KR20210101884A - 에어갭 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어갭 조절장치이다. 하우징(10)의 내부공간(14)에 설치된 고정자(22)내면과 회전자(24)의 외면 사이에 에어갭이 전체적으로 일정하게 되도록 하는 것이다. 상기 하우징(10)을 구성하는 단부플레이트(16)의 축통공(18)을 둘러서는 다수개의 체결공(18)이 형성된다. 상기 체결공(18)에는 베어링(30)의 베어링하우징(32)을 관통한 체결구(28)가 체결되어 베어링(30)을 단부플레이트(16)에 장착시킨다. 상기 체결공(18)입구에 형성된 조절구안착부(20)에는 상기 베어링하우징(32)을 관통한 조절구(36)의 조절구몸체(37)가 위치된다. 상기 조절구(36)는 상기 조절구몸체(37)를 중심으로 회전하면서 머리부(38)가 상기 베어링(30)의 위치를 조절할 수 있도록 하고 있다.

Description

에어갭 조절장치{Air-gap adjusting apparatus}

본 발명은 에어갭 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징 내부에 회전자가 설치된 상태에서 에어갭을 조절할 수 있는 에어갭 조절장치에 관한 것이다.

예를 들어 전동기의 경우 하우징의 내부에 고정자가 고정되어 설치되고, 상기 고정자의 내측에 회전자가 회전가능하게 상기 하우징에 지지되어 설치된다. 상기 고정자의 내면과 상기 회전자의 외면 사이에는 소정의 틈새인 에어갭이 정확하게 설정되어야 한다.

상기 고정자와 회전자 사이의 에어갭이 상대적으로 작으면 전동기의 소음과 진동이 커지고, 에어갭이 상대적으로 커지면 전동기의 소음과 진동이 작아진다. 그리고, 고정자와 회전자 사이의 에어갭이 전체적으로 일정하게 설정되는 것이 중요한데, 일반적인 전동기에서는 조립이 된 상태에서는 에어갭을 조절할 수 있는 방법이 없다.

일반적으로, 상기 고정자는 하우징의 내면에 고정되어 설치되고, 상기 고정자의 중앙을 관통하여 설치되는 회전자는 그 전후로 돌출된 회전축이 상기 하우징 선단과 후단에서 베어링에 회전가능하게 지지된다. 이때, 상기 베어링이 하우징의 선단과 후단에 고정되어 설치되어 있어 상기 회전자의 상기 고정자에 대한 상대 위치를 변경할 수 없다.

대한민국 등록특허 제10-0274989호 미국등록특허 US6431601

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 필요성을 충족시키기 위한 것으로, 고정자와 회전자 사이의 상대 위치를 조정하여 고정자와 회전자 사이의 에어갭을 조절하도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 고정자가 설치되고 상기 고정자의 내부에 회전자가 소정의 에어갭을 가지고 회전가능하게 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 상기 회전자와 일체로 회전되는 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링과, 상기 베어링이 상기 하우징에 설치되는 위치를 설정하도록 조절구몸체가 상기 하우징에 설치되고 머리부가 상기 베어링의 베어링하우징에 위치되어 회전되는 정도에 따라 상기 베어링의 설치위치를 조절하는 조절구와, 상기 조절구를 관통하여 형성된 체결구통공을 관통하여 상기 하우징에 체결되어 상기 베어링을 상기 하우징에 체결하는 체결구를 포함한다.

상기 조절구몸체는 상기 하우징의 양단에 구비되고 상기 베어링이 장착되는 단부플레이트에 형성된 조절구안착부에 위치된다.

상기 조절구안착부는 상기 베어링을 상기 단부플레이트에 체결하는 체결구가 체결되는 체결공의 입구에 형성된다.

상기 베어링하우징에는 상기 체결공과 대응되는 위치에 상기 조절구의 조절구몸체가 위치되는 관통공과 상기 조절구의 머리부가 안착되는 머리부안착부가 형성된다.

상기 조절구안착부의 내면형상은 상기 조절구몸체의 외면 형상과 대응되는 형상을 가진다.

