KR20200013047A - 브러시레스 모터 및 이를 위한 고정자 - Google Patents

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데이비드 조지 원
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다이슨 테크놀러지 리미티드
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Abstract

브러시레스 모터는 프레임; 축, 회전자 코어, 및 프레임에 장착되는 베어링 어셈블리를 포함하는 회전자 어셈블리; 및 C-형 고정자 코어를 포함하는 적어도 하나의 고정자를 포함하고, 고정자 코어는 후방부와 제 1 및 제 2 아암을 포함하며, 제 1 및 제 2 아암 중의 적어도 하나는, 고정자 코어가 반경 방향으로 회전자 어셈블리 쪽으로 움직이는 것을 억제하도록 프레임과 접촉하는 돌출부를 포함한다.

Description

브러시레스 모터 및 이를 위한 고정자
본 발명의 실시 형태는 브러시레스(brushless) 모터, 특히, 브러시레스 모터 내의 고정자(stator)에 관한 것이다.
전기 모터를 여러 방식으로 개선하고자 하는 일반적인 바램이 있다. 특히, 크기, 중량, 제조 비용, 효율, 신뢰성 및 소음 면에서 개선이 요망된다.
제 1 양태에 따르면, 브러시레스 모터가 제공되고, 이 모터는 프레임; 축, 회전자 코어, 및 상기 프레임에 장착되는 베어링 어셈블리를 포함하는 회전자 어셈블리; 및 C-형 고정자 코어를 포함하는 적어도 하나의 고정자를 포함하고, 상기 고정자 코어는 후방부와 제 1 및 제 2 아암을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 아암 중의 적어도 하나는, 상기 고정자 코어가 반경 방향으로 회전자 어셈블리 쪽으로 움직이는 것을 억제하도록 상기 프레임과 접촉하는 돌출부를 포함한다.
베어링 어셈블리를 프레임에 장착하고 또한 고정자 코어의 반경 방향 위치를 프레임과의 접촉을 통해 찾아냄으로써, 크기 공차를 가질 수 있는 몇몇 구성품이 고정자 코어와 회전자 코어 사이에 있음에 따라 회전자 코어 자석에 대한 고정자 코어의 반경 방향 위치가 타이트하게 제어될 수 있다. 결과적으로, 고정자 코어 폴 팁과 회전자 코어 사이의 틈새 또는 공기 틈은 작게 만들어질 수 있어, 모터의 성능과 효율이 개선될 수 있고 또한 그래서 개선된 브러시레스 모터가 얻어질 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 상기 프레임은, 상기 돌출부가 프레임에 접촉할 때까지 적어도 하나의 고정자가 반경 방향으로 상기 회전자 어셈블리 쪽으로 슬라이딩할 수 있게 하도록 성형되어 있다. 이로써, 모터의 조립이 간단하게 된다. 예컨대, 프레임은 상기 고정자의 적어도 일부분이 삽입되는 슬롯을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 슬롯의 적어도 하나의 가장자리와 접촉한다. 그러므로, 고정자 코어를 포함하는 고정자는, 고정자 코어의 돌출부가 프레임과 접촉할 때까지 슬롯 안으로 간단하게 삽입될 수 있고, 그 접촉시에 고정자는 그의 최종 반경 방향 위치에 있을 수 있다. 프레임은 복수의 슬롯을 포함할 수 있고, 복수의 고정자 각각의 적어도 일부분이 각 슬롯 안으로 삽입될 수 있다. 따라서, 고정자를 각각의 슬롯 안으로 삽입하여, 복수의 고정자를 포함하는 모터를 간단하게 조립할 수 있다.
