KR20220135410A - 모터 및 이를 포함하는 배수펌프 - Google Patents
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Abstract
본 실시예는 모터 및 이를 포함하는 배수펌프에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 모터는 회전자와, 상기 회전자의 중심을 관통하는 회전축 및 상기 회전자와 상기 회전축을 지지하는 축 고정부재를 포함하고, 상기 축 고정부재와 상기 회전자는 상기 회전축의 헛도는 현상을 방지하기 위하여, 상기 회전축의 회전방향에 대하여 교차하는 방향으로 구비되는 고정장치를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 모터는 회전자와, 상기 회전자의 중심을 관통하는 회전축 및 상기 회전자와 상기 회전축을 지지하는 축 고정부재를 포함하고, 상기 축 고정부재와 상기 회전자는 상기 회전축의 헛도는 현상을 방지하기 위하여, 상기 회전축의 회전방향에 대하여 교차하는 방향으로 구비되는 고정장치를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 모터 및 이를 포함하는 배수펌프에 관한 것이다.
배수 펌프는 세탁기 또는 건조기와 같은 의류처리장치 또는 식기세척기에 사용되며, 일방향 모터 또는 양방향 모터가 필요에 따라 적용되고 있다.
배수펌프는 물속에 잠기거나 또는 물이 접촉되는 조건에서도 임펠러를 정상적으로 작동시킬 수 있어야 하며, 상기 임펠러의 회전을 위한 회전축을 포함할 수 있다.
상기 회전축은 모터의 회전자에 결합된다. 상기 회전자는 자석을 포함하며, 링 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 모터에 전류가 인가되면, 상기 회전축은 회전자와 일체로 회전된다. 상기 회전축과 회전자를 견고하게 결합하기 위한 축 고정물이 필요하다.
종래의 모터에 의하면, 상기 축 고정물이 상기 회전자를 지지하는 부분의 결합력이 약화되거나 결합이 해제되어 상기 회전축이 헛도는 현상이 발생하였다. 이를 해결하기 위하여, 축 고정물과 회전자를 고정시키는 별도의 장치 또는 형상을 구현하는 방안을 고려할 수 있다.
한편, 모터의 회전자는 기본 소재, 예를 들어 분말 형태의 금속가루를 고온에서 압축 소결하는 방식으로 성형될 수 있다. 상기 성형 과정에서 가압기구를 이용하여 소재를 펀칭하게 되는데, 이 때 회전자에 크랙이 발생하지 않기 위하여는 상기 가압기구가 소재를 펀칭하는 방향으로 회전자 형상에 단차가 적게 형성되거나, 소재의 밀도가 균일할 필요가 있다.
본 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 회전축이 헛도는 현상을 방지할 수 있도록 회전자와, 축 고정부재 및 회전축의 고정장치가 구비되는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 회전자와 상기 회전축의 견고한 결합이 이루어질 수 있도록, 상기 축 고정부재는 인서트 사출방식에 의하여 상기 회전자의 내측에 구비되고, 상기 고정장치는 상기 회전자의 회전방향에 대하여 간섭 또는 교차하는 방향으로 구비되는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 고정장치가 상기 간섭하는 방향으로 구비될 수 있도록, 상기 고정장치는 상기 회전자와 상기 축 고정부재 중 어느 하나에 구비되는 고정돌기 및 상기 고정돌기가 지지되는 돌기 홈을 포함하는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 회전자는 상부 및 하부가 관통하는 링 형상을 가지며, 상기 축 고정부재와 상기 회전자의 견고한 결합이 이루어지도록 상기 고정돌기는 상기 회전자의 내주면측에서 돌출되는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 고정돌기는 상기 회전자의 성형 과정에서 크랙(crack)이 발생되지 않도록 상기 회전축이 관통하는 방향으로 단차가 적게 형성되는 형상을 가지는 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 상기 고정돌기는 반경방향으로 소정 길이 이상 실질적으로 동일한 단차를 가지도록 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 모터는 회전자와, 상기 회전자의 중심을 관통하는 회전축 및 상기 회전자와 상기 회전축을 지지하는 축 고정부재를 포함하고, 상기 축 고정부재와 상기 회전자는 상기 회전축의 헛도는 현상을 방지하기 위하여, 상기 회전축의 회전방향에 대하여 교차하는 방향으로 구비되는 고정장치를 포함할 수 있다.
상기 고정장치는 상기 회전자 및 상기 축 고정부재 중 어느 하나에 구비되는 고정 돌기 및 상기 회전자 및 상기 축 고정부재 중 다른 하나에 구비되며 상기 고정 돌기를 지지하는 돌기 홈을 포함할 수 있다. 상기 고정 돌기와 상기 돌기 홈의 간섭에 의하여, 상기 회전자가 회전하는 과정에서 상기 축 고정부재가 상기 회전자로부터 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 고정장치는 상기 회전자에 구비되는 고정 돌기 및 상기 축 고정부재에 구비되는 돌기 홈을 포함할 수 있다.
상기 회전자는 링 형상을 가지며, 외주면 및 내주면을 포함할 수 있다. 상기 고정 돌기는 상기 회전자의 내주면에 구비되며, 상기 돌기 홈은 상기 축 고정부재의 턱에 구비될 수 있다.
상기 회전축은 상하 방향으로 연장되며, 상기 고정 돌기는 상기 회전자의 상단부와 상기 회전자의 내주면을 연결하는 테이퍼부에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 고정 돌기는 상기 회전자의 상단부보다 낮은 위치에 제공될 수 있다.
상기 회전축은 상하 방향으로 연장되며, 상기 고정 돌기는 상기 회전자의 하부와 상기 회전자의 내주면을 연결하는 테이퍼부에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 고정 돌기는 상기 회전자의 하단부보다 높은 위치에 제공될 수 있다.
상기 고정 돌기는 상기 회전자의 상단부와 하단부의 사이 높이에 제공되므로, 상기 축 고정부재는 상기 고정 돌기를 지지하면서 상기 회전자의 상단부 및 하단부와, 상기 회전자의 내주면을 용이하게 지지할 수 있다.
상기 회전자는, 상기 상단부에서 상기 내주면을 향하여 또는 상기 하단부에성 상기 내주면을 향하여 경사지게 제공되는 테이퍼부를 포함하므로, 상기 상단부(또는 하단부)에서 상기 내주면을 향하여 직하방으로 연장되는 것에 비하여 상기 회전자의 성형 과정에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 고정 돌기의 외주면은 원기둥의 외주면 일부를 형성하는 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 고정 돌기의 상단부는 회전자의 반경방향으로 소정 길이 이상 연장되는 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 회전자의 성형과정(펀칭과정)에서 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 고정 돌기는 상기 회전자의 자석 극수와 동일한 개수로 구비되므로, 회전자의 회전 방향을 기준으로 균일한 자기장을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터는, 회전축; 상기 회전축의 외주측에 배치되며, 링 형상을 가지도록 외주면부 및 내주면부를 포함하는 영구자석; 및 상기 영구자석과 상기 회전축을 고정시키는 축 고정부재를 포함할 수 있다.
