KR102591684B1 - 베어링의 윤활이 향상된 모터 - Google Patents

베어링의 윤활이 향상된 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내부공간에 수용된 윤활유; 상기 하우징의 내주면에 배치되며, 코일이 권선된 고정자; 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 회전자; 상기 회전자의 중심에 배치되어, 상기 회전자와 함께 회전하는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 내륜과, 하우징과 결합하는 외륜과, 상기 내륜과 외륜의 각 레이스 사이에 구름 회전 가능하게 구비되는 구름부재들을 포함하는 베어링부; 상기 샤프트에 결합되며, 샤프트 회전 시 공기의 흐름을 생성하여, 상기 윤활유를 상기 베어링부에 제공하는 임펠라부; 를 포함하는 베어링의 윤활이 향상된 모터를 개시한다.

Description

베어링의 윤활이 향상된 모터{MOTOR WITH IMPROVED LUBRICATION OF BEARING}
본 발명은 베어링의 윤활이 향상된 모터에 관한 것이다.
종래의 유도형 모터는 고정자 철심(stator core)이 적층되어 있고 코일이 감겨져 있는 고정자 코일에 특정한 주 파수를 입력하면 코어를 적층하고 알루미늄 다이캐스팅이 되어 있는 회전자 측에 유도전류가 발생하여 회전자가 회전하는 구조로 되어 있다.
이와 같은 유도모터는 회전자의 유도전류로 인해 회전자에 항상 높은 열이 발생된다는 문제점을 안고 있어 이러 한 유도모터의 높은 열을 외부로 방출하기 위해 공냉식으로 제작되었다.
즉, 회전자에 방열핀을 만들어 공기를 통해 회전자 내부의 열을 하우징 내벽으로 이동시키고 샤프트의 뒤쪽에는 팬을 부착함으로써 회전자가 회전 시 일으킨 바람을 통해 하우징 외벽의 열을 대기로 빠르게 이동시켜 방열하도록 하였다.
그러나, 종래의 구조는 모터의 사이즈를 크게 제작해야 했고, 회전자의 방열핀에 의한 열 배출이 제한적이어서 모터의 출력을 최대로 끌어올릴 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터는 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 베어링의 윤활을 지속적으로 수행하며, 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터는 내부공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내부공간에 수용된 윤활유; 상기 하우징의 내주면에 배치되며, 코일이 권선된 고정자; 상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 회전자; 상기 회전자의 중심에 배치되어, 상기 회전자와 함께 회전하는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 내륜과, 하우징과 결합하는 외륜과, 상기 내륜과 외륜의 각 레이스 사이에 구름 회전 가능하게 구비되는 구름부재들을 포함하는 베어링부; 상기 샤프트에 결합되며, 샤프트 회전 시 공기의 흐름을 생성하여, 상기 윤활유를 상기 베어링부에 제공하는 임펠라부; 를 포함할 수 있다.
상기 베어링부는 상기 하우징의 양측에 각각 배치되고, 상기 임펠라부는 상기 샤프트의 일측에 결합된 제1임펠라 및 상기 샤프트의 타측에 결합된 제2임펠라를 포함할 수 있다.
상기 제1임펠라 및 상기 제2임펠라는 동일한 방향으로 공기의 흐름을 생성할 수 있다.
상기 제1임펠라 및 상기 제2임펠라는 상호 반대 방향으로 공기의 흐름을 생성할 수 있다.
상기 윤활유는 상기 하우징의 내부공간에서 하부공간에 수용되고, 상기 하우징은 상기 외륜이 결합되는 채널 블록 및 선단이 상기 하부공간에 연통되고 후단이 상기 베어링부를 향한 윤활유 채널을 포함할 수 있다.
상기 채널 블록에서 상기 회전자를 향한 측면은 경사면을 가질 수 있다.
상기 하우징은 외부와 내부공간을 연통하는 배기홀을 더 포함할 수 있다.
상기 배기홀에 배치된 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 윤활유 채널에 배치된 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터는 베어링의 윤활을 지속적으로 수행하며, 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1의 "2"영역을 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 4는 발명의 제3 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 "2"영역을 확대한 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터(100)는 하우징(110), 고정자(120), 회전자(130), 샤프트(140), 베어링부(150) 및 임펠라(160)를 포함할 수 있다.
