WO2016093559A1 - 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

로터 조립체 및 이를 포함하는 모터 Download PDF

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fixing plate
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virtual
tangent
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유현수
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • Embodiments relate to a rotor assembly having excellent heat dissipation and noise performance.
  • a vehicle is provided with a starter motor for driving the engine and an alternator for generating electricity using the rotational force of the engine.
  • the starter motor rotates the engine when battery power is supplied.
  • the alternator rotates the rotor in a state in which a magnetic field is formed by the driving force of the engine to generate AC power, and charges the battery using the stop value or the like.
  • starter motors and alternators are all composed of a stator and a rotor, so the structure is very similar, and depending on whether a force or a power is applied, the starter motor and the alternator can be operated as a generator or a motor.
  • the motor Since the motor generates heat during rotational operation, it is important to discharge the heat quickly to the outside to prevent the motor from degrading. In particular, it is more important when the motor rotates at a high speed, such as a BSG motor which simultaneously performs a starter motor and an alternator function.
  • the noise of the motor is also an important factor determining the performance of the motor, it is important to minimize the noise.
  • the embodiment provides a rotor assembly with excellent heat dissipation.
  • Rotor assembly according to one aspect of the invention, the rotor portion; And a first cover including a first fixing plate covering one side of the rotor portion, and a plurality of first wings protruding from the first fixing plate, and an imaginary line and a first virtual line extending the outer ends of the first wings.
  • the first angle formed by the tangent of the circle is greater than the second angle formed by the tangent of the imaginary line extending from the inner end of the first wing and the second virtual circle, and the center of the first virtual circle and the second virtual circle is the first angle.
  • a tangent of the first virtual circle is a tangent at the point where the first virtual circle and the outer end meet
  • a tangent of the second virtual circle is the second virtual circle and the inner end. It may be a tangent at the point of meeting.
  • the first virtual circle is a circle connecting outer ends of the plurality of first wings
  • the second virtual circle connects inner ends of the plurality of first wings. It may be a circle.
  • the first angle may be greater than 50 ° and less than 60 °, and the second angle may be greater than 25 ° and less than 35 °.
  • the plurality of first wings may be inclined in the rotation direction of the motor.
  • the plurality of first wings may be inclined in a direction opposite to the rotation direction of the motor.
  • the first cover includes a through hole formed in the first fixing plate.
  • the rotor portion includes a plurality of slits formed in the longitudinal direction
  • the first cover includes a support portion inserted into the plurality of slits and fixed to the rotor portion.
  • the rotor unit including a plurality of connecting portions formed radially from the central portion, and a plurality of protrusions projecting in the circumferential direction at both ends of the connecting portion; And a first coil wound around the connection part.
  • the rotating shaft passing through the center of the rotor core; And a terminal supported by the rotation shaft and configured to apply power to the first coil.
  • the first fixing plate, the ring-shaped edge portion is formed the first wing portion; A central portion recessed based on the edge portion is included.
  • the rotor assembly includes a second cover that covers the other side of the rotor portion, and the second cover includes a second fixing plate that covers the other side of the rotor portion, and a second protruding from the second fixing plate. It includes a wing, the second cover is formed symmetrically with the first cover.
  • the housing is formed with a plurality of holes in the outer peripheral surface; A stator part supported by the housing; And the rotor assembly described above.
  • the housing the first housing disposed on one side of the stator portion; And a second housing disposed at the other side of the stator portion.
  • a portion of the rotor assembly may be exposed between the first housing and the second housing.
  • the housing includes a plurality of heat radiating portions formed along an outer circumferential surface thereof.
  • the heat dissipation of the rotor is excellent.
  • the length of the rotating shaft can be made short, and the motor can be downsized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along the direction A-A of FIG.
  • FIG. 3 is a reference diagram for explaining a process of dissipating heat from a motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an optimum angle of the wing of the rotor assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view of the rotor assembly according to an embodiment of the present invention viewed from another direction,
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the B-B direction of FIG. 4.
  • the terms "comprises” or “having” are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along AA direction of FIG. 1
  • FIG. 3 is a reference for explaining a process of dissipating heat from the motor according to an embodiment of the present invention. It is also.
  • the motor according to the present invention includes a housing 100 having a plurality of through holes 111 and 121 formed on an outer circumferential surface thereof, a stator part 300 supported by the housing 100, and a stator. It includes a rotor assembly 200 disposed inside the portion 300.
  • the pulley 600 When the motor operates as an alternator, the pulley 600 is rotated by driving the engine to rotate the rotor assembly 200 to generate alternating current.
  • the generated alternating current can be converted to direct current and supplied to an external component (such as a battery).
