KR101904871B1 - 베어링카트리지를 구비한 전동기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 베어링카트리지를 구비한 전동기에 관한 것으로서, 케이스; 상기 케이스의 내부에 수용되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터조립체;를 포함하고, 상기 로터조립체는, 회전축; 상기 회전축에 결합되는 로터; 상기 로터의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축을 지지하는 베어링; 및 상기 스테이터의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터 및 베어링을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지;를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 로터의 양 측 지지가 가능하고 베어링의 축 정렬이 용이하게 될 수 있다.
Description
본 발명은, 베어링카트리지를 구비한 전동기에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전동기는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 장치이다.
이러한 전동기는, 통상 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터를 구비한다.
상기 로터는, 회전축 및 상기 회전축을 중심으로 회전되는 로터본체를 구비한다.
상기 회전축에는 상기 로터를 회전가능하게 지지하는 베어링이 구비된다.
상기 베어링은 상기 로터의 양 측에 각각 구비된다.
상기 로터 중 일부는 고효율화를 위해 영구자석을 구비하여 구성된다.
상기한 영구자석을 구비하여 구성되는 로터의 경우, 고속화를 통해 소형화를 구현한다.
그런데 이러한 종래의 전동기에 있어서는, 상기 소형화를 위해 상기 로터의 운전속도를 고속으로 증가시킬 경우, 상기 베어링의 축 정렬이 어긋나게 되면 상기 베어링의 마모가 현저하게 증가되어 수명이 단축되는 문제점이 있다.
일부에서는, 상기 베어링의 축 정렬을 위해, 원통형의 카트리지의 내부에 베어링을 삽입하고, 두 베어링 사이에 스프링을 삽입한 구성이 공개되어있다.
그런데 이러한 종래의 전동기의 베어링 지지 구조에 있어서는, 로터의 일 측에 베어링카트리지가 구비되어 로터를 편 측 지지하게 되어 상기 로터의 지지가 미흡하게 되는 문제점이 있다.
또한, 베어링카트리지의 길이만큼 축방향 길이가 증가되어 소형화가 곤란하게 된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 베어링의 냉각이 용이하지 아니하여 베어링의 수명이 단축될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 로터의 양 측 지지가 가능하고 베어링의 축 정렬이 용이하게 될 수 있는 베어링카트리지를 구비한 전동기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 베어링의 마모를 줄일 수 있고 축방향 길이를 단축시킬 수 있는 베어링카트리지를 구비한 전동기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 베어링의 냉각 및 지지를 용이하게 할 수 있는 베어링카트리지를 구비한 전동기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 케이스; 상기 케이스의 내부에 수용되는 스테이터; 및 상기 스테이터와 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터조립체;를 포함하고, 상기 로터조립체는, 회전축; 상기 회전축에 결합되는 로터; 상기 로터의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축을 지지하는 베어링; 및 상기 스테이터의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터 및 베어링을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기를 제공한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링카트리지는, 원통형의 바디; 및 상기 바디의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부;를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 바디에는 내외가 연통되게 원주면을 관통하여 관통부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 바디에는 원주면을 관통하여 복수의 통기공이 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 바디에는 원주면을 관통하여 축방향에 대하여 경사지게 형성되는 복수의 통기공을 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 케이스는, 일 측이 개구된 케이스바디; 및 상기 케이스바디의 개구에 결합되는 케이스커버;를 구비하여 구성된다.
상기 케이스바디 및 상기 케이스커버에는 상기 베어링삽입부가 각각 삽입될 수 있게 베어링지지부가 각각 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 스테이터는, 내부에 상기 로터가 수용되는 로터수용공간이 형성되는 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비하고, 상기 케이스바디에는 상기 스테이터코어의 외곽을 지지할 수 있게 스테이터지지부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터의 양 측의 베어링 중 어느 하나는 상기 베어링삽입부에 슬라이딩 가능하게 삽입된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링삽입부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 베어링과 접촉되어 탄성력을 가하는 탄성부재;가 더 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터의 양 측의 베어링 중 다른 하나는 상기 베어링삽입부에 압입되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 스테이터코어는, 상기 로터를 향해 돌출된 복수의 폴 및 상기 폴 사이에 형성되고 상기 로터수용공간과 연통되게 개구를 구비한 슬롯을 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링카트리지에는 상기 폴과 축방향으로 접촉되어 상기 폴을 지지하는 폴지지부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 폴은 상기 로터수용공간측 단부에 원주방향을 따라 연장된 폴슈를 구비하고, 상기 베어링카트리지에는 상기 폴슈에 대응되게 관통된 개구가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링카트리지는 상기 바디로부터 반경방향을 따라 돌출되어 상기 슬롯의 개구에 삽입되는 보강리브를 구비한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링지지부에는 상기 보강리브가 삽입될 수 있게 보강리브삽입홈이 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 베어링카트리지는 합성수지부재 또는 세라믹부재로 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 로터는, 외경이 상기 베어링의 외경 이하의 크기를 구비하고, 상기 회전축에 결합되는 로터코어; 및 상기 로터코어에 결합되는 영구자석;을 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 영구자석은 상기 로터코어의 외경면에 구비되고, 상기 영구자석의 외측에는 원통형 슬리브가 구비된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 로터 및 로터의 양 측에 구비된 베어링을 수용하는 베어링카트리지를 구비하여 구성됨으로써, 로터의 양 측 지지가 가능하고 베어링의 축 정렬이 용이하게 될 수 있다.
