KR20010031253A - 고정자를 중심으로 회전하는 회전자를 갖는 전기 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 허브를 갖는 고정자와 그리고 여자 코일을 갖는 외향 방사방향으로 연장하는 제 1 고정자 폴 치형부와 그리고 여자 코일없이 상기 허브와 제 1 고정자 폴 치형부 사이에 장착된 제 2 고정자 폴 치형부와 그리고 회전자를 중심으로 회전가능한 영구자석을 장착한 회전자를 구비하는, 소위 브러쉬없는 직류모터와 같은, 유럽특허 EP 0 433 479 A1에 공개된 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 전기기계에는 기초판의 기준평면에서부터 돌출된 지지관을 갖는 기초판을 구비하고 있으며, 이 지지관에 한쪽으로는 고정자가 삽입되며 그리고 다른 한쪽의 내면으로는 지지관 내부에 회전자를 지지하는 회전자축을 회전가능하게 수용하기 위해서 두 개의 볼베어링이 장착되어 있다. 기초판과 지지관은 일체형으로 주조되며, 따라서 가격면에서 유리하게 지지관의 외부 및 내부를 정확히 가공할 수 있도록 되어있다.

본발명은 회전자축 베어링 수단(27)이 직접 고정자(2)의 허브(5)로 조립되며 그리고 각각의 제 2 고정자 치형부(8)가 기초판(4)에 고정된다. 이를 위해서 기초판(4)은 강판으로서 형성되며 그리고 제 2 고정자 폴 치형부(8)를 향해있는 돌기(15)를 구비하고 있다. 이 제 2 고정자 폴 치형부(8)는 구멍(13)을 구비하고 있으며, 이 구멍(13)을 관통하여 돌기부(15)로 나사조립되는 나사(17)가 연장되도록 제안하고 있다.

제안된 브러쉬없는 직류모터로 구동되는 전기기계는 유리한 가격으로 생산될 수 있다.

Description

고정자를 중심으로 회전하는 회전자를 갖는 전기 모터{Electric motor with a rotor rotating around a stator}

미국특허 US 4,337,491 A호, 미국특허 US 5,220,227 A호, 유럽특허 EP 0 236 467 B1호, 유럽특허 EP 0 433 479 A1호 그리고 독일특허 DE 41 22 529 A1호를 통해서 고정자(stator)와, 이 고정자를 중심으로 회전하는 회전자(rotor)와, 고정자의 중심부에 회전가능하게 지지되어 있는 회전자축(rotor shaft)과, 회전자 축 베어링수단(rotor shaft bearing means)과, 회전자축에 대해 횡으로 그리고 이와 동시에 고정자 주변에 직립된 기초판(base plate)과, 이 기초판으로부터 고정자와 적어도 하나 이상의 회전자축 베어링수단을 지지하기 위해 돌출되어 있는 지지수단(또는 부착수단)을 포함하고 있는 전기기계가 이미 공개되었다. 이러한 지지수단은 각각 기초판으로부터 돌출되어 있는 관모양 부재의 종류에 따라서 구조를 이루고 있으며, 이러한 지지수단 위로 고정자가 각각 끼워지도록 되어 있으며 그리고 이 기초판으로 각각의 회전자축 베어링수단이 장착된다. 기초판을 주조로 할 것인지 아니면 강판으로 프레스가공할 것인지에 따라서 기초판을 포함한 관모양의 각각의 지지수단은 일체형으로 주조되거나 또는 상대적으로 얇은 벽의 관형태로 기초판과 플랜지 연결되고, 이어서 나사를 이용해서 보다 견고하게 하거나 또는 기초판에 형성되어 있는 수용보어로 끼워진다. 인식하다시피 진동에도 안전한 고정자의 장착을 위해서 관모양의 지지수단은 외부뿐만 아니라 내부도 정밀하게 가공되어야 한다. 이와 동시에 고정자는 강판천공부재로 제조되며 그리고 내부로는 관모양의 지지수단에 맞는 개방부를 구비하게 된다. 이러한 개방부를 중심으로 강판천공부재는 고정지지가능한 허브(hub)로서 작용하는데, 즉 허브로부터 방사방향으로 고정자 폴 치형부(rotor poles teeth)가 외부를 향해 형성된다. 예를 들어서 각각의 고정자 치형부가 하나의 여자 코일(exiting coil)을 구비하거나, 또는 독일특허 EP 0 433 479 A1호와 독일특허 DE 41 22 529 A1호에서처럼 여자 코일이 고정자 폴 치형부(stator pole teeth) 보다 1/2을 더 많이 구비하므로서, 유럽특허 EP 0 433 479 A1호에서처럼 뚜렷하게 각각의 두 개의 여자 코일 사이에 장착되는 폴 치형부 사이에 코일이 감겨져 있지 않은 폴치형부가 장치되는 것이 나타나게 된다. 회전자축베어링수단은 볼베어링 커플, 외부 실린더형 미끄럼 베어링부싱 커플 또는 외부 또는 구형의 캡 형태의 미끄럼 베어링 부싱 또는 길게 구성된 관모양의 베이링부싱 중에서 선택하여 구조를 이루게 된다. 회전자는 특히 항아리와 유사한 지지부재에서 영구자석인 부재를 포함하고 있다. 이러한 지지부재를 또한 폴 하우징이라고 나타내기도 한다.

