2712)는, 상기 요크(2513)의 내면부 및 상기 복수의 티스(2515)의 둘레면(도면상 양 측면, 상면 및 저면)을 둘러싸게 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1인슐레이터(2711) 및 제2인슐레이터(2712)는 상기 스테이터코일(261)의 엔드턴을 절연할 수 있게 축방향으로 각각 돌출될 수 있다.
상기 스테이터코일(261)은, 예를 들면, 상기 복수의 티스(2515)의 둘레에 집중적으로 권선되는 복수의 상코일(2611)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 상코일(2611)은, 예를 들면, 3상 교류 전원의 각 상(U상, V상, W상)에 각각 연결되게 구성된다.
상기 제2공기유로(P2)는 상기 스테이터(250)의 내부를 경유하는 스테이터내부구간(210)을 포함하여 구성된다.
상기 스테이터내부구간(210)은, 예를 들면, 상기 스테이터(250)와 상기 로터(300) 사이에 형성되는 공극(G)을 포함할 수 있다.
상기 스테이터내부구간(210)은, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)와 상기 스테이터코일(261) 사이에 형성되는 공간(슬롯(2517)의 내부 빈공간)을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 스테이터(250)가 상기 내부하우징(200)의 내부에 삽입 결합되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(200)의 결합돌기(3301) 및 상기 스테이터코어(251)의 결합돌기수용부(3302)에 의해, 상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 그 중심이 서로 인접된 2개의 상코일(2611)의 단부 사이에 대응되게 배치된다.
한편, 상기 제2공기유로(P2)를 형성하는 상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 상기 복수의 상코일(2611)의 단면적 보다 작은 단면적을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)의 단면적은, 예를 들면, 상기 복수의 상코일(2611)의 각각의 단면적의 0.75 내지 0.80의 크기로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 실시예에서, 상기 복수의 상코일(2611) 각각의 단면적이 12.7mm2 인경우, 상기 축방향관통구간(220)의 단면적은, 예를 들면, 상기 상코일(2611) 각각의 단면적의 0.775인 9.85mm2 로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 임펠러(150)의 회전 시 상기 내부하우징(200)의 내부 상기 제2공기유로(P2)를 따라 이동되는 공기가 미리 설정된 속도로 안정적으로 이동될 수 있다.
도 14는 도 2의 베어링조립체의 사시도이고, 도 15는 도 14의 베어링조립체의 단면도이다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 베어링조립체(350)는, 축방향을 따라 서로 이격 배치되는 제1베어링(351) 및 제2베어링(352)을 구비한다.
상기 제1베어링(351)은, 예를 들면, 외륜(354), 상기 외륜(354)의 내부에 동심적으로 배치되는 내륜(355) 및 상기 외륜(354)과 내륜(355) 사이에 구비되는 복수의 볼(356)을 구비한 볼베어링으로 구현될 수 있다.
상기 제2베어링(352)은, 예를 들면, 상기 외륜(354)의 내부에 동심적으로 배치되는 내륜(355) 및 상기 외륜(354)과 내륜(355) 사이에 구비되는 복수의 볼(356)을 구비한 볼베어링으로 구현될 수 있다.
상기 베어링조립체(350)는, 상기 제1베어링(351) 및 상기 제2베어링(352) 사이에 삽입되는 스페이서(353)를 구비한다.
상기 스페이서(353)는, 예를 들면, 원통 형상으로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 스페이서(353)는, 원통부(3531), 상기 원통부(3531)의 양 측에 형성되는 측면부(3532)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 양 측면부(3532)에는 상기 회전축(301)이 수용될 수 있게 회전축공(3533)이 관통 형성될 수 있다.
상기 스페이서(353)의 일 단부는 상기 제1베어링(351)에 접촉되고 타 단부는 상기 제2베어링(352)에 접촉될 수 있다.
이에 의해, 상기 제1베어링(351) 및 제2베어링(352)이 미리 설정된 거리로 이격된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 베어링조립체(350)의 일 측에는 상기 베어링조립체(350)를 축방향에 대해 고정하는 고정부재(360)가 구비될 수 있다.