  • the pulley 600 may rotate while the rotor assembly 200 is rotated by an externally applied current to drive an external component (engine or the like).
  • the housing 100 includes a first housing 110 disposed at one side of the stator unit 300, and a second housing 120 disposed at the other side of the stator unit 300.
  • the first housing 110 and the second housing 120 includes a plurality of through holes 111 and 121 formed along the circumferential direction.
  • the through holes 111 and 121 function as heat dissipation parts for dissipating heat generated inside the motor to the outside.
  • protrusions coupled to the outer surfaces of the stator unit 300 may be formed.
  • the stator unit 300 includes a stator core 310 and a second coil 320 wound around the stator core 310. A portion of the stator core 310 may be exposed between the first housing 110 and the second housing 120. Therefore, the heat generated in the stator 300 can be easily discharged to the outside.
  • the present invention is not limited thereto, and the stator unit 300 may be disposed inside the housing 200.
  • the rotor assembly 200 includes a rotor part 210, a first cover 220 covering the rotor part 210, and a second cover 230.
  • the rotor unit 210 rotates inside the stator unit 300 and includes a rotor core 211 and a first coil 212.
  • the configuration of the rotor unit 210 is not necessarily limited thereto, and a magnet may be attached to the inner or outer circumferential surface of the rotor core 211.
  • the first cover 220 and the second cover 230 are integrally rotated by being coupled to the rotor unit 210.
  • the first cover 220 and the second cover 230 may be manufactured in the same shape and disposed on one side and the other side of the rotor unit 210, respectively.
  • the first cover 220 and the second cover 230 includes protruding wings 225 and 235.
  • the wings 225 and 235 serve as a cooling fan that generates a gas flow when the rotor assembly 200 rotates.
  • the wings 225 and 235 may have a predetermined curvature so as to easily generate a flow of gas.
  • the rotation shaft 400 rotates integrally with the rotor assembly 200.
  • One end and the other end of the rotation shaft 400 are supported by the first bearing 510 and the second bearing 520.
  • the end of the rotation shaft 400 may be coupled to the belt pulley 600 for transmitting power to the outside.
  • the rotary shaft 400 is provided with a terminal portion 410 for applying power to the first coil 212 wound on the rotor core 211.
  • the terminal unit 410 includes a first terminal 411 electrically connected to the first coil 212, and a second terminal 412 connected to the first terminal 411 and exposed to the outside.
  • FIG. 4 is a perspective view of a rotor assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a conceptual diagram for explaining the optimum angle of the wing of the rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the first cover 220 includes a first fixing plate 221 covering one side of the rotor part 210, a first wing part 225 protruding in the axial direction from the first fixing plate 221, and And a first support part 226 connected to the first fixing plate 221.
  • the first cover 220 may be manufactured by molding a resin. Therefore, the first fixing plate 221, the first wing portion 225, and the first support portion 226 are all formed integrally. Such a structure has advantages in that mass production is easier, manufacturing cost is reduced, and design freedom is higher than the structure in which each part is manufactured and assembled.
  • the first fixing plate 221 of the first cover 220 may include a ring-shaped edge portion 222 and a central portion 223 recessed with respect to the edge portion 222.
  • the edge portion 222 may be formed in a ring shape and a plurality of through holes 227 and first wing portions 225 may be disposed along the circumferential direction.
  • the through hole 227 and the wing 225 may be arranged regularly or irregularly.
  • the central portion 223 may be recessed relative to the edge portion 222 as a portion through which the rotation shaft 400 is inserted. If necessary, a through hole 227 may also be formed in the central portion 223. As the central portion 223 of the first fixing plate 221 is lowered, the height of the belt pulley (600 in FIG. 2) is also lowered, thereby miniaturizing the motor.
  • the first wing 225 has a first angle ⁇ 1 formed by the imaginary line L1 extending the outer end 225a and the tangent PL1 of the first virtual circle C1.
  • the imaginary line L2 extending from the inner end 225b of the first wing 225 and the tangent PL2 of the second virtual circle C2 may be greater than the second angle ⁇ 2.
  • the first angle ⁇ 1 may be an angle of the outlet from which heat is emitted
  • the second angle ⁇ 2 may be an angle of an inlet from which heat is input.
  • the first virtual circle (C1) is a virtual circle connecting the outer end (225a) of the plurality of first wings
  • the second virtual circle (C2) is the inner end (225b) of the plurality of first wings ) Is a virtual circle connected.
  • the center of the first virtual circle C1 and the second virtual circle C2 is the same as the center P of the first fixing plate 222.