여기서, 모터(100)는 도시된 도면 이외에도 다양하게 형성될 수 있으며, 순수 전기 자동차 또는 연료전지 자동차 등과 같은 친환경 차량의 전기동력 구동원으로 구비될 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 적용 가능한 모터(1)는 엔진의 구동력과 전기 동력을 이용하는 하이브리드 친환경 차량(예를 들면, HEV 또는 PHEV)의 전기동력 구동원으로 구비될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 적용되는 모터(100)는 예를 들면, 영구자석형 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor: PMSM)를 포함할 수 있고, 계자권선형 동기모터(Wound Rotor Synchronous Motor: WRSM)를 포함할 수도 있다.
그러나, 본 발명의 보호범위가 친환경 전기동력 구동 차량의 모터에 한정되게 적용되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 산업 분야에서 사용하는 모터라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.
상기와 같은 모터(100)는 하우징(110)의 내부에 고정되는 고정자(120)와, 고정자(120)와 일정 공극을 두고 배치되며 구동축으로서의 샤프트(130)를 중심으로 회전하는 회전자(130)를 포함하고 있다. 이러한 모터(100)는 예를 들면 고정자(120)의 내측에 회전자(130)를 배치한 내전형 타입의 동기모터에 적용될 수 있다.
여기서, 고정자(120)는 코일(121)이 권선되어 있으며, 샤프트(130)는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링부(150)을 통해 하우징(110)에 회전 가능하게 결합된다.
이러한 베어링부(150)은 샤프트(130)에 슬라이딩 식으로 압입 설치되며, 하우징(110)에 끼워 맞춤 식으로 설치된다.
구체적으로, 하우징(110)은 내부공간(111)과 내부공간(111)의 하부에서 양측에 배치되며, 윤활유 채널(113)을 형성하는 채널 블록(112)을 포함할 수 있다.
여기서, 내부공간(111)의 하부에는 적어도 하나의 고정자(120)가 담겨질 정도의 윤활유(10)가 수용될 수 있고, 윤활유 채널(113)은 내부공간(111)의 하부공간과 베어링부(150)를 연결할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 윤활유 채널(113)에는 적어도 하나의 벤추리관(113a)이 배치될 수 있다.
베어링부(150)에 연결된 벤추리관(113a) 내부를 흐르는 오일의 압력차에 의해서 내부공간(111)의 하부 공간에 저장된 윤활유(10)가 보다 효율적으로 이송될 수 있다.
여기서, 도 1에서는 벤추리 영역(2)이 윤활유 채널(113)의 좌측에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 윤활유 채널(113) 양측 모두에 형성될 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 도 3 및 도 4에 도시된 윤활유 채널(113) 각각에도 밴추리관이 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 하우징(110)은 일측 및/또는 타측에 형성된 커버를 통해 내부공간(111)은 개폐가 가능함은 물론이다.
고정자(120)는 하우징(110)의 내주면을 따라 장착되며, 코일(121)이 권선된 코어가 결합될 수 있다.
회전자(130)는 코일(121)에서 생성된 전자기장에 의해 회전되며, 중심에 샤프트(140)가 결합될 수 있다.
베어링부(150)는 샤프트(140)의 양단에 배치되어, 하우징(110)의 내부에서 샤프트(140)를 위치 고정할 수 있다.
베어링부(150)는 샤프트(140)와 결합하는 내륜과, 하우징(110)과 결합하는 외륜과, 내륜과 외륜의 각 레이스 사이에 구름 회전 가능하게 구비되는 구름부재들을 포함할 수 있다.
여기서, 외륜은 하우징(110)의 채널 블록(112)에 결합될 수 있다.
임펠라부(160)는 샤프트(140)에 결합되어, 하우징(110)의 내부공간(111) 내에서 공기 또는 유체의 흐름을 강제로 생성할 수 있다.
임펠라부(160)는 샤프트(140)에서 회전자(130)의 일측에 배치된 제1임펠라(161)과 샤프트(140)에서 회전자(130)의 타측에 배치된 제2임펠라(162)를 포함할 수 있다.
여기서, 한 쌍의 제1임펠라(161)와 제2임펠라(162)는 회전자(130)의 중심을 기준으로 양측에 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터(100)는 제1임펠라(161)와 제2임펠라(162)가 동일한 방향으로 공기 또는 유체의 흐름을 생성할 수 있다.
예컨대, 제1임펠라(161)와 제2임펠라(162) 모두는 일측 방향(도 1에서 우측 방향) 또는 타측 방향(도 1에서 좌측 방향)으로 흐름을 생성할 수 있다.