상기 영구자석은, 상기 내주면부에서 상기 영구자석의 회전방향과 교차하는 방향으로 돌출하여 상기 축 고정부재와 간섭하는 고정돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 축 고정부재는 상기 고정돌기를 수용하는 돌기 홈을 형성할 수 있다.
상기 영구자석은, 상기 내주면부에서 상기 영구자석의 회전방향과 교차하는 방향으로 돌출하여 상기 축 고정부재와 간섭하는 고정돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 영구자석은, 상기 외주면부 일측에서 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 제 1 단부; 및 상기 외주면부 타측에서 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 제 2 단부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정돌기는, 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부보다 상기 영구자석의 내부 중심에 더 가깝게 위치할 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 영구자석의 내주면부에 구비될 수 있다.
상기 영구자석의 내주면부는, 링 형상의 제 1 내주면부; 및 상기 제 1 내주면부에서 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부에 가까워지는 방향으로 돌출하며 상기 고정돌기의 일면을 형성하는 제 2 내주면부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 내주면부를 형성하는 상기 고정돌기의 일면은, 상기 고정돌기의 반경방향 최내측면을 형성할 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부의 외측으로 돌출되지 않도록, 상기 제 1 내주면에서 상기 고정돌기의 첨단부까지의 거리는 상기 제 1 내주면에서 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 영구자석은, 상기 제 1 단부로부터 상기 영구자석의 내부를 향하여 경사지게 연장하는 테이퍼부; 및 상기 테이퍼부로부터 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 내측 연장부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 테이퍼부 및 상기 내측 연장부 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 테이퍼부 및 상기 내측 연장부에 걸쳐 구비될 수 있다.
상기 고정돌기는, 원기둥의 외주면 일부 형상을 가지도록, 설정된 곡률을 가지는 돌기 외주면부를 포함할 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 영구자석의 내주면부의 원주 방향으로 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 고정돌기 중 2개의 고정돌기는 상기 원기둥의 외주면 일부분 및 다른 일부분과 오버랩 될 수 있다.
상기 고정 돌기는 상기 영구자석의 극수에 대응하여 6개로 구비되며, 상기 6개의 고정돌기 중 제 1,4 고정돌기는 제 1 원기둥의 외주면의 일부를 구성할 수 있다.
상기 6개의 고정돌기 중 제 2,5 고정돌기는 제 2 원기둥의 외주면의 일부를 구성할 수 있다.
상기 6개의 고정돌기 중 제 3,6 고정돌기는 제 3 원기둥의 외주면의 일부를 구성할 수 있다.
상기 고정돌기는, 상기 제 1 단부의 내주면측 및 상기 제 2 단부의 내주면측에 각각 구비될 수 있다.
상기 축 고정부재는, 상기 자석 지지부의 일측에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석의 제 1 단부의 일부를 커버하는 제 1 단지지부; 및 상기 상기 자석 지지부의 타측에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석의 제 1 단부의 일부를 커버하는 제 2 단지지부를 포함할 수 있다.
상기 자석 지지부와 상기 제 1 단지지부, 또는 상기 자석 지지부와 상기 제 2 단지지부가 이루는 턱에는 상기 고정돌기를 지지하는 돌기 홈을 형성할 수 있다.
상기 턱에는, 상기 영구자석의 테이퍼부에 지지되도록 경사진 면을 가지는 테이퍼지지부가 구비되고, 상기 돌기 홈은 상기 테이퍼지지부에 함몰 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 회전자와, 축 고정부재 및 회전축의 고정장치가 구비되어, 축 고정부재가 상기 회전자로부터 분리되는 것을 방지하고 회전축이 헛도는 현상을 방지할 수 있다.
상기 축 고정부재는 인서트 사출방식에 의하여 상기 회전자의 내측에 구비되고, 상기 고정장치는 상기 회전자의 회전방향에 대하여 간섭 또는 교차하는 방향으로 구비되므로, 상기 회전자와 상기 회전축의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.
상기 고정장치는 상기 회전자와 상기 축 고정부재 중 어느 하나에 구비되는 고정돌기 및 상기 고정돌기가 지지되는 돌기 홈을 포함하므로, 상기 고정장치는 회전자의 회전방향에 대하여 간섭(교차)하는 방향으로 용이하게 배치될 수 있다.
상기 회전자는 상부 및 하부가 관통하는 링 형상을 가지며, 상기 고정돌기는 상기 회전자의 내주면측에서 돌출되므로, 축 고정부재와 회전자의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.
상기 고정돌기는 상기 회전축이 관통하는 방향을 기준으로 단차가 적게 형성되는 형상을 가질 수 있다.
일례로, 상기 고정돌기는 반경방향으로 소정 길이 이상 동일한 단차를 가지도록 구성되어, 상기 회전자의 성형 과정에서 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 배수 펌프의 사시도이다.
도 2는 상기 배수 펌프의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 5-5'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 및 회전축의 결합된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전자와, 회전축 및 그 주변구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 고정 돌기의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회전자를 전방에서 바라 본 도면이다.
도 10은 도 9의 10-10'를 따라 절개한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 상부 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 하부 사시도이다.
도 14는 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 전면도이다.
도 15는 도 5의 15-15'를 따라 절개한 단면도이다.
도 16a 및 도 16b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
도 17a 및 도 17b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
도 2는 상기 배수 펌프의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 5-5'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 및 회전축의 결합된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전자와, 회전축 및 그 주변구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 고정 돌기의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회전자를 전방에서 바라 본 도면이다.
도 10은 도 9의 10-10'를 따라 절개한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 상부 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 하부 사시도이다.
도 14는 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 전면도이다.
도 15는 도 5의 15-15'를 따라 절개한 단면도이다.
도 16a 및 도 16b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
도 17a 및 도 17b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 배수 펌프의 사시도이고, 도 2는 상기 배수 펌프의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 5-5'를 따라 절개한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전자 및 회전축의 결합된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전자와, 회전축 및 그 주변구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배수 펌프(10)는 펌프 케이싱(20)을 포함한다. 상기 펌프 케이싱(20)은 물의 저장공간을 형성하는 케이싱 본체(21)를 형성할 수 있다. 상기 케이싱 본체(21)에는, 임펠러(50)가 회전 가능하게 수용될 수 있다. 일례로, 상기 케이싱 본체(21)는 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 펌프 케이싱(20)은 상기 케이싱 본체(21)에 구비되어 물을 유입시키는 입수관(22)을 포함할 수 있다. 상기 입수관(22)은 물이 상기 케이싱 본체(21)의 내부에 구비되는 임펠러(50)의 축 방향으로 유입되도록 상기 케이싱 본체(21)의 외주면에서 돌출할 수 있다.
