KR20220125609A - 베어링의 예압부가 구비된 모터 - Google Patents

베어링의 예압부가 구비된 모터 Download PDF

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이준기
류종수
성현규
장정훈
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Abstract

본 발명은 모터의 로터를 회전가능하게 지지하는 베어링의 소음 발생을 줄이고 결함발생을 방지하는 베어링의 예압부가 구비된 모터에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 내부에 원통형의 수용공간을 형성하며, 상기 수용공간의 내주면에 자석이 배치되는 허브를 형성하는 로터; 상기 로터의 수용공간과 마주보도록 배치되고, 상기 허브의 회전중심과 동축으로 연장되어 외주면에 코일이 권선된 코어가 고정 설치되는 가이드가 형성된 스테이터; 일단이 상기 허브의 회전중심에 매립되고 타단은 상기 로터의 회전중심을 따라 연장되어 상기 가이드의 내측으로 연장되는 회전축; 상기 가이드의 내주면에 접하는 외륜 레이스웨이, 상기 회전축의 외주면에 접하는 내륜 레이스웨이, 상기 외륜 레이스웨이와 내륜 레이스웨이의 사이에 회전 가능하게 위치되는 볼을 포함하는 볼베어링을 포함하여, 상기 회전축을 상기 가이드에 대해서 회전 가능하게 지지하는 베어링부; 상기 볼과 상기 외륜 레이스웨이, 상기 볼과 상기 내륜 레이스웨이의 접촉지점이 설정된 위치를 유지하도록 상기 베어링부를 가압하는 예압부;를 포함하는, 모터가 개시된다.

Description

베어링의 예압부가 구비된 모터{Motor having Preloading part for bearing}
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 모터의 로터를 회전가능하게 지지하는 베어링의 소음 발생을 줄이고 결함발생을 방지하는 베어링의 예압부가 구비된 모터에 관한 것이다.
모터는 전기를 동력으로 회전되어 회전력을 발생시키는 장치로서 냉장고나 에어컨, 공기청정기 같은 냉각 또는 공조장치의 송풍팬 또는 압축기나 자동차와 같은 회전력이 필요한 장치에 다양하게 적용되고 있다.
이러한 모터는 로터와 스테이터의 위치 결합관계에 따라 인너 로터 타입 모터와 아우터 로터 타입 모터 등으로 구분될 수 있다. 아우터 로터 타입 모터는 보다 소형화가 유리한 장점이 있어 장착공간이 협소한 장치 등에 적용되고 있다.
이러한 종래의 아우터 로터 타입의 팬 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 플레이트(10), 상기 플레이트(10)에 수직하게 구비되는 가이드(15), 상기 가이드(15)에 회전가능하게 삽입 설치되는 회전축(20), 상기 가이드(15)의 외주면에 설치되는 코어(30), 상기 회전축(20)에 결합되고, 상기 플레이트(10)를 감싸도록 배치되는 로터 허브(60), 상기 로터 허브(60)의 내주면에 상기 코어(30)를 마주하도록 배치되는 마그넷(40) 및 상기 회전축(20)에 결합되어 상기 회전축(20)의 회전에 따라 회전되며 외주면에 복수매의 블레이드(75)가 형성되어 회전에 의해 송풍력을 발생시키는 블레이드 허브(70)를 구비할 수 있다.
이상과 같은 구조의 팬 모터는 상기 코어(30)에 전류가 공급되면 상기 마그넷(40)과의 자기력에 의한 상호작용으로 상기 로터 허브(60) 및 상기 회전축(20)이 회전되며, 상기 회전축(20)이 회전됨에 따라 상기 블레이드 허브(70)가 회전된다.
또한, 상기 허브(60)가 원할하게 회전되도록 상기 가이드(15)의 내측과 상기 회전축(20)의 사이에 구비되는 한 쌍의 볼 베어링(50)이 구비될 수 있다.
한편, 모터의 유격이 일정하게 유지되며 상기 로터 허브(60)의 회전 구동이 보다 원할해지도록 하고, 회전축(20)의 흔들림 등을 방지하여 소음 및 손상을 감소시키기 위하여, 상기 볼 베어링(50)을 탄성적으로 가압하여 예압을 형성하는 예압 스프링(80)이 구비될 수 있다.