  • the tangent PL1 of the first virtual circle is a tangent at the point where the first virtual circle C1 and the outer end 225a of the first wing part meet
  • the tangent PL2 of the second virtual circle is the second virtual circle ( It may be a tangent at the point where C2) and the inner end 225b meet.
  • the tangent is defined as a line perpendicular to the radius of the virtual circle at the point where it meets the virtual circle.
  • the plurality of first wings 225 may be formed radially with respect to the center of the first fixing plate 222 and may be inclined in the rotation direction R of the motor. That is, as extending from the inner end 225b of the first wing portion 225 to the outer end 225a, the motor may be inclined in the direction in which the motor rotates.
  • the present invention is not necessarily limited thereto and may be formed to be inclined opposite to the rotation direction of the motor.
  • the intervals between the plurality of first wings 225 may be equally spaced in whole, or may be equally spaced only in a specific section.
  • the first wing 225 may have a substantially straight shape, but may have a predetermined curvature only if the first angle ⁇ 1 satisfies a condition larger than the second angle ⁇ 2.
  • Table 1 is a table measuring the flow rate (unit: ccm) of the gas flow generated in the motor rotating at 10000rpm according to the first angle ( ⁇ 1) and the second angle ( ⁇ 2)
  • Table 2 is the first angle ( ⁇ 1) )
  • the noise when compared with motors with different blade shapes in the same motor group with an outer diameter of 150 mm, the noise can be lowered to 72 dB or less at a speed of 6000 rpm, and the rotor coil temperature can be controlled to 107.8 degrees or less at a speed of 2000 rpm The temperature of the stator coil can be controlled to 88.7 degrees or less.
  • the second cover 230 includes a second fixing plate 231 covering the other side of the rotor part 210, a second wing part 235 protruding from the second fixing plate 231, and a second The second support part 236 is connected to the fixed plate 231.
  • the second fixing plate 231 includes a ring-shaped edge portion 232 and a central portion 233 recessed with respect to the edge portion 232.
  • the second cover 230 may have a shape identical to that of the first cover 220, in which the second cover 230 is only different from the position coupled to the rotor 210. That is, the first cover 220 and the second cover 230 has a shape that is rotationally symmetrical with respect to the direction perpendicular to the axial direction (the longitudinal direction of the rotating shaft). Since the first cover 220 and the second cover 230 can be manufactured in the same mold, the manufacturing cost is reduced.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the rotor assembly according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a cross-sectional view B-B direction of FIG.
  • the first support part 226 and the second support part 236 are inserted into the slits S formed in the rotor core 211 in the longitudinal direction. That is, the first support part 226 and the second support part 236 are inserted into one slit S, respectively.
  • the first coil 212 is wound around the rotor core 221 in this drawing, the rotor core may be formed in a cylindrical shape and a slit S may be formed on an outer circumferential surface as necessary.
  • the first support part 226 and the second support part 236 may be fixed to the slit (S). Therefore, the first cover 220 is fixed to the rotor portion 210 by the first support portion 226, and the second cover 230 is fixed to the rotor portion 210 by the second support portion 236. Heat generated in the first coil 212 when the motor assembly is rotated may be quickly discharged through the through hole 227 of the first cover 220 and the through hole 237 of the second cover 230.
  • the rotor core 211 includes a central portion 211a, a plurality of connection portions 211b radially formed from the central portion 211a, and a plurality of protrusions circumferentially protruding from both ends of the connection portion 211b. 211c.
  • the first coil 212 is wound around the connecting portion 211b, and an insulating member 213 is disposed between the connecting portion 211b and the first coil 212.
  • the slit S may be defined as an interval between the protrusions 211c of the rotor core.
  • the first support part 226 includes a coupling part 226a that couples to the slit S, and a taper part 226b that becomes narrower toward the center of the coupling part 226a.
  • the taper portion 226b supports and / or presses the first coil 212 wound on the rotor portion 210. Therefore, the separation of the first coil 212 is prevented by the tapered portion 226b even when the motor rotates at high speed, thereby improving the reliability of the motor. As described above, since the first support part 226 and the second support part 236 are made of a non-conductive material, a short risk can be prevented.

