KR100400575B1 - 스켈리턴 타입 무정류자 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스켈리턴 타입 무정류자 전동기에 관한 것으로서, 원통형상의 로터와; 상기 로터의 반경방향을 따라 소정의 공극을 두고 상기 로터를 수용할 수 있도록 호형상을 이루는 제1폴슈 및 제2폴슈와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 각 일측을 상호 일체로 연결하도록 형성되는 링크부와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 타측이 상호 소정의 공극을 이루도록 형성되는 개방부를 구비한 제1코어와, 상기 제1코어의 상기 개방부측에 소정 간격을 두고 결합되는 제2코어와, 상기 제2코어에 결합되는 보빈과, 상기 보빈의 둘레에 권취되는 코일을 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 누설자속의 발생을 억제하여 효율을 제고시킬 수 있는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기가 제공된다.

Description

스켈리턴 타입 무정류자 전동기{SKELETON TYPE BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR}

본 발명은, 스켈리턴 타입 무정류자 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 누설자속의 발생을 억제하여 효율을 제고시킬 수 있는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 스켈리턴 타입 무정류자 전동기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 스테이터코어의 정면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 스켈리턴 타입 무정류자 전동기는, 로터(11)와, 로터(11)를 소정의 공극을 두고 수용하는 스테이터(21)와, 로터(11)의 구동회로를 형성하는 피씨비(미도시)를 구비하고 있다.

로터(11)는 원형 단면형상을 가지며 둘레면에 상호 다른 자극을 가지도록 형성된 영구자석으로 이루어져 있다. 로터(11)의 축심에는 회전축(13)이 일체로 회전가능하도록 결합되어 있다.

회전축(13)의 길이방향을 따라 스테이터(21)의 양측에는 회전축(13)을 회전가능하게 지지하는 한 쌍의 하우징(15)이 각각 결합되어 있으며, 스테이터(21)의 일측에는 피씨비를 수용지지하는 피씨비커버(31)가 결합되어 있다.

스테이터(21)는, 강판을 절연적층하여 형성되는 스테이터코어(22)와, 스테이터코어(22)에 결합되는 보빈(27)과, 보빈(27)의 둘레에 권취되는 코일(29)을 구비하고 있다.

스테이터코어(22)는, 로터(11)를 수용할 수 있도록 원호상을 이루고 로터(11)를 사이에 두고 상호 대향 배치되며 양 단이 링크부(25)에 의해 상호 일체로 연결되는 제1폴슈(24a) 및 제2폴슈(24b)가 구비된 제1코어(23a)와, 제1코어(23a)에 일체로 결합되는 제2코어(23b)로 구성되어 있다. 각 링크부(25)의 내측에는 로터(11)의 초기 기동을 위해 로터(11)의 외경면으로부터 반경방향을 따라 이격되게 제1폴슈(24a) 및 제2폴슈(24b)로부터 확장되도록 함몰된 디텐트그루브(28)가 각각 형성되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 스켈리턴 타입 무정류자 전동기에 있어서는, 제1폴슈(24a) 및 제2폴슈(24b)의 양 측영역을 링크부(26)로 상호 일체로 연결되도록 하고 있어, 제1폴슈(24a) 및 제2폴슈(24b)에 상호 교번적으로 형성되는 자속중 일부가 링크부(26)를 통해 흐르게 되어 누설자속이 발생되고, 이에 기인한 유효자속의 감소로 기기의 효율이 저해된다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 누설자속의 발생을 억제하여 효율을 제고시킬 수 있는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 스켈리턴 타입 무정류자 전동기의 종단면도,

도 2는 도 1의 스테이터코어의 정면도,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스켈리턴 타입 무정류자 전동기의 스테이터코어영역을 도시한 도면,

도 4는 도 3의 스테이터코어의 정면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 로터 13 : 회전축