상기 고정부재(360)는 상기 회전축(301)에 고정 결합될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링조립체(350)가 축방향을 따라 상기 고정부재(360)측으로 이동되는 것이 억제될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1베어링(351) 및 제2베어링(352)은 상기 스페이서(353)에 의해 서로 접근되는 방향으로 이동되는 것이 억제될 수 있다.
상기 제1베어링(351)은 상기 베어링조립체수용부(2009)의 내부에 수용되어 상기 제2베어링(352)으로부터 멀어지는 방향으로 이동되는 것이 억제되게 지지되고, 상기 제2베어링(352)은 상기 고정부재(360)에 의해 서로 멀어지는 방향으로 이동되는 것이 억제될 수 있다.
이하, 도 16 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터 조립체의 축방향관통구간(220)의 구조에 대해 설명한다.
도 16 내지 도 18은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 조립체의 축방향관통구간을 도시한 측면도이고, 도 19는 본 발명의 모터 조립체의 축방향관통구간에 대응되는 비교예를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 상기 내부하우징(200)에는 상기 임펠러(150)의 회전 시 공기가 상기 내부하우징(200)의 내부를 경유하여 이동되는 제2공기유로(P2)가 구비된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 제2공기유로(P2)는 상기 내부하우징(200)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체(350)의 외측에 축방향을 따라 관통되는 축방향관통구간(220a)을 구비하여 구성된다.
상기 축방향관통구간(220a)은, 예를 들면, 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 단면적의 0.75-0.80에 대응(예를 들면, 0.775)되는 단면적을 구비하게 구성된다.
상기 축방향관통구간(220a)은 상기 내부하우징(200)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체수용부(2009)로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성된다.
여기서, 상기 축방향관통구간(220a)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 미리 설정된 거리는, 예를 들면, 0.5mm 이상 2.0mm 미만으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 축방향관통구간(220a)은 상기 베어링조립체수용부(2009)와 반경방향을 따라 제1거리(D1)를 두고 이격 배치될 수 있다. 상기 제1거리(D1)는, 예를 들면 0.5mm로 구성될 수 있다.
즉, 상기 축방향관통구간(220a)은 내면부가 상기 베어링조립체수용부(2009)와 상기 제1거리(D1)인 0.5mm거리를 두고 원호 형상으로 형성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)의 외면부는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내경면에 대응되는 원호형상으로 구현될 수 있다.
여기서, 상기 축방향관통구간(220)의 단면적은 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611) 단면적의 0.75 내지 0.80 범위(예를 들면, 0.775)에서 형성되므로, 상기 축방향관통구간(220a)의 양 측면은 미리 설정된 제1내각(θ1)을 이루게 구성될 수 있다.
한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 축방향관통구간(220b)은 상기 베어링조립체수용부(2009)와 반경방향을 따라 제2거리(D2)를 두고 이격되게 구성될 수 있다.
상기 제2거리(D2)는, 예를 들면, 1.0mm 로 구성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220b)의 내면부는 상기 베어링조립체수용부(2009)와 상기 제2거리(D2)인 1.0mm 거리를 이루는 원호로 구성되고, 상기 축방향관통구간(220b)의 외면부는, 전술한 바와 같이, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내경에 대응되는 원호로 구현될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220b)의 단면적은 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 단면적의 0.75 내지 0.80에 대응(예를 들면, 0.775)되게 형성되므로, 상기 축방향관통구간(220b)의 양 측면은 원주방향을 따라 확장되어 제2내각(θ2)을 구비하게 구성될 수 있다.
여기서, 본 실시예의 축방향관통구간(220b)은 도 16에 도시된 축방향관통구간(220a)에 비해 상기 베어링조립체수용부(2009)로부터 상대적으로 멀리 이격되므로 반경방향으로 축소되고 원주방향으로 확장될 수 있다.
또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 축방향관통구간(220c)은 상기 베어링조립체수용부(2009)와 반경방향을 따라 제3거리(D3) 이격되게 구성될 수 있다. 상기 제3거리(D3)는, 예를 들면, 1.5mm로 구성될 수 있다.