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Abstract

실시 예는, 로터부; 및 상기 로터부의 일측을 커버하는 제1고정판, 및 상기 제1고정판으로부터 돌출된 복수 개의 제1날개부를 포함하는 제1커버를 포함하고, 상기 제1날개부의 외측 끝단을 연장한 가상선과 제1가상원의 접선이 이루는 제1각도는 상기 제1날개부의 내측 끝단을 연장한 가상선과 제2가상원의 접선이 이루는 제2각도보다 크고, 상기 제1가상원과 제2가상원의 중심은 상기 제1고정판의 중심과 같고, 상기 제1가상원의 접선은 상기 제1가상원과 상기 외측 끝단이 만나는 지점에서의 접선이고, 상기 제2가상원의 접선은 상기 제2가상원과 상기 내측 끝단이 만나는 지점에서의 접선인 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

Description

로터 조립체 및 이를 포함하는 모터
실시 예는 열 방출 및 소음 성능이 우수한 로터 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진을 구동시키는 스타터 모터와 엔진의 회전력을 이용하여 전기를 발전시키는 알터네이터(Alternator)가 구비된다.
스타터 모터는, 배터리 전원이 공급되면 엔진을 회전시킨다.
알터네이터는, 엔진의 구동력에 의해 자기장이 형성된 상태에서 회전자가 회전되어 교류전력이 발생하고, 이를 정류장치 등을 이용하여 배터리를 충전한다.
이러한 스타터 모터와 알터네이터는 모두 스테이터와 로터의 구조로 구성되어 있어 그 구조가 매우 유사하고, 힘을 가하느냐 전원을 인가하느냐에 따라 발전기로 동작하게 할 수도 있고 모터로 동작하게 할 수도 있다.
최근에는, 하나의 구조로 스타터 모터와 알터네이터의 역할을 수행할 수 있는 BSG(Belt driven Starter and Generator) 모터에 대한 연구가 활발하다.
모터는 회전 작동하는 과정에서 열이 발생하므로, 모터의 성능 저하를 방지하기 위해 발생한 열을 신속히 외부로 방출하는 것이 중요하다. 특히, 스타터 모터와 알터네이터 기능을 동시에 수행하는 BSG 모터와 같이 모터가 고속 회전하는 구조인 경우에 더욱 중요하다.
또한, 모터의 소음 역시 모터의 성능을 결정하는 중요한 인자로서, 소음을 최소화하는 것이 중요하다.
실시 예는 열 방출이 우수한 로터 조립체를 제공한다.
또한, 소음이 최소화되는 로터 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체는, 로터부; 및 상기 로터부의 일측을 커버하는 제1고정판, 및 상기 제1고정판으로부터 돌출된 복수 개의 제1날개부를 포함하는 제1커버를 포함하고, 상기 제1날개부의 외측 끝단을 연장한 가상선과 제1가상원의 접선이 이루는 제1각도는 상기 제1날개부의 내측 끝단을 연장한 가상선과 제2가상원의 접선이 이루는 제2각도보다 크고, 상기 제1가상원과 제2가상원의 중심은 상기 제1고정판의 중심과 같고, 상기 제1가상원의 접선은 상기 제1가상원과 상기 외측 끝단이 만나는 지점에서의 접선이고, 상기 제2가상원의 접선은 상기 제2가상원과 상기 내측 끝단이 만나는 지점에서의 접선일 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 제1가상원은 상기 복수 개의 제1날개부의 외측 끝단을 연결한 원이고, 상기 제2가상원은 상기 복수개의 제1날개부의 내측 끝단을 연결한 원일 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 제1각도는 50°보다 크고 60°보다 작고, 상기 제2각도는 25°보다 크고 35°보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 복수 개의 제1날개부는 모터의 회전방향으로 기울어질 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 복수 개의 제1날개부는 모터의 회전방향과 반대방향으로 기울어질 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 제1커버는 상기 제1고정판에 형성된 관통홀을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 로터부는 길이방향으로 형성된 복수 개의 슬릿을 포함하고, 상기 제1커버는 상기 복수 개의 슬릿에 삽입되어 상기 로터부에 고정되는 지지부를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 로터부는, 중심부, 상기 중심부에서 방사상으로 형성된 복수 개의 연결부, 및 상기 연결부의 양끝단에서 원주방향으로 돌출된 복수 개의 돌기부를 포함하는 로터 코어; 및 상기 연결부에 권선되는 제1코일을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 로터 코어의 중심부를 관통하는 회전축; 및 상기 회전축에 지지되고, 상기 제1코일에 전원을 인가하는 터미널을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체에서, 상기 제1고정판은, 상기 제1날개부가 형성되는 링 형상의 테두리부; 상기 테두리부를 기준으로 함몰된 중심부를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 로터 조립체는, 상기 로터부의 타측을 커버하는 제2커버를 포함하고, 상기 제2커버는 상기 로터부의 타측을 커버하는 제2고정판, 상기 제2고정판로부터 돌출된 제2날개부를 포함하고, 상기 제2커버는 상기 제1커버와 대칭 형성된다.