43a : 제1코어 43b : 제2코어

45a : 제1폴슈 45b : 제2폴슈

45c : 링크부 45d : 개방부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 원통형상의 로터와; 상기 로터의 반경방향을 따라 소정의 공극을 두고 상기 로터를 수용할 수 있도록 호형상을 이루는 제1폴슈 및 제2폴슈와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 각 일측을 상호 일체로 연결하도록 형성되는 링크부와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 타측이 상호 소정의 공극을 이루도록 형성되는 개방부를 구비한 제1코어와, 상기 제1코어의 상기 개방부측에 소정 간격을 두고 결합되는 제2코어와, 상기 제2코어에 결합되는 보빈과, 상기 보빈의 둘레에 권취되는 코일을 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 링크부 및 상기 개방부중 적어도 어느 하나는 상기 로터의 반경방향을 따라 외측으로 소정 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 링크부는 상기 로터의 반경방향을 따른 최소 폭이 0.5~1㎜ 인 것이 효과적이다.

상기 개방부는 상기 보빈측에 형성되며, 상기 보빈에는 상기 개방부를 향해 돌출되고 끝단이 상기 개방부를 차단하도록 차단부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스켈리턴 타입 무정류자 전동기의 스테이터코어영역을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 스테이터코어의 정면도이다. 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 스켈리턴 타입 무정류자 전동기는, 원형 단면형상의 영구자석으로 된 로터(11)와, 로터(11)를 회전가능하게 수용지지하는 스테이터(41)와, 스테이터(41)의 일측에 일체로 결합되며 로터(11)의 구동회로를 형성하는 피씨비를 포함하여 구성되어 있다.

스테이터(41)는, 로터(11)를 사이에 두고 상호 대향 배치되며 일측은링크부(45c)에 의해 일체로 연결되고 타측은 개방부(45d)에 의해 소정의 공극이 형성되도록 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)가 형성되어 있는 제1코어(43a)와 제1코어(43a)에 일체로 결합되는 제2코어(43b)로 구성되는 스테이터코어(42)와, 제2코어(43b)에 결합되는 보빈(49)과, 보빈(49)의 둘레에 권취되어 상호 교번적으로 자속을 발생시키는 제1코일(53a) 및 제2코일(53b)을 구비하고 있다.

제1코어(43a)는 거의 사각 판상의 강판을 절연 적층하여 형성되어 있으며, 중앙영역에는 로터(11)를 수용할 수 있도록 판면을 관통하여 제1폴슈(45a), 링크부(45c), 제2폴슈(45b) 및 개방부(45d)가 형성되어 있다. 이들의 둘레에는 로터(11)의 회전축(13)을 회전지지하는 하우징(15)이 결합될 수 있도록 결합공(46)과, 상호 간의 결합을 위한 리벳(44)이 통과할 수 있도록 리벳공이 관통형성되어 있다.

링크부(45c) 및 개방부(45d)영역은 스테이터코어(42)의 폭을 크게 전면적으로 증가시키지 아니하고 로터(11)의 외경을 증가시킬 수 있도록 판면방향을 따라 외측으로 각각 소정 돌출되어 있으며, 링크부(45c)는 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)의 각 끝단으로부터 중심영역으로 향할수록 점진적으로 판면방향을 따른 폭이 축소되게 형성되어 있다. 판면 방향을 따른 링크부(45c)의 최소폭은 0.5~1㎜로 형성되는 것이 바람직하다.

링크부(45c) 및 개방부(45d)의 내측 영역에는 로터(11)가 초기 기동시 자기 에너지가 평형 또는 “0”인 위치에 정지되는 것을 방지할 수 있도록 로터(11)의 반경방향을 따라 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)로부터 확장되게 제1디텐트그루브(47a) 및 제2디텐트그루브(47b)가 각각 형성되어 있다.

제1코어(43a)의 일측에는 보빈(49)이 결합될 수 있도록 보빈(49)의 길이에 대응되게 상호 이격되고 판면방향을 따라 외측으로 소정 연장된 한 쌍의 연장부(54)가 형성되어 있으며, 각 연장부(54)의 끝단에는 거의 반원형상을 가지는 돌출부(56)가 각각 형성되어 있다.

