KR20090097039A - 모터 및 팬-모터 조립체 - Google Patents

모터 및 팬-모터 조립체 Download PDF

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KR20090097039A
KR20090097039A KR1020080022188A KR20080022188A KR20090097039A KR 20090097039 A KR20090097039 A KR 20090097039A KR 1020080022188 A KR1020080022188 A KR 1020080022188A KR 20080022188 A KR20080022188 A KR 20080022188A KR 20090097039 A KR20090097039 A KR 20090097039A
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Abstract

본 발명은 모터 및 팬-모터 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모터는, 고정자코어를 구비한 고정자와; 축선방향을 따라 고정자코어의 단부로부터 돌출된 돌출부를 구비하여 회전축을 중심으로 고정자에 대해 회전가능하게 배치되는 마그넷을 구비한 회전자와; 돌출부의 돌출길이 보다 더 긴 이격거리를 가지게 상기 마그넷에 대해 이격되게 배치되는 자성체를; 구비한다. 이에 의해, 마그넷의 길이를 증가시킬 수 있어 출력을 제고할 수 있고, 마그넷에 의한 축선 방향의 추력 발생을 억제할 수 있어 축선방향의 부품 간 마찰을 저감할 수 있고 진동 및 소음 발생을 저감할 수 있다.

Description

모터 및 팬-모터 조립체{ELECTRIC MOTOR AND FAN-MOTOR ASSEMBLY}
본 발명은, 모터 및 팬-모터 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마그넷에 의한 축선방향의 추력 발생을 억제할 수 있도록 한 모터 및 팬-모터 조립체에 관한 것이다.
도 1은 종래의 팬-모터 조립체의 측면도이고, 도 2는 도 1의 모터의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 팬-모터 조립체는, 공기의 유동을 촉진시키는 팬부(10)과, 상기 팬부(10)를 회전구동시키기 위한 모터(20)와, 상기 팬부(10) 및 모터(20)의 지지를 위한 프레임(51)을 구비한다.
상기 팬부(10)는, 중앙의 허브(11)와, 상기 허브(11)의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수의 블레이드(13)를 구비한다. 상기 허브(11)에는 상기 모터(20)의 회전축(45)이 결합된다.
상기 블레이드(13)의 외곽에는 판 상의 프레임(51)이 배치되며, 상기 프레임(51)의 후방에는 상기 모터(20)가 결합된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모터(20)는, 케이스(21)와, 상기 케이스(21)의 내부에 고정 배치되는 고정자(31)와, 상기 고정자(31)의 내부에 회전축(45)을 중심으로 회전가능하게 배치되는 마그넷(43)을 구비한 회전자(41)를 포함하여 구성된다.
상기 케이스(21)의 중심영역에는 상기 회전축(45)을 회전가능하게 지지할 수 있도록 베어링(22)이 구비된다. 상기 케이스(21)의 일 측에는 상기 회전축(45)의 축선방향 유동을 억제할 수 있게 고정링(24)이 구비된다.
상기 고정자(31)는, 자성체로 된 플레이트(35)를 절연 적층하여 형성되는 고정자코어(33)와, 상기 고정자코어(33)에 권선되는 고정자코일(37)을 구비한다.
한편, 상기 마그넷(43)은 상기 고정자코어(33)의 축선방향을 따른 길이(ℓ1), 즉 두께 보다 큰 길이(ℓ2)를 가지도록 형성되어 상기 고정자코어(33)의 양 측으로 각각 돌출된다.
그런데, 이러한 종래의 팬-모터 조립체에 있어서는, 상기 케이스(21) 또는 베어링(22)이 자성체로 형성되고 상기 마그넷(43)의 단부와 근접되게 배치되는 경우, 상기 마그넷(43)의 자속이 상기 케이스(21) 또는 베어링(22)으로 누설되는 문제점이 있다. 특히, 상기 마그넷(43)의 양 단부와 상기 케이스(21) 또는 베어링(22) 사이의 길이가 서로 다를 경우, 상기 마그넷(43)의 흡인력의 차(差)가 발생되어 상기 회전축(45)의 축선방향을 따른 추력(推力)이 발생한다. 이에 기인하여 축선방향을 따른 상기 고정자코어(33)의 중심과 상기 마그넷(43)의 중심이 서로 일치하지 아니하여 회전 성능이 저하되고 진동 및 소음이 발생된다고 하는 문제점이 있다.