본 발명의 일 특징에 따른 모터는, 외주면에 복수 개의 통공이 형성된 하우징; 상기 하우징에 의해 지지되는 스테이터부; 및 전술한 로터 조립체를 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 하우징은, 상기 스테이터부의 일측에 배치되는 제1하우징; 및 상기 스테이터부의 타측에 배치되는 제2하우징을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 로터 조립체의 일부는 상기 제1하우징과 제2하우징 사이로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 모터는, 상기 하우징은 외주면을 따라 형성된 복수 개의 열방출부를 포함한다.
실시 예에 따르면, 로터의 열 방출이 우수해진다.
또한, 회전축의 길이를 짧게 제작할 수 있고, 모터의 소형화가 가능해진다.
또한, 고속 회전시에도 소음이 감소된다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 열이 방출되는 과정을 설명하기 위한 참고도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 날개부의 최적 각도를 설명하기 위한 개념도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체를 다른 방향에서 본 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 분해 사시도이고,
도 8은 도 4의 B-B 방향 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에서 열이 방출되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 모터는, 외주면에 복수 개의 통공(111, 121)이 형성된 하우징(100)과, 하우징(100)에 의해 지지되는 스테이터부(300), 및 스테이터부(300)의 내부에 배치되는 로터 조립체(200)를 포함한다.
모터가 알터네이터로 동작하는 경우에는, 엔진의 구동에 의해 풀리(600)가 회전되면서 로터 조립체(200)를 회전시켜 교류를 발생시킨다. 발생된 교류는 직류로 변환되어 외부 부품(배터리 등)에 공급될 수 있다. 이와 반대로, 모터가 스타터로 동작하는 경우에는, 외부에서 인가된 전류에 의해 로터 조립체(200)가 회전하면서 풀리(600)가 회전하여 외부 부품(엔진 등)을 구동시킬 수 있다.
하우징(100)은 스테이터부(300)의 일측에 배치되는 제1하우징(110), 및 스테이터부(300)의 타측에 배치되는 제2하우징(120)을 포함한다. 제1하우징(110)과 제2하우징(120)은 원주 방향을 따라 형성된 복수 개의 통공(111, 121)을 포함한다. 통공(111, 121)은 모터 내부에서 발생한 열을 외부로 방출하는 열방출부로 기능한다.
제1하우징(110)과 제2하우징(120)의 내주면에는 각각 스테이터부(300)의 외면과 결합하는 돌기(도시되지 않음)가 형성될 수 있다.
스테이터부(300)는 스테이터 코어(310)와 스테이터 코어(310)에 권선된 제2코일(320)을 포함한다. 스테이터 코어(310)의 일부는 제1하우징(110)과 제2하우징(120)의 사이로 노출될 수 있다. 따라서, 스테이터부(300)에서 발생된 열이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 스테이터부(300)는 하우징(200)의 내부에 배치될 수도 있다.
로터 조립체(200)는 로터부(210), 로터부(210)를 커버하는 제1커버(220), 및 제2커버(230)를 포함한다. 로터부(210)는 스테이터부(300)의 내부에서 회전하며, 로터 코어(211)와 제1코일(212)을 포함한다. 로터부(210)의 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 로터 코어(211)의 내부 또는 외주면에 마그넷이 부착될 수도 있다.
제1커버(220)와 제2커버(230)는 로터부(210)에 결합되어 일체로 회전한다. 제1커버(220)와 제2커버(230)는 동일한 형상으로 제작되어 각각 로터부(210)의 일측과 타측에 각각 배치될 수 있다.
제1커버(220)와 제2커버(230)는 돌출된 날개부(225, 235)를 포함한다. 날개부(225, 235)는 로터 조립체(200)의 회전시 기체의 흐름을 발생시키는 냉각팬(Cooling fan)의 역할을 수행한다. 날개부(225, 235)는 기체의 흐름을 발생시키기 용이하도록 소정의 곡률을 가질 수 있다.
도 3을 참고하면, 로터 조립체(200)의 회전시, 모터 내부에서는 날개부(225)에 의해 기체의 흐름이 발생한다. 따라서, 로터부(210)에서 발생한 열은 제1커버(220)의 고정판에 형성된 관통홀(227)과 제1하우징(110)에 형성된 통공(111)을 통해 외부로 신속히 배출된다. 이러한 구조는 고속회전에 의해 다량의 열이 발생하는 모터에 유리하다.
다시 도 2를 참고하면, 회전축(400)은 로터 조립체(200)와 일체로 회전한다. 회전축(400)의 일단과 타단은 제1베어링(510)과 제2베어링(520)에 의해 지지된다. 회전축(400)의 끝단에는 외부에 동력을 전달하는 벨트 풀리(600)가 결합될 수 있다.
