KR20230019708A - 샤프트 및 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트에 관한 것으로, 외주면에 베어링부재가 장착되는 베어링 자리부가 마련된 샤프트 본체, 및 베어링 자리부에 형성되며 베어링 자리부와 베어링부재의 사이에 공기유로를 정의하는 공기유로홈을 포함하는 것에 의하여, 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

샤프트 및 모터{SHAFT AND MOTOR}

본 발명은 샤프트 및 모터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 샤프트 및 모터에 관한 것이다.

친환경 자동차로 불리우는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기모터(이하에서는 '구동모터' 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킨다.

일반적으로 구동모터는 하우징에 결합되는 고정자, 및 고정자의 내부에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 회전자를 포함하며, 회전자의 샤프트는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다.

한편, 베어링을 구성하는 아우터레이스와 이너레이스의 온도 편차가 커지면, 구동모터의 고속 운전 성능이 저하되고 베어링의 수명이 단축되므로, 아우터레이스와 이너레이스의 온도 편차를 최소화할 수 있어야 한다.

그러나, 기존에는 회전자에서 발생된 열이 샤프트를 거쳐 이너레이스로 전달됨에 따라, 아우터레이스에 비해 이너레이스의 온도가 과도하게 상승하는 문제점이 있고, 이로 인해 아우터레이스에 비해 이너레이스가 과도하게 팽창하여, 이너레이스와 아우터레이스의 사이에 균일한 유막을 형성하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 이너레이스와 아우터레이스 사이에 윤활 불량(유막 편차)이 발생함에 따라, 이너레이스 및 아우터레이스와 구름부재(예를 들어, 볼) 간의 접촉에 의한 마모 및 손상이 발생하여 베어링의 내구성이 저하되고, 수명이 단축되는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 모터의 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명에 따른 실시예는 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 샤프트 및 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명에 따른 실시예는 샤프트와 베어링부재 간의 열전달에 의한 베어링부재의 온도 편차 및 손상을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 베어링부재의 내구성을 향상시키고, 수명을 연장할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 모터의 냉각 성능을 향상시키고, 모터의 고속 운전 성능을 보장할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 샤프트는, 외주면에 베어링부재가 장착되는 베어링 자리부가 마련된 샤프트 본체, 및 베어링 자리부에 형성되며 베어링 자리부와 베어링부재의 사이에 공기유로를 정의하는 공기유로홈을 포함한다.

이는, 모터의 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.

즉, 기존에는 회전자에서 발생된 열이 샤프트를 거쳐 이너레이스로 전달됨에 따라, 아우터레이스에 비해 이너레이스의 온도가 과도하게 상승하는 문제점이 있고, 이로 인해 아우터레이스에 비해 이너레이스가 과도하게 팽창하여, 이너레이스와 아우터레이스의 사이에 균일한 유막을 형성하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 이너레이스와 아우터레이스 사이에 윤활 불량(유막 편차)이 발생함에 따라, 이너레이스 및 아우터레이스와 구름부재(예를 들어, 볼) 간의 접촉에 의한 마모 및 손상이 발생하여 베어링의 내구성이 저하되고, 수명이 단축되는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명의 실시예는 베어링부재가 장착되는 샤프트 본체의 베어링 자리부에 공기유로홈을 형성하는 것에 의하여, 샤프트와 베어링부재 간의 접촉 면적을 저감시킬 수 있으므로, 베어링부재의 온도 편차를 최소화할 수 있으며, 내구성을 향상시키고, 수명을 연장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 베어링 자리부와 베어링부재의 사이에 공기유로를 마련하고, 공기유로를 통해 공기가 유동되도록 하는 것에 의하여, 샤프트 및 베어링부재의 냉각 성능을 향상시키고, 과열을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

공기유로홈은 공기유로를 정의할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.

일 예로, 공기유로홈은 샤프트 본체의 축방향을 따라 형성될 수 있다.

다른 일 예로, 공기유로홈은 샤프트 본체의 축방향에 대해 경사진 사선 방향을 따라 형성될 수 있다.