회전자 어셈블리는 임펠러를 포함하고, 상기 프레임은 임펠러 쉬라우드를 포함할 수 있다. 그러므로, 크기 공차를 가질 수 있는 몇몇 구성품이 쉬라우드와 임펠러 사이에 있음에 따라, 임펠러 쉬라우드에 대한 임펠러의 위치가 타이트하게 제어될 수 있다. 회전자와 임펠러 쉬라우드 사이의 틈새는 더 적게 만들어질 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 쉬라우드의 동심이 개선될 수 있는데, 즉 쉬라우드는 회전자 어셈블리의 회전 축선과 더 동심일 수 있고, 그래서 회전자와 임펠러 사이의 틈새가 더 작게 될 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 베어링 어셈블리는 상기 축의 회전자 코어의 각 측에 장착되는 한쌍의 베어링을 포함한다. 그러므로, 회전자 어셈블리는 프레임 내부에서 안정적으로 유지되고, 회전자 코어의 동일한 축방향 측과 같은 베어링이 서로 가까이 있는 배치와 비교하여 진동이 감소될 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 고정자 코어는 상기 적어도 하나의 돌출부 내에 또는 그에 인접하여 위치되는 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함한다. 용접부를 돌출부 내에 또는 그에 인접하여 위치시킴으로써, 고정자 코어 내의 다른 영역과 비교하여, 모터가 작동될 때 용접부는 더 작은 자력선속의 영역 내에 위치될 수 있다. 그러므로, 용접부는 고정자 코어의 층들 사이의 전기 전도성을 증가시킬 수 있지만, 용접부의 영향은 고정자 코어의 다른 영역 내에 위치되는 용접부와 비교하여 감소될 수 있다. 예컨대, 고정자 코어 내에서 유도된 와전류가 감소될 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 상기 고정자 코어의 각 아암은 각각의 돌출부를 포함하고, 각 돌출부는 상기 프레임과 접촉하고, 상기 고정자 코어는 각 돌출부 내에 또는 그에 인접하여 위치되는 각각의 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함한다. 그러므로, 예컨대, 고정자 코어의 제 1 및 제 2 아암에 있는 돌출부는 프레임과 접촉한다. 따라서, 고정자와 프레임 사이의 복수의 접촉점, 접촉 영역 또는 접촉선 때문에, 고정자는 안정적으로 또한 신뢰적으로 위치 유지된다.
돌출부는 상기 고정자 코어의 축방향 길이를 따라 연장되어 있을 수 있다. 그러므로, 고정자는 프레임과의 접촉을 통해, 예컨대, 고정자가 삽입되는 슬롯의 기다란 가장자리와의 접촉을 통해 안정적으로 또한 신뢰적으로 위치될 수 있다. 또한, 고정자 코어가 복수의 층 또는 적층물로 형성되고 적층물을 함께 유지하기 위한 수단, 예컨대 용접부가 돌출부 내에 또는 그에 인접하여 위치되므로, 모든 적층물이 이런 방식으로 함께 고정될 수 있다.
고정자는 보빈 및 고정자 코어의 후방부 주위에 감기는 권선을 포함할 수 있다. 그러므로, 코어, 보빈 및 권선을 포함하는 고정자는 완전한 유닛으로서 모터에 조립될 수 있고, 그리하여, 모터의 조립이 간단하게 된다. 예컨대, 고정자는 완전한 유닛으로서 프레임의 슬롯 안으로 삽입될 수 있다. 복수의 고정자가 이런 식으로 각각의 슬롯 안으로 삽입될 수 있다.
고정자 코어의 각 아암은 상기 후방부로부터 각각의 폴 팁까지 연장되어 있는 곧은 부분을 포함할 수 있다. 이로써, 모터 안으로의 고정자의 조립이 간단하게 될 수 있다. 돌출부는 한 아암의 곧은 부분에 위치될 수 있거나 또는 복수의 돌출부를 갖는 실시 형태에서, 각각의 돌출부가 각 아암의 곧은 부위에 위치될 수 있다.
제 2 양태에 따르면, 브러시레스 모터를 위한 C-형 고정자 코어가 제공되고, 고정자 코어는 후방부와 제 1 및 제 2 아암을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 아암 중의 적어도 하나는 돌출부를 포함하고, 고정자 코어는 복수의 층으로 형성되며, 층들은 상기 돌출부 내에 또는 그에 인접하여 위치되는 각각의 용접부에 의해 함께 유지된다.