이에 의해, 베어링의 마모가 현저하게 감소될 수 있고, 베어링의 수명이 연장될 수 있다.
또한, 베어링 사이에 로터가 배치됨으로써, 베어링의 축방향 이격을 위한 별도의 공간을 배제할 수 있어, 축방향 길이를 단축할 수 있다.
이에 의해, 모터의 콤팩트화가 유리하게 될 수 있다.
또한, 베어링카트리지에 관통부 또는 통기공을 마련함으로써, 베어링의 냉각이 용이하게 될 수 있다.
또한, 베어링카트리지에 스테이터의 슬롯의 개구영역으로 삽입되는 보강리브를 마련함으로써, 베어링의 축 정렬 및 지지가 용이하게 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링카트리지를 구비한 전동기의 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 1의 분리사시도,
도 4는 도 2의 케이스바디의 베어링지지부영역의 단면도,
도 5는 도 2의 로터조립체의 사시도,
도 6은 도 5의 로터조립체의 분리사시도,
도 7은 도 5의 로터조립체의 단면도,
도 8 및 도 9는 각각 도 2의 베어링카트리지의 변형례의 사시도,
도 10은 도 2의 베어링카트리지의 변형례의 측면도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링카트리지를 구비한 전동기의 단면도,
도 12는 도 11의 분리사시도,
도 13은 도 12의 로터조립체의 사시도,
도 14는 도 13의 베어링카트리지의 사시도,
도 15는 도 11의 케이스바디의 베어링지지부의 단면도이다.
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 1의 분리사시도,
도 4는 도 2의 케이스바디의 베어링지지부영역의 단면도,
도 5는 도 2의 로터조립체의 사시도,
도 6은 도 5의 로터조립체의 분리사시도,
도 7은 도 5의 로터조립체의 단면도,
도 8 및 도 9는 각각 도 2의 베어링카트리지의 변형례의 사시도,
도 10은 도 2의 베어링카트리지의 변형례의 측면도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링카트리지를 구비한 전동기의 단면도,
도 12는 도 11의 분리사시도,
도 13은 도 12의 로터조립체의 사시도,
도 14는 도 13의 베어링카트리지의 사시도,
도 15는 도 11의 케이스바디의 베어링지지부의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링카트리지를 구비한 전동기(100)는, 케이스(110); 상기 케이스(110)의 내부에 수용되는 스테이터(210); 및 상기 스테이터(210)와 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터조립체(250);를 포함하고, 상기 로터조립체(250)는, 회전축(251); 상기 회전축(251)에 결합되는 로터(270); 상기 로터(270)의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축(251)을 지지하는 베어링(261); 및 상기 스테이터(210)의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터(270) 및 베어링(261)을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링(261)을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지(310);를 구비하여 구성될 수 있다.
케이스(110)는 내부에 수용공간이 구비될 수 있다.
상기 케이스(110)는, 예를 들면, 상하방향을 따라 결합되는 케이스바디(120) 및 케이스커버(160)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)는, 예를 들면, 일 측(도면상 상측)이 개구된 원통 형상을 구비할 수있다.
상기 케이스커버(160)는, 예를 들면, 상기 케이스바디(120)의 개구에 결합되게 구성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)는, 원반 형상의 저면부(122) 및 상기 저면부(122)로부터 돌출되고 둘레방향을 따라 연장된 원통 형상의 원통부(132)를 구비할 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 저면부(122)에는, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스바디(120)의 내부와 외부가 연통될 수 있게 관통된 복수의 연통부(124)가 형성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)에는 상기 스테이터(210)를 지지할 수 있게 스테이터지지부(134)가 형성될 수 있다.
