KR20030069663A

KR20030069663A - 팬을 구비한 스핀들 모터구조

Info

Publication number: KR20030069663A
Application number: KR1020020009585A
Authority: KR
Inventors: 김수태; 진용규
Original assignee: 주식회사 광진기계; 대한민국 (창원대학 공작기계기술연구센터)
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-08-27

Abstract

본 발명은 팬을 구비한 스핀들 모터구조에 관한 것으로, 보다 자세히 설명하면, 스핀들 모터의 외주면을 형성하는 하우징의 상부 내측면에 공기를 뿜을 수 있는 송풍팬을 장착하여, 외부에서 유입구를 통해 들어오는 공기가 빠르고 강력하게 스테이터와 로터를 통과하면서 열을 제거하고 진동으로 인한 소음을 저감시켜 주어 성능 좋은 고속의 스핀들 장치의 실현이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 팬을 구비한 스핀들 모터 구조에 관한 것이다.

Description

팬을 구비한 스핀들 모터구조 {A SPINDLE MOTOR STRUCTURE WITH FAN}

본 발명은 팬을 구비한 스핀들 모터구조에 관한 것으로, 보다 자세히 설명하면, 스핀들 모터의 외주면을 형성하는 하우징의 상부 내측면에 공기를 뿜을 수 있는 송풍팬을 장착하여, 외부에서 유입구를 통해 들어오는 공기가 빠르고 강력하게스테이터와 로터를 통과하면서 열을 제거하고 진동으로 인한 소음을 저감시켜 주어 성능 좋은 고속의 스핀들 장치의 실현이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 팬을 구비한 스핀들 모터 구조에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에는 공구를 회전시키기 위한 스핀들이 장착되어 있는데, 상기 스핀들은 모터의 구동에 따른 회전력이 기어 또는 벨트를 통해 전달됨에 따라 회전하는 구조로 되어 있다.

한편, 최근에는 빌트인 스핀들(built-in spindle) 구조가 각광을 받고 있는바, 이러한 구조는 스핀들 카트리지(spindle cartridge)와 서보 모터(servo motor)가 일체형을 이루면서, 동력전달장치(벨트나 기어)가 없어 컴펙트(compact) 구조와 저 동력손실, 저소음으로 15000rpm 이상의 고속회전이 가능하도록 한다.

도 1은 종래 스핀들 모터 구조에 대한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래 스핀들의 모터 구조는 하우징(11)에 스테이터(stator;12)를 고정하고 스핀들(14)에는 로터(rotor;13)를 고정하여, 스핀들(14)의 끝단에 고정된 콜렛에 공구를 장착한 다음, 상기 스테이터(12)에 감겨진 코일에 전원을 인가함에 따라 스테이터(12)에 자기력이 발생하여 로터(13)를 고속으로 회전시키게 되므로 스핀들(14)에 고정된 공구를 이용하여 소재를 가공시키게 된다.

한편, 상기 스핀들 모터의 작동으로 인하여 상기 로터(13)와 스테이터(12) 사이에는 토크(torque)가 발생하게 되어 상기한 부분에서 고열이 발생하게 된다.

이러한, 문제점을 방지하기 위하여 상기 로터(13)와 스테이터(12) 사이에 오일을 주입하여 열을 식혀주거나, 하우징(11)의 상부에 공기가 들어갈 수 있는 유입구(15)를 형성시키고, 하우징(11)의 하부에 열을 식힌 공기가 빠져 나가도록 유출구(16)를 형성시킨다.

그러나, 종래 오일 냉각 방법은 효과가 미미하고 부작용이 많으며, 자연 공냉 방법은 효과는 크나 공기가 자연스럽게 상기 로터(13)와 스테이터(12) 사이를 통과하지 못하고, 설사 통과하더라도 공기 순환이 자연스럽게 이루어지지 않아 진동이 발생하고 그에 따른 소음이 증가한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 스핀들 모터 내부에 구비된 로터와 스테이터 사이로 공기가 강제적으로 통과되면서 상기 로터와 스테이터 사이에서 발생하는 열을 식혀주어 진동이나 소음을 예방하고, 고속 고정도용 스핀들이 실현 가능하도록 하는데 있다.

도 1은 종래 스핀들 모터 구조에 대한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 팬을 구비한 스핀들 모터 구조에 대한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 하우징 12 : 스테이터

13 : 로터 14 : 스핀들

15 : 유입구 16 : 유출구

21 : 송풍팬

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징에 스테이터를 고정하고 스핀들에 로터를 고정하며, 스핀들의 끝단에 공구를 장착한 후, 상기 스테이터에 감겨진 코일에 전원을 인가함에 따라 자기력이 발생하여 로터를 고속으로 회전시킴으로써, 상기 스핀들에 고정된 공구를 이용하여 소재를 가공하는 스핀들 모터구조에 있어서,

상기 하우징의 상부면에는 외부공기의 유입을 위한 유입구가 형성되고, 상기 하우징의 하부면에는 외부공기의 유출을 위한 유출구가 형성되며, 상기 하우징의 상부 내측면에는 상기 유입구에서 들어오는 공기가 스테이터와 로터 사이를 통과하여 유출구로 빠져나가도록 송풍팬이 장착되는 것을 특징으로 하는 팬을 구비한 스핀들 모터구조를 제공한다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하도록 한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 팬을 구비한 스핀들 모터 구조에 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 팬을 구비한 스핀들 모터구조는 스테이터(stator)와 로터(rotor)에서 발생되는 열을 외부공기로 식혀주되, 이를 효과적으로 수행하기 위해 송풍팬으로 강력하게 공기를 뿜어주는 것에 관한 것이다.