더욱이 상기 팬부(10)의 회전에 따른 추력(도 2의 실선 화살표 방향)에 상기 마그넷(43)에 의한 추력(도 2의 점선 화살표 방향)이 가중될 경우(예를 들면 도 2에서 마그넷(43)의 상단과 케이스(21)의 거리가 마그넷(43)의 하단과 케이스(21) 사이의 거리보다 더 가까운 경우), 고정링(24)과 주변부품, 즉 케이스(21)의 마찰이 심화되어 진동 및 소음 발생을 더욱 가중시키게 된다고 하는 문제점이 있다. 또한, 고정링(24)과 주변부품, 즉 케이스(21)와 마찰에 의해 고정링(24) 및/또는 케이스(21)의 강제 열화가 촉진되어 부품 수명이 단축되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 마그넷의 길이를 증가시킬 수 있으며 마그넷에 의한 축선 방향의 추력 발생을 억제할 수 있는 모터 및 팬-모터 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 마그넷의 추력에 기인한 부품의 마찰을 저감할 수 있고 마찰에 기인한 소음 및 진동 발생을 억제할 수 있는 모터 및 팬-모터 조립체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위해, 고정자코어를 구비한 고정자와; 축선방향을 따라 상기 고정자코어의 단부로부터 돌출된 돌출부를 구비하여 회전축을 중심으로 상기 고정자에 대해 회전가능하게 배치되는 마그넷을 구비한 회전자와; 상기 돌출부의 돌출길이 보다 더 긴 이격거리를 가지게 상기 마그넷에 대해 이격되게 배치되는 자성체를; 포함하는 모터를 제공한다.
여기서, 상기 자성체는 베어링조립체를 포함할 수 있다.
상기 베어링조립체는 상기 고정자코어의 단부로부터 서로 다른 이격거리를 가지는 제1베어링조립체 및 제2베어링조립체를 구비하며, 상기 돌출부의 돌출길이는 상기 제1베어링조립체 및 제2베어링조립체 중 작은 이격거리의 절반 미만으로 형성되게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치되게 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 허브와, 상기 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드를 구비한 팬부와; 상기 허브의 내측에 배치되는 상기 모터를; 포함하는 팬-모터 조립체가 제공된다.
여기서, 상기 모터의 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 허브와, 상기 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드를 구비한 팬부와; 상기 허브의 내측에 배치되는 상기 모터를; 포함하는 팬-모터 조립체가 제공된다.
여기서, 상기 모터의 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치될 수 있다.
상기 허브는 일 측이 개방된 통형상을 가지며, 상기 제1베어링조립체는 상기 허브의 내측에 배치되고 상기 제2베어링조립체는 상기 허브의 개방측에 배치되며, 상기 고정자와 상기 제2베어링조립체 사이에 배치되는 피시비를 더 포함할 수 있다.
상기 팬부는 상기 허브의 개방측으로 송풍되게 회전되며, 상기 회전축의 상기 제2베어링조립체측 단부에는 상기 회전축의 이탈이 방지되게 고정링이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마그넷의 축선방향의 길이를 증가시킬 수 있으며 마그넷의 자속의 누설을 억제할 수 있어 모터의 출력을 제고시킬 수 있 다.
또한, 고정자코어의 단부로부터 돌출되는 마그넷의 돌출길이를 적절하게 설정할 수 있어 축선방향을 따른 마그넷의 이탈 추력을 제거할 수 있다. 이에 의해, 회전축이 축선방향으로 이동되지 아니하게 지지하는 고정링 등 부품들 간의 축선방향 마찰을 저감할 수 있고, 축선방향 마찰에 기인한 소음 및 진동 발생을 억제할 수 있다. 또한, 축선방향 마찰이 저감되어 부품 수명이 연장된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 모터는, 고정자코어(111)를 구비한 고정자(110)와; 축선방향을 따라 상기 고정자코어(111)의 단부로부터 돌출된 돌출부(123)를 구비하여 회전축(125)을 중심으로 상기 고정자(110)에 대해 회전가능하게 배치되는 마그넷(121)을 구비한 회전자(120)와; 상기 돌출부(123)의 돌출길이(L1) 보다 더 긴 이격거리(L2,L3)를 가지게 상기 마그넷(121)에 대해 이격되게 배치되는 자성체를; 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 상기 자성체는 내부에 수용공간을 형성하는 케이스(130)로 형성되어 있다.