회전축(400)에는 로터 코어(211)에 권선된 제1코일(212)에 전원을 인가하는 터미널부(410)가 배치된다. 터미널부(410)는 제1코일(212)과 전기적으로 연결되는 제1터미널(411), 및 제1터미널(411)과 연결되고 외부로 노출된 제2터미널(412)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 날개부의 최적 각도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참고하면, 제1커버(220)는 로터부(210)의 일측을 커버하는 제1고정판(221), 제1고정판(221)에서 축방향으로 돌출된 제1날개부(225), 및 제1고정판(221)에 연결되는 제1지지부(226)를 포함한다.
제1커버(220)는 레진(Resin)을 성형하여 제작할 수 있다. 따라서 제1고정판(221)과, 제1날개부(225), 및 제1지지부(226)는 모두 일체로 형성된다. 이러한 구조는 각각의 부품을 제작하여 조립하는 구조에 비해 양산이 용이하며, 제조 비용이 절감되며, 설계 자유도가 높아지는 장점이 있다.
제1커버(220)의 제1고정판(221)은 링 형상의 테두리부(222)와, 테두리부(222)를 기준으로 함몰된 중심부(223)를 포함할 수 있다.
테두리부(222)는 링 형상으로 형성되고 원주방향을 따라 복수 개의 관통홀(227)과 제1날개부(225)가 배치될 수 있다. 관통홀(227)과 날개부(225)는 규칙 또는 불규칙하게 배치될 수 있다.
중심부(223)는 회전축(400)이 관통 삽입되는 부분으로 테두리부(222)에 비해 함몰될 수 있다. 필요에 따라 중심부(223)에도 관통홀(227)이 형성될 수 있다. 제1고정판(221)의 중심부(223)가 낮아짐으로써 벨트 풀리(도 2의 600)의 높이도 낮아지게 되어 모터의 소형화가 가능해질 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1날개부(225)는 외측 끝단(225a)을 연장한 가상선(L1)과 제1가상원(C1)의 접선(PL1)이 이루는 제1각도(θ1)가 제1날개부(225)의 내측 끝단(225b)을 연장한 가상선(L2)과 제2가상원(C2)의 접선(PL2)이 이루는 제2각도(θ2)보다 크도록 형성될 수 있다. 제1각도(θ1)는 열이 방출되는 출구의 각도이고, 제2각도(θ2)는 열이 들어오는 입구의 각도일 수 있다.
여기서, 제1가상원(C1)은 상기 복수 개의 제1날개부의 외측 끝단(225a)을 연결한 가상의 원이고, 상기 제2가상원(C2)은 상기 복수개의 제1날개부의 내측 끝단(225b)을 연결한 가상의 원이다. 제1가상원(C1)과 제2가상원(C2)의 중심은 제1고정판(222)의 중심(P)과 같다.
제1가상원의 접선(PL1)은 제1가상원(C1)과 제1날개부의 외측 끝단(225a)이 만나는 지점에서의 접선이고, 제2가상원의 접선(PL2)은 제2가상원(C2)과 내측 끝단(225b)이 만나는 지점에서의 접선일 수 있다. 접선은 가상원과 만나는 지점에서 가상원의 반지름과 수직인 선으로 정의한다.
복수 개의 제1날개부(225)는 제1고정판(222)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되고, 모터의 회전방향(R)으로 기울어져 형성될 수 있다. 즉, 도면을 기준으로 제1날개부(225)의 내측 끝단(225b)에서 외측 끝단(225a)으로 연장될수록 모터가 회전하는 방향으로 기울어져 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 모터의 회전 방향과 반대로 기울어져 형성될 수도 있다.
복수의 제1날개부(225) 사이의 간격은 전체적으로 등간격일 수도 있으며, 또는 특정 구간에서만 등간격일 수도 있다. 제1날개부(225)는 실질적으로 직선 형태일 수도 있으나, 제1각도(θ1)가 제2각도(θ2)보다 큰 조건만 만족한다면 소정의 곡률을 가질 수도 있다.
표 1은 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2)에 따라 10000rpm으로 회전하는 모터 내에서 발생하는 기체 흐름의 유량(단위: ccm)을 측정한 표이고, 표 2는 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2)에 따라 6000rpm으로 회전하는 모터 내에서 소음(단위: dB)을 측정한 표이다.