구체적으로 모터(100)의 동작에 의해 샤프트(140)가 회전하게 되면, 샤프트(140)에 고정된 제1임펠라(161)와 제2임펠라(162)가 함께 회전하게 되고, 내부공간(111)에서 정해진 방향으로 공기의 흐름을 생성할 수 있다.
이 경우, 내부공간(111)의 하부에 수용된 윤활유(10)는 공기의 흐름에 따라 채널(113)을 통해 베어링부(150) 측에 제공될 수 있다.
이후, 베어링부(150)에 제공되고 남은 잉여의 윤활유(10)는 자중에 의해 채널블록(112)의 내측면을 따라 내부공간(111)의 하부 공간에 다시 수용될 수 있으며, 이러한 순환 과정을 거쳐 윤활유는 내부공간(111)에서 정해진 방향으로 흐를 수 있다.
상술한 과정을 통해, 본 발명의 제1실시에에 따른 모터(100)는 베어링의 윤활을 지속적으로 수행하며, 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터(200)는 하우징(210), 고정자(120), 회전자(130), 샤프트(140), 베어링부(150), 필터(220, 230) 및 임펠라(260)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터(200)는 도 1의 모터(100)에 비해 하우징(210) 및 임펠라(260)의 구조가 상이하며, 이하에서는 차별되는 하우징(210) 및 임펠라(260)에 대해서 구체적으로 설명하며, 도 1과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 가지며 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
구체적으로, 하우징(210)은 내부공간(111)과 내부공간(111)의 하부에서 양측에 배치되며, 윤활유 채널(113)을 형성하는 채널 블록(112)을 포함할 수 있다.
여기서, 내부공간(111)의 하부에는 적어도 하나의 고정자(120)가 담겨질 정도의 윤활유가 수용될 수 있고, 윤활유 채널(113)은 내부공간(111)의 하부공간과 하우징부(150)를 연결할 수 있다.
한편, 하우징(210)은 일측 및/또는 타측에 형성된 커버를 통해 내부공간(111)은 개폐가 가능함은 물론이다.
한편, 하우징(210)은 상단에 형성된 배기홀(211)을 더 포함할 수 있다.
필터(220, 230)는 제1필터(220) 및 제2필터(230)를 포함할 수 있다.
제1필터(220)는 배기홀(211) 내에 배치되어, 하우징(210)의 내부공간(111)의 방진성능을 유지할 수 있다.
임펠라부(260)는 샤프트(140)에 결합되어, 하우징(210)의 내부공간(111) 내에서 공기 또는 유체의 흐름을 강제로 생성할 수 있다.
임펠라부(260)는 샤프트(140)에서 회전자(130)의 일측에 배치된 제1임펠라(261)과 샤프트(140)에서 회전자(130)의 타측에 배치된 제2임펠라(262)를 포함할 수 있다.
여기서, 한 쌍의 제1임펠라(261)와 제2임펠라(262)는 회전자(130)의 중심을 기준으로 양측에 대칭적으로 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터(200)는 제1임펠라(261)와 제2임펠라(262)가 서로 상이한 방향으로 공기 또는 유체의 흐름을 생성할 수 있다.
예컨대, 제1임펠라(261)가 일측 방향으로 흐름을 생성하고 제2임펠라(262)가 타측 방향으로 흐름을 생성하거나, 제1임펠라(261)가 타측 방향으로 흐름을 생성하고 제2임펠라(262)가 일측 방향으로 흐름을 생성할 수 있다.
구체적으로 모터(200)의 동작에 의해 샤프트(140)가 회전하게 되면, 샤프트(140)에 고정된 제1임펠라(261)와 제2임펠라(262)가 함께 회전하게 되고, 내부공간(111)에서 정해진 방향으로 공기의 흐름을 생성할 수 있다.
이 경우, 내부공간(111)의 하부에 수용된 윤활유(10)는 공기의 흐름에 따라 채널(113)을 통해 베어링부(150) 측에 제공될 수 있다.
이후, 베어링부(150)에 제공되고 남은 잉여의 윤활유(10)는 자중에 의해 채널블록(112)의 내측면을 따라 내부공간(111)의 하부 공간에 다시 수용될 수 있으며, 이러한 순환 과정을 거쳐 윤활유(10)는 내부공간(111)에서 정해진 방향으로 흐를 수 있다.
한편, 한 쌍의 임펠라(261, 262)에 의해 내부공간(111) 중심측으로 공기가 모이며 내부공간(111)의 압력이 증가될 수 있어, 배기홀(211)을 통해 압력이 증가되는 문제를 해결할 수 있다.
