KR100312343B1 - 단상의브러쉬레스팬모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일이 부착되는 스테이터 요크의 외주면측으로 마그네트의 외주면과 대향하는 코깅발생용 돌기가 구비되게 하므로서 축방향에서의 공극을 균일하게 유지시키면서 회전 리플(ripple)을 저감시킬 수 있도록 하는 단상의 브러쉬레스 팬 모터에 관한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위한 수단으로 본 발명은 스테이터 요크(40)를 마그네트(80)의 외경보다 큰 직경을 갖는 원판형으로 구비하여 마그네트(80)와 균일한 공극을 이루도록 하고, 스테이터 요크(40)의 외주면에는 마그네트(80)의 외주면과 대향하는 코깅발생용 돌기(90)가 복수개로서 돌출되게 구비하므로서 코깅발생을 축방향이 아닌 반경방향에서 유발되게 하여 축방향에서의 회전 리플을 최소화하는 동시에 구동시의 진동과 소음이 방지되도록 하는데 특징이 있다.

Description

단상의 브러쉬레스 팬 모터

본 발명은 코일이 부착되는 스테이터 요크의 외주면측으로 마그네트의 외주면과 대향하는 코깅발생용 돌기가 구비되게 하므로서 축방향에서의 공극을 균일하게 유지시키면서 회전 리플(ripple)을 저감시킬 수 있도록 하는 단상의 브러쉬레스 팬 모터에 대한 것이다.

일반적으로 1상의 브러쉬레스 팬 모터는 크게 레이디얼 타입(radial type)과 액시얼 타입(axial type)으로 구분되며, 본 발명은 이중 액시얼 타입의 팬 모터를 개선한 것이다.

종전의 액시얼 타입의 팬 모터는 도 에서 보는바와 같이 프레임(110)의 내경면에는 베어링 홀더(120)가 압입되어 고정되고, 베어링 홀더(120)의 안쪽으로는 베어링(121)에 의해 회전축(130)이 지지되며, 프레임(110)의 내경부(111)에서 단턱이 지게 형성한 외주면에는 단상의 코일(180)을 고정시킨 스테이터 요크(170)를 부착한 인쇄회로기판(160)이 안착되도록 하고 있다.

회전축(130)의 상단부에는 로터(140)가 고정되며, 스테이터 요크(170)에 고정시킨 단상의 코일(180)과 마주보는 로터(140)의 저면에는 N,S극을 교대로 착자시킨 마그네트(150)가 부착된다.

한편 로터(140)의 외주면에는 방사상으로 프레임(110)의 외경부(112)의 내주면에 근접되게 다수개의 블레이드(141)가 일체로 형성되며, 마그네트(150)가 부착되는 면에는 로터 요크(142)가 개입된다.

이와같은 팬 모터에서 단상의 코일(180)에 전원을 인가하게 되면 코일(180)과 대향하는 마그네트(150)간에는 전자기력이 발생하면서 상호작용에 의해 마그네트(150)가 부착되어 있는 로터(140)를 회전시키게 된다.

한편 코일(180)과 마그네트(150)간 상호작용시 코일 토크(coil torque)는 각 극성의 단부에서 거의 정지되는 상태가 된다.

이러한 토크의 제로점을 통상 불기동점(dead point)이라 하며, 이러한 토크의 불기동점을 제거해야만 연속적인 구동이 가능하게 된다.

이같은 불기동점을 제거시키기 위해 현재는 도 에서와 같이 스테이터 요크(170)의 외주면을 일부 부채꼴 형상으로 절개되게 하여 마그네트(150)와의 공극이 불균일하게 이루어지게 하므로서 코깅력을 유발시켜 이때 발생되는 코깅 토크와 코일 토크간 합성에 의해 최적의 합성 토크를 얻을 수 있도록 하고 있다.

하지만 상기와 같이 코깅력을 발생시키기 위하여 스테이터 요크(170)의 외주면을 일부 절개하게 되면 비록 공극을 불균일해지는 효과에 의해서 코깅력을 발생시키게 되는 것이기는 하나 마그네트(150)와의 공극이 불균일해지게 되면 축방향으로의 자기 흡인력에 차이가 발생되고, 이로인해 회전축(130)의 휨변형을 야기시키게 되므로서 로터(140)의 구동시 회전 리플을 유발시켜 진동과 소음의 발생 원인이 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스테이터 요크는 마그네트와 균일한 공극을 갖도록 하고, 스테이터 요크의 외주면으로는 마그네트의 외주면과 대향하는 높이로 코깅발생용 돌기가 돌출되게 형성하여 공극의 불균일로 인한 회전 리플의 발생을 저감시키므로서 구동시의 진동 및 소음 발생을 방지시키는데 본 발명의 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 회전축과 베어링의 접촉에 따른 마찰을 최소화하여 내구력을 증대시키므로서 수명의 연장과 함께 성능에 대한 신뢰성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 팬 모터의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 코깅발생용 돌기의 형성 구조를 도시한 요부 평면도,