상기 케이스(130)의 양 측 중앙부에는 상기 회전축(125)을 회전가능하게 지지하는 베어링(131)이 각각 구비된다. 상기 회전축(125)의 일 단부에는 회전축(125)에 팬부(미도시)가 결합되고 팬부의 회전에 의한 추력(실선 화살표 방향)이 작용할 때 상기 회전축(125)의 이탈을 방지할 수 있도록 고정링(135)이 결합되어 있다.
상기 고정자(110)는, 자성체로 형성되고 내부에 상기 회전자(120)가 수용될 수 있게 수용공(113)이 형성된 고정자코어(111)와, 상기 고정자코어(111)에 권선되는 고정자코일(115)을 구비하고 있다. 상기 고정자코어(111)는 중앙에 수용공(113)이 형성되고 상기 수용공(113)의 둘레에 복수의 슬롯 및 티스가 형성된 자성체 플레이트(112)를 절연 적층하여 형성된다.
상기 회전자(120)는, 회전축(125)과, 상기 회전축(125)을 중심으로 회전하는 마그넷(121)을 구비한다. 상기 마그넷(121)은 상기 고정자코어(111)의 내측에 소정의 공극(air gap)(G)을 가지고 회전가능하게 배치될 수 있게 원봉 형상으로 형성된다. 여기서, 상기 마그넷(121)은 원통형상으로 형성될 수도 있다.
상기 마그넷(121)은 축선방향을 따라 상기 고정자코어(111)의 양 측 단부, 즉 도면상 상측 방향 및 하측 방향으로 각각 돌출된 돌출부(123)를 구비하도록 상기 고정자코어(111)의 두께, 즉 축선방향 길이에 비해 긴 길이를 가지게 형성된다. 이는 상기 고정자(110)의 자속과 상호 작용하는 마그넷(121)의 자속을 증가시켜 회전력, 즉 출력을 제고시키기 위함이다.
한편, 상기 마그넷(121)의 돌출부(123)의 돌출길이(L1)는 상기 마그넷(121)의 단부와 자성체 사이의 거리, 보다 구체적으로는 상기 마그넷(121)의 단부와 상기 케이스(130) 사이의 거리(L2,L3)보다 작게 형성된다. 즉, 상기 마그넷(121)의 돌출부(123)의 돌출길이(L1)는, 상기 고정자코어(111)와 상기 케이스(130)의 양 단부 사이의 거리(L4,L5) 중 가까운 거리(L4, L4＜L5)의 절반 미만(L1＜L4/2)으로 형 성된다. 이는 마그넷(121)의 자속이 케이스(130)로 누설되는 것을 방지하여 출력을 제고시킴과 아울러 마그넷(121)의 흡인력의 작용으로 마그넷(121)이 축선방향으로 이탈(또는 유동) 추력이 작용하는 것을 억제하기 위함이다.
이러한 구성에 의하여, 상기 마그넷(121)의 돌출부(123)에서 발생되는 자속은 상대적으로 거리가 가까워 자기 저항이 작은 상기 고정자코어(111)로 흐르게 되고 상대적으로 자기 저항이 큰 상기 케이스(130)측으로의 누설은 억제되도록 함으로써 출력이 제고된다. 또한, 자기력에 의한 축선방향의 추력이 발생되지 아니하므로 고정링(135) 및 케이스(130) 등과 같은 부품 간의 축선방향의 마찰을 줄일 수 있어 마찰에 기인한 진동 및 소음 발생을 저감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬-모터 조립체의 사시도이고, 도 5는 도 4의 부분확대단면도이며, 도 6은 도 5의 요부확대도이다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 팬-모터 조립체는, 허브(211)와, 상기 허브(211)의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드(215)를 구비한 팬부(210)와; 상기 허브(211)의 내측에 배치되는 모터(220)를; 포함하여 구성되어 있다. 상기 팬-모터 조립체는 상기 허브(211)의 개방 측에 배치되는 지지부재(217)에 의해 지지되어 있다.