이 경우 상기 축방향관통구간(220c)의 내면부는 상기 베어링조립체수용부(2009)와 상기 제3거리(D3)인 1.5mm 거리를 이루는 원호로 구성되고, 상기 축방향관통구간(220)의 외면부는, 전술한 바와 같이, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내경에 대응되는 원호로 구성된다.
상기 축방향관통구간(220)의 단면적이 동일하게 구성되는 경우, 상기 축방향관통구간(220)의 양 측면은 원주방향을 따라 확장되어 제3내각(θ3)을 이루게 구성된다.
여기서, 본 실시예의 축방향관통구간(220c)은 전술한 실시예에 비해 상기 베어링조립체(350)로부터 더 멀리 이격되므로, 상기 축방향관통구간(220)의 양 측면은 상기 제2내각(θ2)에 비해 큰 제3내각(θ3)을 이루게 구성된다.
한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 비교예의 축방향관통구간(220d)은 상기 베어링조립체(350)와 반경방향을 따라 제4거리(D4) 이격되게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제4거리(D4)는, 예를 들면, 2.0mm로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 축방향관통구간(220d)의 단면적은 전술한 실시예들과 동일하게 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 단면적의 0.75 내지 0.80(예를 들면, 0.775)에 대응되게 형성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)은, 전술한 실시예에 비해 상기 베어링조립체수용부(2009)로부터 더 멀리 이격되므로, 상기 축방향관통구간(220)의 양 측면은 상기 제3내각(θ3)에 비해 더 큰 제4내각(θ4)을 구비하게 구성된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 임펠러(150)의 회전 구동 시, 상기 제2공기유로(P2)의 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부 유속은 아래 표 1과 같다.
축방향관통구간과 베어링조립체수용부 사이의 거리(mm) 상코일 단면적
(㎟)		 축방향관통구간 단면적
(㎟)		 슬롯 내부 유속
(m/s)
0.5 12.7 9.85 7.5
1.0 12.7 9.85 8.1
1.5 12.7 9.85 7.2
2.0 12.7 9.85 6.9
상기 도 16 내지 도 19와 관련하여 전술한 바와 같이, 상기 내부하우징(200)의 축방향관통구간(220)의 단면적은 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 단면적의 0.775에 대응되게 동일하게 구성되고, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 반경방향을 따른 거리를 상기 제1거리(D1), 제2거리(D2), 제3거리(D3) 및 제4거리(D4)로 각각 가변되는 경우, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부의 유속은 서로 상이하게 형성된다.
보다 구체적으로, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 거리가 상기 제2거리(D2)인 1.0mm인 경우, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부 유속이 가장 빠른 8.1m/s이고, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 거리가 상기 제1거리(D1)인 0.5mm인 경우에는 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 유속이 7.5m/s로 약간 감소된다.
그리고, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 거리가 상기 제3거리(D3)인 1.5mm인 경우의 유속은 7.2m/s로 더욱 감소되며, 상기 축방향관통구간(220)과 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 거리가 상기 제3거리(D3)인 1.5mm를 초과할 경우, 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부 유속은 점진적으로 감소하였으며, 상기 베어링조립체수용부(2009) 사이의 거리가 상기 제4거리(D4)인 2.0mm인 경우 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 유속은 6.9m/s로 확인된 바 있다.
이하, 도 20을 참조하여 본 발명의 모터 조립체의 작용에 대해 설명한다.
이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(261)에 전력이 인가되면, 상기 스테이터코일(261)에 의해 형성된 자계와 상기 영구자석(305)에 의해 형성된 자계가 상호 작용하여 상기 로터(300)는 상기 회전축(301)을 중심으로 회전된다.
상기 회전축(301)이 회전됨과 동시에 상기 임펠러(150)가 회전되고, 상기 임펠러(150)가 회전되면, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(200) 및 상기 외부하우징(110)의 사이에 상기 제1공기유로(P1)를 따라 공기가 유동됨과 아울러 상기 내부하우징(200)의 내부를 경유하는 상기 제2공기유로(P2)를 따라 공기가 각각 이동된다.