θ2＼θ1 50 55 60
25 2.4 2.5 2.65
30 2.3 2.78 2.7
35 2.7 2.34 2.79
θ2＼θ1 50 55 60
25 72 73.5 72.2
30 71 72 72.4
35 70.8 71 77
상기 표 1과 표 2에서와 같이, 제1각도(θ1)는 50°보다 크고 60°보다 작고, 제2각도(θ2)는 25°보다 크고 35°보다 작은 경우 기체의 유량이 약 2.78ccm으로 커져 열방출 효율은 증가하는 반면 소음은 72dB로 작아짐을 확인할 수 있다.
따라서, 외경이 150mm로 동일한 모터군에서 다른 날개 형상을 갖는 모터와 비교할 때, 6000rpm의 속도에서 소음은 72dB이하로 낮출 수 있고, 2000rpm의 속도에서 로터 코일의 온도를 107.8도 이하로 제어할 수 있고, 스테이터 코일의 온도는 88.7도 이하로 제어할 수 있다. 또한, 10000rpm에서 회전 부하 토크를 0.11N.M로 제어할 수 있는 장점이 있다. 이 경우 날개부가 모터의 회전 방향으로 기울어진 경우 더 효과가 우수한 것으로 측정되었다.
도 6을 참고하면, 제2커버(230)는 로터부(210)의 타측을 커버하는 제2고정판(231), 제2고정판(231)로부터 돌출된 제2날개부(235), 및 제2고정판(231)에 연결되는 제2지지부(236)를 포함한다.
또한, 제2고정판(231)은 링 형상의 테두리부(232)와, 테두리부(232)를 기준으로 함몰된 중심부(233)를 포함한다.
제2커버(230)는 로터부(210)에 결합되는 위치가 상이할 뿐, 제1커버(220)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 축방향(회전축의 길이방향)과 수직한 방향을 기준으로 제1커버(220)와 제2커버(230)는 회전 대칭되는 형상을 갖는다. 제1커버(220)와 제2커버(230)는 동일한 금형으로 제작 가능하므로 제조 비용이 감소한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터 조립체의 분해 사시도이고, 도 8은 도 4의 B-B 방향 단면도이다.
도 7과 도 8을 참고하면, 제1지지부(226)와 제2지지부(236)는 로터 코어(211)에 길이방향으로 형성된 슬릿(S)에 삽입된다. 즉, 하나의 슬릿(S)에 제1지지부(226)와 제2지지부(236)가 각각 삽입된다. 본 도면에서는 로터 코어(221)에 제1코일(212)이 권선된 구조로 표현되어 있으나, 필요에 따라 로터 코어는 원통형상으로 형성되고 외주면에 슬릿(S)이 형성된 구조일 수도 있다.
제1지지부(226)와 제2지지부(236)는 슬릿(S)에 고정될 수 있다. 따라서, 제1커버(220)는 제1지지부(226)에 의해 로터부(210)에 고정되고, 제2커버(230)는 제2지지부(236)에 의해 로터부(210)에 고정된다. 모터 조립체의 회전시 제1코일(212)에서 발생하는 열은 제1커버(220)의 관통홀(227)과 제2커버(230)의 관통홀(237)을 통해 신속히 배출될 수 있다.
도 8을 참고하면, 로터 코어(211)는 중심부(211a)와, 중심부(211a)에서 방사상으로 형성된 복수 개의 연결부(211b), 및 연결부(211b)의 양끝단에서 원주방향으로 돌출된 복수 개의 돌기부(211c)를 포함한다.
연결부(211b)에는 제1코일(212)이 권선되고, 연결부(211b)와 제1코일(212) 사이에는 절연 부재(213)가 배치된다. 여기서, 슬릿(S)은 로터 코어의 돌기부(211c) 사이의 간격으로 정의될 수 있다.
제1지지부(226)는 슬릿(S)에 결합하는 결합부(226a), 및 결합부(226a)에서 중앙으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼부(226b)를 포함한다.
테이퍼부(226b)는 로터부(210)에 권선된 제1코일(212)을 지지 및/또는 가압한다. 따라서, 모터의 고속 회전시에도 테이퍼부(226b)에 의해 제1코일(212)의 이탈이 방지되어 모터의 신뢰성이 향상된다. 전술한 바와 같이 제1지지부(226)와 제2지지부(236)는 비전도성 재질로 제작되므로 쇼트 위험을 방지할 수 있다.