도 3은 본 발명의 코깅발생부를 도시한 요부 확대도,

도 4는 종래 팬 모터의 단면도,

도 5는 종래 코깅발생 구조를 도시한 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프레임 20 : 베어링 홀더

30 : 인쇄회로기판 40 : 스테이터 요크

50 : 아마츄어 코일 60 : 회전축

70 : 로터 80 : 마그네트

90 : 코깅발생용 돌기

상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은 수직으로 상향 돌출되는 내경부와 외경부를 갖는 프레임과,

프레임의 내경부에 압입되는 베어링 홀더와 그 내부에서 상하로 일정간격 이격시켜 구비되는 베어링으로 구비되는 축지지수단과,

인쇄회로기판과 상부로 1상의 코일을 부착한 스테이터 요크가 상부로 적층되게 하여 프레임의 내경부에서 단층진 외주면에 안착되도록 한 스테이터와,

축지지수단의 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 회전축과,

회전축의 상단부에 고정되며, 1상의 코일과 마주보는 저면에는 마그네트가 부착되도록 한 로터로 이루어지는 1상의 브러쉬레스 팬 모터에 있어서,

상기한 스테이터 요크는 마그네트와 균일한 공극을 갖도록 마그네트 보다는 큰 직경을 갖는 원형의 형상으로 구비하고, 스테이터 요크의 외주면에는 소정의 위치에 마그네트의 외주면과 대향하는 높이로 2개 이상의 코깅발생용 돌기가 돌출되도록 하는 구성이 특징이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 단상의 브러쉬레스 팬 모터를 도시한 수직의 단면도로서, 최하부에는 수직으로 상향 돌출되는 내경부(11)와 외경부(12)를 갖는 프레임(10)이 구비되도록 한다. 프레임(10)의 중앙에는 축지지수단이 구비되며, 그 외측에는 스테이터가 견고하게 고정되고, 축지지수단에는 구동수단을 회전 가능하게 결합되도록 하여 외부로부터의 전원에 의해서 구동하게 되는 구조는 종전과 대동소이하다.

즉 축지지수단은 프레임(10)의 내경부(11)의 안쪽으로 압입되는 베어링 홀더(20)와 베어링 홀더(20)의 내부에서 상하로 일정 간격 이격시킨 베어링(21)으로 이루어지는 구성이다.

그리고 스테이터는 인쇄회로기판(30)과 그 상부로 적층되는 스테이터 요크(40)와 그 상부에 부착되는 단상의 코일(50)로서 이루어지고, 프레임(10)의 내경부(11)에서 단턱진 외주면에서 견고하게 안착되는 구성이다.

또한 축지지수단의 베어링(21)에는 회전축(60)의 하단이 압입되어 고정되고, 회전축(60)의 상단부에는 로터(70)가 결합되어 회전축(60)과 함께 회전 가능하게 지지되는 구동수단이 구비된다.

구동수단에서 상부의 로터(70)에는 외주면에 종전과 마찬가지로 다수개의 블레이드(71)가 방사상으로 형성되고, 단상의 코일(50)과 마주보는 저면에는 로터 요크(72)와 함께 축방향으로 스테이터 요크(40)와 균일한 공극을 갖는 마그네트(80)가 부착된다.

마그네트(80)는 통상 N,S극을 교대로 착자하여 2P(P는 1이상의 정수)의 갯수로 자극을 갖도록 하는 것이나 대개는 필요로 하는 구동력을 얻을 수 있도록 하기 위해 팬 모터에서는 6극 이상을 사용하므로 본 발명에서는 가장 일반적으로 사용되는 타입인 6극의 마그네트(80)가 적용된 구조에 의해 설명한다.

본 발명은 스테이터 요크(40)를 마그네트(80)에 대하여 균일한 공극을 가질 수 있도록 마그네트(80)의 외경보다는 큰 직경을 갖는 원판형 플레이트로서 구비하고, 원판형인 스테이터 요크(40)의 외주면에는 하나 이상, 바람직하게는 마그네트(80)의 전체 자극수에 대하여 1/2개인 코깅발생용 돌기(90)가 서로 등간격으로 형성되도록 하는 것이 가장 두드러진 특징이다.