보다 구체적으로, 상기 임펠러(150)가 구동되면 상기 임펠러(150)의 전방(도면상 상측)의 공기가 상기 외부하우징(110)의 내부로 흡입되어 상기 임펠러(150)를 경유하여 축방향을 따라 후방(도면상 하측)으로 토출된다. 상기 외부하우징(110)의 하단에서 토출된 공기는 상기 내부하우징(200)의 외면을 따라 이동될 수 있다.
상기 임펠러(150)가 회전 구동되면 상기 복수의 블레이드(155)의 회전에 의해 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200)의 사이영역은 대기압보다 낮은 기압(부압)이 형성되고, 상기 내부하우징(200)의 내부 공간은 상기 축방향관통구간(220)에 의해 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200) 사이와 연통된다.
이에 의해, 상기 내부하우징(200)의 내부의 공기는 압력차에 의해 상기 축방향관통구간(220)을 통과해 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200) 사이 공간으로 이동된다.
이때, 축방향관통구간(220)을 통과한 공기는 상기 캐비티(1513)의 내부로 이동되고, 상기 캐비티(153)의 내면을 따라 이동되면서 방향이 전환되고, 상기 임펠러(150)의 반경방향을 따라 외측으로 이동된 후 상기 제1공기유로(P1)의 공기와 합류하여 축방향을 따라 토출된다.
상기 내부하우징(200)의 내부 공기가 상기 축방향관통구간(220)을 통해 배출됨으로써 상기 내부하우징(200)의 내부의 압력이 저하되고 상기 내부하우징(200)의 하부 개구를 통해 상기 내부하우징(200)의 외부의 공기가 상기 내부하우징(200)의 내부로 유입된다.
상기 내부하우징(200)의 내부로 유입된 공기는 상기 스테이터내부구간(210), 즉 상기 스테이터코어(251)와 상기 로터(300) 사이의 공극(G) 및 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 사이의 빈공간을 통해 상기 축방향관통구간(220)으로 이동된다.
이에 의해, 상기 스테이터(250) 및 로터(300)의 냉각이 촉진되며, 특히 운전시 전기저항열에 의해 열이 발생되는 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.
또한, 상기 내부하우징(200)의 하부 개구를 통해 유입되는 공기에 의해 상기 피씨비(320)의 냉각이 촉진될 수 있다.
이하, 도 21 내지 도 25를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 조립체의 단면도이고, 도 22는 도 21의 요부확대도이며, 도 23는 도 21의 외부하우징 및 내부하우징의 축방향을 따른 일 측면도이고, 도 24는 도 22의 외부하우징 및 내부하우징의 축방향을 따른 타 측면도이며, 도 25는 도 21의 스페이서의 사시도이고, 도 26은 도 21의 모터 조립체의 구동 시 작용을 설명하기 위한 도면다. 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 모터 조립체(100a)는, 외부하우징(110), 임펠러(150), 내부하우징(200a), 스테이터(250) 및 로터(300)를 구비한다.
상기 외부하우징(110)은 양 측이 개구된 원통 형상을 구비한다.
상기 외부하우징(110)의 내부 일 측에는 상기 임펠러(150)가 회전 가능하게 수용된다.
상기 임펠러(150)는, 허브(151) 및 상기 허브(151)의 둘레에 배치되는 복수의 블레이드(155)를 구비한다.
상기 임펠러(150)에는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200)을 향하는 면에 축방향을 따라 함몰되고 원주방향을 따라 연장된 캐비티(1513)가 구비된다.
상기 차단리브(2007)의 내측에는 상기 임펠러(150)의 보스(1515)가 수용 배치된다.
이에 의해, 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200a)의 사이(틈새)가 차단될 수 있다.
상기 캐비티(1513)의 내부에는 상기 내부하우징(200a)으로부터 축방향을 따라 돌출되고 원주방향을 따라 연장된 차단리브(2007)가 수용된다.
상기 외부하우징(110)의 내부 상기 임펠러(150)의 일 측에는 상기 내부하우징(200a)이 수용된다.
상기 내부하우징(200a)은 일 측이 개구된 원통 형상을 구비한다.
상기 내부하우징(200a)은, 예를 들면, 축방향을 따라 상기 외부하우징(110)의 일 측 단부로부터 외측으로 돌출되는 돌출구간(2003)을 구비한다.