상기 펌프 케이싱(20)은 상기 케이싱 본체(21)에 구비되어 물을 배출시키는 출수관(23)을 더 포함할 수 있다. 상기 출수관(23)은 상기 케이싱 본체(21)의 외주면에 대하여 접선 방향으로 돌출할 수 있다.
상기 배수 펌프(10)는 상기 펌프 케이싱(20)에 결합되는 모터 어셈블리(100)를 더 포함할 수 있다. 상기 펌프 케이싱(20)은 돌기부(25)를 포함하며, 상기 모터 어셈블리(100)는 상기 돌기부(25)에 결합되는 걸림리브(115)를 포함할 수 있다.
상기 모터 어셈블리(100)는 임펠러(50) 및 모터 하우징(110,120)을 포함할 수 있다.
상기 임펠러(50)는 상기 임펠러(50)의 중앙부에 구비되며 회전축(260)에 결합되는 임펠러 허브(51) 및 임펠러 허브(51)의 외주면에서 방사상으로 연장되는 다수 개의 블레이드(53)를 포함할 수 있다.
상기 모터 하우징(110,120)의 내부에는 모터가 구비될 수 있다.
상기 모터 하우징(110,120)은 제 1 하우징(110) 및 제 2 하우징(120)을 포함하며, 상기 제 1,2 하우징(110,120)이 이루는 내부공간은 상기 모터가 수용되는 모터 수용공간(122)을 형성할 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)은 고정자(130)의 윗면을 감싸도록 구성되어, 화재 발생시 화염이 외부로 번지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)은 내부가 비어 있는 제 1 하우징본체(111)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 하우징본체(111)의 내부에는 회전자(200)가 수용되는 회전자 수용부(113)가 형성될 수 있다. 상기 회전자 수용부(113)는 상기 제 1 하우징본체(111)의 상단부가 개방하도록 형성될 수 있다.
방향을 정의한다. 상기 제 1 하우징본체(111)의 상단부는 상기 제 1 하우징본체(111)의 단부 중 상기 임펠러(50)를 향하는 단부로 이해되며, 상기 제 1 하우징본체(111)의 하단부는 상기 상단부의 맞은편 단부로서 이해될 수 있다.
상기 제 1 하우징본체(111)의 상단부에는 패킹장치(150)가 놓여지는 안착면(115)을 형성할 수 있다. 상기 안착면(115)은 환형의 형상을 가지며, 상기 안착면(115)의 내측에는 상기 회전자 수용부(113)가 형성될 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)은 상기 안착면(115)의 둘레를 따라 구비되며, 상기 안착면(115)에서 상기 임펠러(50)가 향하는 방향으로 돌출하는 하우징돌출부(114)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 하우징돌출부(114)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)의 상측에는 패킹장치(150)가 제공될 수 있다. 상기 패킹장치(150)는 펌프 케이싱(20)의 물 또는 이물이 모터측으로 침투하는 것을 방지하며, 상기 모터를 덮어 회전자(200)가 상기 회전자 수용부(113)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 패킹장치(150)는 회전축(260)에 회전 가능하게 결합되는 패킹 베이스(151)를 포함할 수 있다. 상기 회전축(260)은 상기 패킹 베이스(151)를 관통할 수 있다.
상기 패킹장치(150)는 상기 패킹 베이스(151)에 안착되는 실링 부재(153)를 더 포함할 수 있다. 상기 실링 부재(153)는 상기 회전자 수용부(113)의 내주면에 접촉하는 외주면을 가질 수 있다.
상기 패킹장치(150)는 상기 패킹 베이스(151)의 상측에 제공되며, 상기 실링 부재(153)를 하방으로 눌러 상기 패킹 베이스(151)에 고정시키는 패킹 커버(155)를 더 포함할 수 있다.
상기 패킹 커버(155)의 중심부에는, 상기 회전축(260)이 회전 가능하게 삽입되는 축 관통부(156)를 형성할 수 있다. 상기 회전축(260)은 상기 회전자 수용부(113)에서 상방으로 연장하며, 상기 패킹 베이스(151), 상기 실링부재(153) 및 상기 패킹 커버(155)를 관통하여 상방으로 돌출할 수 있다.
상기 임펠러(50)는 상기 패킹 커버(155)의 상측에 놓여지며, 상기 회전축(260)에 결합될 수 있다.
상기 제 2 하우징(110)은 고정자(130)의 아랫면을 감싸도록 구성되어, 화재 발생시 화염이 외부로 번지는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2 하우징(120)은 상기 제 1 하우징(110)의 하측에 결합되는 제 2 하우징본체(121)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 하우징본체(111)의 외주면에는 후크(117)가 제공되며, 상기 제 2 하우징본체(121)의 외주면에는 상기 후크(117)에 결합되는 후크 리브(127)가 구비될 수 있다.
상기 제 2 하우징본체(121)의 내부에는 모터의 고정자(130)를 지지하는 지지돌기(128)가 구비될 수 있다. 상기 지지돌기(128)는 상기 제 2 하우징본체(121)의 저면에서 상방으로 돌출할 수 있다.
상기 제 1,2 하우징(110,120)의 모터 수용공간(122)에는, 회전력을 발생시키는 모터가 제공될 수 있다. 상기 모터는 고정자(130) 및 회전자(200)를 포함할 수 있다.
상기 회전자(200)는 상기 고정자(130)의 내측에 제공되는 점에서, 상기 모터는 이너 로터 타입 모터라 이름할 수 있다.
상기 고정자(130)는 원주 방향을 따라 다수의 시트가 원통 모양으로 적층하여 형성되는 고정자 코어(131)를 포함할 수 있다. 상기 시트는 다수 개의 슬롯(132a)과 티스(132b)를 포함할 수 있다.
상기 고정자(130)는 상기 고정자 코어(131)에 감겨지는 코일(133)을 더 포함할 수 있다. 코일(133)은 상기 고정자 코어(131)의 슬롯(132a) 사이의 티스(132b)에 감겨질 수 있다.
상기 고정자(130)는 고정자 코어(131)와 코일(133) 사이에 개재되어 절연 기능을 수행하는 인슐레이터(135)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정자(130)는 전압 인가시 코일(133)에 전류가 흘러 회전자계를 발생시킴으로써, 회전자(200)가 회전하도록 할 수 있다.
상기 회전자(200)는 자석(210)과, 자석(210)을 지지하는 축 고정부재(250) 및 상기 축 고정부재(250)의 중심에 삽입되어 결합되는 회전축(260)을 포함할 수 있다.
상기 자석(210)은 고정자(130)의 회전자계에 의하여 회전하는 영구자석을 포함할 수 있다.