상기 예압 스프링(80)은 상기 한 쌍의 볼 베어링(50) 중 상기 로터 허브(70)에 가깝게 위치된 볼 베어링(50)의 내륜을 탄성 지지함으로써, 상기 회전축(20)의 흔들림을 방지하여 소음 및 손상을 방지할 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 볼 베어링 중 어느 한 볼 베어링(50)의 내륜(56)만을 일측으로 가압하는데, 이 때 가압하는 하중이 과다할 경우, 상기 볼 베어링(50)의 볼(52)과 내륜(56) 및 외륜(54)의 접촉점이 애초에 설정된 위치인 중심을 벗어나게 된 상태에서 회전하게 되며 이는 브리넬링 등의 베어링의 손상을 야기하고 소음발생의 원인이 되는 문제가 있다.
등록특허 10-1169044호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베어링의 예압하중이 균형을 이루도록 하여 베어링의 볼과 내, 외륜 레이스웨이의 접촉지점이 중심을 벗어나지 않도록 하는 베어링의 예압부가 구비된 모터를 제공하는 것이 과제이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 내부에 원통형의 수용공간을 형성하며, 상기 수용공간의 내주면에 자석이 배치되는 허브를 형성하는 로터; 상기 로터의 수용공간과 마주보도록 배치되고, 상기 허브의 회전중심과 동축으로 연장되어 외주면에 코일이 권선된 코어가 고정 설치되는 가이드가 형성된 스테이터; 일단이 상기 허브의 회전중심에 매립되고 타단은 상기 로터의 회전중심을 따라 연장되어 상기 가이드의 내측으로 연장되는 회전축; 상기 가이드의 내주면에 접하는 외륜 레이스웨이, 상기 회전축의 외주면에 접하는 내륜 레이스웨이, 상기 외륜 레이스웨이와 내륜 레이스웨이의 사이에 회전 가능하게 위치되는 볼을 포함하는 볼베어링을 포함하여, 상기 회전축을 상기 가이드에 대해서 회전 가능하게 지지하는 베어링부; 상기 볼과 상기 외륜 레이스웨이, 상기 볼과 상기 내륜 레이스웨이의 접촉지점이 설정된 위치를 유지하도록 상기 베어링부를 가압하는 예압부;를 포함하는, 모터가 개시된다.
상기 베어링부는, 상기 회전축의 매립단측에 가깝게 위치된 제1베어링, 상기 제1볼베어링으로부터 상기 회전축의 연장방향을 따라 이격되게 위치된 제2베어링을 포함할 수 있다.
상기 예압부는, 상기 허브의 상기 회전축이 매립된 원판형 베이스에 대해서 상기 제1베어링을 상기 제2베어링 방향으로 탄성 지지하는 제1탄성체; 상기 제1베어링과 제2베어링 사이에 구비되어 상기 제1탄성체에 의해 상기 제1베어링과 제2베어링이 가압되는 방향과 반대방향으로 상기 제1베어링과 제2베어링을 탄성지지하는 제2탄성체;를 포함할 수 있다.
상기 제1탄성체와 제2탄성체는 같은 탄성력을 발휘하도록 구비될 수 있다.
상기 제1탄성체와 제2탄성체는 상기 제1볼베어링 및 제2볼베어링의 내륜 레이스웨이를 가압하도록 구비될 수 있다.
상기 제1탄성체와 제2탄성체는 상기 제1볼베어링 및 제2볼베어링의 외륜 레이스웨이를 가압하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 베어링의 예압부가 구비된 모터에 따르면 로터의 회전을 지지하는 볼 베어링을 예압하는 예압하중이 균형을 이루게 되어 원할한 회전을 보장함과 동시에 볼 베어링의 볼과 내, 외륜 레이스웨이의 접촉점이 중심을 벗어나지 않음으로써 소음이 줄어들고 내구성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 모터를 도시한 단면도;
도 2는 도 1의 회전축 및 베어링 부분을 확대하여 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 베어링 예압부가 구비된 모터를 도시한 도면;
도 4는 도 3의 회전축 및 볼 베어링과 예압부를 확대하여 도시한 도면;
도 5는 도 3의 회전축 및 베어링 부분을 확대하여 도시한 도면 이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 베어링의 예압부가 구비된 모터의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 베어링 예압부가 구비된 모터(100)(이하, 설명의 편의를 위하여 모터라 칭하기로 함)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로터(110), 스테이터(130), 회전축(118), 자석(120), 코어(140)를 포함할 수 있다.