상기 내부하우징(200a)의 내부에는 상기 스테이터(250)가 수용 결합된다.
상기 돌출구간(2003)의 내부에는 상기 스테이터(250)가 수용되는 스테이터수용부(2005)가 형성된다.
상기 내부하우징(200a)의 내부에는 베어링조립체(350a)가 수용되는 베어링조립체수용부(2009)가 형성된다.
상기 베어링조립체(350a)는, 예를 들면, 축방향을 따라 상기 임펠러(150)와 상기 로터(300) 사이에 배치되어 상기 임펠러(150) 및 상기 로터(300)를 회전 가능하게 지지한다.
상기 베어링조립체(350a)는, 예를 들면, 축방향을 따라 서로 이격되는 제1베어링(351) 및 제2베어링(352), 그리고 상기 제1베어링(351)과 상기 제2베어링(352) 사이에 구비되는 스페이서(353a)를 포함한다.
상기 제1베어링(351) 및 제2베어링(352)은, 외륜(354), 내륜(355) 및 상기 외륜(354)과 내륜(355) 사이에 구비되는 복수의 볼(356)을 구비하여 구성된다.
상기 스페이서(353a)는, 예를 들면, 원통부(3531) 및 양 측면부(3532)를 구비하여 구성된다. 상기 양 측면부(3532)에는, 예를 들면, 상기 회전축(301)이 수용결합될 수 있게 회전축공(3533)이 관통 형성될 수 있다.
상기 원통부(3531)에는, 예를 들면, 상기 원통부(3531)의 내외가 연통될 수 있게 관통된 관통부(3534)가 형성될 수 있다. 상기 관통부(3534)는, 예를 들면, 양 단부(도면상 상기 로터측 단부(하단부) 및 상기 임펠러측 단부(상단부))에 각각 관통 형성되는 하부관통부(35341) 및 상부관통부(35342)를 구비할 수 있다.
상기 스테이터(250)는, 스테이터코어(251) 및 상기 스테이터코어(251)에 권선되는 스테이터코일(261)을 구비한다.
상기 스테이터코일(261)은, 예를 들면, 3상 교류 전원에 연결되는 복수의 상코일(2611)을 구비하여 구성된다.
상기 복수의 상코일(2611)은, 예를 들면, 3상 교류 전원의 각 상(U상, V상, W상)에 통전 가능하게 연결될 수 있게 구성된다.
상기 스테이터코어(251)는 3개의 티스(2515) 및 3개의 슬롯(2517)을 구비한다.
상기 복수의 상코일(2611)은, 예를 들면, 3개로 구현된다.
상기 스테이터(250)의 내부에는 상기 로터(300)가 미리 설정된 공극(G)을 두고 회전 가능하게 배치된다.
상기 로터(300)는, 예를 들면, 회전축(301) 및 상기 회전축(301)의 둘레에 결합되는 영구자석(305)을 구비한다.
상기 스테이터(250)의 일 측(도면상 하측)에는 상기 스테이터코일(261)과 전기적으로 연결되는 피씨비(320)가 구비된다.
상기 임펠러(150)의 회전 시, 상기 외부하우징(110)과 상기 내부하우징(200a) 사이에는 축방향을 따라 공기가 이동되는 제1공기유로(P1)가 형성된다.
상기 임펠러(150)의 회전시 상기 내부하우징(200a)의 내부에는 제2공기유로(P2a)가 형성된다.
상기 제2공기유로(P2a)는, 상기 임펠러(150)의 회전 구동시, 공기가 상기 내부하우징(200a)의 하부 개구로부터 유입되고, 상기 내부하우징(200a)의 내부를 경유한 후, 상기 임펠러(150) 및 상기 내부하우징(200a)의 사이를 경유하여 상기 제1공기유로(P1)와 합류하여 이동되게 구성된다.
상기 제2공기유로(P2a)는, 예를 들면, 상기 스테이터(250)의 내부를 경유하는 스테이터내부구간(210)을 포함한다.