상기 자석(210)은 링(환형)의 형상을 가지며, 상단면 및 하단면과, 내주면 및 외주면에 의하여 정의될 수 있다. 상기 자석(210)의 상단면은 상기 임펠러(50)를 바라보는 면이며, 상기 자석(210)의 하단면은 상기 상단면을 마누보는 면일 수 있다.
상기 자석(210)은 분말야금(power metallurgy)을 통하여 제조될 수 있다. 상기 분말야금은 금속분말을 이용하여 마치 금속을 녹여 만든 것처럼 원하는 형태를 갖는 금속 물체를 만드는 것으로 정의될 수 있다. 상세히, 상기 분말야금은 금속분말 또는 합금분말의 제조와 이들 분말을 이용하여 압축성형(compacting)한 후 용융온도 이하에서 소결(sintering)하여 금속제품을 말하며, 압축소결 방식으로 이해될 수 있다.
일례로, 상기 자석(210)은 철가루를 이용하여 제조될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)의 내주면에 제공되며, 상기 회전축(260)의 외주면을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 상기 축 고정부재(250)의 일부는 상기 자석(210)의 상단면 및 하단면 일부를 커버하도록 배치될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 인서트 몰딩 방식에 의하여 형성될 수 있다. 상세히, 상기 축 고정부재(250)는 상기 회전축(260)이 상기 자석(210)의 내부에 배치된 상태에서, 수지물이 인서트 몰딩에 의하여 채워져 구성될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 회전축(260)의 외부를 둘러싸는 축 지지부(253)를 포함할 수 있다. 상기 축 지지부(253)는 상하부가 관통하는 원통 형상을 가지며, 그 내부에는 회전축(260)이 삽입하는 축 삽입부(251)가 형성될 수 있다.
상기 축 지지부(253)는 상기 회전축(260)의 외주면에 접촉하여 결합될 수 있다. 일례로, 상기 축 지지부(253)가 상기 회전축(260)에 널링(knurling) 방식에 의하여 결합될 수 있도록, 상기 회전축(260)의 외주면에는 가로 또는 경사지게 홈부가 형성될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 축 지지부(253)의 외측을 둘러싸도록 구비되며, 상기 자석(210)의 내주면을 지지하는 자석 지지부(254)를 더 포함할 수 있다. 상기 자석 지지부(254)는 상하부가 관통하는 원통 형상을 가지며, 상기 자석(210)과 접촉하여 결합될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 축 지지부(253)와 상기 자석 지지부(254)를 연결하는 제 1 연결부(255)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 연결부(255)는 상기 축 지지부(253)로부터 상기 자석 지지부(254)를 향하여 방사상으로 연장될 수 있다.
상기 제 1 연결부(255)는 상기 축 고정부재(250)의 상단부로부터 하단부까지 상하 방향으로 길게 연장될 수 있다.
상기 제 1 연결부(255)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 제 1 연결부(255)는 원주 방향으로 이격하여 배치될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 축 지지부(253)와, 상기 자석 지지부(254) 및 인접하는 2개의 제 1 연결부(255)에 의하여 정의되는 함몰부(256)가 정의될 수 있다. 상기 함몰부(256)는 상기 축 고정부재(250)의 상단부에 함몰되거나, 상기 축 고정부재(250)의 하단부에 함몰 형성될 수 있다.
상기 함몰부(256)는 상기 회전자(200)의 무게를 줄이면서 상기 축 고정부재(250)의 사출 성형시 변형을 줄이기 위한 살빼기 홈으로서 기능할 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 함몰부(256)의 내측에 구비되며, 상기 축 지지부(253)와 상기 자석 지지부(254)를 연결하는 제 2 연결부(259)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 연결부(259)는 상기 축 지지부(253)로부터 상기 자석 지지부(254)를 향하여 방사상으로 연장될 수 있다.
상기 제 2 연결부(259)는 상기 축 고정부재(250)의 상단부에서 하단부까지의 상하 방향 높이를 기준으로, 대략 중간 높이에 구비될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)의 상단부 일부를 커버하는 제 1 단지지부(257a) 및 상기 자석(210)의 하단부 일부를 커버하는 제 2 단지지부(257b)를 포함할 수 있다. 상기 제 1,2단 지지부(257a,257b)에 의하여, 상기 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)의 내주면 뿐만 아니라, 상기 자석(210)의 상단부 및 하단부를 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 축 고정부재(250)와 상기 자석(210)을 견고하게 결합하여 상기 회전축(260)이 헛도는 현상을 방지할 수 있도록, 상기 회전자(200)의 회전방향에 대하여 교차하는 방향으로 구비되는 고정장치가 제공될 수 있다.
상기 고정장치는 상기 자석(210)에 구비되는 자석돌기(220) 및 상기 축 고정부재(250)에 형성되는 돌기 홈(258)을 포함할 수 있다. 상기 자석돌기(220)는 상기 자석(210)의 내주면측에 구비되며, 상기 돌기 홈(258)은 상기 자석돌기(220)가 수용될 수 있도록 상기 축 고정부재(250)의 외면에서 함몰하도록 구성될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)의 내부에는 회전축(260)이 관통할 수 있다. 상기 회전축(260)은 상기 축 고정부재(250)의 상방으로 돌출하여 상기 임펠러(50)에 삽입될 수 있다.
상기 회전축(260)은 상기 임펠러(50)를 지지하는 지지 턱(263)을 포함할 수 있다. 상기 지지 턱(263)은 상기 회전축(260)의 외주면에서 원주 방향으로 돌출하여, 상기 임펠러(50)의 저면을 지지할 수 있다. 상기 임펠러(50)가 상기 지지 턱(263)에 의하여 지지됨으로써 상기 임펠러(50)와 회전축(260)은 안정적으로 결합될 수 있다.
상기 회전축(260)은, 상기 지지 턱(263)을 기준으로 하부의 직경은 상부의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
상기 회전자(200)는 상기 회전축(260)이 회전할 때 발생하는 마모를 방지하도록 상기 회전축(260)을 반경방향으로 지지하는 베어링(271,275)을 더 포함할 수 있다.
상기 베어링(271,275)은 상기 축 고정부재(250)의 상측에 위치하여 상기 축 고정부재(250)의 상방으로 돌출하는 회전축(260)의 일부를 지지하는 제 1 베어링(271) 및 상기 축 고정부재(250)의 하측에 위치하여 상기 축 고정부재(250)의 하방으로 돌출하는 회전축(260)의 일부를 지지하는 제 2 베어링(275)을 포함할 수 있다.
상기 베어링(271,275)는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
상기 회전자(200)는 상기 축 고정부재(250)에 구비되는 와셔(281,285)를 더 포함할 수 있다. 상기 와셔(281,285)는 상기 축 고정부재(250)의 상단부에 구비도는 제 1 와셔(281) 및 상기 축 고정부재(250)의 하단부에 구비되는 제 2 와셔(285)를 포함할 수 있다.