이와 같이, 샤프트 본체의 축방향에 대해 경사진 사선 방향을 따라 공기유로홈을 형성하는 것에 의하여, 샤프트 본체의 회전시 공기유로의 공기(샤프트 본체 및 베어링부재로부터 방출된 열기)에 특정 방향성을 부여할 수 있으므로, 다시 말해서, 공기유로의 주변에서의 난류 발생을 억제하고 공기유로의 길이 방향을 따른 공기유동을 유발할 수 있으므로, 샤프트 및 베어링부재의 냉각 성능을 보다 향상시키고, 과열을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 샤프트는, 베어링 자리부보다 확장된 직경을 갖도록 샤프트 본체에 마련되며, 베어링의 측면을 지지하는 단차부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 샤프트는, 공기유로홈과 연통되게 단차부에 형성되는 연장홈을 포함할 수 있다.

일 예로, 연장홈은 공기유로홈과 동일한 폭을 갖도록 공기유로홈의 단부에 연속적으로 연결될 수 있다.

이와 같이, 베어링부재의 측면을 지지하는 단차부에 연장홈을 형성하는 것에 의하여, 단차부와 베어링부재 간의 접촉 면적을 저감시킬 수 있으므로, 샤프트 본체와 베어링부재 간의 상호 열전달을 보다 효과적으로 억제하고, 베어링부재의 온도 편차를 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

다른 일 예로, 공기유로홈은 제1폭을 갖도록 형성되고, 연장홈은 제1폭보다 확장된 제2폭을 갖도록 형성될 수 있다.

이와 같이, 공기유로홈보다 연장홈의 폭을 보다 크게 형성하는 것에 의하여, 샤프트 본체의 회전시 공기유로 및 연장홈을 따라 유동하는 공기의 유동성을 향상(원활한 공기유동을 유발)시킬 수 있고, 일종의 팬(fan)의 효과를 구현할 수 있으므로, 샤프트 및 베어링부재의 냉각 성능을 극대화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 연장홈은 샤프트 본체의 외주면으로 노출되는 개구부를 포함할 수 있다.

이와 같이, 연장홈에 개구부를 마련하는 것에 의하여, 샤프트 본체 및 베어링부재에서 발생된 열을 연장홈의 개구부를 통해 외부로 방출할 수 있으므로, 냉각 성능을 보다 향상시키고, 과열을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 모터는, 외주면에 베어링 자리부가 마련된 샤프트 본체 및 베어링 자리부에 공기유로를 정의하는 공기유로홈을 포함하는 샤프트, 및 공기유로홈을 덮도록 베어링 자리부에 장착되는 베어링부재를 포함한다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 공기유로홈은 샤프트 본체의 축방향을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 공기유로홈은 샤프트 본체의 축방향에 대해 경사진 사선 방향을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 모터는, 베어링 자리부보다 확장된 직경을 갖도록 샤프트 본체에 마련되며, 베어링의 측면을 지지하는 단차부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 모터는, 공기유로홈과 연통되게 단차부에 형성되는 연장홈을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 공기유로홈과 연장홈은 서로 동일한 폭을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 공기유로홈은 제1폭을 갖도록 형성되고, 연장홈은 제1폭보다 확장된 제2폭을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 모터는, 연장홈은 샤프트 본체의 외주면으로 노출되는 개구부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 베어링부재는, 피대상체에 고정되는 아우터레이스(outer race), 및 아우터레이스의 내부에 회전 가능하게 마련되며 공기유로홈을 덮도록 베어링 자리부에 장착되는 이너레이스(inner race)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 내구성을 향상시키고, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면 샤프트와 베어링부재 간의 열전달에 의한 베어링부재의 온도 편차 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 베어링부재의 내구성을 향상시키고, 수명을 연장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 모터의 냉각 성능을 향상시키고, 모터의 고속 운전 성능을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A부위의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터로서, 샤프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터로서, 베어링부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터로서, 샤프트의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샤프트(400)는, 외주면에 베어링부재(500)가 장착되는 베어링 자리부(412)가 마련된 샤프트 본체(410), 및 베어링 자리부(412)에 형성되며 베어링 자리부(412)와 베어링부재(500)의 사이에 공기유로(420a)를 정의하는 공기유로홈(420)을 포함한다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 샤프트(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 피대상체의 회전축으로 사용될 수 있으며, 샤프트(400)가 적용되는 피대상체의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 샤프트(400)가 모터(10)에 적용된 예를 들어 설명하기로 한다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 모터(10)는 친환경 자동차에서 전기 에너지로 구동력을 얻는 하이브리드 차량 및/또는 전기 자동차용 구동모터로서 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 모터를 여타 다른 피대상체에 적용하는 것도 가능하다.