상기 스테이터지지부(134)는, 예를 들면, 상기 스테이터(210)의 외폭에 비해 작은 내폭을 구비하에 내측으로 돌출되게 구성될 수 있다.
상기 스테이터(210)는 상기 스테이터지지부(134)에 의해 축방을 따라 일 측(도면상 저부)이 접촉지지될 수 있다.
상기 스테이터지지부(134)는, 예를 들면, 상기 스테이터(210)의 외곽(측면)을 지지하는 측면지지부(135) 및 상기 스테이터(210)의 저부면을 지지하는 저부지지부(136)를 구비할 수 있다.
상기 케이스바디(120)에는 상기 로터조립체(250)의 일 단부(도면상 하단부)의 베어링(261) 영역이 수용지지되는 베어링지지부(126)가 구비될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)에는 상기 회전축(251)이 삽입될 수 있게 회전축공(128)이 관통 형성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)의 내부에는, 예를 들면, 상기 로터조립체(250)의 베어링(261)과 접촉되어 탄성력을 가하는 탄성부재(141)가 구비될 수 있다.
상기 탄성부재(141)는, 예를 들면, 탄성부재(141)로 형성되는 탄성부재바디(142) 및 상기 탄성부재바디(142)의 두께방향으로 돌출되는 탄성돌출부(144)를 구비하여 구성될 수 있다(도 2 참조).
상기 탄성부재(141)는, 예를 들면, 스프링와셔, 접시스프링, 또는 이붙이와셔(내치형, 외치형) 등과 같은 형상을 구비하고, 상기 베어링(261)에 미리 설정된 예압이 작용할 수 있게 구성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)는 상기 케이스바디(120)의 저면부(122)의 중앙영역에 구비될 수 있다.
상기 케이스커버(160)는, 상기 케이스바디(120)의 개구에 결합되는 원통 형상의 결합부(162), 상기 케이스바디(120)의 저면부(122)에 비해 축소된 크기의 평탄부(164) 및 상기 결합부(162) 및 평탄부(164)를 경사지게 연결하는 연결부(166)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 케이스커버(160)는, 예를 들면, 상기 케이스바디(120)의 내측으로 삽입결합될 수 있게 반경방향을 따라 축소된 외경을 구비하여 축방향으로 돌출되고 원주방향을 따라 연장된 결합리브(163)를 구비할 수 있다.
상기 케이스커버(160)에는 상기 로터조립체(250)의 일 단부(도면상 상단부)에 구비되는 베어링(261)을 수용지지할 수 있게 베어링지지부(171)가 구비될 수 있다.
상기 케이스커버(160)의 베어링지지부(171)에는 상기 회전축(251)이 삽입될 수 있게 회전축공(173)이 관통 형성될 수 있다.
상기 케이스커버(160)의 베어링지지부(171)는 상기 케이스커버(160)의 평탄부에 형성될 수 있다.
상기 케이스(110)의 내부에는 스테이터(210)가 구비될 수 있다.
상기 스테이터(210)는, 예를 들면, 스테이터코어(220) 및 상기 스테이터코어(220)에 권선되는 스테이터코일(230)을 구비할 수 있다.
상기 스테이터코어(220)는, 내부에 상기 로터조립체(250)가 수용되는 로터수용공간(224)이 형성될 수 있다.
상기 스테이터코어(220)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(222)을 절연적층하여 형성될 수 있다.
상기 스테이터코어(220)는, 예를 들면, 요크부(225)와, 상기 요크부(225)로부터 반경방향을 따라 내측으로 돌출된 복수의 폴(226)을 구비할 수 있다.
상기 요크부(225)는 예를 들면 링 형상을 구비할 수 있다.
상기 복수의 폴(226)은 상기 요크부(225)의 원주방향을 따라 이격 배치될 수 있다.
상기 복수의 폴(226)의 사이에는 복수의 슬롯(228)이 형성될 수 있다.
상기 복수의 폴(226) 및 복수의 슬롯(228)은 원주방향을 따라 서로 교호적으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 폴(226)은, 예를 들면, 내측 단부로부터 원주방향을 따라 연장된 폴슈(227)를 각각 구비할 수 있다.
상기 복수의 슬롯(228)은 상기 로터수용공간(224)과 각각 연통될 수 있게 개구(229)를 각각 구비하여 형성될 수 있다.
상기 슬롯(228)의 개구(229)는 상기 폴슈(227) 사이에 각각 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 복수의 폴(226) 및 복수의 슬롯(228)이 각각 3개로 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다.