상기 팬부(210)는, 일 측으로 개방된 원통 형상을 가지는 허브(211)와, 상기 허브(211)의 둘레에 배치되는 복수의 블레이드(215)를 구비하고 있다. 상기 허브(211) 및 블레이드(215)는 합성수지부재로 일체로 사출 등의 방법으로 형성된다. 본 실시예에서는, 블레이드(215)가 상기 허브(211)의 반경방향을 따라 돌출되어 축선방향으로 송풍하는 프로펠러 형상의 축류팬으로 구현되어 있으며, 상기 블레이 드(215)는 상기 허브(211)의 차단측 단부에서 개방측 단부로 송풍되게 형성된다. 여기서, 상기 팬부(210)는 블레이드(215)를 상기 허브(211)의 둘레에 소정 간격을 두고 이격 배치되어 공기를 축선방향으로 흡입하여 반경방향으로 토출하는 원심팬의 형태로 구성될 수도 있다.
한편, 상기 모터(220)는, 고정자코어(223)를 구비한 고정자(221)와; 축선방향을 따라 상기 고정자코어(223)의 단부로부터 돌출된 돌출부(236)를 구비하여 회전축(237)을 중심으로 상기 고정자(221)에 대해 회전가능하게 배치되는 마그넷(235)을 구비한 회전자(231)와; 상기 돌출부(236)의 돌출길이(L1) 보다 더 긴 이격거리(L2,L3)를 가지게 상기 마그넷(235)에 대해 이격되게 배치되는 자성체를; 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 자성체는 자성체를 구비하여 상기 회전축(237)을 지지하는 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b)로 구성된다.
상기 고정자(221)는, 자성체로 된 플레이트(224)를 절연 적층하여 형성되는 고정자코어(223)와, 상기 고정자코어(223)에 권선되는 고정자코일(225)을 구비한다. 상기 고정자코어(223)와 상기 고정자코일(225) 사이에는 상호 절연을 위해 인슐레이터(insulator)(227)가 개재되어 있다.
상기 회전자(231)는, 상기 고정자(221)의 외측에 소정의 공극을 두고 회전가능하게 배치되며 축선방향을 따라 상기 고정자코어(223)의 양 측으로 각각 돌출되는 돌출부(236)를 구비한 마그넷(235)과, 상기 마그넷(235)이 회전축(237)을 중심으로 회전되게 상기 마그넷(235)을 지지하는 프레임(233)을 구비한다. 여기서, 상기 프레임(233)은 비자성체인 금속부재 또는 합성수지부재 등으로 형성된다.
상기 회전축(237)의 양 측에는 상기 회전축(237)을 회전가능하게 지지하는 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b)가 각각 구비되어 있다.
상기 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b)는, 회전축(237)을 지지하는 베어링(243)과, 상기 베어링(243)과 접촉되는 오일펠트(oil felt)(245)와, 상기 베어링(243) 및 오일 펠트(245)를 수용하는 자성체로 된 하우징(247)을 각각 구비한다. 상기 회전축(237)의 제2베어링조립체(241b)측 단부에는 상기 회전축(237)의 이탈을 방지할 수 있도록 고정링(219)이 결합되어 있다.
상기 고정자(221)와 상기 제2베어링조립체(241b) 사이에는 피시비(PCB)(255)가 구비된다. 상기 피시비(255)의 둘레에는 상기 피시비(255)를 외부에 대해 보호할 수 있게 감쌈과 아울러 상기 고정자(221)와 피시비(255)가 일체로 연결되게 합성수지부재로 된 몰드부(251)가 형성되어 있다.
한편, 상기 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b)는 상기 마그넷(235)의 돌출부(236)의 돌출길이(L1)에 비해 더 큰 이격거리(L2,L3)를 가지고 상기 마그넷(235)의 단부로부터 각각 이격 배치된다. 여기서, 상기 제2베어링조립체(241b)는 상기 고정자(221)와의 사이에 상기 몰드부(251)가 형성되기 때문에 상기 제1베어링조립체(241a)의 이격거리(L2)에 비해 더 큰 이격거리(L3)를 가진다.