일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 모터(10)는, 내전형 동기모터(10)로서 사용될 수 있으며, 하우징(100)(피대상체)의 내부에 마련되는 고정자(200), 및 고정자(200)의 내부의 일정 공극을 두고 회전 가능하게 설치되는 회전자(300), 회전자(300)에 결합되는 샤프트(400), 및 하우징(100) 상에 샤프트(400)를 회전 가능하게 지지하는 베어링부재(500)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 하우징(100)은 내부에 소정의 수용 공간을 갖도록 형성되며, 하우징(100)의 내부에는 고정자(200)가 수용된다. 일 예로, 하우징(100)은 차량 내부에 설치되어 모터(10)를 밀폐할 수 있다.

하우징(100)은 내부에 고정자(200)를 수용 가능한 다양한 형상 및 구조를 갖도록 형성될 수 있으며, 하우징(100)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

고정자(200)는 회전자(300)와 전기적 상호 작용을 유발하도록 하우징(100)의 내부에 마련된다.

고정자(200)는 회전자(300)와 전기적 상호 작용을 유발할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 고정자(200)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 고정자(200)는 상호 협조적으로 링 형태를 이루도록 마련되는 복수개의 분할 코어(미도시)를 포함할 수 있다.

분할 코어의 개수 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 분할 코어의 개수 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 분할 코어는 회전자(300)의 축방향(AD)을 따라 복수개의 전기 강판을 적층하여 형성될 수 있다.

각 분할 코어의 둘레에는 보빈(예를 들어, 플라스틱 소재)(미도시)이 형성될 수 있고, 보빈의 둘레에는 고정자(200) 코일(미도시)이 권선될 수 있다.

회전자(300)는 고정자(200)와 전기적 상호 작용을 통해 회전하도록 고정자(200)의 내부에 마련된다.

일 예로, 회전자(300)는 회전자(300) 코어(미도시)와 마그넷(미도시)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 회전자(300) 코어는 얇은 강판 형태를 갖는 복수개의 플레이트를 적층하여 형성될 수 있다. 다르게는 회전자(300) 코어를 하나의 통 형태로 형성하는 것도 가능하다.

회전자(300) 코어의 중심에는 결합홀(미도시)이 형성될 수 있고, 결합홀에는 샤프트(400)가 결합할 수 있다.

회전자(300) 코어의 외주면에는 마그넷을 가이드하는 가이드돌기가 돌출될 수 있고, 마그넷은 회전자(300) 코어의 외주면에 부착될 수 있다.

또한, 회전자(300)는 마그넷이 회전자(300) 코어에서 이탈되지 않도록 마그넷을 둘러싸도록 형성되는 캔부재(미도시)를 포함할 수 있다.

샤프트(400)는 샤프트 본체(410) 및 공기유로홈(420)을 포함하며, 회전자(300) 코어의 중심에 형성된 결합홀에 결합된다.

샤프트 본체(410)는 외주면에 베어링 자리부(412)가 마련된 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 샤프트 본체(410)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

여기서, 베어링 자리부(412)라 함은, 샤프트 본체(410) 상에 베어링부재(500)가 결합(배치)되는 자리(영역)로 이해될 수 있다.

일 예로, 샤프트 본체(410)는 원형 단면을 갖는 직선 로드 형태로 형성될 수 있고, 샤프트 본체(410)의 양 단부에는 베어링 자리부(412)가 각각 정의될 수 있다. 바람직하게, 베어링 자리부(412)의 외경은 베어링부재(500)의 내경(이너레이스의 내경)에 대응되게 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 샤프트 본체의 중앙부 또는 여타 다른 위치에 베어링 자리부를 정의하는 것도 가능하며, 베어링 자리부의 개수 및 위치에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 공기유로홈(420)은 베어링 자리부(412)에 형성되며, 베어링 자리부(412)와 베어링부재(500)의 사이에 공기유로(420a)를 정의하도록 마련된다.

여기서, 베어링 자리부(412)와 베어링부재(500)의 사이에 공기유로(420a)를 형성한다 함은, 베어링 자리부(412)의 외표면과 베어링부재(500)의 내면(이너레이스의 내면)의 사이에 공기가 통과 가능한 이격된 공간을 형성하는 것으로 정의된다.