상기 와셔(281,285)는 상기 베어링(271,272)의 일면과 상기 축 고정부재(250)의 일면이 마찰하여 마모되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다. 상기 와셔(281,285)는 표면이 매끄러워 상기 베어링(271,272)과 마찰하여도 상기 베어링(271,272)의 마모 속도가 느릴 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 고정 돌기의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회전자를 전방에서 바라 본 도면이고, 도 10은 도 9의 10-10'를 따라 절개한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전자의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자석(210)은 상하가 관통하는 링 형상을 가질 수 있다. 상기 자석(210)은 원주 방향으로 연장되는 곡면을 가지는 외주면부(211) 및 상기 외주면부(211)의 내측에 구비되며 원주 방향으로 연장되는 곡면을 가지는 내주면부(212)를 포함할 수 있다.
상기 자석(210)은 상기 임펠러(50)를 바라보는 방향으로 상기 자석(210)의 단부면을 형성하는 제 1 단부(213) 및 상기 제 1 단부(213)의 마주보는 단부를 형성하는 제 2 단부(214)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 단부(213)의 단부면은 상기 임펠러(50)와 가장 가까운 면을 형성할 수 있다.
상기 제 1 단부(213)는 상기 자석(210)의 외주면부(211) 일측에서 상기 자석(210)의 내측 반경방향으로 연장하며 환형의 형상을 가질 수 있다. 상기 제 2 단부(214)는 상기 자석(210)의 외주면부(211) 타측에서 상기 자석(210)의 내측 반경방향으로 연장하며 환형의 형상을 가질 수 있다.
도 7을 기준으로, 상기 제 1 단부(213)는 상기 자석(210)의 상단부를 형성하고, 상기 제 2 단부(214)는 상기 자석(210)의 하단부를 형성하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 자석(210)은 상하 방향으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 도 7을 기준으로, 상기 자석(210)을 상하 방향으로 뒤집어도 동일한 형상을 형성할 수 있다.
상기 자석(210)은 상기 제 1 단부(213)에서 상기 자석(210)의 내측 반경방향으로 경사지게 연장하는 테이퍼부(215)를 더 포함할 수 있다. 상기 테이퍼부(215)가 경사지는 방향은, 상기 제 1 단부(213)에서 상기 제 2 단부(214)를 향하는 방향, 즉 도 7을 기준으로 하향 경사지는 방향일 수 있다.
상기 테이퍼부(215)는 상기 제 2 단부(214)측에도 구비될 수 있다. 상세히, 상기 테이퍼부(215)는 상기 제 2 단부(214)에서 상기 자석(210)의 내측 반경방향으로 경사지게 연장하도록 더 구비될 수 있다. 상기 제 1 단부(213)측에 구비되는 테이퍼부(215)를 "제 1 테이퍼부", 상기 제 2 단부(214)측에 구비되는 테이퍼부(215)를 "제 2 테이퍼부"라 이름할 수 있다.
상기 제 2 테이퍼부(215)가 경사지는 방향은, 상기 제 2 단부(214)에서 상기 제 1 단부(213)를 향하는 방향, 즉 도 7을 기준으로 상향 경사지는 방향일 수 있다.
상기 테이퍼부(215)는, 상기 자석(210)을 압축 소결하여 제조할 때, 상기 자석(210)에 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위하여 경사지게 형성하는 부분으로서 이해될 수 있다.
이는, 상기 테이퍼부(215)를 구비하지 않고 상기 제 1 단부(213)에서 하방으로 수직하게 면을 연장시켜 단차를 크게 형성하는 경우, 또는 상기 제 2 단부(214)에서 상방으로 수직하게 면을 연장시켜 단차를 크게 형성하는 경우, 압축 소결의 펀치 과정에서 크랙이 발생될 가능성이 높기 때문이다.
상기 자석(210)은 상기 테이퍼부(215)에서 상기 자석(210)의 내측 반경방향으로 연장하는 내측 연장부(216)를 더 포함할 수 있다. 상기 내측 연장부(216)의 내면은 상기 자석(210)의 내주면부(212)와 연결될 수 있다.
즉, 상기 제 1 테이퍼부(215)에 연결되는 내측 연장부(216)의 최내측 단부에서 하방으로 연장되는 면은 상기 내주면부(212)를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 테이퍼부(215)에 연결되는 내측 연장부(216)의 최내측 단부에서 상방으로 연장되는 면은 상기 내주면부(212)를 형성할 수 있다.
상기 제 1 단부(213)와, 상기 제 1 테이퍼부(215) 및 상기 제 1 테이퍼부(215)에 연결되는 내측 연장부(216)는 상기 자석(210)의 상면부를 형성할 수 있다. 상기 제 2 단부(214)와, 상기 제 2 테이퍼부(215) 및 상기 제 2 테이퍼부(215)에 연결되는 내측 연장부(216)는 상기 자석(210)의 하면부를 형성할 수 있다.
상기 자석(210)의 내주면부(212)측에는, 상기 자석(210)과 상기 축 고정부재(250)를 견고하게 결합시키기 위한 고정 돌기(220)가 구비될 수 있다.
상기 고정돌기(220)는, 상기 제 1 단부(213) 또는 상기 제 2 단부(214)보다 상기 자석(210)의 내부 중심에 더 가깝게 위치할 수 있다.
상기 고정 돌기(220)는 상기 테이퍼부(215) 또는 상기 내측 연장부(216)에 구비될 수 있다. 일례로, 상기 고정 돌기(220)는 상기 테이퍼부(215)와 상기 내측 연장부(216)에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 고정 돌기(220)는 상기 테이퍼부(215)에서 돌출될 수 있다. 상세히, 상기 고정 돌기(220)는 상기 테이퍼부(215)의 경사진 면에서 반경방향 내측으로 돌출하도록 구비될 수 있다.
상기 고정 돌기(220)는 외면을 형성하는 돌기 외주면부(223)를 포함할 수 있다. 상기 돌기 외주면부(223)는 소정의 곡률을 가지는 외면을 가질 수 있다.
상기 돌기 외주면부(223)는 원기둥(C)의 외주면 일부를 형성하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 원기둥(C)은 소정의 지름(Φ1)을 가지며, 상기 자석(210)의 내주면부(212) 일 지점에서 반대측 타 지점으로 연장하는 높이(H)를 가지는 도형으로서 정의될 수 있다.
상기 원기둥(C)의 단면 중심은 C1으로서 정의될 수 있다. 그리고, 상기 원기둥(C)의 중심축은 상기 내주면부(2312)로부터 반경방향 내측으로 연장하여 상기 중심(C1)을 지나는 것으로 정의될 수 있다.
상기 고정 돌기(220)는 상기 자석(210)의 내주면부(212)측에 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 고정 돌기(220)는 원주 방향으로 이격하여 배치될 수 있다.
