KR100257778B1

KR100257778B1 - 브러시리스 모터

Info

Publication number: KR100257778B1
Application number: KR1019970064979A
Authority: KR
Inventors: 정만실
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2000-06-01
Also published as: KR19990046840A

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터에 관한 것으로, 중앙에 샤프트가 축설되며 하부 내측에 영구 자석이 부착되어 회전운동 하는 회전자 요크와, 이 회전자 요크에 하부에서 일체로 결합되는 플레이트와, 이 플레이트와 상기 회전자 요크의 사이에서 중앙에 베어링이 설치되는 보스 부재에 의해 이격되며 복층의 피씨비 패턴 코일이 원주 배열된 고정자로 이루어져, 종래 브러시리스 모터의 고정자를 이루고 있던 플레이트를 회전자 요크에 결합시켜 회전자 요크와 플레이트가 같이 회전하므로 상대적인 운동이 발생되지 않게 한다. 따라서 상대적인 운동에서 발생하는 마찰력, 와전류 손실 그리고 히스테리시스 손실을 방지하므로 모터의 효율을 높이는 효과가 있다.

Description

브러시리스 모터

본 발명은 브러시리스 모터에 관한 것으로, 특히 기존의 고정자 요크를 이루고 있던 플레이트를 영구 자석을 둘러싸고 있는 회전자 요크와 결합시킴으로써 기존의 고정자 요크와 회전자 요크 사이에서 발생하였던 상대적인 운동을 제거하여 자속의 변화에 의한 와전류 손실이나 히스테리 손실과, 마찰 손실을 방지한 브러시리스 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 브러시리스 모터(Brushless Motor)는 모터의 코일에 공급되는 전류의 방향을 바꿔주는 브러시를 제거하여, 브러시에 의해 발생되는 손실을 감소시킨 모터로서 정확한 회전수와 회전 속도를 필요로 하는 기기에 사용되고 있다.

이와 같은 일반적인 브러시리스 모터중 액시얼 갭 머신(Axial Gap Machine)의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 모터 전체를 지지하며, 상부에는 피씨비(70)가 형성된 고정자 요크(71)와, 이 고정자 요크(71)의 피씨비(70) 상측 면에 원주 형태로 부착되어 외부에서 전류를 공급받아 자계를 발생시키는 다수 개의 권선 코일(72)과, 이 권선 코일(72)과 대향되게 설치되어 회전운동을 하는 회전자 요크(73)와, 이 회전자 요크(73)의 상부면에 부착되며 중앙에 원형공이 형성된 원판 형상의 영구 자석(74)과, 상기 회전자 요크(73)의 중앙에 끼움 결합되며 상기 고정자 요크(71)에 베어링(75)을 매개로 결합되는 샤프트(76)로 이루어진다.

그리고, 회전자 요크(73)의 상측 중앙에는 회전자 요크(73)의 회전력을 전달할 수 있는 풀리(77)가 샤프트(76)에 끼움 결합된다.

또한, 상기 권선 코일(72)은 강력한 자계를 발생시키기 위하여 복층으로 감겨있으며, 상기 영구 자석(74)은 상기 권선 코일(72)에 대응되는 크기로 N극과 S극이 교대로 착자되어 있다.

이와 같은 구성의 종래 브러시리스 모터의 동작은 먼저 권선 코일(72)에 전류가 흐르면 코일이 권선된 면의 수직 방향으로 자계가 발생한다. 이 때 다수 개의 권선 코일(72)에는 교대로 N극과 S극의 자계가 발생한다. 만일 N극의 자계가 발생하고 있는 권선 코일(72)의 상부에 영구 자석(74)의 N극으로 착자된 부분이 위치한다면 반발력을 받게되고, 만일 S극의 자계가 발생하고 있는 권선 코일(72)의 상부에 영구 자석(74)의 N극으로 착자된 부분이 위치한다면 흡인력을 받게된다. 권선 코일(72)과 영구 자석(74) 사이에 발생한 반발력과 흡인력으로 회전자 요크(73)가 회전하기 시작하면 회전자 요크(73)의 영구 자석(74)의 회전 정도를 검출하여 권선 코일(72)에 공급되는 전류의 방향을 바꿔준다. 이러한 방식으로 회전자 요크(73)는 회전을 계속한다.

그러나, 종래의 브러시리스 모터는 회전운동 하는 회전자 요크(73)의 영구 자석(74)과 고정되어 있는 고정자 요크(71) 사이에 자력에 의한 인력이 작용하므로 마찰 손실이 발생하고, 또한 영구 자석(74)에 N, S극이 교대로 착자되어 있으며 이러한 영구 자석(74)이 회전운동을 하면 고정자 요크(71)에 영향을 미치는 자계의 방향이 계속해서 변하게 되므로 와전류 손실과 히스테리 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 종래의 고정자를 이루고 있던 플레이트를 영구 자석을 둘러싸고 있는 회전자 요크에 결합시켜, 회전자 요크와 플레이트가 같이 회전하므로 상대적인 운동을 방지한다. 따라서, 자속의 변화에 의한 와전류 손실이나 히스테리 손실과, 자력에 의한 마찰 손실을 제거한 브러시리스 모터를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 샤프트가 축설되며 하부 내측에 영구 자석이 부착되어 회전운동 하는 회전자 요크와, 이 회전자 요크에 하부에서 일체로 결합되는 플레이트와, 이 플레이트와 상기 회전자 요크의 사이에서 중앙에 베어링이 설치되는 보스 부재에 의해 이격되며 복층의 피씨비 패턴 코일이 원주 배열된 고정자로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 브러시리스 모터의 단면도.