공기유로홈(420)은 공기유로(420a)를 정의할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 공기유로홈(420)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 도 3을 참조하면, 공기유로홈(420)은 사각 단면 형태를 갖도록 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)을 따라 직선 형태로 형성될 수 있다.

공기유로홈(420)은 샤프트 본체(410)의 원주 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련될 수 있으며, 공기유로홈(420)의 사이즈(또는 이격 간격) 및 개수는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기유로홈의 단면 형태를 삼각형 또는 여타 다른 형상으로 형성하는 것도 가능하며, 공기유로홈을 곡선 형태(예를 들어, 호 형태 또는 나선 형태)로 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 샤프트(400)는, 베어링 자리부(412)보다 확장된 직경을 갖도록 샤프트 본체(410)에 마련되며, 베어링의 측면을 지지하는 단차부(430)를 포함할 수 있다.

단차부(430)는 베어링부재(500)의 내경(이너레이스의 내경)보다 큰 외경을 갖도록 형성될 수 있으며, 단차부(430)의 직경(외경)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

단차부(430)는 베어링 자리부(412)에 장착된 베어링부재(500)의 측면(예를 들어, 이너레이스의 측면)을 지지(간섭)함으로써, 베어링부재(500)가 베어링 자리부(412)로부터 이탈(샤프트 본체의 중심에 인접한 방향으로 이동)되는 것을 제한할 수 있다.

베어링부재(500)는 공기유로홈(420)을 덮도록 베어링 자리부(412)에 장착되며, 하우징(100)에 대해 샤프트(400)를 회전 가능하게 지지하게 위해 마련된다.

베어링부재(500)로서는 샤프트(400)를 회전 가능하게 지지할 수 있는 다양한 베어링(예를 들어, 볼 베어링 또는 롤러 베어링)이 사용될 수 있으며, 베어링부재(500)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 도 4를 참조하면, 베어링부재(500)는, 하우징(100)(피대상체)에 고정되는 아우터레이스(outer race)(510), 및 아우터레이스(510)의 내부에 회전 가능하게 마련되며 공기유로홈(420)을 덮도록 베어링 자리부(412)에 장착되는 이너레이스(inner race)(520)을 포함할 수 있고, 아우터레이스(510)와 이너레이스(520)의 사이에는 볼 또는 롤러와 같은 구름부재(미도시)가 개재될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 베어링부재(500)가 장착되는 샤프트 본체(410)의 베어링 자리부(412)에 공기유로홈(420)을 형성하는 것에 의하여, 샤프트(400)와 베어링부재(500) 간의 접촉 면적을 저감시킬 수 있으므로, 베어링부재(500)의 온도 편차(이너레이스(520)와 아우터레이스(510)의 온도 편차)를 최소화할 수 있다.

무엇보다도, 본 발명의 실시예는 회전자(300)에서 샤프트 본체(410)를 거쳐 이너레이스(520)로 전달되는 열을 저감시키도록 하는 것에 의하여, 아우터레이스(510)와 이너레이스(520)의 온도 차이에 따른 팽창 편차를 최소화할 수 있으므로, 이너레이스(520)와 아우터레이스(510) 사이에서의 윤활 불량(유막 편차)을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 베어링부재(500)의 내구성을 향상시키고, 수명을 연장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 베어링 자리부(412)와 베어링부재(500)의 사이에 공기유로(420a)를 마련하고, 공기유로(420a)를 통해 공기가 유동되도록 하는 것에 의하여, 샤프트 본체(410)와 베어링부재(500) 간의 상호 열전달을 차단하면서, 샤프트 본체(410) 및 베어링부재(500)에서 발생된 열을 공기유로(420a)를 통해 외부로 방출할 수 있으므로, 냉각 성능을 향상시키고, 과열을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예를 따르면, 샤프트(400)는, 공기유로홈(420)과 연통되게 단차부(430)에 형성되는 연장홈(440)을 포함할 수 있다.

연장홈(440)은 공기유로홈(420)과 연통 가능한 다양한 구조로 단차부(430)에 형성될 수 있으며, 연장홈(440)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 연장홈(440)은 공기유로홈(420)과 동일한 폭(W1)을 갖도록 공기유로홈(420)의 단부에 연속적으로 연결될 수 있다.