상기 고정 돌기(220)의 개수는 자석(210)의 극수에 대응할 수 있다. 일례로, 상기 다수 개의 고정 돌기(220)는 6개의 고정 돌기를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 링 형상을 가지는 자석(210)의 내부 중심(Co)을 기준으로, 상기 자석(210)은 6개의 극수를 가질 수 있다. 상기 6개의 극수는 N극 및 S극이 교번하여 원주 방향으로 배치될 수 있다. 각 N극 및 S극의 영역은 상기 내부 중심(Co)을 기준으로, 60˚의 영역을 가질 수 있다.
상기 각 고정 돌기(220)는 N극 및 S극이 형성되는 각 영역 내에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 다수 개의 고정 돌기(220)는 원주 방향(시계 방향)으로 배치되는 제 1~6 자석돌기(2201~2206)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 자석돌기(2201)는 상기 제 4 자석돌기(2204)와 마주보도록 배치되며, 상기 제 2 자석돌기(2202)는 상기 제 5 자석돌기(2205)와 마주보도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 자석돌기(2203)는 상기 제 6 자석돌기(2206)와 마주보도록 배치될 수 있다.
서로 마주보는 2개의 자석돌기는 상기 정의된 원기둥(C)의 외주면 일부 및 다른 일부를 구성할 수 있다. 상세히, 상기 서로 마주보는 2개의 자석돌기의 외주면부(223)는 상기 원기둥(C)의 외주면 일부 및 다른 일부에 오버랩될 수 있다.
상기 6개의 고정돌기(220)가 구비되므로, 상기 원기둥(C)은 3개가 정의될 수 있고, 상기 3개의 원기둥(C)은 동일한 형상 및 동일한 곡률의 외주면을 가질 수 있다.
상기 고정 돌기(220)의 반경방향 최내측면은 상기 내주면부(212)를 형성할 수 있다. 상세히, 상기 내주면부(212)는 링 형상의 제 1 내주면(212a) 및 상기 제 1 내주면(212a)에서 돌출하여 상기 고정 돌기(220)의 최내측면을 형성하는 제 2 내주면(212b)을 포함할 수 있다.
다른 관점에서, 상기 자석(210)의 내주면부(212)는 링 형상의 제 1 내주면부(212a) 및 상기 제 1 내주면부(212a)에서 상기 제 1 단부(213) 또는 상기 제 2 단부(214)에 가까워지는 방향으로 돌출하며 상기 고정돌기(220)의 일면을 형성하는 제 2 내주면부(212b)를 포함할 수 있다.
상기 내주면부(212)의 상부측에 구비되는 고정 돌기(220), 즉 상부 돌기(220a)의 제 2 내주면부(212b)는 상기 제 1 내주면(212a)에서 상방으로 돌출될 수 있다. 상기 내주면부(212)의 하부측에 구비되는 고정 돌기(220), 즉 하부 돌기(220b)의 제 2 내주면부(212b)는 상기 제 1 내주면(212a)에서 하방으로 돌출될 수 있다.
상기 자석(210)은 상하 방향으로 대칭되는 형상을 가지므로, 상기 상부 돌기(220a)와 상기 하부 돌기(220b)는 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 상기 상부 돌기(220a) 및 상기 하부 돌기(220b)는 각각 다수 개가 구비되어, 상기 자석(210)의 내주면부(212)에 원주 방향으로 배치될 수 있다.
상기 다수 개의 상부 돌기(220a) 및 다수 개의 하부 돌기(220b)는 각각 원주 방향으로 등간격으로 배치될 수 있다.
상기 상부 돌기(220a)의 최상단부는 첨단부(P1)를 형성할 수 있다. 상기 하부 돌기(220b)의 최하단부는 첨단부(P1)를 형성할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 상기 상부 돌기(220a)를 기준으로 고정 돌기(220)의 형상 및 크기에 대하여 설명한다.
상기 상부 돌기(220a)의 첨단부(P1)에서 상기 상부 돌기(220a)의 하단부, 즉 상기 제 1 내주면(212a)에 연결되는 제 2 내주면(212b)의 하단부까지의 거리를 돌기 높이(H1)라 정의한다. 그리고, 상기 제 1 단부(213)에서 상기 첨단부(P1)까지의 거리를 돌기 깊이(H2)라 정의한다.
상기 상부 돌기(220a)의 첨단부(P1)는 상기 제 1 단부(213)보다 낮은 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부 돌기(220a)의 첨단부(P)에서 상기 제 1 내주면(212a)의 상단부까지의 거리는 상기 제 1 단부(213)에서 상기 제 1 내주면(212a)의 상단부까지의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
이는, 상기 상부 돌기(220a)의 외측에 축 고정부재(250)가 구비되는데, 상기 상부 돌기(220a)가 상기 제 1 단부(213)의 상측으로 돌출된다면, 상기 축 고정부재(250)가 상기 상부 돌기(220a)에 안정적으로 고정되기 어렵기 때문이다.
상기 상부 돌기(220a)의 높이(H1)가 일정할 때 상기 원기둥(C)의 지름(Φ1)이 작아질수록 상기 회전축(260)의 헛돎 방지기능은 향상될 수 있으나, 상기 자석(210)의 성형시 크랙 발생 가능성이 높아질 수 있다.
한편, 상기 원기둥(C)의 지름(Φ1)이 일정할 때 상기 상부 돌기(220a)의 높이(H1)가 클수록 상기 회전축(260)의 헛돎 방지기능은 향상될 수 있으나, 상기 상부 돌기(220a)를 덮는 축 고정부재(250)의 두께가 작아지므로 상기 축 고정부재(250)의 사출 미성형 불량 확률이 높아질 수 있다.
따라서, 본 실시예는, 상기 돌기 높이(H1)가 상기 상기 돌기 깊이(H2)보다 크게 형성되는 것으로 제안할 수 있다.