상기 체결공은 상기 회전축의 폭방향 양단에 대응되는 단부플레이트의 위치와 상기 회전축의 횡단면중심 상부에 대응되는 단부플레이트의 위치에 형성된다.

상기 조절구몸체는 상기 머리부의 기하학적 중심에서 편심된 위치에 형성된다.

상기 조절구몸체는 원기둥 또는 다각기둥형상으로 된다.

본 발명에 의한 에어갭 조절장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 하우징내부에 고정된 고정자에 대한 회전자의 상대 위치를 조절하여 고정자와 회전자 사이의 에어갭을 조절한다. 이를 위해 하우징에 고정된 고정자에 대해 하우징의 단부플레이트에 설치되고 회전자의 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링을 단부플레이트에 대해 이동가능하게 한다. 따라서, 본 발명에 의하면 고정자에 대해 회전자의 위치를 달리하여 고정자와 회전자 사이의 에어갭을 조절할 수 있게 되어 고정자와 회전자 사이의 에어갭을 보다 균질하게 조정할 수 있게 되어 전동기의 진동과 소음 발생을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명에서는 하우징 단부의 단부플레이트에 대해 베어링의 설치 위치를 조절함에 있어서 단부플레이트에 베어링을 체결하는 체결구의 위치에 상기 체결구가 관통하는 조절구를 두고, 상기 조절구의 회전 위치를 설정함에 의해 고정자와 회전자 사이의 에어갭을 조절한다. 즉, 체결구를 사용하여 베어링을 단부플레이트에 가조립한 상태에서 조절구를 조작하므로, 상대적으로 간단하게 에어갭을 설정할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 에어갭 조절장치의 바람직한 실시례가 채용된 전동기의 구성을 보인 개략 단면도.
도 2는 본 발명 실시례의 구성을 보인 부분단면 분해사시도.
도 3은 본 발명 실시례의 중요부 구성을 보인 단면도.
도 4는 본 발명 실시례를 구성하는 조절구의 구성을 보인 사시도.
도 5는 본 발명 실시례에서 기본조절구를 사용한 구성을 회전축의 일단부 쪽에서 본 정면도.
도 6은 본 발명 실시례에서 도면을 기준으로 상대적으로 하부로 회전자가 내려가 있는 상태와 이를 해소하기 위한 조절상태를 보인 사용상태도.
도 7은 본 발명 실시례에서 도면을 기준으로 상대적으로 하부 좌측으로 회전자가 내려가 있는 상태와 이를 해소하기 위한 조절상태를 보인 사용상태도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 하우징(10)은 원통형상의 하우징본체(12)가 외관을 구성하고, 상기 하우징본체(12)의 내부에는 내부공간(14)이 형성된다. 상기 내부공간(14)은 상기 하우징본체(12)만으로 보면, 전후로 개방된다. 상기 하우징본체(12)는 적어도 상기 내부공간(14)이 원통형상이면 된다. 상기 하우징본체(12)의 외면은 반드시 원통형이 아닌 다양한 형태로 만들어질 수 있다.

상기 하우징본체(12)의 단부에는 단부플레이트(16)가 있어서 상기 하우징본체(12)의 내부공간(14)을 외부와 차폐한다. 상기 단부플레이트(16)는 상기 하우징본체(12)와 함께 하우징(10)을 구성한다. 상기 단부플레이트(16)에는 아래에서 설명될 베어링(30)이 장착된다. 상기 단부플레이트(16)는 상기 하우징본체(12)의 양단부에 각각 설치된다. 상기 단부플레이트(16)의 중앙을 관통하여서는 축통공(18)이 형성된다. 상기 축통공(18)을 통해 아래에서 설명될 회전축(26)이 관통하여 내부공간(14)에서 외부로 회전축(26)이 돌출되게 한다.

