KR200359518Y1 - 영구자석 모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 영구자석 모터에 관한 것으로, 회전축과, 상기 회전축의 외주연에 이격되도록 제공된 회전자 코어와, 상기 회전축과 상기 회전자 코어의 사이에 개재된 복수 개의 영구자석을 갖는 회전자와; 상기 영구자석을 고정시키도록 제공된 고정 수단과; 상기 회전자의 양측 단부를 베어링 지지하도록 제공된 제 1 및 제 2 베어링 어셈블리와; 프레임과; 상기 회전자와 이격되도록 상기 프레임의 내측벽에 제공된 고정자 코어와, 상기 고정자 코어에 취부된 고정자 코일을 갖는 고정자와; 상기 프레임의 일측부에 위치된 상기 회전축에 제공된 팬과; 상기 팬을 내장 보호하도록 상기 프레임의 일측부와 결합된 팬 커버와; 상기 고정자 코일 및 상기 팬을 각기 대응하여 제어하도록 상기 팬 커버와 결합된 인코더 브라켓트에 각기 내장된 복수 개의 인코더를 포함하여 구성됨으로써, 복수 개의 영구자석이 회전축과 회전자 코어 사이에 개재되어 전체적인 모터의 크기를 줄일 수 있으며, 영구자석을 용이하게 회전축 및 회전자 코어에 제공할 수 있어 작업 생산성이 양호함은 물론, 영구자석 모터의 고속 회전시 회전축을 지지하는 베어링 어셈블리에 집중되는 열을 신속하게 오일 냉각할 수 있어 전체적인 영구자석 모터의 효율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

영구자석 모터 {Permanent Magnetic Motor}

본 고안은 영구자석 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전자에 복수 개의 영구자석을 용이하게 취부할 수 있으며, 고속 회전시 회전축에 집중되는 열을 오일 라인을 제공하여 냉각할 수 있는 영구자석 모터에 관한 것이다.

모터는 전기 에너지를 운동 에너지 예컨대 회전 운동 에너지로 변환하는 장치로서, 에너지의 형태에 따라 교류 또는 직류 모터로 구분되며, 회전자의 구성에 따라 전자석을 이용한 일반 모터와 영구자석을 이용하는 영구자석 모터로 크게 구분된다.

통상적으로, 영구자석 모터는 신호에 대한 반응성이 양호하고 대용량 설계가 가능하여 정밀 제어가 요구되는 반도체, 화학 분야 및 강력한 토크가 필요한 섬유 기계 등에 적극적으로 활용되고 있다.

여기서, 영구자석 모터의 효율은 영구자석의 균일한 자계와 양호한 냉각에 의해 결정된다. 따라서, 영구자석 모터는 회전자의 외주연 또는 내주연에 복수 개의 영구자석을 견고하고 용이하게 취부시키는 구성과 고속 회전시 발생되는 열을 신속하게 방열할 수 있는 구성이 요구되고 있다.

국내 실용신안등록 실0119572호에 개시된 기술(도 1 내지 도 3 참조)은 영구자석을 회전자에 취부시키는 기술로서, 회전자 코어(1)의 외주연에 고정시키는 다수의 영구자석(4)에 고정홈(4a)을 형성하고, 상기 고정홈(4a)에는 열십자(+)형 영구자석 고정핀(5)을 삽입고정시키고, 회전자 코어(1)의 중심에 고정된 회전축(2)을 통해 다수의 고정홀(6a)이 형성된 영구자석 고정판(6)을 압입시킨후 고정홀(6a)을 통해 영구자석 고정핀(5)에 고정부재(7)를 고정시켜 회전자 코어(1)의 외주연에 다수의 영구자석(4)을 고정하도록 구성되어 있다. 여기서, 미설명부호 "3" 및 "9"는 "키이" 및 "고정자"이다.

이러한 종래 기술은 회전자 코어(1) 외주연에 다수의 영구자석(4)을 견고하게 고정시킬 수 있고 회전자 코어(1) 회전시 고정자(9)와 영구자석(4) 사이에 공극을 일정하게 유지시키고, 평등한 자계가 발생함으로써 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 전술된 종래 기술은 영구자석(4)을 영구자석 고정판(6)에 길이 방향으로 압입시키고 고정부재(7)를 이용하여 고정시킴으로서 정교한 압입 및 고정작업이 반복적으로 수행되어야 하기 때문에 작업 생산성이 낮은 문제점이 있다.