이때 코깅발생용 돌기(90)는 마그네트(80)의 외주면과 대향되는 높이로 상향 돌출시킨 형상이며, 이는 스테이터 요크(40)의 외주면에 별도로 부착시키거나 스테이터 요크(40)의 제작시 일체로 부착되게 하는 구조로서 형성되도록 한다.

그리고 코깅발생용 돌기(90)의 형성 위치는 가장 바람직한 코깅 토크가 코일 토크의 1/2이면서 위상차가 45° 앞선 조건이 될 때 비로소 최적의 합성 토크를 얻을 수가 있으므로 이때의 코깅 위치는 코일(50)에서 토크가 발생되는 위치인 도 2에서와 같은 단상의 코일(50)의 각 꼭지점이 토크가 발생되는 위치이므로 각 꼭지점으로부터 마그네트(80)의 한 자극에 대해서 약 1/4의 각도만큼 마그네트(80)의 회전방향으로 이동시킨 부위이다.

한편 단상의 모터에서 마그네트(80)가 6극인 경우 최근에는 코일 토크가 3곳에서 발생되도록 하는 삼각형 형상의 코일을 적용한 구조가 가장 많다.

따라서 마그네트(80)가 6극인 경우에는 그의 1/2개인 3개의 코깅발생용 돌기(90)를 형성시키면서 각 코깅발생용 돌기(90)는 마그네트(80)와 상호작용하는 코일(50)의 토크 발생 위치인 꼭지점의 중심에서 회전방향으로 한 자극의 1/4 각도인 약 15°로 이동시킨 위치에 형성되고, 각 코깅발생용 돌기(90)는 120°의 등간격으로 이격시키게 되는 것이다.

이와같이 코깅발생용 돌기(90)를 형성시키게 되면 일단 스테이터 요크(40)와 마그네트(80)간 공극이 균일해지게 되므로 서로의 자기 흡인력이 균일해지면서 축방향으로의 회전 리플이 감소된다.

즉 도 3에서와 같이 스테이터 요크(40)와 마그네트(80)간에는 균일한 공극이 유지되므로 자기 흡인력이 균일하게 분포되고, 마그네트(80)의 측방향에서는 코깅발생용 돌기(90)에 의해 코깅 토크를 유발시키게 되므로 회전축(60)의 구동을 안정시키게 되는 것이다.

따라서 스테이터 요크(40)와 마그네트(80)간 공극에서의 축방향 코깅은 생략되고, 스테이터 요크(40)의 외주면에서 상향 돌출되게 한 코깅발생용 돌기(90)가 마그네트(80)의 외주면과 서로 대향하여 코깅을 발생시키게 되므로 결국 축방향 공극에서의 자기 흡인력에는 전혀 영향을 주지 않게 된다.

이로서 종전과 같이 공극의 불균일로 인해 발생되는 회전 리플을 방지할 수가 있게 되며, 특히 회전 리플에 의한 회전축(50)과 베어링(21)간 마찰을 대폭적으로 줄일 수 있게 되고, 그로인해 회전 리플에 의한 진동과 소음 유발을 방지시킬 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명에 따라 축방향의 공극을 균일하게 유지시키므로서 자기 흡인력의 안정을 제공하게 되어 회전 리플의 최소화를 달성하게 되고, 그로서 모터 구동시의 진동이나 소음발생을 방지시키게 되어 성능에 대한 신뢰성을 더욱 향상시키게 되는 매우 유용한 효과가 있게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 수직으로 상향 돌출되는 내경부와 외경부를 갖는 프레임과, 프레임의 내경부에 압입되는 베어링 홀더와 그 내부에서 상하로 일정간격 이격시켜 구비되는 베어링으로 구비되는 축지지수단과, 인쇄회로기판과 상부로 1상의 코일을 부착한 스테이터 요크가 상부로 적층되게 하여 프레임의 내경부에서 단층된 외주면에 안착되도록 한 스테이터와, 축지지수단의 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 회전축과, 회전축의 상단부에 고정되며, 1상의 코일과 마주보는 저면에는 마그네트가 부착되도록 한 로터로 이루어지는 1상의 브러쉬레스 팬 모터에 있어서, 상기한 스테이터 요크는 마그네트와 균일한 공극을 갖도록 마그네트 보다는 큰 직경을 갖는 원형의 형상으로 구비하고, 스테이터 요크의 반경방향 외주면에는 소정의 위치에 마그네트의 외주면과 대향하는 높이로 2개 이상의 코깅발생용 돌기가 돌출되도록 하는 구성을 특징으로 하는 단상의 브러쉬레스 팬 모터.