상기 로터(110)는, 허브(112) 및 블레이드(116)를 포함할 수 있다. 상기 허브(112)는, 내부에 원통형의 수용공간을 형성하며, 상기 수용공간 내주면 둘레에 자석(120)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 블레이드(116)는 상기 허브(112)의 외주면에 복수개가 연장되어 상기 로터(110)의 회전에 따라 회전되면서 송풍력을 제공하도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 블레이드(116)는 필요에 따라 형성되지 아니할 수도 있을 것이다. 즉, 상기 모터가 송풍을 위한 것이면 블레이드(116)가 형성될 수도 있고, 상기 모터가 송풍을 위한 것이 아닌 다른 목적으로 회전력을 제공하기 위한 것이라면 상기 블레이드(116)가 형성되지 아니할 수도 있을 것이다.
상기 스테이터(130)는 상기 로터(110)의 수용공간과 마주보도록 배치되고, 모처에 고정되어 회전되지 않도록 고정된다. 또한, 상기 스테이터(130)에는 상기 코어(140)를 제어하기 위한 PCB 기판등이 구비될 수 있다.
또한, 상기 스테이터(130)에는 가이드(132)가 형성될 수 있다. 상기 가이드(132)는 상기 허브(112)의 회전중심과 동축으로 상기 로터(110)의 수용공간 내부로 연장되며, 외주면에 코일이 권취된 코어(140)가 고정설치될 수 있다. 또한 상기 코어(140)는 상기 스테이터(130)에 구비된 PCB 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 허브(112)의 회전중심에 회전축(118)이 구비될 수 있다. 상기 회전축(118)은 일단이 상기 허브(112)의 회전중심에 매립되고 타단은 상기 로터(110)의 회전중심을 따라 연장되어 상기 가이드(132)의 내측으로 연장될 수 있다.
즉, 상기 가이드(132)는 그 축방향을 따라 중심공(134)이 형성되며 상기 회전축(118)이 상기 가이드(132)의 중심공(134)에 삽입되는 것이다.
한편, 상기 회전축(118)은 베어링부(150)에 의해 상기 가이드(132)에 회전 가능하게 지지된다.
상기 베어링은 외륜 레이스웨이(152), 내륜 레이스웨이(154) 및 볼(156)을 포함하는 볼 베어링일 수 있다.
상기 볼 베어링은 상기 가이드(132)의 중심공(134)에 위치되어 상기 회전축(118)을 회전가능하게 지지할 수 있다.
상기 외륜 레이스웨이(152)는 상기 가이드(132)의 중심공(134) 내주면에 접하도록 배치되며, 상기 내륜 레이스웨이(154)는 상기 회전축(118)의 외주면에 접하도록 배치된다. 또한, 상기 볼(156)은 상기 외륜 레이스웨이(152)와 상기 내륜 레이스웨이(154)의 사이에서 회전가능하게 배치될 수 있다.
이 때, 상기 베어링은 상기 회전축(118)의 매립단측에 가깝게 위치된 제1베어링(162), 상기 제1베어링(162)으로부터 상기 회전축(118)의 연장방향을 따라 이격되게 위치된 제2베어링(164)을 포함할 수 있다.
물론, 필요에 따라 베어링이 3개 이상 복수개가 구비될 수 있을 것이다.
한편, 예압부(170)가 구비될 수 있다. 상기 예압부(170)는 상기 볼(156)과 상기 외륜 레이스웨이(152), 상기 볼(156)과 상기 내륜 레이스웨이(154)의 접촉지점이 설정된 위치를 유지하도록 상기 베어링부(150)를 가압할 수 있다.