즉, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 하우징(11)에 스테이터(stator;12)가 고정되고 스핀들(14)에는 로터(rotor;13)가 고정되며, 상기 스핀들(14)의 끝단에 고정된 콜렛(도면 미도시)에는 소재를 가공하기 위한 공구가 장착된다.

한편, 상기 스테이터(12)와 로터(13)에서 발생하는 열을 제거하기 위하여 상기 하우징(11)의 상측면에는 외부 공기가 모터 내부로 유입되도록 하는 유입구(15)가 형성되고, 상기 하우징(11)의 하측면에는 상기 유입구(15)를 통해 유입되는 공기가 모터 외부로 배출되게 하는 유출구(16)가 형성된다.

그리고, 상기 하우징(11)의 상부 내측면에는 상기 유입구(15)에서 유입되는외부공기가 강압적으로 스테이터(12)와 로터(13)를 지나가도록 공기를 뿜어줄 수 있는 송풍팬(21)이 장착된다.

이하, 본 발명에 따른 팬을 구비한 스핀들 모터 구조에 대한 작용 및 효과는 다음과 같다.

상기한 구조를 갖는 팬을 구비한 스핀들 모터의 스테이터(12)에 감겨진 코일에 전원을 인가하면, 상기 스테이터(12)에 자기력이 발생하게 되고 이러한 자기력은 로터(13)를 고속으로 회전시키게 된다.

따라서, 상기 로터(13)에 의해 스핀들(14)이 회전을 하면서 소재를 가공하게 되는데, 상기한 과정에서 스테이터(12)와 로터(13)에서 발생하는 토크에 의한 온도 상승을 방지하고자 스핀들 모터의 외부를 형성하는 하우징(11)의 상측면에 형성된 유입구(15)를 통해 차가운 외부 공기가 유입되고, 상기 하우징(11)의 상부 내측에 장착된 송풍팬(21)의 작동에 의해 차가운 공기가 상기 스테이터(12)와 로터(13)를 빠르게 통과하면서 온도를 낮추어 준다.

이때, 상기 차가운 공기는 송풍팬(21)에 의해서 상기 스테이터(12)와 로터(13)를 강하게 통과하기 때문에 진동으로 인한 소음이 발생하지 않고, 상기 송풍팬(21)에 의한 공기의 분사에 의해 자유로운 공기의 순환이 가능해지는 것이다.

한편, 상기 스테이터(12)와 로터(13)를 통과한 공기는 하우징(11)의 하측면에 형성된 유출구(16)를 통해 빠져나가게 된다.

상기한 과정을 통해 상기 스테이터(12)와 로터(13)에서 발생하는 열이 효과적으로 저감되고, 진동으로 인한 소음이 발생하지 않아 고속, 고정도의 스핀들의실현이 가능해지는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 팬을 구비한 스핀들 모터 구조는 종래 자연 공냉 방식에 의해 스테이터와 로터사이에서 발생하는 열을 제거함으로써 발생하는 진동으로 인한 소음을 해소하고자, 송풍팬에 의해 외부에서 들어오는 공기를 강압적으로 상기 스테이터와 로터를 통과하도록 뿜어줌으로써 열제거 효율을 향상시키는 이점이 있다.

또한, 송풍팬의 강압적인 순환에 의해 상기 스테이터와 로터를 통과하는 공기에서 발생되는 진동이 현저히 저감되어 소음이 확연히 줄어들어, 고속, 고정도용 스핀들의 실현이 가능해지는 효과가 있다.

Claims

하우징에 스테이터를 고정하고 스핀들에 로터를 고정하며, 스핀들의 끝단에 공구를 장착한 후, 상기 스테이터에 감겨진 코일에 전원을 인가함에 따라 자기력이 발생하여 로터를 고속으로 회전시킴으로써, 상기 스핀들에 고정된 공구를 이용하여 소재를 가공하는 스핀들 모터구조에 있어서,

상기 하우징(11)의 상부면에는 외부공기의 유입을 위한 유입구(15)가 형성되고, 상기 하우징(11)의 하부면에는 외부공기의 유출을 위한 유출구(15)가 형성되며, 상기 하우징(11)의 상부 내측면에는 상기 유입구(15)에서 들어오는 공기가 스테이터(12)와 로터(13) 사이를 통과하여 유출구(16)로 빠져나가도록 송풍팬(21)이 장착되는 것을 특징으로 하는 팬을 구비한 스핀들 모터구조.