한편, 상기 로터조립체(250)는, 예를 들면 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(251), 상기 회전축(251)에 결합되고 상기 스테이터(210)의 내부에 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터(270), 상기 로터(270)의 양 측에 배치되는 베어링(261) 및 내부에 상기 베어링(261) 및 로터(270)가 수용되는 베어링카트리지(310)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(251)은 상기 케이스(110)의 양 측으로 돌출될 수 있는 길이를 구비하게 구성될 수 있다.
상기 회전축(251)은, 예를 들면, 상기 로터(270)가 결합되는 로터결합부(253), 상기 베어링(261)이 결합되는 베어링결합부(254)를 구비할 수 있다.
상기 로터결합부(253)는 상대적으로 큰 직경을 구비하고, 상기 베어링결합부(254)는 상기 로터결합부(253)에 비해 축소된 직경을 구비할 수 있다.
상기 베어링결합부(254)는 상기 로터결합부(253)의 양 측에 각각 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링결합부(254)에 결합된 베어링(261)은 상기 로터결합부(253)의 단부에 접촉되어 축방향으로 지지될 수 있다.
상기 베어링(261)은, 예를 들면, 상기 회전축(251)이 삽입되는 내륜(262), 상기 내륜(262)과 동심적으로 배치되는 외륜(264) 및 상기 내륜(262) 및 외륜(264)사이에 구비되는 구름부재(266)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 구름부재(266)는, 예를 들면, 볼로 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 구름부재(266)가 볼로 구현될 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 핀 또는 롤러로 구성될 수도 있다.
상기 로터(270)는, 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 로터코어(271), 상기 로터코어(271)에 결합되는 영구자석(281)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터코어(271)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(273)을 절연 적층하여 형성될 수 있다.
상기 영구자석(281)은, 예를 들면, 상기 로터코어(271)의 외경면에 구비될 수 있다.
상기 로터(270)는, 예를 들면, 상기 영구자석(281)의 외곽에 배치되어 상기 영구자석(281)을 지지하는 원통형 슬리브(285)를 구비할 수 있다.
상기 슬리브(285)의 내경면은 상기 영구자석(281)의 외면에 접촉되어 상기 영구자석(281)을 지지함으로써, 고속 회전 시 상기 영구자석(281)이 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 로터(270)는, 상기 로터코어(271)의 양 단부에 구비되는 엔드캡(287)을 각각 구비할 수 있다.
이에 의해, 상기 로터(270)는 축방향으로 지지될 수 있다.
한편, 상기 베어링카트리지(310)는, 예를 들면, 원통형의 바디(312); 및 상기 바디(312)의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부(316);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 베어링카트리지(310)의 바디(312)는, 예를 들면, 축방향을 따라 적어도 일 측이 개방된 원통 형상으로 구성될 수 있다.
상기 바디(312)는, 예를 들면, 비전도체이면서 동시에 비자성체인 부재로 구성될 수 있다.
상기 바디(312)는, 예를 들면, 합성수지부재로 구성될 수 있다.
상기 바디(312)는, 예를 들면, 세라믹부재로 구성될 수 있다.
상기 바디(312)는, 양 단부에 상기 베어링(261)이 각각 삽입될 수 있게 베어링삽입부(316)가 각각 형성될 수 있다.
상기 베어링(261)은, 예를 들면, 상기 베어링삽입부(316)에 압입되게 구성될 수 있다.
상기 베어링(261)은, 예를 들면, 상기 베어링삽입부(316)에 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 베어링카트리지(310)의 바디(312)의 도면상 상측의 베어링삽입부(316)에는 상기 베어링(261)이 압입되고, 도면상 하측의 베어링삽입부(316)에는 상기 베어링(261)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 베어링카트리지(310)에는 내외가 연통되게 관통된 복수의 관통부(314)가 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링(261) 및 로터(270)의 냉각이 촉진될 수 있다.
상기 복수의 관통부(314)는 원주방향을 따라 상기 폴슈(227)의 원주방향 길이에 대응되는 원주방향 길이를 구비할 수 있다.
상기 바디(312)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(220)의 슬롯(228)의 개구(229)영역은 차단되게 형성될 수 있다.
상기 복수의 관통부는, 예를 들면, 상기 로터(270)의 원주면이 외부에 노출될 수 있는 축방향 길이를 구비하게 구성될 수 있다.
상기 베어링카트리지(310)에는 상기 스테이터코어(220)의 폴(226)을 지지하는 폴지지부(318)가 구비될 수 있다.