국내 공개특허 특1997-0055013호에 개시된 기술(도 4 및 도 5 참조)은 영구자석 모터의 냉각에 관련된 기술로서, 중앙에 그 냉매 채널(25)이 냉매(Re)가 공급되는 냉매 입구(26a)와 연결되도록 형성되고, 좌.우측에 상기 냉매(Re)가 공급되어 상기 고정자(10)와 회전자(21)가 냉각되도록 냉매 구멍(27a, 27b)이 각각 형성되는 축(23)과; 바깥둘레에 상기 냉매(Re)가 배출되도록 그 챔버(30a)와 연결되는 냉매 출구 (26b)가 형성되는 하우징(30)을 포함하여 구성되어 있다.

그리고, 전술된 영구자석 동기모터는 회전자(21)의 바깥둘레에 냉매(Re)의 통로 역할이 수행되도록 나선형 홈(22)이 형성되고, 나선형 홈(22)은 회전자(21)가 적층판의 적층에 의해 구성될 때 용접선을 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

따라서, 이러한 종래 기술은 고정자와 회전자가 축을 통하여 공급되는 냉매에 의해 냉각되어 냉각 효과가 우수하게 향상되므로, 제품의 소형화 제작이 용이하게 가능해짐은 물론, 자석들의 감자가 효과적으로 제거되어 제품의 효율 및 신뢰성이 현저히 향상하도록 구성되어 있다.

그러나, 전술된 기술은 회전자의 고속 회전시 냉각 효율을 개선할 수 있는반면, 중공 구조의 회전자가 편심회전되어 진동이 발생되어 전체적인 모터의 내구성을 저하시키는 심각한 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창안된 본 고안의 목적은 회전자의 주면에 용이하게 영구자석을 취부할 수 있는 영구자석 모터를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은, 고속 회전시 열이 집중되는 회전축의 베어링 부분에 냉각 오일 라인을 제공하여 강력한 냉각능을 구현할 수 있는 영구자석 모터를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적은, 회전축과, 상기 회전축의 외주연에 이격되도록 제공된 회전자 코어와, 상기 회전축과 상기 회전자 코어의 사이에 개재된 복수 개의 영구자석을 갖는 회전자와; 상기 영구자석을 고정시키도록 제공된 고정 수단과; 상기 회전자의 양측 단부를 베어링 지지하도록 제공된 제 1 및 제 2 베어링 어셈블리와; 프레임과; 상기 회전자와 이격되도록 상기 프레임의 내측벽에 제공된 고정자 코어와, 상기 고정자 코어에 취부된 고정자 코일을 갖는 고정자와; 상기 프레임의 일측부에 위치된 상기 회전축에 제공된 팬과; 상기 팬을 내장 보호하도록 상기 프레임의 일측부와 결합된 팬 커버와; 상기 고정자 코일 및 상기 팬을 각기 대응하여 제어하도록 상기 팬 커버와 결합된 인코더 브라켓트에 각기 내장된 복수 개의 인코더를 포함하여 구성된 영구자석 모터에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 본 고안의 상기 고정 수단은 상기 복수 개의 영구자석이 내장된 회전자 코어의 양단부에 제공되어지되 상기 회전축과 이격된 엔드 링과, 상기엔드 링의 양단부와 결합된 엔드 플레이트를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 본 고안의 상기 제 1 베어링 어셈블리는 상기 회전축의 외주연에 제공된 베어링과, 상기 베어링을 지지하는 베어링 플레이트와, 상기 팬커버, 상기 베어링 플레이트 및 프레임과 결합된 베어링 브라켓트를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 본 고안의 상기 제 2 베어링 어셈블리는 상기 회전축의 외주연에 제공된 베어링과, 오-링을 구비하며 상기 베어링을 지지하는 베어링 커버와, 상기 프레임과 상기 베어링 커버와 결합된 베어링 브라켓트를 포함하여 구성된다.

보다 바람직하게는, 본 고안은 상기 팬커버에 형성된 각각의 오일 유입구와 각기 대응된 베어링 어셈블리를 연통시키도록 제공된 오일 라인을 더 포함한다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 의한 모터의 영구자석 고정장치를 나타내는 분해 사시도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3은 도 1의 횡단면도.

도 4는 종래 기술의 다른 실시예에 의한 영구자석 모터의 냉각장치를 나타내는 단면도.

도 5는 도 4의 회전자를 나타내는 정면도.