한편, 제2필터(230)는 윤활유 채널(113) 내에 배치되어 베어링부(140)를 거친 윤활유에 존재하는 이물질을 제거할 수 있다.
상술한 과정을 통해, 본 발명의 제2실시에에 따른 모터(200)는 베어링의 윤활을 지속적으로 수행하며, 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다.
도 4은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 베어링의 윤활이 향상된 모터(300)는 하우징(310), 고정자(120), 회전자(130), 샤프트(140), 베어링부(150) 및 임펠라(160)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터(300)는 도 1의 모터(100)에 비해 하우징(310)의 구조가 상이하며, 이하에서는 차별되는 하우징(310)에 대해서 구체적으로 설명하며, 도 1과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 가지며 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
구체적으로, 하우징(310)은 내부공간(111)과 내부공간(111)의 하부에서 양측에 배치되며, 윤활유 채널(313)을 형성하는 채널 블록(312)을 포함할 수 있다.
여기서, 내부공간(111)의 하부에는 적어도 하나의 고정자(120)가 담겨질 정도의 윤활유가 수용될 수 있고, 윤활유 채널(313)은 내부공간(111)의 하부공간과 하우징부(150)를 연결할 수 있다.
한편, 하우징(310)은 일측 및/또는 타측에 형성된 커버를 통해 내부공간(111)은 개폐가 가능함은 물론이다.
하우징(310)의 채널 블록(312)은 하우징(310)의 중심을 향한 내측면(314)이 경사를 가질 수 있다.
즉, 채널 블록(312)의 내측면(314)은 경사를 가지며, 회전자(130) 측을 향한 내측면이 경사면을 이뤄 베어링부(150)를 지난 윤활유(10)가 경사면을 따라 하부로 용이하게 이송될 수 있다. 또한, 베어링부(150) 측으로 제공되는 윤활유(10)가 경사면을 따라 용이하게 이송될 수 있다.
이를 통해, 베어링부(150)로 제공되는 윤활유(10) 또는 베어링부(150)를 지난 윤활유(10)를 보다 용이하게 이송시킬 수 있다.
상술한 과정을 통해, 본 발명의 제2실시에에 따른 모터(300)는 베어링의 윤활을 지속적으로 수행하며, 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 윤활유
100, 200, 300: 모터
110: 하우징
111: 내부공간
112: 채널블록
113: 채널
120: 고정자
121: 코일
130: 회전자
140: 샤프트
150: 베어링부
160: 임펠라부
161: 제1임펠라
162: 제2임펠라

Claims (9)

  1. 내부공간을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 내부공간에 수용된 윤활유;
    상기 하우징의 내주면에 배치되며, 코일이 권선된 고정자;
    상기 코일에서 생성된 전자기장에 의해 회전되는 회전자;
    상기 회전자의 중심에 배치되어, 상기 회전자와 함께 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하는 내륜과, 하우징과 결합하는 외륜과, 상기 내륜과 외륜의 각 레이스 사이에 구름 회전 가능하게 구비되는 구름부재들을 포함하는 베어링부;
    상기 샤프트에 결합되며, 샤프트 회전 시 공기의 흐름을 생성하여, 상기 윤활유를 상기 베어링부에 제공하는 임펠라부; 를 포함하고,
    상기 윤활유는 상기 하우징의 내부공간에서 하부공간에 수용되고,
    상기 하우징은 상기 외륜이 결합되는 채널 블록 및 선단이 상기 하부공간에 연통되고 후단이 상기 베어링부를 향한 윤활유 채널을 포함하고,
    상기 윤활유 채널에는 적어도 하나의 벤추리관이 배치되는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베어링부는 상기 하우징의 양측에 각각 배치되고,
    상기 임펠라부는 상기 샤프트의 일측에 결합된 제1임펠라 및 상기 샤프트의 타측에 결합된 제2임펠라를 포함하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1임펠라 및 상기 제2임펠라는 동일한 방향으로 공기의 흐름을 생성하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1임펠라 및 상기 제2임펠라는 상호 반대 방향으로 공기의 흐름을 생성하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 블록에서 상기 회전자를 향한 측면은 경사면을 갖는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 하우징은 외부와 내부공간을 연통하는 배기홀을 더 포함하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 배기홀에 배치된 필터를 더 포함하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 윤활유 채널에 배치된 필터를 더 포함하는 베어링의 윤활이 향상된 모터.
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