상기 폴지지부(318)는, 예를 들면, 상기 바디(312)의 외면으로부터 반경방향을 따라 확장되어 상기 폴(226)과 축방향으로 접촉되게 구성될 수 있다.
상기 폴지지부(318)는, 예를 들면, 도면상 상기 복수의 관통부(314)의 하측에 각각 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 폴지지부(318)는 상기 베어링카트리지(310)의 바디(312)의 하부영역의 외경이 확장된 원통 형상으로 구현된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 각 폴(226)(실제로는 폴슈(227))의 하단에 접촉 가능한 돌기 형상 또는 리브 형상으로 구현될 수도 있다.
한편, 베어링카트리지(320)는, 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원통 형상의 바디(312), 상기 바디(312)의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부(316), 상기 바디(312)를 관통하여 형성되는 복수의 관통부(314a)를 구비하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 복수의 관통부(314a)는 상기 스테이터코어(220)의 폴슈(227)의 크기에 대응되게 각각 형성되어 있다.
즉, 상기 관통부(314a)는 상기 폴슈(227)의 원주방향 길이 및 축방향 높이에 대응되는 크기로 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 복수의 관통부(314a)의 크기를 줄일 수 있어, 상기 바디(312)의 도면상 상부영역의 강도가 향상될 수 있다.
상기 바디(312)의 하부영역에는 상기 복수의 폴(226)을 지지할 수 있게 외경이 확장된 폴지지부(318)가 구비될 수 있다.
베어링카트리지(330)는, 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 바디(312), 상기 바디(312)의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부(316), 상기 바디(312)를 관통하여 형성되는 복수의 관통부(314a) 및 상기 복수의 관통부(314a)의 주변에 관통 형성되는 복수의 통기공(332)을 구비하여 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링카트리지(330)의 내외가 연통되어 상기 베어링(261) 및 로터(270)의 냉각이 촉진될 수 있다.
상기 복수의 통기공(332)은 작은 크기 및 작은 이격 간격을 두고 각각 형성될 수 있다.
베어링카트리지(340)는, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 바디(312), 상기 바디(312)의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부(316), 상기 바디(312)를 관통하여 형성되는 복수의 관통부(314a) 및 상기 복수의 관통부(314a)의 주변에 경사지게 긴 길이를 가지게 관통 형성되는 복수의 통기공(332a)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 통기공(332a)은, 예를 들면, 내부의 로터(270)가 도면상 시계방향으로 회전되는 경우 우측으로 하향 경사지게 긴 길이를 가지는 슬릿의 형상을 구비하여 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링(261) 및 로터(270)의 냉각이 촉진될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 베어링카트리지(310)의 내부에 상기 베어링(261)이 압입될 수 있다.
일 단에 다른 베어링(261)이 구비된 회전축(251)이 상기 베어링카트리지(310)의 타 측으로부터 삽입되어 상측의 베어링결합부(254)가 상측의 상기 베어링(261)에 결합되어 상기 로터조립체(250)가 형성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)에 상기 탄성부재(141)가 삽입될 수 있다.
상기 탄성부재(141)와 상기 로터조립체(250)의 베어링(261)(도면상 하측의 베어링)이 접촉되게 상기 로터조립체(250)의 하단부가 상기 베어링지지부(126)의 내부에 삽입 결합될 수 있다.
상기 로터조립체(250)의 도면상 상단부에는 상기 스테이터(210)가 결합될 수 있다.
상기 스테이터(210)는 상기 로터조립체(250)에 대해 상대 이동(도면상 하향 이동)되고, 상기 스테이터(210)의 외곽(외면)이 상기 스테이터지지부(134)에 접촉되게 상기 케이스바디(120)의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 베어링카트리지(310)의 폴지지부(318)는 상기 스테이터(210)의 각 폴(226)의 단부와 접촉되고, 이에 의해, 상기 복수의 폴(226)들이 축방향으로 각각 지지될 수 있다.
상기 스테이터(210)의 결합이 완료되면 상기 로터조립체(250)의 상측의 베어링삽입부(316)가 상기 케이스커버(160)의 베어링지지부(171)에 삽입되게 상기 케이스커버(160)를 상기 케이스바디(120)에 결합할 수 있다.
상기 케이스커버(160)가 상기 케이스바디(120)에 결합되면 상기 로터조립체(250)의 하측의 베어링(261)과 상기 탄성부재(141)가 접촉되고, 이에 의해 미리 설정된 상기 탄성부재(141)의 탄성력(예압)이 축방향으로 상기 베어링(261)에 작용할 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링(261)들과 상기 회전축(251) 간의 틈새(클리어런스) 및/또는 유격이 억제될 수 있다.