본발명은 청구항 1 항의 주안점에 따라서 고정자를 중심으로 회전하는 회전자를 포함한 전기기계, 특히 전기모터에 관한 것이다.

도 1은 본발명의 전기기계의 종단면도.

도 2는 도 1에 따른 본발명의 전기기계의 횡단면도.

도 3은 도 1의 한 단면의 확대 단면도.

청구항 1 항의 주안점과 고정자의 주위로 회전하는 회전자를 포함하는 본발명의 전기기계는, 특히 회전자 폴 치형부의 1/2이 기초판에 고정되고 이러한 고정을 통해서 회전자 폴 치형부의 진동이 완충되며 그리고 종래의 기술에 따른 기초판이 돌출되어 있는 중심의 지지관이 불필요하게 되므로서, 간단한 형태와 방법으로 진동이 완충된다는 장점을 가지고 있다. 진동의 완충이 가능한 고정자 폴 치형부는 종래의 기술에 따라 불규칙적으로 장착된 고정자 폴 치형부 보다도 작은 소음을 방출시킨다.

독립항에서 실시되고 있는 처방을 통해서 제 1 청구항에서 제시하고 있는 전기기계의 유리한 개선이 가능하다.

제 2 청구항의 주안점은 특히 강판으로 된 기초판의 사용을 위한 의도적인 실시예에 있다.

제 3 청구항은 적합한 실시예, 특히 강판으로 된 기초판을 사용하는 실시예를 제시한다.

제 4 청구항과 5 항의 주안점은 구체적으로 선택가능한 해결수단을 제시하고 있다.

제 6 청구항의 주안점은 고정자 폴 치형부를 통한 자속이 고정자 폴 치형부로부터 시작해서 기초판을 통해서 재차 고정자 폴 치형부로 되돌아오는 와전류(eddy current)를 발생하지 않는다는데 있다. 이러한 와전류의 방지는 전기에너지의 필요없는 소모를 방지하게 된다.

청구항 7 항의 주안점은 회전자축을 지지하기 위해서, 특히 전기기계가 이른바 작은 모터일 경우 가격이 저렴한 구조가 나오게 된다. 또다른 장점은 만약 관이 베어링메탈(bearing metal)로 소결될 경우, 일반적으로 그외의 펠트 삽입부재와 같은 보조수단 없이도 윤활수단으로부터 전기기계에 비교적 큰 윤활용량이 구성될 수 있는 것이다.

청구항 8 항이 특징으로 하는 장점은 고정자를 기초판에 조립할 때에 정확하고 신속하게 축이 바로 직립성을 유지하며, 따라서 고정자의 회전이 기초판에 대해 상대적으로 확실히 직립되도록 실행된다는 것이다..

본발명의 전기기계는 도면에 따라서 도식적으로 도시되어 있으며 그리고 이어서 상세히 기술되어 있다.

도 1 과 2에 따른 전기모터로 구동가능한 전기기계(1)는 고정자(2), 회전자(3) 그리고 기초판(4)을 구비하고 있다.

도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 고정자(2)는 중심개방부(6; central opening)와 허브(5)로부터 반복적으로 돌출되어 있는 제 1 고정자 폴 치형부(7)와 제 2 고정자 폴 치형부(8)를 포함한 허브종류에 따른 중심부재(5; 허브)를 구비하고 있다. 예를 들어서 제 1 고정자 폴 치형부(7)는 고정자 폴 피스(9)를 구비하고 있으며 이와 동시에 제 2 고정자 폴 치형부(8)는 또다른 고정자 폴 피스(10)를 구비하고 있다.