도 2는 본 발명의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 피씨비 패턴 코일 2: 고정자

3: 베어링 4: 보스 부재

5: 샤프트 6: 회전자 요크

7: 원형공 8: 영구 자석

9: 플랜지 10: 플레이트

11: 볼트

본 발명의 구성은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 외부에서 전류를 공급받아 자계를 발생시키는 다수 개의 코일이 원주형으로 배열된 피씨비 패턴 코일(1)이 복층으로 형성된 고정자(2)와, 이 고정자(2)의 중앙에 베어링(3)이 설치되도록 형성된 보스 부재(4)와, 고정자(2)의 상측에 대향되게 설치되며 보스 부재(4)에 축설된 샤프트(5)에 결합되는 회전자 요크(6)와, 이 회전자 요크(6)의 하부 내측면에 부착되며 중앙에 원형공(7)이 형성된 원판 형상의 영구 자석(8)과, 회전자 요크(6)의 하부 원주를 따라 형성된 플랜지(9)와, 이 플랜지(9)에 결합되고 중앙에 원형공이 형성되며 고정자(2)의 하측에 이격되게 회전자 요크(6)의 플랜지(9)에 결합되는 플레이트(10)로 이루어진다.

그리고, 보스 부재(4)에는 본 발명 모터가 사용되는 데크(미도시)에 볼트(11)로 결합시킬 수 있도록 볼트공이 형성되고, 회전자 요크(6)의 상측 중앙에는 회전자 요크(6)의 회전력을 전달할 수 있는 풀리(12)가 샤프트(5)에 끼움 결합된다.

또한, 피씨비 패턴 코일(1)은 강력한 자계를 발생시키기 위하여 복층으로 형성되며, 영구 자석(7)은 상기 피씨비 패턴 코일(1)에 대응되는 크기로 N극과 S극이 교대로 착자되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 고정자(2)의 피씨비 패턴 코일(1)에 전류가 흐르면 피씨비 패턴 코일 면의 수직 방향으로 자계가 발생한다. 이 때 다수 개의 피씨비 패턴 코일(1)에는 교대로 N극과 S극의 자계가 발생한다. 만일 N극의 자계가 발생하고 있는 피씨비 패턴 코일(1)의 상부에 영구 자석(7)의 N극으로 착자된 부분이 위치한다면 반발력을 받게되고, 만일 S극의 자계가 발생하고 있는 피씨비 패턴 코일(1)의 상부에 영구 자석(7)의 N극으로 착자된 부분이 위치한다면 흡인력을 받게된다. 피씨비 패턴 코일(1)과 영구 자석(7) 사이에 발생한 반발력과 흡인력으로 회전자 요크(6)가 회전하기 시작하면, 이 회전자 요크에 결합된 플레이트(10)도 같은 속도로 회전하며, 회전자 요크(6)에 부착된 영구 자석(7)의 회전 정도를 검출하여 전류방향 변환 제어 신호를 발생하는 센서(미도시)에 의해 피씨비 패턴 코일(1)에 공급되는 전류의 방향을 바꿔준다. 이러한 방식으로 회전자 요크(6)는 회전을 계속한다.

이 때, 플레이트(10)는 영구 자석(7)으로부터 발생되는 자력선의 누설을 방지할 뿐만 아니라 회전자 요크(6)와 결합되어 있으므로, 회전자 요크(6)와 같은 속도로 회전 운동한다.

따라서, 종래의 브러시리스 모터의 회전운동 하는 회전자 요크에 부착된 영구 자석과, 고정되어 있는 고정자 요크 사이에 자력에 의한 인력 때문에 발생하였던 마찰 손실이 발생하지 않는다.

그리고, 회전자 요크(6)의 영구 자석(7)에 N, S극이 교대로 착자되어 있으며 이러한 영구 자석(7)이 회전운동을 하면서 고정자 요크에 영향을 미치는 자계의 방향이 계속해서 변하게 되어 발생하였던 와전류 손실과 히스테리 손실은 회전자 요크(6)의 영구 자석(7)과 플레이트(10)의 사이에 상대적인 운동이 발생하지 않으므로 히스테리 손실과 와전류 손실은 발생하지 않는다.

본 발명은 이상 설명에서와 같이 종래 브러시리스 모터의 고정자를 이루고 있던 플레이트를 회전자 요크에 결합시켜 회전자 요크와 플레이트의 상대적인 운동이 발생되지 않도록 함으로써 마찰력, 와전류 손실 그리고 히스테리시스 손실을 제거하여 모터의 효율을 높이는 효과가 있다.

Claims

중앙에 샤프트(5)가 축설되며 하부 내측에 영구 자석(7)이 부착되어 회전운동 하는 회전자 요크(6)와, 이 회전자 요크(6)에 하부에서 일체로 결합되는 플레이트(10)와, 이 플레이트(10)와 상기 회전자 요크(6)의 사이에서 중앙에 베어링(3)이 설치되는 보스 부재(4)에 의해 이격되며 복층의 피씨비 패턴 코일(1)이 원주 배열된 고정자(2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터.