상기 스테이터내부구간(210)은, 상기 스테이터(250) 및 로터(300) 사이의 공극(G) 및 상기 스테이터코어(251)의 슬롯(2517)의 내부 공간 중 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)을 제외한 빈공간을 포함하여 구성된다.
상기 제2공기유로(P2a)는, 예를 들면, 상기 내부하우징(200a)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체(350a)의 외측에 축방향으로 관통되는 축방향관통구간(220)을 포함하여 구성된다.
상기 축방향관통구간(220)은 축방향을 따라 상기 스테이터(250)의 슬롯(2517)에 대응되는 위치에 상기 내부하우징(200a)을 관통하여 형성된다.
상기 축방향관통구간(220)은 상기 슬롯(2517)의 개수에 대응되게 3개로 구현된다.
상기 축방향관통구간(220)은 상기 스테이터코일(261)의 상코일(2611)의 단면적보다 작은 단면적을 구비하게 구성된다.
상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 상기 상코일(2611)의 단면적의 0.75 내지 0.80에 대응되는 단면적을 구비하게 구성될 수 있다.
상기 축방향관통구간(220)은 상기 내부하우징(200a)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체수용부(2009)로부터 미리 설정된 거리 이격되게 구성된다.
상기 축방향관통구간(220)은, 예를 들면, 상기 내부하우징(200a)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체수용부(2009)로부터 0.5mm 내지 1.5mm 이격되게 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 제2공기유로(P2a)는 상기 내부하우징(200a)의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체(350a)의 외측에 형성되는 베어링조립체냉각구간(230)을 구비하여 구성된다.
이에 의해, 상기 베어링조립체(350a)의 냉각이 촉진될 수 있다.
또한, 상기 내부하우징(200a) 자체의 냉각이 촉진되어 상기 내부하우징(200a)의 온도가 상대적으로 낮은 온도로 유지될 수 있다.
이에 의해, 상기 내부하우징(200a)과 상기 내부하우징(200a)의 내부에 구비된 스테이터(250) 및 로터(300)의 열교환이 더욱 촉진되어 상기 스테이터(250) 및 로터(300)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은, 예를 들면, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(200a)의 원주방향을 따라 상기 축방향관통구간(220)과 서로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은, 예를 들면, 원주방향을 따라 서로 인접 배치된 2개의 상기 축방향관통구간(220)의 사이에 각각 형성될 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은, 예를 들면, 3개로 구현될 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은, 예를 들면 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 베어링조립체수용부(2009)의 내면중 일부를 확장되게 절취하여 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링조립체수용부(2009)의 내부에 삽입된 상기 베어링조립체(350a)의 외륜(354)이 이동되는 공기와 직접 접촉될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링조립체(350a)의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 베어링조립체(350a)가 운전 중 상대적으로 낮은 온도를 유지하게 됨으로써, 상기 베어링조립체(350a)의 온도 상승이 억제되어 열팽창에 기인한 강제열화가 억제될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링조립체(350a)의 내용 수명이 연장될 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은, 상기 제1베어링(351)의 외륜(354) 및 상기 제2베어링(352)의 외륜(354)과 각각 접촉되는 외륜접촉구간(2301)을 각각 구비할 수 있다.
상기 외륜접촉구간(2301)은, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 제1베어링(351)의 외륜(354)과 접촉되는 제1외륜접촉구간(23011)을 구비할 수 있다.
상기 외륜접촉구간(2301)은, 상기 제2베어링(352)의 외륜(354)과 접촉되는 제2외륜접촉구간(23012)을 구비할 수 있다.
상기 베어링조립체냉각구간(230)은 공기가 상기 스페이서(353a)를 통과하면서 접촉되는 스페이서접촉구간(2302)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 스페이서접촉구간(2302)은, 예를 들면, 상기 외륜접촉구간(2301)을 통과한 공기가 상기 스페이서(353a)의 내부로 유입되고, 상기 스페이서(353a)의 내부를 경유한 공기가 다시 외륜접촉구간(2301)으로 이동될 수 있게 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 스페이서(353a)에는, 도 25에 도시된 바와 같이, 축방향을 따라 양 단부에 내외가 관통되게 형성되는 관통부(3534)가 각각 구비된다.
