KR100659588B1 - 전기 회전 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 회전 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레임의 측벽 내주면에 마그네트의 단면이 지지되는 절개면을 갖는 랜싱부를 형성함으로써 마그네트를 프레임의 측벽 내주면에 안착시켜 부착시키는 작업이 용이할 뿐만 아니라 마그네트가 프레임의 측벽에 확실하게 부착되는 전기 회전 기계에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 환형의 측벽을 갖는 프레임과, 상기 프레임의 측벽 내주면에 환형으로 배열되어 부착된 복수의 마그네트와, 외주에 자극이 형성되도록 코일이 권선되고 상기 자극이 상기 마그네트의 내주와 일정 간격으로 떨어진 전기자를 포함하며, 상기 전기자와 프레임 사이에는 상대 변위가 발생되는 전기 회전 기계에 있어서, 상기 프레임의 측벽에는 원주 방향으로 일정 길이 절개되어 형성된 양측 절개면 중 일측 절개면이 상기 프레임의 내측으로 노출되도록 상기 일측 절개면을 갖는 측벽의 일부가 상기 프레임의 내측 방향으로 볼록하게 돌출된 복수의 랜싱부가 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되도록 형성되고, 상기 마그네트는 축방향으로의 일측 단면 중 적어도 일부가 상기 랜싱부의 절개면에 지지되어 상기 프레임의 측벽의 내주면에 부착된 것을 특징으로 한다.

모터, 발전기, 절개, 랜싱

Description

전기 회전 기계{AN ELETRICAL ROTARY MACHINE}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 회전 기계의 프레임과 마그네트를 도시한 사시도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 회전 기계의 프레임을 도시한 평면도

도 3은 도 2의 A-A에서의 단면을 도시한 단면도

도 4는 도 2의 B-B에서의 단면을 도시한 단면도

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>

10 프레임 11 바닥

12 측벽 13 랜싱부

13a 절개면 14 측벽 통기홀

15 보강 엠보싱 16 엠보싱 통기홀

20 마그네트

본 발명은 전기 회전 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컵형상의 프레임 의 측벽 내주면에 마그네트의 단면이 지지되는 절개면을 갖는 랜싱부를 형성함으로써 마그네트를 프레임의 측벽 내주면에 안착시켜 부착시키는 작업이 용이할 뿐만 아니라 마그네트가 프레임의 측벽에 확실하게 부착되는 전기 회전 기계에 관한 것이다.

모터나 발전기와 같은 전기 회전 기계는 원주상에 자극이 형성되도록 코일이 권선된 전기자와 상기 자극을 마주보도록 복수의 마그네트가 환형으로 배열되어 설치된 구성을 갖는다. 상기 전기자와 상기 마그네트가 설치된 구성 사이에는 전기자 또는 상기 마그네트가 설치된 구성 중 어느 하나의 회전으로 상대적인 회전 변위가 발생된다. 상기와 같은 회전 변위는 모터의 경우에는 전기자에 전류가 입력되면 회전력이 출력되는 과정에서 발생되고, 발전기의 경우에는 외부로부터 회전력을 전기자 또는 마그네트가 설치된 구성에 입력되어 전기자로부터 전류가 출력되는 과정에서 발생된다. 일반적으로 상기와 같은 전기 회전 기계에서는 전기자가 마그네트의 내부에 위치되거나 마그네트가 전기자로 둘러싸인 위치 관계를 갖는다. 본 발명은 전기자가 마그네트의 내부에 위치된 회전 전기 기계에 관련된다. 일반적으로 대부분의 모터나 발전기에서는 마그네트가 하우징(또는 프레임)의 내주면에 고정되어 있고 전기자가 마그네트의 내부에서 회전하도록 되어 있다. 여기서 상기 프레임에는 마그네트가 부착되어 고정되기 위한 내주면을 갖는다. 상기 프레임의 내주면에는 마그네트가 일정하게 부착되고 부착된 상태에서 확실하게 고정되는 것이 바람직하기 때문에 프레임의 내주면에는 이를 위한 구성이 구비된다. 대한민국 공개특허 특2001-0001653호에는 로터의 외관을 형성하는 컵 형상의 프레임에 마그 네트가 환형으로 부착된 로터와 상기 로터의 내부에 코일이 권선된 전기자인 스테이터가 위치되는 세탁기용 모터(이하 '세탁기용 모터'라 한다)가 개시되어 있다. 상기 세탁기용 모터는 전기자 마그네트의 내부에 위치되어 있지만 전기자가 회전하는 것이 아니라 마그네트 부착된 로터 프레임이 회전하는 아우터 로터 타입의 모터이다. 상기 세탁기용 모터의 상기 프레임의 내측벽에는 마그네트의 축방향으로의 일측 단면(도면을 기준으로 하단면)이 지지되기 위한 단차가 형성되어 있다. 이에 따라 상기 로터 프레임에 마그네트는 일정한 높이로 부착시키는 작업이 매우 용이해질 뿐만 아니라 마그네트를 지지하는 면의 증가로 마그네트가 확실하게 부착된 상태로 유지된다.