제2코어(43b)는 긴판상부재를 상호 절연적층하여 리벳 등에 의해 일체로 고정결합하여 형성되고, 일측 연부에는 제1코어(43a)의 돌출부(56)를 각각 수용할 수 있게 반원형상을 가지도록 함몰된 함몰부(54)가 각각 형성되어 있다.

한편, 보빈(49)은 축심을 따라 제2코어(43b)가 통과하여 결합될 수 있게 관상체로 형성되어 있으며, 길이방향을 따라 양 단부에는 둘레에 권취되는 제1코일(53a) 및 제2코일(53b)을 가이드할 수 있도록 플랜지(50)가 각각 형성되어 있다. 길이방향을 따라 중앙영역에는 제1코일(53a) 및 제2코일(53b)이 상호 분리되도록 함과 동시에 개방부(45d)의 공극사이에 삽입되어 외부로부터 이물질이 내부로 유입되는 것을 차단하는 차단부(52)가 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 로터(11)의 자극의 위치를 검출하는 검출수단의 검출결과에 기초하여 피씨비의 구동회로를 통해 제1코일(53a) 및 제2코일(53b)에 상호 교번적으로 전원이 인가되면, 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)에는 로터(11)의 자극의 위치에 대응되게 자속이 발생된다. 이에 따라 로터(11)는 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)에 발생된 자속과 자극의 상호 작용에 의해 회전축(13)을 중심으로 회전하게 된다.

한편, 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)중 어느 하나에 상호 교번적으로 발생되는 자속중 일부는 링크부(45c)를 통해 다른 하나로 흐르게 되며, 이 때 제1폴슈(45a) 및 제2폴슈(45b)의 각 일측은 개방부(45d)에 의해 상호 분리되어 있어 자속이 링크부(45c)를 통해 흐르게 된다.

따라서, 양측이 링크부(45c)로 연결되던 종래에 비해 자기포화치에 상대적으로 빨리 도달하게 되어 자기저항이 증가하게 되고 실질적으로 상호 자기적으로 분리된 것과 동일한 상태가 됨으로써 누설자속의 발생을 억제시키게 된다.

전술 및 도시한 실시 예에서는, 로터의 회전축을 중심으로 보빈측에 개방부를 형성하고 그 대향측에 링크부가 형성된 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 보빈측에 링크부를 형성하고 그 대향측에 개방부를 형성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로터를 사이에 두고 상호 대향배치되는 호형상의 제1폴슈 및 제2폴슈의 각 일측은 링크부로 상호 일체로 연결되도록 하고 각 타측은 소정 공극을 가지는 개방부를 형상하여 상대적으로 빨리 자기포화치에 도달하여 누설자속의 발생이 억제되도록 함으로써, 유효자속의 증가로 기기의 효율을 제고시킬 수 있도록 한 스켈리턴 타입 무정류자 전동기가 제공된다.

Claims (4)

1. 원통형상의 로터와; 상기 로터의 반경방향을 따라 소정의 공극을 두고 상기 로터를 수용할 수 있도록 호형상을 이루는 제1폴슈 및 제2폴슈와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 각 일측을 상호 일체로 연결하도록 형성되는 링크부와 상기 제1폴슈 및 제2폴슈의 타측이 상호 소정의 공극을 이루도록 형성되는 개방부를 구비한 제1코어와, 상기 제1코어의 상기 개방부측에 소정 간격을 두고 결합되는 제2코어와, 상기 제2코어에 결합되는 보빈과, 상기 보빈의 둘레에 권취되는 코일을 구비한 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 링크부 및 상기 개방부중 적어도 어느 하나는 상기 로터의 반경방향을 따라 외측으로 소정 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 링크부는 상기 로터의 반경방향을 따른 최소 폭이 0.5~1㎜ 인 것을 특징으로 하는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 개방부는 상기 보빈측에 형성되며, 상기 보빈에는 상기 개방부를 향해 돌출되고 끝단이 상기 개방부를 차단하도록 차단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스켈리턴 타입 무정류자 전동기.