어떤 실시 형태에서, 고정자 코어의 각 아암은 각각의 돌출부를 포함하고, 상기 고정자 코어는 각 돌출부 내에 위치되는 각각의 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함한다. 따라서, 고정자 코어의 층들이 복수의 용접부에 의해 안정적으로 함께 유지될 수 있다.
돌출부는 상기 고정자 코어의 축방향 길이를 따라 연장되어 있을 수 있다. 그러므로, 예컨대 각 층이 회전자 어셈블리의 회전 축선에 대체로 수직인 경우에, 고정자 코어의 모든 층들이 용접부에 의해 함께 고정될 수 있다.
제 3 양태에 따르면, 브러시레스 모터가 제공되고, 이 모터는 프레임; 축, 회전자 코어, 및 상기 프레임에 장착되는 베어링 어셈블리를 포함하는 회전자 어셈블리; 및 제 2 양태에 따른 C-형 고정자 코어를 포함하는 적어도 하나의 고정자를 포함한다.
이제 본 발명의 실시 형태를 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 모터의 분해 사시도를 나타낸다.
도 2는 회전자 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 고정자의 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 모터의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 모터의 단면도를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터(10)의 분해 사시도를 나타낸다. 어떤 구성품, 예컨대, 제어 전자 장치 및 외부 하우징은 명료성을 위해 나타나 있지 않다. 모터(10)는 회전자 어셈블리(12), 프레임(14) 및 4개의 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22)를 포함한다. 모터(10)가 조립될 때, 회전자 어셈블리(12)는 프레임(14) 내부에 위치 및 장착되고, 고정자 어셈블리는 프레임(14)에 있는 각각의 슬롯에 위치된다. 예컨대, 고정자 어셈블리(20)는 프레임에 있는 슬롯(24)에 위치된다. 프레임(14)은 일체형 구성인데, 예컨대, 단일체로 몰딩되고, 도 4에 나타나 있는 바와 같은 임펠러를 덮는 임펠러 쉬라우드(26)를 포함한다. 모터(10)는 또한 확산기(28)를 포함한다.
도 2는 회전자 어셈블리(12)의 분해 사시도를 나타낸다. 이 회전자 어셈블리(12)는 회전자 코어 영구 자석(32)이 장착되는 축(30), 제 1 평형 링(34) 및 제 2 평형 링(36)을 포함한다. 회전자 어셈블리(12)가 조립될 때, 한쌍의 베어링(38, 40)이 코어(32)와 평형 링(34, 36)의 각 측에서 축(30)에 장착된다. 임펠러(42)가 축(30)의 한 단부에 장착되고, 센서 자석(44)이 다른 단부에 장착된다.
도 3은 고정자 어셈블리(50)의 분해 사시도를 나타낸다. 고정자 어셈블리(50)는 도 1에 나타나 있는 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22) 중의 어느 하나일 수 있다. 고정자 어셈블리(50)는 C-형 고정자 코어(52), 제 1 C-형 보빈부(54) 및 제 2 C-형 보빈부(56)를 포함한다.
고정자 코어(52)는 후방부(58), 제 1 아암(60) 및 제 2 아암(62)을 포함한다. 각 아암(60, 62)은 고정자 코어(52)의 외측 표면에서 각각의 돌출부(64, 66)를 포함한다. 이들 돌출부(64, 66)는 고정자의 축방항 길이를 따라 연장되어 있다.
제 1 보빈부(54)는 제 1 슬롯(68)을 규정하는 아암을 포함한다. 유사하게, 제 2 보빈부(56)는 제 2 슬롯(70)을 규정하는 아암을 포함한다. 조립시 슬롯(68, 70)이 도 1, 4 및 5에 나타나 있는 바와 같은 고정자 코어(52)의 후방부(58)를 수용하도록 보빈부(54, 56)가 고정자 코어(52) 상으로 슬라이딩하게 된다. 보빈부(54, 56)는 대체로 H-형 단면을 가지고 있어, 조립된 고정자 어셈블리에서 고정자 권선(나타나 있지 않음)이 보빈부 주위에 감길 수 있고, 그래서 고정자 코어(52)의 후방부(58) 주위에 감길 수 있다.