그러나, 상기와 같이 전기자의 외측에 마그네트가 위치된 세탁기용 모터는 마그네트가 지지되는 단차를 프레임의 측벽을 원주방향으로 일주하여 절곡하여 형성하여야 하기 때문에 상기 단차의 형성이 용이하지 않다.

또한, 상기 세탁기용 모터는 상기와 같이 형성된 단차는 측벽과 단차면이 만나는 구석이 곡면이기 때문에 마그네트의 귀퉁이가 그 구석에 밀착되지 않아 마그네트의 부착이 어렵고 마그네트가 측벽과 단차면에 확실하게 밀착되지 않는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 프레임의 측벽에 마그네트가 지지되는 단차를 용이하게 형성할 수 있는 전기 회전 기계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 마그네트를 측벽에 부착하는 작업을 용이하게 하고 부착된 마그네트가 확실하게 안착되어 고정되는 전기 회전 기계를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 환형의 측벽을 갖는 프레임과, 상기 프레임의 측벽 내주면에 환형으로 배열되어 부착된 복수의 마그네트와, 외주에 자극이 형성되도록 코일이 권선되고 상기 자극이 상기 마그네트의 내주와 일정 간격으로 떨어진 전기자를 포함하며, 상기 전기자와 마그네트가 부착된 프레임 사이에는 상대 변위가 발생되는 전기 회전 기계에 있어서, 상기 프레임의 측벽에는 원주 방향으로 일정 길이 절개되어 형성된 양측 절개면 중 일측 절개면이 상기 프레임의 내측으로 노출되도록 상기 일측 절개면을 갖는 측벽의 일부가 상기 프레임의 내측 방향으로 볼록하게 돌출된 복수의 랜싱부가 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되도록 형성되고, 상기 마그네트는 축방향으로의 일측 단면 중 적어도 일부가 상기 랜싱부의 절개면에 지지되어 상기 프레임의 측벽의 내주면에 부착된 것을 특징으로 한다.

상기 랜싱부는 프레임의 측벽을 절개하여 그 부분이 도드라지도록 절곡시킴으로써 간단하게 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 상기 마그네트는 축방향으로의 일측 단면의 원주방향으로의 양측 부분 각각이 서로 이웃하는 한 쌍의 랜싱부 각각에 걸쳐져 지지된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 상기 프레임의 측벽에는 측벽 통기홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 상기 프레임의 바닥 중심에는 회전축이 고정되어 상기 프레임은 마그네트와 일체로 상기 회전축을 중심으로 회전하고

상기 전기자는 고정되며, 상기 프레임의 바닥에는 내측 또는 외측방향으로 융기된 복수의 보강 엠보싱이 중앙을 중심으로 반경방향으로 일정 길이 연장되어 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 상기 보강 엠보싱의 정상부에는 엠보싱 통기홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 전기 회전 기계를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 회전 기계의 프레임과 마그네트를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 회전 기계의 프레임을 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A에서의 단면을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B에서의 단면을 도시한 단면도이다.