즉, 상기 볼(156)은 상기 외륜 레이스웨이(152) 및 상기 내륜 레이스웨이(154)의 사이에서 회전되면서 상기 외륜 레이스웨이(152) 및 상기 내륜 레이스웨이(154)와 구름접촉하게 된다. 이 때, 상기 볼 베어링의 종류에 따라 상기 볼(156)이 상기 외륜 레이스웨이(152) 및 내륜 레이스웨이(154)와 접촉하는 지점이 달라질 수 있다.
여기서, 상기 볼(156)이 상기 외륜 레이스웨이(152) 및 상기 내륜 레이스웨이(154)의 접촉지점이 설정된 위치를 벗어나서 접촉되는 경우, 상기 외륜 레이스웨이(152)와 내륜 레이스웨이(154)에 찍힘(Brinelling)등의 결함이 발생되어 소음 및 진동의 원인이 될 수 있다.
따라서, 예압부(170)가 상기 볼(156)과 상기 외륜 레이스웨이(152), 상기 볼(156)과 상기 내륜 레이스웨이(154)의 접촉지점이 설정된 위치를 유지하도록 상기 베어링부(150)를 가압하도록 구비되어 상기 외륜 레이스웨이(152) 또는 상기 내륜 레이스웨이(154)중 적어도 어느 하나를 가압할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 볼(156)과 상기 외륜 레이스웨이(152) 및 내륜 레이스웨이(154)의 접촉지점은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 볼(156)이 상기 외륜 레이스웨이(152)와 접촉되는 지점 및 상기 볼(156)이 상기 내륜 레이스웨이(154)와 접촉되는 지점을 연결한 가상의 선이 상기 회전축(118)의 지름방향과 평행한 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
이 때, 상기 예압부(170)는 제1탄성체(172) 및 제2탄성체(174)를 포함할 수 있다.
상기 제1탄성체(172)는 상기 허브(112)의 상기 회전축(118)이 매립된 원판형 베이스(114)에 대해서 상기 제1베어링(162)을 상기 제2회전축(118) 방향으로 탄성 지지할 수 있다.
또한, 상기 제2탄성체(174)는 상기 제1베어링(162)과 제2베어링(164) 사이에 구비되어 상기 제1탄성체(172)에 의해 상기 제1베어링(162)과 제2베어링(164)이 가압되는 방향과 반대방향으로 상기 제1베어링(162)과 제2베어링(164)을 탄성지지할 수 있다.
이 때, 상기 제1탄성체(172) 및 제2탄성체(174)는 상기 제1베어링(162)의 내륜 레이스웨이(154)를 탄성지지하도록 구비될 수 있다. 또는, 상기 제1탄성체(172) 및 제2탄성체(174)는 상기 제1베어링(162)의 외륜 레이스웨이(152)를 탄성지지할 수도 있다.
즉, 상기 제1탄성체(172)가 상기 제1베어링(162)의 내륜 레이스웨이(154)를 탄성지지할 경우, 상기 제2탄성체(174) 또한 상기 제1베어링(162) 및 제2베어링(164)의 내륜 레이스웨이(154)를 탄성지지할 수 있다.
또는, 상기 제1탄성체(172)가 상기 제1베어링(162)의 외륜 레이스웨이(152)를 탄성지지할 경우, 상기 제2탄성체(174) 또한 상기 제1베어링(162) 및 제2베어링(164)의 외륜 레이스웨이(152)를 탄성지지할 수 있다.
즉, 상기 제1탄성체(172)는 상기 허브(112)의 상기 회전축(118)이 매립된 원판형 베이스(114)에 대해서 상기 제1베어링(162)의 내륜을 상기 제2베어링(164) 방향으로 탄성 지지하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2탄성체(174)는 상기 제1베어링(162)의 내륜을 상기 제2베어링(164)어링을 향하는 방향의 반대방향으로 가압하도록 탄성력을 발휘하며 또한, 상기 제2베어링(164)을 상기 제1탄성체(172)가 상기 제1베어링(162)을 가압하는 방향과 같은 방향으로 탄성가압할 수 있다.