이와 같이, 베어링부재(500)의 측면을 지지하는 단차부(430)에 연장홈(440)을 형성하는 것에 의하여, 단차부(430)와 베어링부재(500) 간의 접촉 면적을 저감시킬 수 있으므로, 샤프트 본체(410)와 베어링부재(500) 간의 상호 열전달을 보다 효과적으로 억제하고, 베어링부재(500)의 온도 편차(이너레이스와 아우터레이스의 온도 편차)를 보다 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 연장홈(440)은 샤프트 본체(410)의 외주면으로 노출되는 개구부(440a)를 포함할 수 있다.

개구부(440a)는 연장홈(440)에 대응하는 형태를 갖도록 연장홈(440)의 전체 또는 일부 구간에 형성될 수 있다.

이와 같이, 연장홈(440)에 개구부(440a)를 마련하는 것에 의하여, 샤프트 본체(410) 및 베어링부재(500)에서 발생된 열을 연장홈(440)의 개구부(440a)를 통해 외부로 방출할 수 있으므로, 냉각 성능을 보다 향상시키고, 과열을 보다 효과적으로 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터(10)로서, 샤프트(400)의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연장홈(440)에 개구부(440a)가 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 5와 같이, 단차부(430)에 공기유로홈(420)과 연통되는 연장홈(440')을 형성하되, 연장홈(440')은 개구부가 없는 일종의 동굴과 같은 형태로 형성될 수 있다.

또한, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 공기유로홈(420)이 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)을 따라 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기유로홈(420)을 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)에 대해 경사진 사선 방향(DD)을 따라 형성하는 것도 가능하다.

즉, 도 6 및 도 7을 참조하면, 공기유로홈(420)은 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)에 대해 경사진 사선 방향(DD)을 따라 형성될 수 있다.

일 예로, 공기유로홈(420)은 사선 방향(DD)을 따라 곡선 형태 또는 직선 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 공기유로홈(420)이 대략 원호 형태를 갖도록 형성된 예를 들어 설명하기로 한다.

샤프트 본체(410)의 축방향(AD)에 대한 공기유로홈(420)의 배치 각도(θ)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 공기유로홈(420)의 배치 각도(θ)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)에 대해 경사진 사선 방향(DD)을 따라 공기유로홈(420)을 형성하는 것에 의하여, 샤프트 본체(410)의 회전시 공기유로(420a)의 공기(샤프트 본체(410) 및 베어링부재(500)로부터 방출된 열기)에 특정 방향성을 부여할 수 있으므로, 다시 말해서, 공기유로(420a)의 길이 방향을 따른 공기유동(AF)을 유발할 수 있으므로, 샤프트(400) 및 베어링부재(500)의 냉각 성능을 보다 향상시키고, 과열을 억제하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

예를 들어, 샤프트 본체(410)의 반시계 방향 회전시에는, 공기유로(420a)의 공기가 공기유로홈(420)의 우측단(도 7 기준)에서 좌측단(도 7 기준)을 향하는 방향으로 유동할 수 있다. 이와 반대로, 샤프트 본체(410)의 시계 방향 회전시에는, 공기유로(420a)의 공기가 공기유로홈(420)의 좌측단(도 7 기준)에서 우측단(도 7 기준)을 향하는 방향으로 유동할 수 있다.

한편, 전술한 실시예와 같이, 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)을 따라 공기유로홈(420)을 형성하는 경우에도, 샤프트 본체(410)의 회전시 공기유로(420a)의 공기가 유동할 수 있으나, 공기유로(420a)의 공기가 방향성을 갖지 않음으로 인해, 공기유로(420a)의 주변 공기 흐름이 일정하지 않아 난류가 발생할 수 있고, 이로 인해 작동 소음이 발생할 수 있다.

하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 샤프트 본체(410)의 축방향(AD)에 대해 경사진 사선 방향(DD)을 따라 공기유로홈(420)을 형성하는 것에 의하여, 샤프트 본체(410)의 회전시 공기유로(420a)의 공기에 특정 방향성을 부여할 수 있으므로, 공기유로(420a)의 주변에서의 난류 발생을 억제하고 작동 소음을 저감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 공기유로홈(420)과 연장홈(440)이 서로 동일한 폭을 갖도록 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기유로홈(420)과 연장홈(440)을 서로 다른 폭으로 형성하는 것도 가능하다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 샤프트(400)는, 샤프트 본체(410), 공기유로홈(420) 및 단차부(430)에 형성되는 연장홈(440")을 포함하되, 공기유로홈(420)은 제1폭(W1)을 갖도록 형성되고, 연장홈(440")은 제1폭(W1)보다 확장된 제2폭(W2)을 갖도록 형성될 수 있다.