도면에 도시된 실시예는 프레임(10)의 바닥(11) 중앙의 축지지부(15)가 형성되어 중앙에 회전축(도면에 미도시)이 고정되어 측벽(12)의 내면에 마그네트(20)가 부착된 프레임이 상기 회전축을 중심으로 회전하는 외부 회전자형(Outer Rotor Type) 전기 회전 기계로서 이는 외부 회전자형 브러시리스 직류 모터(BLDC Motor)등에 적용되어질 수 있는 실시예에 관한 것이다. 다만, 도면에 도시된 실시예는 본 발명에 따른 전기 회전 기계의 일실시예를 도시한 것에 불과하다. 즉, 본 발명은 전기자의 외측에 마그네트가 위치되도록 마그네트가 부착될 수 있는 프레임(또는 하우징)과 같은 구조물을 갖는 전기 회전 기계에 관한 것으로 도면에 도시된 외부 회전자형 전기 회전 기계뿐만 아니라 마그네트의 내부에서 전기자가 회전하는 내부 회전자형(Inner Rotor Type) 전기 회전 기계와도 관련된 것이다. 다만 이하에서는 도면에 도시된 실시예를 위주로 본 발명에 따른 전기 회전 기계를 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기 회전 기계는 프레임(10), 마그네트(20), 및 전기자(도면에 미도시)를 포함한다.

상기 프레임(10)은 바닥(11)의 가장자리에 측벽(12)을 갖는 컵형상의 구조물로서 상기 측벽(12)의 내주면에는 상기 마그네트(20)가 부착된다.

도면을 참조하면 바닥(11)의 중심에는 도면에 미도시된 회전축이 고정되기 위한 축지지부(15)가 구비된다. 또한, 도면에 도시된 실시예는 상기 프레임(10)이 회전하는 구조물이기 때문에 바닥(11)을 보강하여 회전시 변형에 의한 진동을 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 프레임(10)의 바닥(11)에는 외측 또는 내측 방향으로 융기된 복수의 보강 엠보싱(16)이 형성된다. 도면에 도시된 실시예는 상기 보강 엠보싱(16)이 내측 방향으로 융기된 실시예이다. 상기 보강 엠보싱(16) 각각 중앙을 중심으로 반경방향으로 일정 길이 연장되어 있으며, 이러한 보강 엠보싱(16)의 복수개가 원주방향으로 일정한 간격으로 배열된다. 한편, 상기 프레임(10)의 회전으로 주위의 공기와는 상대적인 이동이 발생되는데 상기와 같이 일측 방향으로 융기된 보강 엠보싱(16)의 내측과 외측에는 그 표면을 지나는 상대적인 공기 유동 속도(Vin, Vout)의 차이로 압력차가 발생된다. 도 4를 참조하면, 상기 보강 엠보싱(16)의 내측(융기된 측)의 속도(Vin)가 상기 보강 엠보싱(16)의 외측(함몰된 측)의 속도(Vout)보다 커지게 되며, 이에 따라 상기 보강 엠보싱(16)의 외측의 압력이 내측의 압력보다 높다. 도면을 참조하면, 상기와 같이 보강 엠보싱(16)의 내측과 외측에 발생된 압력차에 의해 공기가 프레임(10)의 외측에서 내측으로 유입되도록 상기 보강 엠보싱(16)의 정상부에는 엠보싱 통기홀(17)이 형성된다. 상기 엠보싱 통기홀(17)을 통해 내측으로 유입된 공기는 본 발명에 따른 전기 회전 기계를 냉각시킨다.