이 때, 상기 제1탄성체(172)와 제2탄성체(174)는 같은 탄성력을 발휘하도록 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1탄성체(172)에 의해서 상기 제1베어링(162)의 내륜이 제2베어링(164)측으로 가압되는 힘과 상기 제2탄성체(174)에 의해 상기 제1베어링(162)의 상기 내륜 레이스웨이(154)가 반대방향으로 가압되는 힘이 균형을 이루고, 상기 제1탄성체(172)의 탄성력에 의해 상기 허브(112) 및 회전축(118)이 가압되는 힘에 의해 상기 회전축(118)에 압입된 제2베어링(164)의 내륜에 상기 회전축(118)의 축방향으로 작용되는 힘과 상기 제2탄성체(174)에 의해 상기 제2베어링(164)의 내륜에 작용되는 힘이 균형을 이루게 되는 것이다.
따라서, 상기 제1탄성체(172) 및 제2탄성체(174)에 의해 상기 제1베어링(162) 및 제2베어링(164)에 가해지는 힘이 탄성적으로 균형을 이룸으로써, 예압부(170)는 상기 볼(156)과 상기 외륜 레이스웨이(152), 상기 볼(156)과 상기 내륜 레이스웨이(154)의 접촉지점이 최초 설정된 위치를 유지할 수 있어 브리넬링등의 결함이 발생되지 아니하고, 작동 중 소음발생이 최소화 될 수 있다.
이 때, 상기 제1탄성체(172)와 제2탄성체(174)는 코일 스프링일 수 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 코일 스프링 외 탄성력을 가할 수 있는 형태라면 판 스프링 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
110 로터 112 허브
114 원판형 베이스 116 블레이드
118 회전축 120 자석
130 스테이터 132 가이드
134 중심공 140 코어
150 베어링부 152 외륜 레이스웨이
154 내륜 레이스웨이 156 볼
162 제1베어링 164 제2베어링
170 예압부 172 제1탄성체
174 제2탄성체

Claims (6)

  1. 내부에 원통형의 수용공간을 형성하며, 상기 수용공간의 내주면에 자석이 배치되는 허브를 형성하는 로터;
    상기 로터의 수용공간과 마주보도록 배치되고, 상기 허브의 회전중심과 동축으로 연장되어 외주면에 코일이 권선된 코어가 고정 설치되는 가이드가 형성된 스테이터;
    일단이 상기 허브의 회전중심에 매립되고 타단은 상기 로터의 회전중심을 따라 연장되어 상기 가이드의 내측으로 연장되는 회전축;
    상기 가이드의 내주면에 접하는 외륜 레이스웨이, 상기 회전축의 외주면에 접하는 내륜 레이스웨이, 상기 외륜 레이스웨이와 내륜 레이스웨이의 사이에 회전 가능하게 위치되는 볼을 포함하는 볼베어링을 포함하여, 상기 회전축을 상기 가이드에 대해서 회전 가능하게 지지하는 베어링부;
    상기 볼과 상기 외륜 레이스웨이, 상기 볼과 상기 내륜 레이스웨이의 접촉지점이 설정된 위치를 유지하도록 상기 베어링부를 가압하는 예압부;
    를 포함하는, 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베어링부는,
    상기 회전축의 매립단측에 가깝게 위치된 제1베어링, 상기 제1볼베어링으로부터 상기 회전축의 연장방향을 따라 이격되게 위치된 제2베어링을 포함하는, 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 예압부는,
    상기 허브의 상기 회전축이 매립된 원판형 베이스에 대해서 상기 제1베어링을 상기 제2베어링 방향으로 탄성 지지하는 제1탄성체;
    상기 제1베어링과 제2베어링 사이에 구비되어 상기 제1탄성체에 의해 상기 제1베어링과 제2베어링이 가압되는 방향과 반대방향으로 상기 제1베어링과 제2베어링을 탄성지지하는 제2탄성체;
    를 포함하는, 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1탄성체와 제2탄성체는 같은 탄성력을 발휘하도록 구비되는 모터,
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1탄성체와 제2탄성체는 상기 제1볼베어링 및 제2볼베어링의 내륜 레이스웨이를 가압하도록 구비되는, 모터.
  6. 제3항에 있어서
    상기 제1탄성체와 제2탄성체는 상기 제1볼베어링 및 제2볼베어링의 외륜 레이스웨이를 가압하도록 구비되는, 모터.
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