도 6은 본 고안에 의한 영구자석 모터를 일부를 절개한 정면도.

도 7은 도 6의 영구자석이 취부된 회전자를 나타내는 확대 단면도.

도 8 및 도 9는 도 6의 베어링 어셈블리를 나타내는 확대 단면도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

101 : 너트

102 : 제 2 베어링 어셈블리 102a : 베어링

102b : 오-링(O-ring) 102c : 베어링 커버

105 : 회전축

106 : 베어링 브라켓트

107 : 고정 수단 107a : 엔드 링(end ring)

107b : 엔드 플레이트(end plate)

109 : 프레임

110 : 영구자석(permanent magnetic)

111 : 회전자 코어

112 : 고정자 코어 113 : 고정자 코일

114 : 제 1 베어링 어셈블리 114a : 베어링

114b : 베어링 플레이트

116 : 팬

117 : 베어링 브라켓트

118a, 118b : 오일 라인

119 : 팬 커버

120 : 인코더 브라켓트

121, 122 : 인코더

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 고안에 의한 영구자석 모터를 일부를 절개한 정면도이고, 도 7은 도 6의 영구자석이 취부된 회전자를 나타내는 확대 단면도이고, 도 8 및 도 9는 도 6의 베어링 어셈블리를 나타내는 확대 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 고안에 의한 영구자석 모터는 회전축(105)과 회전자 코어(111) 사이에 복수 개의 영구자석(110)이 엔드 링(107a) 및 엔드 플레이트(107b)로 구성된 고정 수단(107)에 의해 용이하게 취부되어 있으며, 회전축(105)의 양단 외주연에 제공된 베어링 어셈블리(114)(102)에 오일 라인(118a)(118b)이 연통된 구성을 갖는다.

회전자는 회전축(105)과, 회전축(105)의 중심 외주연에 고정된 중공 구조의회전자 코어(111)와, 회전축(105)의 외주연과 회전자 코어(111)의 내측면 사이에 개재된 복수 개의 영구자석(110)으로 구성되어 있다.

여기서, 영구자석(110)은 링 형상이거나 또는 조각(segment)이며, 특히 영구자석(110) 사이의 공간없이 밀착되어 제공되어 있다. 링 형상의 영구자석(110)인 경우에는 회전축(105)의 외주연과 회전자 코어(111) 사이에 삽입시킨 후 고정 수단 (117)에 의해 일시에 고정됨으로써 작업 생산성이 양호한 특징이 있다.

여기서, 미설명부호 "101"은 회전축(105)의 일단부에 결합된 "너트"이다.

고정자는 중공 구조의 프레임(109)의 내측면에 취부되어 있으며 회전자 코어(111)와는 일정 거리 이격되어 있다. 여기서, 고정자는 프레임(109)의 내측벽에 취부된 고정자 코어(112)와, 고정자 코어(112)에 권취된 고정자 코일(113)로 구성되어 있다.

베어링 어셈블리(114)(102)는 회전축(105)의 8,500rpm 이상의 고속 회전시 축 변형을 방지하도록 회전축(105)의 양측 단부에 각기 제공된 것으로 각기 프레임(109)과 결합되어 있다.

제 1 베어링 어셈블리(114)는 회전축(105)의 후단 외주연에 제공된 것으로, 베어링(114a), 베어링(114a)을 보지(保持)하도록 제공된 베어링 플레이트(114b)로 구성되며 제 1 오일 라인(118a)과 연통되어 있다. 여기서, 베어링 플레이트(114b)는 상단부가 프레임(109)과 체결된 베어링 브라켓트(117)와 결합되어 있다.

제 2 베어링 어셈블리(102)는 회전축(105)의 전단 외주연에 제공된 것으로, 베어링(102a), 베어링(102a)을 보지(保持)하도록 제공된 베어링 커버(102c)로 구성되며 베어링 커버(102c)에는 오일의 누유를 방지하도록 오-링(102b)이 제공되어 구성되며 제 2 오일 라인(118b)과 연통되어 있다. 여기서, 베어링 커버(102c)는 상단부가 프레임(109)과 체결된 베어링 브라켓트(106)와 결합되어 있다.

또한, 영구자석 모터의 8,500rpm 이상의 고속 회전시 발생되는 열을 방열하기 위하여 팬(116)이 회전축(105)의 후단 외주연에 제공되어 있으며, 일단부가 제 1 베어링 브라켓트 (115)와 결합된 팬 커버(119)에 내장되어 있다.