상기 단부플레이트(16)에는 상기 축통공(18) 주변을 둘러서 다수개의 체결공(19)이 있다. 상기 체결공(19)은 아래에서 설명될 베어링(30)을 단부플레이트(16)에 장착하기 위한 체결구(28)가 체결되는 부분이다. 본 실시례에서는 체결공(19)이 5개 형성되어 있다. 상기 체결공(19)은 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 회전축(26)을 중심으로 폭방향 양단에 2개씩 상하방향으로 배치되고, 나머지 하나는 회전축(26)의 상하방향 중심선의 상부에 있다. 위에서 회전축(26)의 폭방향 양단에는 체결공(19)이 하나씩만 형성될 수도 있다.

상기 체결공(19)의 입구에는 조절구안착부(20)가 형성된다. 상기 조절구안착부(20)에는 아래에서 설명될 조절구(36)의 조절구몸체(37)가 적어도 일부 위치된다. 상기 조절구안착부(20)는 상기 체결공(19)의 내경보다는 큰 내경을 가진다. 상기 조절구안착부(20)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 아래에서 설명될 조절구(36)의 외면 형상과 대응되는 형상이다. 본 실시례에서는 6각기둥형상으로 상기 체결공(19)이 형성된다. 상기 체결공(19)의 형상은 아래에서 설명될 조절구(36)의 조절구몸체(37)의 형상과 대응되므로, 상기 조절구몸체(37)가 원기둥형상인 경우에는 상기 체결공(19)의 내면 형상도 원기둥 형상으로 되어야 한다.

상기 하우징본체(12)의 내면을 둘러서는 고정자(22)가 설치된다. 상기 고정자(22)는 대략 원통형상을 가지고, 외면이 상기 하우징본체(12)의 내면에 장착된다. 상기 고정자(22)의 내부에는 회전자(24)가 설치된다. 상기 회전자(24)도 대략 원통형상이고 내부를 관통하여 회전축(26)이 설치된다. 상기 회전자(24)는 상기 고정자(22)와의 전자기적 상호작용을 통해 회전한다. 상기 회전자(24)의 회전은 상기 회전축(26)을 통해 외부로 전달된다.

상기 단부플레이트(16)에는 체결구(28)에 의해 베어링(30)이 장착된다. 상기 체결구(28)는 상기 베어링(30)의 베어링하우징(32)을 관통하여 상기 단부플레이트(16)의 체결공(18)에 체결된다. 상기 베어링(30)은 상기 회전축(26)을 회전가능하게 지지하는 것이다. 상기 베어링(30)의 골격을 베어링하우징(32)이 형성한다. 상기 베어링하우징(32)에는 상기 체결공(18)과 대응되는 위치에 관통공(34)이 형성된다. 상기 관통공(34)을 상기 체결구(28)가 관통한다. 상기 관통공(34)의 입구에는 머리부안착홈(35)이 있다. 상기 머리부안착홈(35)에는 아래에서 설명될 조절구(36)의 머리부(38)가 위치된다.

조절구(36)는 상기 베어링하우징(32)의 관통공(34)과 상기 단부플레이트(18)의 조절구안착부(20)에 동시에 위치된다. 상기 조절구(36)는 다각형 통형상의 조절구몸체(37)의 선단에 머리부(38)가 형성되어 있다. 상기 조절구몸체(37)의 외경에 비해 상기 머리부(38)의 외경이 더 크게 형성된다. 상기 머리부(38)는 원판형상인데, 상기 머리부(38)의 기하학적 중심에서 상기 조절구몸체(37)가 편심되어 위치된다. 이와 같이 조절구몸체(37)가 상기 머리부(38)에 대해 편심되어 있음으로 해서 조절구(36)가 회전됨에 의해 베어링하우징(32)의 위치가 이동될 수 있다.

한편, 상기 조절구(36)는 상기 머리부(38)에 대해 상기 조절구몸체(37)가 편심된 위치에 있지 않은 것도 있을 수 있다. 이를 기본조절구라고 하고 위에서 설명되고 도면에 도시된 것은 편심조절구(36)라고 한다. 물론 기본조절구만으로는 에어갭의 조절이 가능하지는 않다. 기본조절구를 사용하였을 때, 에어갭을 확인하고, 에어갭의 조절이 필요하면 상기 편심조절구(36)를 사용하여 에어갭을 조절하게 된다.