공기유로홈(420)의 제1폭(W1)과 연장홈(440")의 제2폭(W2)의 차이는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 공기유로홈(420)의 제1폭(W1)과 연장홈(440")의 제2폭(W2)의 사이즈에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 공기유로홈(420)보다 연장홈(440")의 폭을 보다 크게 형성하는 것에 의하여, 샤프트 본체(410)의 회전시 공기유로(420a) 및 연장홈(440")을 따라 유동하는 공기의 유동성을 향상(원활한 공기유동을 유발)시킬 수 있고, 일종의 팬(fan)의 효과를 구현할 수 있으므로, 샤프트(400) 및 베어링부재(500)의 냉각 성능을 극대화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 모터
100 : 하우징
200 : 고정자
300 : 회전자
400 : 샤프트
410 : 샤프트 본체
412 : 베어링 자리부
420 : 공기유로홈
420a : 공기유로
430 : 단차부
440,440',440" : 연장홈
440a : 개구부
500 : 베어링부재
510 : 아우터레이스
520 : 이너레이스

Claims (17)

1. 외주면에 베어링부재가 장착되는 베어링 자리부가 마련된 샤프트 본체; 및
   상기 베어링 자리부에 형성되며, 상기 베어링 자리부와 상기 베어링부재의 사이에 공기유로를 정의하는 공기유로홈;
   을 포함하는 샤프트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기유로홈은 상기 샤프트 본체의 축방향을 따라 형성되는 샤프트.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공기유로홈은 상기 샤프트 본체의 축방향에 대해 경사진 사선 방향을 따라 형성되는 샤프트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 베어링 자리부보다 확장된 직경을 갖도록 상기 샤프트 본체에 마련되며, 상기 베어링의 측면을 지지하는 단차부를 포함하는 샤프트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 공기유로홈과 연통되게 상기 단차부에 형성되는 연장홈을 포함하는 샤프트.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 공기유로홈과 상기 연장홈은 서로 동일한 폭을 갖도록 형성되는 샤프트.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 공기유로홈은 제1폭을 갖도록 형성되고, 상기 연장홈은 상기 제1폭보다 확장된 제2폭을 갖도록 형성되는 샤프트.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 연장홈은 상기 샤프트 본체의 외주면으로 노출되는 개구부를 포함하는 샤프트.
   
9. 외주면에 베어링 자리부가 마련된 샤프트 본체, 및 상기 베어링 자리부에 공기유로를 정의하는 공기유로홈을 포함하는 샤프트; 및
   상기 공기유로홈을 덮도록 상기 베어링 자리부에 장착되는 베어링부재;
   를 포함하는 모터.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 공기유로홈은 상기 샤프트 본체의 축방향을 따라 형성되는 모터.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 공기유로홈은 상기 샤프트 본체의 축방향에 대해 경사진 사선 방향을 따라 형성되는 모터.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 베어링 자리부보다 확장된 직경을 갖도록 상기 샤프트 본체에 마련되며, 상기 베어링의 측면을 지지하는 단차부를 포함하는 모터.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 공기유로홈과 연통되게 상기 단차부에 형성되는 연장홈을 포함하는 모터.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 공기유로홈과 상기 연장홈은 서로 동일한 폭을 갖도록 형성되는 모터.
    
15. 제13항에 있어서,
    상기 공기유로홈은 제1폭을 갖도록 형성되고, 상기 연장홈은 상기 제1폭보다 확장된 제2폭을 갖도록 형성되는 모터.
    
16. 제13항에 있어서,
    상기 연장홈은 상기 샤프트 본체의 외주면으로 노출되는 개구부를 포함하는 모터.
    
17. 제9항에 있어서,
    상기 베어링부재는,
    피대상체에 고정되는 아우터레이스(outer race); 및
    상기 아우터레이스의 내부에 회전 가능하게 마련되며, 상기 공기유로홈을 덮도록 상기 베어링 자리부에 장착되는 이너레이스(inner race);
    를 포함하는 모터.
    

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