상기 하부 돌기(220b)의 돌기 높이 및 돌기 깊이에 대한 설명은 상기 상부 돌기(220a)의 돌기 높이 및 돌기 깊이에 대한 설명을 원용한다. 왜냐하면, 상술할 바와 같이, 상기 자석(210)의 상하 대칭되는 형상을 가지기 때문이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 상부 사시도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 하부 사시도이고, 도 14는 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재의 구성을 보여주는 전면도이고, 도 15는 도 5의 15-15'를 따라 절개한 단면도이다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)과 상기 회전축(260)을 견고하게 고정하기 위하여, 상기 자석(210) 및 회전축(260)을 지지하도록 구성될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)과 상기 회전축(260)이 조립된 상태에서, 인서트 사출되어 구성될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석(210)의 형상에 대응하여, 상하 방향으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 회전축(260)의 외부를 둘러싸며 내부가 비어 있는 원통 형상을 가지는 축 지지부(253) 및 상기 축 지지부(253)의 외측을 둘러싸도록 구비되며 상기 자석(210)의 내주면을 지지하는 자석 지지부(254)를 포함할 수 있다. 상기 자석 지지부(254)는 내부가 비어 있는 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 축 지지부(253)와 상기 자석 지지부(254)를 연결하는 제 1 연결부(255) 및 상기 축 지지부(253)와, 상기 자석 지지부(254) 및 인접하는 2개의 제 1 연결부(255)에 의하여 정의되는 함몰부(256)를 포함할 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 함몰부(256)의 내측에 구비되어 상기 축 지지부(253)와 상기 자석 지지부(254)를 연결하고, 상기 축 지지부(253)로부터 상기 자석 지지부(254)를 향하여 방사상으로 연장되는 제 2 연결부(259)를 더 포함할 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석 지지부(254)의 상단부에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석(210)의 상단부 일부를 커버하는 제 1 단지지부(257a)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 단지지부(257a)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 단지지부(257a)는 상기 제 1 와셔(281)의 안착공간을 정의하는 와셔 리브(252)를 포함한다. 상기 와셔 리브(252)는 상기 제 1 단지지부(257)로부터 상방으로 돌출되며, 원주 방향으로 형성될 수 있다. 상기 와셔 리브(252)의 내측 공간에는 상기 제 1 와셔(281)가 설치될 수 있다.
상기 축 고정부재(250)는 상기 자석 지지부(254)의 하단부에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석(210)의 하단부 일부를 커버하는 제 2 단지지부(257b)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 단지지부(257b)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 제 2 단지지부(257b)에는 상기 와셔 리브(252)가 구비될 수 있다. 상기 제 2 단지지부(257b)의 와셔 리브(252)에 관한 설명은 상기 제 1 단지지부(257a)의 와셔 리브(252)에 관한 설명을 원용한다. 상기 제 2 단지지부(257b)의 와셔 리브(252)의 내측 공간에는 상기 제 2 와셔(285)가 설치될 수 있다.
상기 자석 지지부(254)와 상기 제 1 단지지부(257a)가 만나는 부분에는 상기 자석(210)의 상면부가 지지되는 턱이 형성된다. 상기 턱에는 상기 자석(210)의 테이퍼부(215)에 접촉하는 플랜지부(258a)가 구비될 수 있다. 상기 플랜지부(258a)는 상기 자석(210)의 테이퍼부(215)에 대응하여 경사진 면을 포함할 수 있다.
상기 플랜지부(258a)에는, 상기 자석(210)의 고정돌기(220)를 지지하는 돌기 홈(258b)이 형성된다. 상기 돌기 홈(258b)은 상기 플랜지부(258a)의 적어도 일부분이 함몰하여 형성될 수 있다. 상기 플랜지부(258a)가 상기 고정돌기(220)의 외측을 감쌀 수 있도록 상기 고정돌기(220)는 상기 돌기 홈(258b)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 고정돌기(220)와 상기 돌기 홈(258b)은 상기 자석(210) 및 회전축(260)의 회전방향에 대하여 교차 또는 간섭하는 방향으로 지지력을 형성하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 고정돌기(220)가 상기 돌기 홈(258b)에 수용되어 상기 플랜지부(258a)가 상기 고정돌기(220)의 원주방향 양측을 지지하므로, 상기 자석(210) 및 상기 회전축(260)이 회전할 때 상기 플랜지부(258a)는 상기 자석(210)과 함께 원주방향으로 회전되며, 상기 자석(210)으로부터 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 돌기 홈(258b)은 상기 자석(210)의 고정돌기(220)의 수에 대응하여 복수 개가 형성되며, 상기 복수 개의 돌기 홈(258b)은 상기 플랜지부(258a)의 원주 방향으로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 축 고정부재(250)는 상하 방향으로 대칭되는 형상을 가지므로, 상기 플랜지부(258a) 및 돌기 홈(258b)은 상기 자석 지지부(254)와 상기 제 2 단지지부(257b)가 만나는 부분에도 동일하게 구비될 수 있다.
이와 같이, 상기 축 고정부재(250)의 상부 및 하부에 각각 상기 자석(210)의 고정돌기(220)를 지지하는 구조가 마련되므로, 상기 자석(210)과 축 고정부재(250)는 견고한 결합상태를 유지할 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 실시예와 달리, 자석(M)에 구비되는 고정돌기(Pr)가 원기둥의 외주면 일부 형상이 아닌, 구(sphere)의 외주면 일부 형상을 가지는 경우 문제점이 발생되는 것을 보여준다.
상기 고정돌기(Pr)가 구의 외주면 일부 형상을 가지는 경우, 상기 구의 기하학적인 특성상 상기 고정돌기(Pr)의 곡률반경은 상대적으로 작게 형성될 수 있다. 상기 고정돌기(Pr)의 곡률반경이 작게 형성되면, 상기 고정돌기(Pr)는 상기 고정돌기(Pr)의 첨단부에서 꺽여지는 정도가 커지게 된다. 즉, 상기 고정돌기(Pr)의 단차가 커지게 될 수 있다.
상기 자석(M)을 압축 소결을 통하여 성형할 때 펀칭 공정을 수행하게 되는데, 이 때 펀칭에 의하여 가해지는 힘의 균일도가 불균일하게 될 수 있다. 즉, 도 16b에서 보여지는 힘의 크기는 상기 고정돌기(Pr)의 첨단부에 작용하는 제 1 힘(F1)과, 상기 고정돌기(Pr)의 중앙부로 갈수록 작용하는 힘(F2 및 F3)의 크기에 있어서 차이가 상대적으로 크게 나타날 수 있다.
따라서, 상기 자석(M)의 성형시 구현되는 자석(M)의 밀도가 불균일해지므로, 자석(M)에 크랙이 발생할 가능성이 높아진다.
도 17a 및 도 17b는 회전자의 구 형상의 고정 돌기를 구비하는 경우, 회전자 성형과정에서 크랙이 발생될 수 있음을 보여주는 개략도이다.
도 16a 및 도 16b와 달리 도 17a 및 도 17b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자석(210)의 고정돌기(220)는 원기둥의 외주면 일부 형상을 가질 수 있다.
상기 고정돌기(220)가 원기둥의 외주면 일부 형상을 가지는 경우, 상기 원기둥의 기하학적인 특성상 상기 고정돌기(220)의 곡률반경은 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 상기 고정돌기(220)의 곡률반경이 크게 형성되면, 상기 고정돌기(220)는 상기 고정돌기(220)의 첨단부의 길이가 내측 반경방향으로 상대적으로 길게 형성될 수 있다.
결국, 고정돌기(220)의 첨단부 길이가 길어짐으로써, 상기 자석(M)을 압축 소결하는 과정에서, 펀칭에 의하여 가해지는 힘의 균일도가 균일하게 될 수 있다. 즉, 도 17b에서 보여지는 힘의 크기는 상기 고정돌기(220)의 첨단부에 작용하는 제 1~3 힘(F1',F2',F3')은 내측 반경방향으로 균일하게 작용할 수 있다.