Claims (20)

  1. 로터부; 및
    상기 로터부의 일측을 커버하는 제1고정판, 및 상기 제1고정판으로부터 돌출된 복수 개의 제1날개부를 포함하는 제1커버를 포함하고,
    상기 제1날개부의 외측 끝단을 연장한 가상선과 제1가상원의 접선이 이루는 제1각도는 상기 제1날개부의 내측 끝단을 연장한 가상선과 제2가상원의 접선이 이루는 제2각도보다 크고,
    상기 제1가상원과 제2가상원의 중심은 상기 제1고정판의 중심과 같고,
    상기 제1가상원의 접선은 상기 제1가상원과 상기 외측 끝단이 만나는 지점에서의 접선이고,
    상기 제2가상원의 접선은 상기 제2가상원과 상기 내측 끝단이 만나는 지점에서의 접선인 로터 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1가상원은 상기 복수 개의 제1날개부의 외측 끝단을 연결한 원이고,
    상기 제2가상원은 상기 복수 개의 제1날개부의 내측 끝단을 연결한 원인 로터 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1각도는 50°보다 크고 60°보다 작고,
    상기 제2각도는 25°보다 크고 35°보다 작은 로터 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1날개부는 모터의 회전방향으로 기울어진 로터 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1날개부는 모터의 회전방향과 반대방향으로 기울어진 로터 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1커버는 상기 제1고정판에 형성된 관통홀을 포함하는 로터 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로터부는 길이방향으로 형성된 복수 개의 슬릿을 포함하고,
    상기 제1커버는 상기 복수 개의 슬릿에 삽입되어 상기 로터부에 고정되는 지지부를 포함하는 로터 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 로터부는,
    중심부, 상기 중심부에서 방사상으로 형성된 복수 개의 연결부, 및 상기 연결부의 양끝단에서 원주방향으로 돌출된 복수 개의 돌기부를 포함하는 로터 코어; 및
    상기 연결부에 권선되는 제1코일을 포함하는 로터 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로터 코어의 중심부를 관통하는 회전축; 및
    상기 회전축에 지지되고, 상기 제1코일에 전원을 인가하는 터미널을 포함하는 로터 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정판은,
    상기 제1날개부가 형성되는 링 형상의 테두리부; 및
    상기 테두리부를 기준으로 함몰된 중심부를 포함하는 로터 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 로터부의 타측을 커버하는 제2커버를 포함하고,
    상기 제2커버는 상기 로터부의 타측을 커버하는 제2고정판, 상기 제2고정판로부터 돌출된 제2날개부를 포함하고,
    상기 제2커버는 상기 제1커버와 대칭 형성된 로터 조립체.
  12. 외주면에 복수 개의 통공이 형성된 하우징;
    상기 하우징에 의해 지지되는 스테이터부; 및
    상기 스테이터부에 대해 회전 가능하게 배치된 로터 조립체를 포함하고,
    상기 로터 조립체는
    로터부; 및
    상기 로터부의 일측을 커버하는 제1고정판, 및 상기 제1고정판으로부터 돌출된 복수 개의 제1날개부를 포함하는 제1커버를 포함하고,
    상기 제1날개부의 외측 끝단을 연장한 가상선과 제1가상원의 접선이 이루는 제1각도는 상기 제1날개부의 내측 끝단을 연장한 가상선과 제2가상원의 접선이 이루는 제2각도보다 크고,
    상기 제1가상원과 제2가상원의 중심은 상기 제1고정판의 중심과 같고,
    상기 제1가상원의 접선은 상기 제1가상원과 상기 외측 끝단이 만나는 지점에서의 접선이고,
    상기 제2가상원의 접선은 상기 제2가상원과 상기 내측 끝단이 만나는 지점에서의 접선인 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 스테이터부의 일측에 배치되는 제1하우징; 및
    상기 스테이터부의 타측에 배치되는 제2하우징을 포함하는 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로터 조립체의 일부는 상기 제1하우징과 제2하우징 사이로 노출되는 모터.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은 외주면을 따라 형성된 복수 개의 열방출부를 포함하는 모터.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1가상원은 상기 복수 개의 제1날개부의 외측 끝단을 연결한 원이고,
    상기 제2가상원은 상기 복수 개의 제1날개부의 내측 끝단을 연결한 원인 모터.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1각도는 50°보다 크고 60°보다 작고,
    상기 제2각도는 25°보다 크고 35°보다 작은 모터.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 로터부는,
    중심부, 상기 중심부에서 방사상으로 형성된 복수 개의 연결부, 및 상기 연결부의 양끝단에서 원주방향으로 돌출된 복수 개의 돌기부를 포함하는 로터 코어; 및
    상기 연결부에 권선되는 제1코일을 포함하는 모터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 로터 코어의 중심부를 관통하는 회전축; 및
    상기 회전축에 지지되고, 상기 제1코일에 전원을 인가하는 터미널을 포함하는 모터.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1고정판은,
    상기 제1날개부가 형성되는 링 형상의 테두리부; 및
    상기 테두리부를 기준으로 함몰된 중심부를 포함하는 모터.
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