상기 관통부(3534)는, 예를 들면, 상기 스페이서(353a)의 일 단부(예를 들면 상기 제2베어링측 단부, 하단부)에 상기 제2베어링(352)의 외측에 형성되는 외륜접촉구간(2301)에 대응되게 관통 형성되는 복수의 하부관통부(35341)를 포함할 수 있다.
상기 관통부(3534)는, 예를 들면, 상기 스페이서(353a)의 타 단부(예를 들면, 상기 제1베어링측 단부, 상단부)에 상기 제1베어링(351)의 외측에 형성되는 외륜접촉구간(2301)과 연통되게 관통 형성되는 복수의 상부관통부(35342)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(261)에 전력이 인가되면 상기 스테이터코일(261)에 의해 형성된 자계와 상기 영구자석(305)에 의해 형성된 자계가 상호 작용하여 상기 로터(300)는 회전축(301)을 중심으로 회전된다.
상기 회전축(301)이 회전됨과 동시에 상기 임펠러(150)가 회전을 개시하고, 상기 임펠러(150)의 전방의 공기는, 도 26에도시된 바와 같이, 상기 외부하우징(110)의 내부로 흡입되어 상기 제1공기유로(P1)를 따라 축방향으로 이동된다.
이와 동시에 상기 제2공기유로(P2a)를 따라 상기 내부하우징(200a)의 내부의 공기가 이동된다.
보다 구체적으로, 상기 내부하우징(200a)의 하부 개구를 통해 상기 내부하우징(200a)의 외부의 공기가 상기 내부하우징(200a)의 내부로 유입되고, 상기 내부하우징(200a)의 내부로 유입된 공기는 상기 스테이터내부구간(210)을 경유하여 이동된다. 이에 의해, 상기 스테이터내부구간(210)을 따라 이동되는 공기와 접촉되는 상기 스테이터코어(251), 스테이터코일(261) 및 로터(300)가 각각 냉각된다.
상기 스테이터내부구간(210)을 경유한 공기 중 일부는 상기 축방향관통구간(220)을 따라 이동되고, 다른 일부는 상기 베어링조립체냉각구간(230)을 따라 이동된다.
이에 의해, 상기 베어링조립체(350a)의 냉각이 촉진될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 스테이터내부구간(210)을 통과한 공기 중 일부는 상기 제2외륜접촉구간(23012)을 지나면서 상기 제2베어링(352)의 외륜(354)과 직접 접촉되어 상기 제2베어링(352)을 냉각시킨다.
상기 제2외륜접촉구간(23012)을 통과한 공기는 상기 스페이서(353a)의 하부관통부(230211)를 통과하여 상기 스페이서(353a)의 내부로 유입된다.
상기 스페이서(353a)의 내부로 유입된 공기는 축방향을 따라 이동되고, 상기 상부관통부(230212)를 통과하여 상기 제1외륜접촉구간(23011)으로 유입된다. 상기 제1외륜접촉구간(23011)으로 유입된 공기는 상기 제1베어링(351)의 외륜(354)과 직접 접촉되어 상기 제1베어링(351)을 냉각시키고 상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200a) 사이로 토출된다.
상기 임펠러(150)와 상기 내부하우징(200a)사이로 토출된 공기는 상기 캐비티(1513)의 내부로 유입되어 상기 캐비티(1513)의 내벽면을 따라 이동하면서 방향을 전환한 후, 상기 임펠러(150)의 반경방향을 따라 외측으로 이동되어 상기 제1공기유로(P1)의 공기와 합류된다.