상기 프레임(10)의 측벽(12) 내주면에는 복수의 마그네트(20)가 환형으로 배열되어 부착된다. 도면을 참조하면, 상기 마그네트(20)를 상기 프레임(10)의 측벽(12)의 내주면에 부착시키는 작업을 용이하게 하고 부착된 마그네트(20)가 확실하게 안착되도록 상기 마그네트(20)의 하단면을 지지하는 랜싱부(13)가 상기 프레임(10)의 측벽(12)에 형성된다. 상기 랜싱부(13)는 각각 상기 프레임(10)의 측벽(12)에 원주 방향으로 일정 길이 절개되어 형성된 양측 절개면 중 일측 절개면(13a, 도면에 도시된 상태를 기준으로 아래쪽에 위치된 절개면)이 상기 프레임(10)의 내측으로 노출되도록 상기 일측 절개면(13a)을 갖는 측벽(12)의 일부가 상기 프레임(10)의 내측 방향으로 볼록하게 돌출된다. 상기와 같이 형성된 복수의 랜싱부(13)는 원주방향으로 일정한 간격으로 환형으로 배열된다. 상기와 같이 형성되어 배열된 랜싱부(13)의 절개면(13a)은 동일 원주상, 즉 동일한 높이에 위치된다. 마그네트(20)는 축방향으로의 일측 단면(21, 도면에 도시된 상태를 기준으로 아래쪽 단면) 중 적어도 일부(21a,21b)가 상기 랜싱부(13)의 절개면(13a)에 지지되어 상기 프레임(10)의 측벽(12)의 내주면에 부착된다. 한편, 상기 마그네트(20)는 축방향으로의 일측 단면(21)의 원주방향으로의 양측 부분(21a,21b) 각각이 서로 이웃하는 한 쌍의 랜싱부(13) 각각에 걸쳐져 지지되는 것이 바람직하다. 도면에는 도시되어 있지는 않지만 상기 마그네트(20)는 상기 랜싱부(13)와 각각 하나씩 대응되어 부착되어질 수 있다. 그러나, 도면에 도시된 바와 같이 상기 마그네트(20)가 이웃하는 랜싱부(13) 사이에 위치되어 이웃하는 랜싱부(13)에 걸쳐진 상태에서 부착됨으로써 마그네트(20)가 지지되는 폭이 커져 마그네트(20)가 기울어지는 것이 방지되며 이는 마그네트(20)를 부착시키는 작업을 더욱 용이하게 한다. 상술한 바와 같이 상기 마그네트(20)는 상기 랜싱부(13)에 하나씩 대응되거나 이웃하는 랜싱부(13) 사이에 하나씩 대응되어 부착된다. 따라서, 상기 랜싱부(13)는 상기 마그네트와 동일한 갯수로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 냉각을 위해 상기 프레임(10)의 측벽(12)에는 측벽 통기홀(14)이 형성된다. 상기 측벽 통기홀(14)을 통해 공기가 유출입된다. 일반적으로 상기 프레임(10)의 내부에는 공기의 점성 마찰때문에 프레임(10)의 회전과 함께 회전하는 공기의 유동이 발생되며 이러한 유동에 의해 공기는 원심력을 받는다. 상기와 같이 측벽(12)에 형성된 측벽 통기홀(14)은 원심력을 받은 공기의 외측에 위치되므로 원심력을 받은 공기가 잘 빠져나가는 통로를 제공한다.

상기 마그네트(20)는 상기 랜싱부(13)의 절개면(13a)에 하측 단면이 지지되어 상기 프레임(10)의 측벽 내주면에 환형으로 배열되어 부착된다. 일반적으로 상기 마그네트(20)는 이웃하는 다른 마그네트(20)와 밀착되어 촘촘하게 부착된다.

도면에 미도시된 전기자는 상기 마그네트(20)가 부착된 프레임(10)에 둘러싸여 고정된다. 상기 전기자는 코일이 권선되어 형성된 자극을 상기 마그네트(20)가 부착되어 형성된 마그네트(20)의 내주와 일정 간격으로 떨어진 외주연에 갖는다.