상기 조절구몸체(37)의 외면은 그 위치에 따라 상기 머리부(38)의 기하학적 중심으로부터 편심된 정도가 달리된다. 따라서, 상기 조절구(36)가 회전됨에 의해 상기 머리부(38)가 상기 베어링하우징(32)의 위치를 조절할 수 있는 것이다.

상기 조절구몸체(37)는 다각기둥형상으로 된다. 본 실시례에서는 조절구몸체(37)가 6각기둥형상이지만, 3각, 4각, 5각, 6각, 7각 등 다각기둥형상으로 될 수 있다. 이와 같이 조절구몸체(37)가 다각기둥형상으로 됨에 의해 베어링하우징(32)의 위치조절이 연속적이지 않고 몇 개의 단계로만 될 수 있다. 물론, 상기 조절구몸체(37)가 원기둥형상으로 될 수도 있다. 원기둥형상으로 조절구몸체(37)가 만들어지면 베어링하우징(32)의 위치조절이 연속적으로 이루어질 수 있다.

상기 조절구(36)를 관통하여서는 체결구통공(39)이 형성된다. 상기 체결구통공(39)은 상기 체결구(28)가 관통하는 부분으로, 상기 조절구(36)의 조절구몸체(37)와 머리부(38)를 관통하여 형성된다. 상기 체결구통공(39)은 상기 조절구(36)의 회전중심이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 에어갭 조절장치가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.

본 발명의 에어갭 조절장치는 고정자(22)의 내면과 회전자(24)의 외면 사이의 에어갭이 전체적으로 일정하지 않고, 에어갭이 가장 큰 값(G)을 가지는 부분과 가장 작은 값(g)을 가지는 부분이 생길 수 있다. 도 6에는 도면을 기준으로 회전자(24)가 상대적으로 하부로 이동하여 에어갭이 일정하지 않게 된 상태가 도시되어 있다. 그리고, 도 7에는 회전자(24)가 도면을 기준으로 좌측 하부로 이동하여 전체적으로 에어갭이 일정하지 않게 된 상태가 도시되어 있다.

이와 같이 에어갭이 일정하지 않은 경우에, 상기 회전자(24)의 위치를 이동시켜 고정자(22)와의 간격이 전체적으로 일정하게 만든다. 이를 위해서는 상기 회전자(24)와 일체로 회전되는 회전축(26)을 회전가능하게 지지하고 있는 베어링(30)을 이동시키면 된다.

상기 베어링(30)의 이동은 상기 체결구(28)를 완전히 제거하지 않고 일정 정도만 풀어준 상태에서 상기 조절구(36)를 일정 각도 회전시키면 된다. 상기 조절구(36)는 상기 단부플레이트(16)의 조절구안착부(20)와 베어링하우징(32)의 관통공(32) 내에 조절구몸체(37)가 위치되는데, 상기 조절구(36)를 회전시키면 상기 조절구몸체(37)가 상기 조절구안착부(200와 관통공(32) 내에서 회전되어 상기 머리부(38)가 상기 베어링하우징(32)을 이동하게 한다. 이는 상기 조절구몸체(37)가 상기 머리부(38)에 대해 편심되어 있어 조절구몸체(37)가 회전됨에 의해 상기 머리부(38)가 편심회전되면서 베어링하우징(32)을 이동시킬 수 있기 때문이다.

도 6에서 상기 회전자(24)가 상기 고정자(22)에 대해 도면을 기준으로 상대적으로 하부로 이동된 상태인 경우에는 상기 조절구(36)의 조작에 의해 상기 회전자(24)의 전체적으로 도면을 기준으로 상부로 이동되게 하여야 한다. 이를 위해서는 상기 조절구(36)의 회전중심을 기준으로 더 돌출된 부분이 상부로 가도록 머리부(38)의 위치가 회전되어야 한다. 이는 도 6의 우측 그림에서 잘 알 수 있다.