이에 의해, 상기 회전축(251)의 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 상기 베어링(261)들의 마모가 억제되어 수명이 연장될 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
[2]
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 베어링카트리지를 구비한 전동기(100a)는, 케이스(110); 상기 케이스(110)의 내부에 수용되는 스테이터(210); 및 상기 스테이터(210)와 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터조립체(250a);를 포함하고, 상기 로터조립체(250a)는, 회전축(251); 상기 회전축(251)에 결합되는 로터(270); 상기 로터(270)의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축(251)을 지지하는 베어링(261); 및 상기 스테이터(210)의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터(270) 및 베어링(261)을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링(261)을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지(350);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 케이스(110)는, 예를 들면, 일 측이 개구된 케이스바디(120) 및 상기 케이스바디(120)의 개구에 결합되는 케이스커버(160)를 구비할 수 있다.
상기 케이스바디(120)에는 상기 로터조립체(250a)의 일 단부(도면상 하단부)가 삽입 결합되는 베어링지지부(126)가 구비될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)의 내부에는 상기 로터조립체(250a)의 베어링(261)과 접촉되어 탄성력을 가하는 탄성부재(141)가 구비될 수 있다.
상기 케이스바디(120)에는 상기 스테이터(210)를 지지하는 스테이터지지부(134)가 구비될 수 있다.
상기 케이스바디(120)에는, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 내외가 연통될 수 있게 관통된 복수의 연통부(124)가 구비될 수 있다.
상기 케이스커버(160)에는 상기 로터조립체(250a)의 일 단부(도면상 상단부)가 삽입 결합되는 베어링지지부(171)가 구비될 수 있다.
상기 스테이터(210)는, 로터수용공간(224)을 구비한 스테이터코어(220) 및 상기 스테이터코어(220)에 권선되는 스테이터코일(230)을 구비할 수 있다.
상기 스테이터코어(220)는, 링 형의 요크부(225) 및 상기 요크부(225)로부터 반경방향을 따라 돌출되는 복수의 폴(226)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 폴(226)은 상기 로터수용공간(224)의 원주방향을 따라 연장된 폴슈(227)를 각각 구비할 수 있다.
상기 스테이터코어(220)는 상기 복수의 폴(226)과 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯(228)을 구비할 수 있다.
상기 복수의 슬롯(228)은 상기 로터수용공간(224)과 연통되게 개구(229)를 각각 구비할 수 있다.
한편, 상기 로터조립체(250a)는, 예를 들면 도 13에 도시된 바와 같이, 회전축(251); 상기 회전축(251)에 결합되는 로터(270); 상기 로터(270)의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축(251)을 지지하는 베어링(261); 및 상기 스테이터(210)의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터(270) 및 베어링(261)을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링(261)을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지(350);를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터(270)는, 예를 들면, 로터코어(271), 상기 로터코어(271)에 결합되는 영구자석(281)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 로터(270)는, 예를 들면, 상기 로터코어(271)의 외경면에 구비될 수 있다.
상기 로터(270)는, 예를 들면, 상기 영구자석(281)의 외곽에 구비되어 상기 영구자석(281)을 지지하는 원통형 슬리브(285)를 구비할 수 있다.
상기 로터(270)는, 상기 로터코어(271)의 양 단부에 각각 배치되는 엔드캡(287)을 구비할 수 있다.
이에 의해, 상기 로터(270)가 축방향으로 지지될 수 있다.
상기 베어링카트리지(350)는, 예를 들면 도 14에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 바디(312), 상기 바디(312)의 양 단부에 상기 베어링(261)이 각각 삽입될 수 있게 형성되는 베어링삽입부(316) 및 상기 바디(312)의 외면으로부터 반경방향을 따라 돌출되어 상기 슬롯(228)의 개구에 삽입되는 보강리브(352)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 베어링카트리지(350)는, 예를 들면, 합성수지부재 또는 세라믹부재로 형성될 수 있다.
상기 바디(312)에는 상기 스테이터코어(220)의 폴슈(227)에 각각 대응되게 관통된 복수의 관통부(314)가 형성될 수 있다.
상기 복수의 관통부(314)는, 예를 들면, 상기 로터(270)의 하단으로부터 축방향을 따라 상측의 베어링삽입부(316)의 하단까지 관통되게 각각 형성될 수 있다.