도면에 도시된 실시예는 상기 전기자가 고정되고 마그네트(20)가 부착된 프레임(10)이 상기 전기자를 둘러싼 상태에서 회전함으로써 상기 전기자와 마그네트(20)가 부착된 프레임(10) 사이에 상대적인 회전변위가 발생된다. 상기 회전변위는 모터의 경우 상기 전기자에 전류를 입력함으로써 마그네트(20)가 부착된 프레임(10)이 회전되어 회전력이 출력되는 과정에서 발생되거나 발전기의 경우 상기 프레임(10)에 회전력을 입력하여 상기 프레임(10)을 회전시켜 상기 전기자로부터 전류가 출력되는 과정에서 발생된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기 회전 기계는, 프레임의 측벽에 랜싱부를 형성함으로써 마그네트가 지지되는 단차을 용이하게 형성할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 전기 회전 기계는 랜싱부에 마그네트를 용이하게 안착시켜 부착시킬 수 있을 뿐만 아니라 마그네트가 확실하게 안착되어 고정되는 장점을 갖는다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 전기 회전 기계는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 환형의 측벽을 갖는 프레임과, 상기 프레임의 측벽 내주면에 환영으로 배열되어 부착된 복수의 마그네트와, 외주에 자극이 형성되도록 코일이 권선되고 상기 자극이 상기 마그네트의 내주와 일정 간격으로 떨어진 전기자를 포함하며, 상기 전기자와 마그네트가 부착된 프레임 사이에는 상대 변위가 발생되는 전기 회전 기계에 있어서,

   상기 프레임의 측벽에는 원주 방향으로 일정 길이 절개되어 형성된 양측 절개면 중 일측 절개면이 상기 프레임의 내측으로 노출되도록 상기 일측 절개면을 갖는 측벽의 일부가 상기 프레임의 내측 방향으로 볼록하게 돌출된 복수의 랜싱부가 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되도록 형성되고,

   상기 마그네트는 축방향으로의 일측 단면 중 적어도 일부가 상기 랜싱부의 절개면에 지지되어 상기 프레임의 측벽의 내주면에 부착되며,

   상기 프레임의 측벽에는 측벽 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계.
4. 환형의 측벽을 갖는 프레임과, 상기 프레임의 측벽 내주면에 환영으로 배열되어 부착된 복수의 마그네트와, 외주에 자극이 형성되도록 코일이 권선되고 상기 자극이 상기 마그네트의 내주와 일정 간격으로 떨어진 전기자를 포함하며, 상기 전기자와 마그네트가 부착된 프레임 사이에는 상대 변위가 발생되는 전기 회전 기계에 있어서,

   상기 프레임의 측벽에는 원주 방향으로 일정 길이 절개되어 형성된 양측 절개면 중 일측 절개면이 상기 프레임의 내측으로 노출되도록 상기 일측 절개면을 갖는 측벽의 일부가 상기 프레임의 내측 방향으로 볼록하게 돌출된 복수의 랜싱부가 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되도록 형성되고,

   상기 마그네트는 축방향으로의 일측 단면 중 적어도 일부가 상기 랜싱부의 절개면에 지지되어 상기 프레임의 측벽의 내주면에 부착되며,

   상기 프레임은 환형의 측벽 내부에 바닥을 갖고,

   상기 프레임의 바닥 중심에는 회전축이 고정되어 상기 프레임은 마그네트와 일체로 상기 회전축을 중심으로 회전되며,

   상기 전기자는 고정되고,

   상기 프레임의 바닥에는 내측 또는 외측방향으로 융기된 복수의 보강 엠보싱이 중앙을 중심으로 반경방향으로 일정 길이 연장되어 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계.
5. 제4항에 있어서,

   상기 보강 엠보싱의 정상부에는 엠보싱 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계.
6. 제4항에 있어서,

   상기 프레임의 측벽에는 측벽 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 회전 기계.

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