고정자 코어(52)는 회전자 어셈블리(12)의 회전 축선에 대체로 수직인 복수의 층을 포함하는 적층 구성을 갖는다. 고정자 코어(52)의 층들은 용접으로 함께 유지될 수 있다. 더 구체적으로, 고정자 코어(52)의 층들은, 고정자 코어(52)의 아암(60, 62)으로부터의 돌출부(64, 66)에 가해진 용접부에 의해 함께 유지된다. 결과적으로, 용접부는 층들 사이의 전기 전도성을 증가시킬 수 있지만, 돌출부(64, 66)에서의 용접부 위치는, 용접부가 고정자 코어(52)의 후방부(58) 또는 아암(60, 62) 내에 위치되는 경우 보다 고정자 코어(52)의 더 작은 자력선속의 영역에 고정자가 위치되는 것을 보장해준다. 결과적으로, 층들을 함께 유지하기 위해 용접을 사용하는 영향이 감소된다.
도 4는 회전자 어셈블리(12)의 회전 축선을 포함하는 면을 통한 조립된 모터(10)의 단면도를 나타낸다. 회전자 어셈블리(12)의 베어링(38, 40)은 직접 프레임(14)에 또한 그 내부에 장착되어 있음을 알 수 있다. 고정자 어셈블리(16, 20)는 또한 프레임(14)에 있는 각각의 슬롯 안으로 삽입되어 있는 것으로 나타나 있다. 각 고정자 어셈블리에서 보빈부(54, 56)가 고정자 코어(52)의 후방부(58)를 에워쌈을 알 수 있다.
도 5는 회전자 어셈블리(12)의 회전 축선에 수직인 면을 통한 조립된 모터(10)의 단면도를 나타낸다. 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22)는 각각의 권선(72)을 포함하는 것으로 나타나 있다. 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22)는 프레임(14)에 있는 각각의 슬롯에 삽입되어 있는 것으로 나타나 있다. 예컨대, 고정자 어셈블리(16)는 슬롯(80)에 삽입되고, 고정자 어셈블리(20)는 슬롯(24)에 삽입되어 있는 것으로 나타나 있다.
고정자 어셈블리는, 고정자 코어(52)의 아암(60, 62)의 돌출부(64, 66)가 프레임(14)의 각각의 표면에 접촉할 때까지 슬롯 안으로 삽입된다. 예컨대, 고정자 어셈블리(16)의 고정자 코어(52)의 돌출부(64, 66)는 프레임(14)에 있는 슬롯(80)의 단부 표면(82, 84)에 각각 접촉한다. 결과적으로, 모터(10)의 조립 동안에, 각 고정자 어셈블리는 각각의 슬롯 안으로 삽입되어, 돌출부가 슬롯의 가장자리와 같은 프레임(14)의 적절한 부분에 접촉할 때까지 반경 방향으로 회전자 어셈블리 쪽으로 슬라이딩될 수 있다. 예컨대, 고정자(16)는 완전 삽입 위치에 있는 것으로 나타나 있어, 돌출부(64, 66)는 슬롯(80)의 가장자리(82, 84)에 접촉한다. 다른 고정자 부분(18, 20, 22)은 유사한 방식으로 각각의 슬롯 안으로 삽입될 수 있다.
이때, 슬롯 안으로의 고정자 어셈블리의 추가 삽입은 억제되며, 그래서 고정자 어셈블리가 슬롯 안으로 회전자 어셈블리(12) 쪽으로 반경 방향으로 더 움직이는 것이 억제된다. 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22)가 각각의 슬롯 안으로 완전히 삽입되면, 고정자 어셈블리는 위치 고정될 수 있다. 예컨대, 돌출부(64 및/또는 66)가 프레임(14)에 접촉하는 영역에 접착제를 발라서, 프레임(14)에 대한 고정자 어셈블리의 추가 움직임을 방지할 수 있다.