상기 바디(312)에는 상기 복수의 관통부(314)의 일 측(도면상 하측)에 반경방향을 따라 외측으로 돌출되어 상기 스테이터코어(220)의 폴(226)(실제로는 폴슈(227))을 접촉지지하는 폴지지부(318)가 구비될 수 있다.
한편, 상기 복수의 보강리브(352)는 상기 바디(312)의 외면으로부터 반경방향을 따라 돌출되어 상기 스테이터코어(220)의 슬롯(228)의 개구(229)에 각각 삽입되게 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링카트리지(350)의 강성이 보강되어 외력의 작용에 대해 상기 베어링(261)의 축 정렬이 안정적으로 유지될 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링(261)의 발열 및/또는 마모가 현저하게 저감될 수 있다.
또한, 상기 베어링(261)의 수명이 연장될 수 있다.
상기 복수의 보강리브(352)는 축방향으로 연장되어 상기 바디(312)와 실질적으로 동일한 길이로 구성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)는, 예를 들면 도 12 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 보강리브(352)의 일 단부(도면상 하단부)가 삽입될 수 있게 각각 절개된 복수의 보강리브삽입홈(129)을 구비할 수 있다.
상기 케이스커버(160)의 베어링지지부(171)는 상기 보강리브(352)의 일 단부(도면상 상단부)가 삽입될 수 있게 각각 절개된 복수의 보강리브삽입홈(179)을 구비할 수 있다(도 12 참조).
이러한 구성에 의하여, 상기 베어링카트리지(350)의 일 단(도면상 상단)에 상기 베어링(261)이 압될 수 있다. 상기 베어링카트리지(350)의 타 단으로부터 로터(270) 및 도면상 하단에 베어링(261)이 구비된 회전축(251)이 삽입되어 상기 상측의 베어링(261)에 결합되어 상기 로터조립체(250a)가 형성될 수 있다.
상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)에 상기 탄성부재(141)가 삽입되고, 상기 로터조립체(250a)의 하측이 상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)에 삽입결합될 수 있다.
상기 로터조립체(250a)의 상단에 상기 스테이터(210)가 결합될 수 있다.
상기 베어링카트리지(350)의 보강리브(352)는 상기 스테이터코어(220)의 슬롯(228)의 개구(229)에 각각 삽입되고, 상기 베어링카트리지(350)의 상부영역은 상기 스테이터(210)의 로터수용공간(224)의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 스테이터(210)가 상기 로터조립체(250a)에 대해 하향 이동되면 상기 케이스바디(120)의 내측으로 삽입될 수 있다.
상기 스테이터(210)는 상기 케이스바디(120)의 스테이터지지부(134) 및 상기 베어링카트리지(350)의 폴지지부(318)에 의해 외측 테두리 및 내측의 폴슈(227)가 축방향으로 각각 지지될 수 있다.
상기 스테이터(210)의 결합이 완료되면 상기 케이스바디(120)의 개구에 상기 케이스커버(160)가 결합될 수 있다.
상기 케이스커버(160)의 베어링지지부(171)의 각 보강리브삽입홈(179)에 상기 로터조립체(250a)의 보강리브(352)의 상단이 대응되게 상기 케이스커버(160)를 배치하고, 상기 케이스커버(160)를 상기 로터조립체(250a)에 결합되게 할 수 있다.
상기 보강리브(352)의 상단이 해당 보강리브삽입홈(179)에 각각 삽입되면 상기 케이스커버(160)의 결합리브(163)가 상기 케이스바디(120)의 상부 개구의 내측으로 삽입될 수 있다.
상기 케이스커버(160)의 결합이 완료되면, 상기 로터조립체(250a)에는 상기 케이스바디(120)의 베어링지지부(126)의 탄성부재(141)의 탄성력이 작용할 수 있다.
이에 의해, 상기 베어링(261)들과 상기 회전축(251) 간의 틈새(클리어런스) 및/또는 유격이 억제될 수 있다.
이에 의해, 상기 회전축(251)의 진동 및 소음 발생이 억제될 수 있다.
또한, 상기 베어링(261)들의 마모가 억제되어 수명이 연장될 수 있다.