따라서, 상기 자석(210)의 성형시 구현되는 자석(210)의 밀도가 균일해지므로, 자석(210)에 크랙이 발생할 가능성이 높아진다.
아래 [표 1]은 본 실시예에 따른 자석(210)에 고정돌기(220)가 형성되는 경우와, 이에 대한 대조군으로서 자석에 오목한 홈을 형성하는 경우를 비교하여 모터의 성능에 변화가 발생하는지 여부를 실험한 결과를 보여준다.
| 구분 | 대조군 (오목 홈) | 본 발명 (고정 돌기) |
| 역기전력(BEMF) | 3.75(Vms) | 3.77(Vms) |
위 [표 1]에 나타나듯이, 대조군에 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 자석에 고정돌기를 형성하는 경우, 자석(210)의 자력이 강해지고 그에 따라 모터의 성능을 나타내는 역기전력(BEMF)가 약 5% 정도가 증가함을 알 수 있었다.
정리하면, 자석(210)에 고정돌기(220)를 마련하고, 축 고정부재(250)에 상기 고정돌기(220)를 지지하는 돌기 홈(258b)를 형성함으로써, 상기 자석(210)과 회전축(260)이 견고하게 고정될 수 있다. 그리고, 고정돌기(220)에 해당하는 부분만큼 자석(210)의 양이 증가하여 자력이 커지게 되고 이에 따라 모터의 역기전력이 개선되는 효과가 나타날 수 있다.
10 : 배수 펌프
20 : 펌프 케이싱
50 : 임펠러 100 : 모터 어셈블리
130 : 고정자 200 : 회전자
210 : 자석 211 : 외주면부
212 : 내주면부 215 : 테이퍼부
220 : 고정돌기 250 : 축 고정부재
260 : 회전축
50 : 임펠러 100 : 모터 어셈블리
130 : 고정자 200 : 회전자
210 : 자석 211 : 외주면부
212 : 내주면부 215 : 테이퍼부
220 : 고정돌기 250 : 축 고정부재
260 : 회전축
Claims (17)
- 회전축;
상기 회전축의 외주측에 배치되며, 링 형상을 가지도록 외주면부 및 내주면부를 포함하는 영구자석; 및
상기 영구자석과 상기 회전축을 고정시키는 축 고정부재를 포함하고,
상기 영구자석은, 상기 내주면부에서 상기 영구자석의 회전방향과 교차하는 방향으로 돌출하여 상기 축 고정부재와 간섭하는 고정돌기를 더 포함하며,
상기 축 고정부재는 상기 고정돌기를 수용하는 돌기 홈을 형성하는 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 영구자석은,
상기 외주면부 일측에서 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 제 1 단부; 및
상기 외주면부 타측에서 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 제 2 단부를 더 포함하고,
상기 고정돌기는, 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부보다 상기 영구자석의 내부 중심에 더 가깝게 위치하는 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정돌기는 상기 영구자석의 내주면부에 구비되는 모터. - 제 3 항에 있어서,
상기 영구자석의 내주면부는,
링 형상의 제 1 내주면부; 및
상기 제 1 내주면부에서 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부에 가까워지는 방향으로 돌출하며 상기 고정돌기의 일면을 형성하는 제 2 내주면부를 포함하는 모터. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 내주면부를 형성하는 상기 고정돌기의 일면은, 상기 고정돌기의 반경방향 최내측면을 형성하는 모터. - 제 4 항에 있어서,
상기 고정돌기는 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부의 외측으로 돌출되지 않도록, 상기 제 1 내주면에서 상기 고정돌기의 첨단부까지의 거리는 상기 제 1 내주면에서 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 모터. - 제 2 항에 있어서,
상기 영구자석은,
상기 제 1 단부로부터 상기 영구자석의 내부를 향하여 경사지게 연장하는 테이퍼부; 및
상기 테이퍼부로부터 상기 영구자석의 내측 반경방향으로 연장되는 내측 연장부를 더 포함하는 모터. - 제 7 항에 있어서,
상기 고정돌기는 상기 테이퍼부 및 상기 내측 연장부 중 적어도 하나에 구비되는 모터. - 제 8 항에 있어서,
상기 고정돌기는 상기 테이퍼부 및 상기 내측 연장부에 걸쳐 구비되는 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 고정돌기는,
원기둥의 외주면 일부 형상을 가지도록, 설정된 곡률을 가지는 돌기 외주면부를 포함하는 모터. - 제 10 항에 있어서,
상기 고정돌기는 상기 영구자석의 내주면부의 원주 방향으로 다수 개가 구비되며,
상기 다수 개의 고정돌기 중 2개의 고정돌기는 상기 원기둥의 외주면 일부분 및 다른 일부분과 오버랩 되는 모터. - 제 11 항에 있어서,
상기 고정 돌기는 상기 영구자석의 극수에 대응하여 6개로 구비되며,
상기 6개의 고정돌기 중 제 1,4 고정돌기는 제 1 원기둥의 외주면의 일부를 구성하고,
상기 6개의 고정돌기 중 제 2,5 고정돌기는 제 2 원기둥의 외주면의 일부를 구성하고,
상기 6개의 고정돌기 중 제 3,6 고정돌기는 제 3 원기둥의 외주면의 일부를 구성하는 모터. - 제 2 항에 있어서,
상기 고정돌기는,
상기 제 1 단부의 내주면측 및 상기 제 2 단부의 내주면측에 각각 구비되는 모터. - 제 7 항에 있어서,
상기 축 고정부재는,
상기 회전축을 고정하도록, 상기 회전축의 외주면을 지지하는 축지지부; 및
상기 축지지부를 둘러싸며, 상기 영구자석의 내주면부를 지지하는 자석지지부를 포함하는 모터. - 제 14 항에 있어서,
상기 축 고정부재는,
상기 자석 지지부의 일측에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석의 제 1 단부의 일부를 커버하는 제 1 단지지부; 및
상기 상기 자석 지지부의 타측에서 외측 반경방향으로 연장되며, 상기 자석의 제 1 단부의 일부를 커버하는 제 2 단지지부를 포함하고,
상기 자석 지지부와 상기 제 1 단지지부, 또는 상기 자석 지지부와 상기 제 2 단지지부가 이루는 턱에는 상기 돌기 홈을 형성하는 모터. - 제 15 항에 있어서,
상기 턱에는, 상기 영구자석의 테이퍼부에 지지되도록 경사진 면을 가지는 플랜지부가 구비되고,
상기 돌기 홈은 상기 플랜지부에 함몰 형성되는 모터. - 제 1 항 내지 제 16항 중 어느 한항에 기재된 모터; 및
상기 모터에 결합되는 임펠러를 포함하는 배수 펌프.
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