그러므로, 조립된 모터(10)에서, 고정자 코어(52)의 반경 방향 위치는 고정자 어셈블리와 프레임(14) 사이의 접촉에 근거하여 설정된다. 추가로, 회전자 어셈블리(12)의 반경 방향 위치는 회전자 어셈블리(12)와 프레임(14) 사이의 접촉에 근거하여 설정된다. 결과적으로, 고정자 코어(52)의 폴 팁과 회전자 어셈블리(12)의 회전자 코어(32) 사이의 틈새는 몇몇 구성품의 공차에 근거하므로 타이트하게 제어된다. 그러므로, 고정자 코어 폴 팁이 회전자 코어(32)와 접촉하는 위험이 없이, 틈새는 더 작게 만들어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 브러시레스(brushless) 모터로서,
    프레임;
    축, 회전자 코어, 및 상기 프레임에 장착되는 베어링 어셈블리를 포함하는 회전자 어셈블리; 및
    C-형 고정자 코어를 포함하는 적어도 하나의 고정자를 포함하고,
    상기 고정자 코어는 후방부와 제 1 및 제 2 아암을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 아암 중의 적어도 하나는, 상기 고정자 코어가 반경 방향으로 상기 회전자 어셈블리 쪽으로 움직이는 것을 억제하도록 상기 프레임과 접촉하는 돌출부를 포함하는, 브러시레스 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 돌출부가 프레임에 접촉할 때까지 적어도 하나의 고정자가 반경 방향으로 상기 회전자 어셈블리 쪽으로 슬라이딩할 수 있게 하도록 성형되어 있는, 브러시레스 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 고정자의 적어도 일부분이 삽입되는 슬롯을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 슬롯의 적어도 하나의 가장자리와 접촉하는, 브러시레스 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프레임은 복수의 슬롯을 포함하고, 복수의 고정자 각각의 적어도 일부분이 각 슬롯 안으로 삽입되는, 브러시레스 모터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 어셈블리는 임펠러를 포함하고, 상기 프레임은 임펠러 쉬라우드를 포함하는, 브러시레스 모터.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 어셈블리는 상기 축의 회전자 코어의 각 측에 장착되는 한쌍의 베어링을 포함하는, 브러시레스 모터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어는 상기 적어도 하나의 돌출부 내에 또는 적어도 하나의 돌출부에 인접하여 위치되는 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함하는, 브러시레스 모터.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어의 각 아암은 각각의 돌출부를 포함하고, 각 돌출부는 상기 프레임과 접촉하고, 상기 고정자 코어는 각 돌출부 내에 또는 각 돌출부에 인접하여 위치되는 각각의 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함하는, 브러시레스 모터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 고정자 코어의 축방향 길이를 따라 연장되어 있는, 브러시레스 모터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자는 보빈(bobbin) 및 고정자 코어의 후방부 주위에 감기는 권선을 포함하는, 브러시레스 모터.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정자 코어의 각 아암은 상기 후방부로부터 각각의 폴 팁까지 연장되어 있는 곧은 부분을 포함하는, 브러시레스 모터.
  12. 브러시레스 모터를 위한 C-형 고정자(stator) 코어로서, 상기 고정자 코어는 후방부와 제 1 및 제 2 아암을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 아암 중의 적어도 하나는 돌출부를 포함하고, 상기 고정자 코어는 복수의 층으로 형성되며, 층들은 상기 돌출부 내에 또는 돌출부에 인접하여 위치되는 용접부에 의해 함께 유지되는, C-형 고정자 코어.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고정자 코어의 각 아암은 각각의 돌출부를 포함하고, 상기 고정자 코어는 각 돌출부 내에 위치되는 각각의 용접부에 의해 함께 유지되는 복수의 층 또는 적층물을 포함하는, 고정자 코어.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 고정자 코어의 축방향 길이를 따라 연장되어 있는, 고정자 코어.
  15. 브러시레스 모터로서,
    프레임;
    축, 회전자 코어, 및 상기 프레임에 장착되는 베어링 어셈블리를 포함하는 회전자 어셈블리; 및
    제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 C-형 고정자 코어를 포함하는 적어도 하나의 고정자를 포함하는 브러시레스 모터.
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