[3]
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
100,100a : 전동기 110: 케이스
120: 케이스바디 126,171 : 베어링지지부
129,179 : 보강리브삽입홈 134: 스테이터지지부
141: 탄성부재 160: 케이스커버
210: 스테이터 220: 스테이터코어
224 : 로터수용공간 225: 요크부
226: 폴 227 : 폴슈
228: 슬롯 229: 개구
230 : 스테이터코일 250,250a : 로터조립체
251 : 회전축 261 : 베어링
270 : 로터 271 : 로터코어
281 : 영구자석 285: 슬리브
287 : 엔드캡
310,320,330,340,350 : 베어링카트리지
312 : 바디 314,314a : 관통부
316 : 베어링삽입부 318: 폴지지부
332,332a : 통기공
120: 케이스바디 126,171 : 베어링지지부
129,179 : 보강리브삽입홈 134: 스테이터지지부
141: 탄성부재 160: 케이스커버
210: 스테이터 220: 스테이터코어
224 : 로터수용공간 225: 요크부
226: 폴 227 : 폴슈
228: 슬롯 229: 개구
230 : 스테이터코일 250,250a : 로터조립체
251 : 회전축 261 : 베어링
270 : 로터 271 : 로터코어
281 : 영구자석 285: 슬리브
287 : 엔드캡
310,320,330,340,350 : 베어링카트리지
312 : 바디 314,314a : 관통부
316 : 베어링삽입부 318: 폴지지부
332,332a : 통기공
Claims (17)
- 케이스;
상기 케이스의 내부에 수용되는 스테이터; 및
상기 스테이터와 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터조립체;를 포함하고,
상기 스테이터는, 내부에 상기 로터가 수용되는 로터수용공간이 형성되는 스테이터코어를 구비하고,
상기 스테이터코어는,
상기 로터를 향해 돌출된 복수의 폴;
상기 폴 사이에 형성되고 상기 로터수용공간과 연통되게 개구를 구비한 슬롯; 및
상기 폴의 단부에 상기 로터수용공간의 원주방향을 따라 연장된 폴슈를 구비하고,
상기 로터조립체는,
회전축;
상기 회전축에 결합되는 로터;
상기 로터의 양 측에 각각 배치되어 상기 회전축을 지지하는 베어링; 및
상기 스테이터의 내측에 구비되고, 내부에 상기 로터 및 베어링을 수용하여 동심이 유지되게 상기 베어링을 축방향으로 정렬시키는 베어링카트리지;를 구비하고,
상기 베어링카트리지에는 내외가 연통되는 복수의 관통부가 구비되고,
상기 복수의 관통부는 상기 폴슈와 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제1항에 있어서,
상기 베어링카트리지는, 원통형의 바디; 및
상기 바디의 양 단부에 각각 형성되는 베어링삽입부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제2항에 있어서,
상기 관통부는 상기 바디에 내외가 연통되게 원주면을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제2항에 있어서,
상기 바디에는 원주면을 관통하여 복수의 통기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제2항에 있어서,
상기 바디에는 축방향에 대하여 경사지게 원주면을 관통하여 형성되는 복수의 통기공을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제2항에 있어서,
상기 케이스는, 일 측이 개구된 케이스바디; 및 상기 케이스바디의 개구에 결합되는 케이스커버;를 구비하고,
상기 케이스바디 및 상기 케이스커버에는 상기 베어링삽입부가 각각 삽입될 수 있게 베어링지지부가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제6항에 있어서,
상기 스테이터는, 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비하고,
상기 케이스바디에는 상기 스테이터코어의 외곽을 지지할 수 있게 스테이터지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제7항에 있어서,
상기 로터의 양 측의 베어링 중 어느 하나는 상기 베어링삽입부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제8항에 있어서,
상기 베어링삽입부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 베어링과 접촉되어 탄성력을 가하는 탄성부재;를 더 포함하는 전동기. - 제7항에 있어서,
상기 로터의 양 측의 베어링 중 다른 하나는 상기 베어링삽입부에 압입되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제7항에 있어서,
상기 베어링카트리지에는 상기 폴을 지지하는 폴지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 베어링카트리지는 상기 바디로부터 반경방향을 따라 돌출되어 상기 슬롯의 개구에 삽입되는 보강리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제13항에 있어서,
상기 베어링지지부에는 상기 보강리브가 삽입될 수 있게 보강리브삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제1항에 있어서,
상기 베어링카트리지는 합성수지부재 또는 세라믹부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제1항 내지 제11항 및 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터는, 외경이 상기 베어링의 외경 이하의 크기를 구비하고,
상기 회전축에 결합되는 로터코어; 및
상기 로터코어에 결합되는 영구자석;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동기. - 제16항에 있어서,
상기 영구자석은 상기 로터코어의 외경면에 구비되고,
상기 영구자석의 외측에는 원통형 슬리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동기.
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