여기서, 팬 커버(119)에는 제 1 및 제 2 오일 라인의 오일 유입구(번호 없음)가 형성되어 있으며, 타단부가 인코더 브라켓트(120)와 결합되어 있다.

제 1 및 제 2 인코더(122)(121)는 인가된 전원에 최적화하여 각기 대응된 고정자 코일(113)과 팬(119)을 제어하도록 인코더 브라켓트(120)에 내장되어 있다.

제 1 및 제 2 오일 라인(118a)(118b)은 회전축(105)의 고속 회전시 열이 집중되는 베어링 어셈블리(114)(102)를 신속하게 냉각하여 전체적인 영구자석 모터의 냉각 효율을 개선하기 위한 것으로, 외부로부터 제공된 냉각용 오일을 각기 대응된 베어링 어셈블리(114)(102)에 공급하도록 연통되어 있다.

제 1 오일 라인(118a)은 팬 커버(119)에 형성된 오일 유입구(번호 없음) 및 제 1 베어링 브라켓트(115)를 경유하여 제 1 베어링 어셈블리(114)의 베어링 플레이트(114b)에 오일을 공급하도록 오일 배관이 제공되어 있다.

제 2 오일 라인(118b)은 팬 커버(119)에 형성된 오일 유일구(번호 없음), 프레임(109), 제 2 베어링 브라켓트(106)를 경유하여 제 2 베어링 어셈블리(102)의 베어링 커버(102c)에 오일을 공급하도록 오일 배관이 제공되어 있다.

이상에서 설명된 본 고안은 일 실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 고안이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 고안의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

이상의 구성을 갖는 본 고안은 다음과 같은 이점(利點)과 효과가 있다.

첫째, 본 고안은 복수 개의 영구자석이 회전축과 회전자 코어 사이에 개재되어 전체적인 모터의 크기를 줄일 수 있다.

둘째, 본 고안은 영구자석을 용이하게 회전축 및 회전자 코어에 제공할 수 있어 작업 생산성이 양호하다.

셋째, 본 고안은 영구자석 모터의 고속 회전시 회전축을 지지하는 베어링 어셈블리에 집중되는 열을 신속하게 오일 냉각할 수 있어 전체적인 영구자석 모터의 효율을 개선할 수 있다.

Claims (5)

1. 회전축과, 상기 회전축의 외주연에 이격되도록 제공된 회전자 코어와, 상기 회전축과 상기 회전자 코어의 사이에 개재된 복수 개의 영구자석을 갖는 회전자와;

   상기 영구자석을 고정시키도록 제공된 고정 수단과;

   상기 회전자의 양측 단부를 베어링 지지하도록 제공된 제 1 및 제 2 베어링 어셈블리와;

   프레임과;

   상기 회전자와 이격되도록 상기 프레임의 내측벽에 제공된 고정자 코어와, 상기 고정자 코어에 취부된 고정자 코일을 갖는 고정자와;

   상기 프레임의 일측부에 위치된 상기 회전축에 제공된 팬과;

   상기 팬을 내장 보호하도록 상기 프레임의 일측부와 결합된 팬 커버와;

   상기 고정자 코일 및 상기 팬을 각기 대응하여 제어하도록 상기 팬 커버와 결합된 인코더 브라켓트에 각기 내장된 복수 개의 인코더를 포함하여 구성된 영구자석 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정 수단은,

   상기 복수 개의 영구자석이 내장된 회전자 코어의 양단부에 제공되어지되 상기 회전축과 이격된 엔드 링과,

   상기 엔드 링의 양단부와 결합된 엔드 플레이트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영구자석 모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 베어링 어셈블리는,

   상기 회전축의 외주연에 제공된 베어링과,

   상기 베어링을 지지하는 베어링 플레이트와,

   상기 팬커버, 상기 베어링 플레이트 및 상기 프레임과 결합된 베어링 브라켓트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영구자석 모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 베어링 어셈블리는,

   상기 회전축의 외주연에 제공된 베어링과,

   오-링을 구비하며 상기 베어링을 지지하는 베어링 커버와,

   상기 프레임과 상기 베어링 커버와 결합된 베어링 브라켓트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 영구자석 모터.
5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팬커버에 형성된 각각의 오일 유입구와 각기 대응된 베어링 어셈블리를 연통시키도록 제공된 오일 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석 모터.