그리고, 도 7의 좌측 그름에 도시된 바와 같이 회전자(24)가 고정자(22)에 대해 좌하방으로 이동되어 있는 경우에는 회전자(24)가 우상방으로 이동시켜야 한다. 이를 위해서는 5개의 조절구(36)를 회전시켜 회전자(24)가 우상방으로 이동되도록 하면 된다. 이와 같이 하여 조절된 상태가 도 7의 우측 그림에 도시되어 있다.

본 발명에서 상기 조절구(36)를 조절하는 것은, 먼저 상기 체결구(28)를 일부 풀어서 상기 조절구(36)가 자유롭게 회전될 수 있는 상태로 만들어야 한다. 참고로 최초에는 편심조절구(36)가 아닌 기본조절구가 설치되어 있을 수도 있다. 이 경우에 상기 고정자(22)와 회전자(24) 사이에 편심에 의한 에어갭 불균일이 발생하면, 상기 기본조절구를 제거하고 대신에 편심조절구(36)를 설치하여 에어갭의 불균일 문제를 해결한다.

즉, 상기 편심조절구(36)를 설치한 상태에서, 상기 체결구(28)가 일부 풀어진 상태에서 상기 편심조절구(36)를 회전시키면서 전체적인 에어갭을 살펴본다. 상기 편심조절구(36)들을 회전시켜서 전체적인 에어갭이 균일하게 설정되면 상기 체결구(28)들을 체결하여 편심조절구(36)를 고정시킴과 동시에 상기 베어링(30)이 단부플레이트(16)에 견고하게 체결되도록 한다.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도시된 실시례에서는 본 발명이 전동기에 적용된 것으로 되어 있으나, 회전자와 고정자 사이에 에어갭이 형성되는 다양한 장치들에 적용될 수 있다.

10: 하우징 12: 하우징본체
14: 내부공간 16: 단부플레이트
18: 축통공 19: 체결공
20: 조절구안착부 22: 고정자
24: 회전자 26: 회전축
28: 체결구 30: 베어링
32: 베어링하우징 34: 관통공
35: 머리부안착부 36: 조절구
37: 조절구몸체 38: 머리부
39: 체결구통공

Claims (8)

1. 내부에 고정자가 설치되고 상기 고정자의 내부에 회전자가 소정의 에어갭을 가지고 회전가능하게 설치되는 하우징과,
   상기 하우징에 설치되어 상기 회전자와 일체로 회전되는 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링과,
   상기 베어링이 상기 하우징에 설치되는 위치를 설정하도록 조절구몸체가 상기 하우징에 설치되고 머리부가 상기 베어링의 베어링하우징에 위치되어 회전되는 정도에 따라 상기 베어링의 설치위치를 조절하는 조절구와,
   상기 조절구를 관통하여 형성된 체결구통공을 관통하여 상기 하우징에 체결되어 상기 베어링을 상기 하우징에 체결하는 체결구를 포함하는 에어갭 조절장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조절구몸체는 상기 하우징의 양단에 구비되고 상기 베어링이 장착되는 단부플레이트에 형성된 조절구안착부에 위치되는 에어갭 조절장치.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 조절구안착부는 상기 베어링을 상기 단부플레이트에 체결하는 체결구가 체결되는 체결공의 입구에 형성되는 에어갭 조절장치.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 베어링하우징에는 상기 체결공과 대응되는 위치에 상기 조절구의 조절구몸체가 위치되는 관통공과 상기 조절구의 머리부가 안착되는 머리부안착부가 형성되는 에어갭 조절장치.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 조절구안착부의 내면형상은 상기 조절구몸체의 외면 형상과 대응되는 형상을 가지는 에어갭 조절장치.
   
6. 제 4 항에 있어서, 상기 체결공은 상기 회전축의 폭방향 양단에 대응되는 단부플레이트의 위치와 상기 회전축의 횡단면중심 상부에 대응되는 단부플레이트의 위치에 형성되는 에어갭 조절장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조절구몸체는 상기 머리부의 기하학적 중심에서 편심된 위치에 형성되는 에어갭 조절장치.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 조절구몸체는 원기둥 또는 다각기둥형상으로 되는 에어갭 조절장치.
   

Images