상기 제1공기유로(P1)의 공기와 합류된 공기는 축방향을 따라 상기 내부하우징(200a)의 외면을 따라 이동된다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 양 측이 개구된 외부하우징;
    상기 외부하우징의 내부에 구비되는 임펠러;
    상기 외부하우징의 내부에 동심적으로 구비되고 상기 임펠러와 이격되는 내부하우징;
    상기 내부하우징의 내부에 구비되는 스테이터;
    상기 스테이터의 내부에 공극을 사이에 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;
    상기 임펠러의 회전 시 상기 내부하우징 및 상기 외부하우징 사이를 경유하여 축방향으로 공기가 이동되게 형성되는 제1공기유로; 및
    상기 임펠러의 회전 시 공기가 상기 내부하우징의 내부 및 상기 임펠러와 상기 내부하우징 사이를 경유하여 상기 제1공기유로와 합류되는 제2공기유로;를 포함하고,
    상기 임펠러 및 상기 로터 사이에 구비되어 상기 로터의 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링조립체가 구비되고,
    상기 내부하우징에는 상기 베어링조립체가 수용되는 베어링조립체수용부가 구비되며,
    상기 제2공기유로는 상기 내부하우징의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체의 외측에 상기 내부하우징을 축방향을 따라 관통하여 형성되는 축방향관통구간을 구비하는 모터 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터는, 복수의 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비하고,
    상기 제2공기유로는 상기 스테이터코어의 내측을 경유하여 형성되는 스테이터내부구간을 구비하는 모터 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내부하우징은 축방향을 따라 상기 외부하우징의 단부로부터 외부로 돌출되는 돌출구간을 구비하고,
    상기 돌출구간의 내부에는 상기 스테이터가 수용되는 스테이터수용부가 형성되는 모터 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축방향관통구간은 상기 슬롯에 대응되게 형성되는 모터 조립체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터코일은 3상 교류 전원에 연결되게 구성되는 복수의 상코일을 구비하고,
    상기 축방향관통구간의 단면적은 상기 복수의 상코일 각각의 단면적보다 작게 형성되는 모터 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 축방향관통구간의 단면적은 상기 복수의 상코일의 각각의 단면적의 0.75 내지 0.80에 대응되게 형성되는 모터 조립체.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 내부하우징 및 상기 스테이터는 축방향을 따라 상대 이동 가능하고 원주방향을 따라 상호 구속되게 맞물림되는 맞물림부를 구비하는 모터 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 맞물림부는,
    상기 내부하우징의 내면에 반경방향을 따라 돌출되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기; 및
    상기 결합돌기가 수용될 수 있게 상기 스테이터의 외면에 반경방향을 따라 함몰되고 축방향을 따라 연장되는 결합돌기수용부;를 구비하는 모터 조립체.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 스테이터코어 및 상기 스테이터코일의 절연을 위한 인슐레이터를 구비하고,
    상기 인슐레이터는 상기 스테이터코어가 인서트되어 사출 성형되는 모터 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2공기유로는 상기 베어링조립체의 냉각이 촉진될 수 있게 상기 베어링조립체수용부의 둘레에 형성되는 베어링조립체냉각구간을 구비하는 모터 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베어링조립체냉각구간은 상기 축방향관통구간과 원주방향을 따라 이격되게 배치되는 모터 조립체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 베어링조립체는, 축방향을 따라 서로 이격 배치되는 제1베어링 및 제2베어링; 상기 제1베어링 및 제2베어링 사이에 삽입되는 스페이서;를 구비하고,
    상기 제1베어링 및 제2베어링은, 외륜, 내륜 및 볼을 구비한 볼베어링을 각각 구비하여 구성되고,
    상기 베어링조립체냉각구간은 상기 제1베어링 및 제2베어링의 외륜과 공기가 각각 접촉될 수 있게 상기 베어링조립체수용부의 내면을 각각 절취하여 형성되는 모터 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스페이서에는 공기가 통과할 수 있게 통기공이 구비되는 모터 조립체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러는 상기 내부하우징을 향하는 면에 축방향으로 함몰되고 원주방향을 따라 연장된 환형의 캐비티;가 구비되는 모터 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캐비티의 내측에는 내부에 회전축이 수용되는 보스;가 구비되고,
    상기 내부하우징에는 상기 보스와 상기 내부하우징 사이를 차단할 수 있게 축방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 연장되는 차단리브;가 구비되는 모터 조립체.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 축방향관통구간은 상기 내부하우징의 반경방향을 따라 상기 베어링조립체수용부로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성되는 모터 조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 축방향관통구간 및 상기 베어링조립체수용부 사이의 거리는 0.5mm 이상 1.5mm 이하로 형성되는 모터 조립체.
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