즉, 상기 마그넷(235)의 돌출부(236)의 돌출길이(L1)는 상기 고정자코어(223)의 단부와 상기 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b) 사이의 거리(L4,L5) 중 짧은 거리(L4,L4＜L5), 보다 구체적으로는 도면 상 상기 고정자코어(223)의 우측 단부와 상기 제1베어링조립체(241a)의 하우징 사이의 거리(L4)의 절반 미만(L1＜L4/2)으로 형성된다. 이는 상기 마그넷(235)의 돌출부(236)와 상기 제1베어링조립체(241a) 사이의 자기 저항이 상기 돌출부(236)와 상기 고정자코어(223) 사이의 자기 저항보다 커지게 하여 상기 돌출부(236)의 자속이 상기 고정자코어(223)로 집중적으로 흐르고 상기 제1베어링조립체(241a)로 누설되는 것을 억제하기 위함이다.
이러한 구성에 의하여, 상기 고정자코일(225)에 전원이 인가되면 상기 고정자코일(225)에 의해 발생된 자기력과 상기 마그넷(235)의 자기력이 상호 작용하면서 상기 회전자(231) 및 상기 팬부(210)는 상기 회전축(237)을 중심으로 회전된다. 상기 팬부(210)가 회전되면 공기는 상기 허브(211)의 차단측 단부로부터 개방측 단부로 공기가 송풍된다.
한편, 상기 마그넷(235)은 상기 고정자코어(223)에 대한 자성체인 제1베어링조립체(241a) 및 제2베어링조립체(241b)의 이격거리(L4,L5) 중 작은 이격거리(L4)의 절반 미만(L1＜L4/2))의 돌출길이(L1)를 가지는 돌출부(236)를 구비하도록 형성됨으로써 자속이 증가되어 출력을 제고시킬 수 있으며, 자속의 누설 및 축선방향의 추력을 발생시키지 아니하여 마그넷(235)의 추력에 기인한 부품 간 축선방향 마찰을 증가시키지 아니하여 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있게 된다.
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 하며, 또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않 은 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.
도 1은 종래의 팬-모터 조립체의 측면도,
도 2는 도 1의 모터의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬-모터 조립체의 사시도,
도 5는 도 4의 부분확대단면도,
도 6은 도 5의 요부확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 고정자 111 : 고정자코어
115 : 고정자코일 120 : 회전자
121 : 마그넷 123 : 돌출부
125 : 회전축 130 : 케이스
131 : 베어링 135 : 고정링

Claims (10)

  1. 고정자코어를 구비한 고정자와;
    축선방향을 따라 상기 고정자코어의 단부로부터 돌출된 돌출부를 구비하여 회전축을 중심으로 상기 고정자에 대해 회전가능하게 배치되는 마그넷을 구비한 회전자와;
    상기 돌출부의 돌출길이 보다 더 긴 이격거리를 가지게 상기 마그넷에 대해 이격되게 배치되는 자성체를;
    포함하는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 베어링조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베어링조립체는 상기 고정자코어의 단부로부터 서로 다른 이격거리를 가지는 제1베어링조립체 및 제2베어링조립체를 구비하며, 상기 돌출부의 돌출길이는 상기 제1베어링조립체 및 제2베어링조립체 중 작은 이격거리의 절반 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
  5. 허브와, 상기 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드를 구비한 팬부와;
    상기 허브의 내측에 배치되는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 모터를;
    포함하는 팬-모터 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모터의 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 팬-모터 조립체.
  7. 허브와, 상기 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드를 구비한 팬부와;
    상기 허브의 내측에 배치되는 제3항의 모터를;
    포함하는 팬-모터 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모터의 마그넷은 상기 고정자의 외측에 공극을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 팬-모터 조립체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 허브는 일 측이 개방된 통형상을 가지며, 상기 제1베어링조립체는 상기 허브의 내측에 배치되고 상기 제2베어링조립체는 상기 허브의 개방측에 배치되며, 상기 고정자와 상기 제2베어링조립체 사이에 배치되는 피시비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬-모터 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 팬부는 상기 허브의 개방측으로 송풍되게 회전되며, 상기 회전축의 상기 제2베어링조립체측 단부에는 상기 회전축의 이탈이 방지되게 고정링이 구비되는 것을 특징으로 하는 팬-모터 조립체.
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