그리고 여자 코일(11)이 제 1 고정자 폴 치형부(7)에 감기게 된다. 제 2 고정자 폴 치형부(8)는 고정부재의 형태에 따른 확대부(12)를 구비하며 그리고 확대부(12)에 대해서 수직으로 관통구(13)를 구비하고 있다. 기술의 도입부에서 언급하였듯이, 고정자는 강판천공부재로 층을 이루어 겹쳐져 있으므로서, 구멍(13)은 기술적으로 유리한 방법에 따라 천공가공에 의해 생산가능하게 된다.

도 1의 단면에서 도시된 기초판(4)은 판형 부재(14)를 구비하고 있으며, 이 판형 부재(14)로부터 시작해서 고정자(2)를 향해 도면에서는 돌기(15; boss) 모양에 의한 고정자(2)의 지지수단이 구비되어 있다. 도 1의 종단면도에서는 확실히 하나의 돌기(15)가 도시되어 있다. 도 2의 8개의 제2 고정자 폴 치형부(8)가 도시되어 있기 때문에, 도 1에서는 반드시 도시된 절단면 뒤에 생각하여 또다른 돌기(15)를 고려하여야만 한다. 실시예에 있어서 돌기(15)가 나사(17)를 수용하기 위한 나사구멍(16)을 구비하고 있으며, 나사는 맨처음 돌기(15)와 접해있는 고정자(2)의 구멍(13)을 통해서 삽입된다. 도 2에서 도시하고 있듯이, 상기 실시예에서 8개의 나사(17)가 구비되어 있다. 제 2 고정자 폴 치형부(8)가 돌기(5)와 강판으로 프레스가공된 기초판(4)의 판형 부재(14)에 대해 전기적으로 절연되기 위해서, 나사(17)와 제 2 고정자 폴 치형부(8) 사이를 절연재료로 된 플랜지 슬리브(18)가 결합한다.

플랜지 슬리브(18)는 도 3에서 확대 도시되어 있다. 도 3으로부터 또다른 부가적인 부재없이, 제 2 고정자 폴 치형부(8)는 나사(17)에 대해서 뿐만 아니라 자신의 볼트캡(19)에 대해서, 그리고 돌기(15)에 대해서 절연되어 있다. 절연된 플랜지 슬리브는 고정자 폴 치형부에서 기초판을 통하여 또다른 고정자 폴 치형부로 재차 되돌아오는 전류유동경로를 방해하며 그리고 다음과 같이 단락전류(short current)와 모터운전중에 전기에너지의 손실을 초래할 수 있는 와전류의 발생을 저지하게 된다.

여기서 강도측면의 이유로 인해 금속으로 제조되는 나사 대신에 물론 금속으로 생산된 리벳과 같은 또다른 하나의 연결수단을 사용할 수 있으나, 리벳은 어느 정도 잘 알려진 부재인 관계로 여기서는 도시하지 않았다. 리벳재료로서 금속이 사용되는 경우에 물론 절연수단으로서 동일하게 또는 유사하게 플랜지 슬리브(18)를 사용할 수 있다.

회전자(3)는 영구자석(20, 21)과 폴 덮개(22)로 되어 있으며, 이 폴 덮개(22)에 영구자석(20, 21)이 예를 들어서 접착식으로 고정되어 있다. 폴 덮개(22)는 접착되기 위해서 영구자석(20, 21)의 영역에서 실린더 관(23)의 형태에 따라 구조를 이루며 또한 이에 대해서 횡으로 벽(24)이 구비되어 있으며, 이 벽(24)은 허브(25)로 안내된다. 허브(25)는 실린더 관(23)을 향해서 동일한 축으로 향하게 되고 그리고 회전자축(26)을 수용한다. 회전자 축(26)은 고정자(2)를 통과하여 연장되며 그리고 회전자 축 베어링수단(27)을 이용해서 회전가능하게 지지되어 있으며, 회전자 축 베어링수단(27)은 여기서 상대적으로 긴 미끄럼베어링부싱의 형태를 지니며, 그리고 이러한 형태는 종래의 기술에서 뚜렷하게 사용되고 있는 베어링부싱의 커플 대신 하나의 직접구조물을 이루고 있으며, 이와 동시에 베어링부싱과 지지몸체가 서로 대응되도록 되어 있다. 예를 들어서 회전자 축 베어링수단(27; 직접구조물)은 소결된 베어링메탈로 이루어져 있으며 그리고 윤활유에 의해서 적시게 된다. 한쪽으로는 일체형 부재로 형성된 회전자 축 베어링수단(27)과 허브(25) 그리고 다른 한쪽에는 회전자 축 단부(28)에 장치되어 있는 록킹링(29) 사이에 특히 미끄럼판(30)이 장치되어 있다. 직접구조물의 형태인 회전자 축 베어링수단(27)은 고정자(2)의 개방부(6)에 고정되어 장치되어 있다. 이미 기술한 바와 같이 고정자(2)는 자신의 측면과 기초판(4)의 돌기부(15)에 이미 장착되어 있기 때문에, 고정자(2)와 돌기부(15)는 회전자 축 베어링수단(27)용 지지수단이 된다. 고정자(2)와 회전자 축 베어링수단(27)은 고정자(2)가 기초판(4)에 고정되기 전에 결합된다. 고정자(2)의 구멍(13)의 직립방향이 돌기부(15)에 대해 조립에 유리하게 되기 위해서, 기초판(4)은 판모양의 부재(14)의 중심으로 하나의 중심개방부(31)를 구비하며, 중심개방부(31)로 회전자축단부(28)에 존재하는 회전자 축 베어링수단(27)의 종단면이 삽입가능하도록 되어 있다.

기초판(4)에 대응되는 유도판(32)은 도면에서는 상당히 간략하게 도시되어 있으며 그리고 도시되지 않은 저항기와 트랜지스터와 같은 수동과 능동의 전기요소가 장착되어 있으며 그리고 다수의 연결전선(33)을 통해서 여자 코일(11)과 연결되어 있다. 연결전선(33)을 기초판(4)으로 관통시키기 위해서 기초판(4)에 있는 판모양의 부재(14)로 적어도 하나 이상의 개방부(34)가 장치되어 있다. 여기서 도시되지 않은 전기조합물을 보호하기 위해서 유도판(32)을 덮고 있는 덮게본닛(35)이 기초판(4)에 장착된다.

Claims (8)

1. 허브를 형성하고 있는 중앙 개방부를 포함한 중심부재와 이 중심부재로부터 방사방향으로 향하여 돌출되어 있는 제 1 고정자 폴 치형부와 그리고 제 1 고정자 폴 치형부를 둘러싸고 있는 여자 코일과 제 2 고정자 폴 치형부를 구비하고 있는 고정자와, 또한 고정자의 중심에 대해 직립되어 있는 회전자축을 이용해서 지지되어 있으며 그리고 고정자를 중심으로 회전하게 되는 회전자와, 하나의 기초판과 고정자와 회전자축을 지지하기 위한 지지수단을 포함하고 있는 전기기계, 특히 전기모터에 있어서,

   상기 고정자(2)에 대응되게 지지된 지지수단은 기초판에서 시작되는 지지수단(15)의 각각의 제 2의 고정자 폴 치형부(8)의 대칭구조로 이루고 있으며, 이 지지수단(15)은 각각의 제 2 고정자 폴 치형부(6)와 연결되어 있으며, 그리고 회전자 축 베어링수단(27)에 대응된 지지수단이 고정자(2)의 허브(25)인 것을 특징으로 하는 전기기계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기초판(4)은 강판으로 형태를 이루고 있으며 그리고 상기 지지수단(15)은 기초판(4, 14)으로부터 돌출된 돌기(15; boss)로 구조를 이루고 있으며, 상기 돌기(15)에 제 2 고정자 폴 치형부(8)가 고정되는 것을 특징으로 하는 전기기계.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 돌기(15)를 연결하기 위해서 제 2 고정자 폴 치형부(8)의 축과 평행인 구멍(13)의 제 2 고정자 폴 치형부(8)와 돌기(15)가 동일하게 직립의 구멍(16)을 구비하고 있으며, 구멍(16)을 통해서 연결수단(18, 19)이 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 구멍(16)은 돌기(15)에 있는 나사구멍으로 구조를 이루며 그리고 연결수단은 금속으로 제조된 나사(17)로 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 전기기계.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 연결수단은 금속으로 제조된 리벳으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기기계.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   전기 절연체(18)가 한편으로는 상기 고정자(2)와 기초판(4) 사이에 장착되며 그리고 다른 한편으로는 상기 고정자(2)와 연결수단(17) 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자 축 베어링수단(27)은 베어링 메탈로 된 관모양의 부재로 되어 있으며 그리고 이 부재가 고정자(2)의 개방부(6)에 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 전기기계.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 기초판(4)은 상기 회전자 축 베어링수단(27)과 대응되는 중심구멍(31)을 구비하고 있으며 그리고 상기 회전자 축 베어링수단(27)은 중심구멍(31)으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기기계.