KR100440536B1 - 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬 - Google Patents

Abstract

브러쉬리스 디씨 모터 팬은 로터, 스테이터, 구동회로, 및 변환회로를 포함한다. 변환회로의 입력은 교류전원과 연결되어 있다. 변환회로는 센서부재와 구동회로에 연결되기 전에 교류전원의 전압을 낮춘다. 구동회로는 스테이터의 코일이 교호적으로 전도되도록 양/음극을 갖는 교류를 출력한다. 이로써 로터를 구동하기 위한 교호적 자장을 생성한다.

Description

교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬{Brushless DC Motor Fan Driven By An AC Power Source}

본 발명은 교류 동력원에 의해 구동될 수 있는 브러쉬리스 디씨(D.C.: Direct-Current) 모터 팬에 관한 것이다.

기술 발전에 따라, 현재의 브러쉬리스 디씨 모터 팬은 축소된 크기, 가벼운 중량, 및 안정된 품질로 컴팩트하게 대량생산할 수 있다. 비록 널리 사용되지만, 보통의 가정에서 사용되는 교류 동력원으로는 구동할 수 없기 때문에 가정용으로는 아직은 적당하지 않다.

본 발명은 직류에 의하여 구동되는데 한정되지 않는 브러쉬리스 디씨 모터 팬을 제공하여 축소된 브러쉬리스 디씨 모터가 널리 통상적으로 사용되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 브러쉬리스 디씨 모터는 센서부재 및 구동회로와 연결하기 위해 교류를 변환하는 변환회로를 포함한다. 따라서, 구동회로는 모터 코일의 전류가 양/음극으로 교호적으로 전도될 수 있도록 하고, 이로 인해 로터의 영구자석과 상호작용하여 모터를 돌게 하는 교류의 자장을 생성한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들에 따른 바람직한 실시예에 의하여 보다 분명해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 브러쉬리스 디씨 모터의 분해사시도,

도 2는 도 1에 도시된 모터의 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 모터를 위한 회로의 블럭도,

도 4는 상세한 변환회로를 설명하는, 모터를 위한 회로의 개략도,

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 브러쉬리스 디씨 모터의 분해사시도,

도 6은 도 5에 도시된 모터 팬의 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 변환회로의 제 2실시예,

도 8a는 도 7중 A지점의 전압 파형도,

도 8b는 도 7중 B지점의 전압 파형도,

도 8c는 도 7중 C지점의 전압 파형도,

도 9는 본 발명에 따른 변환회로의 제 3실시예, 및

도 10은 본 발명에 따른 변환회로의 제 4실시예이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 브러쉬리스 디씨 모터의 제 1실시예는 일반적으로 로터(1), 스테이터(2), 축 튜브(3), 구동회로 기판(4), 및 고정판(5)을 포함한다.

로터(1)는 한 셋트 이상의 N극과 S극을 갖는 환형 영구자석(11)을 포함한다. 영구자석은 유도 목적으로 스테이터(2)의 둘레에 있다. 로터(1)는 축 튜브(3)내에 구비된 베어링(31)에 피봇 설치되는 축(12)을 포함한다. 로터(1)는 임펠러를 형성하기 위하여 복수의 블레이드를 포함한다. 선택적으로 축(12)은 그 끝단에 부착된 임펠러를 포함한다. 축(12)은 축(12)을 제 위치로 유지하기 위한 리테이너(6)(예: C-클립)와 결합하기 위하여 타단에 환형홈(13)을 포함한다.

스테이터(2)는 전극봉(부재번호 미부여) 둘레에 감겨진 코일(22)을 갖는 전극판(21)을 갖는다. 스테이터(2)는 축 튜브(3)가 관통되는 중심홀(23)을 포함한다. 따라서, 스테이터(2)는 로터(3)와 겹합한다. 스테이터(2)의 코일(22)은 전기적으로 연결되어 있고, 따라서 구동회로 기판(4)상의 구동회로에 하여 제어된다.

축 튜브(3)는 스테이터(2)의 중심홀(23)과 구동회로 기판(4)상의 홀(41)을 관통하여, 고정판(5)상의 허브(51)에 결합된다. 베어링(31)은 로터(1)의 축(12)을 피봇 지지하기 위하여 축 튜브상에 설치된다. 축 튜브(3) 및 고정판(5)상의 허브(51)는 필요에 따라 일체로 성형할 수 있다.

축 튜브(3)를 설치하기 위한 홀(41)에 덧붙여, 구동회로 기판(4)은 구동회로를 구성하는데 필요한 전기부품(42)을 포함한다. 구동회로 기판(4)은 펄스신호를 만들기 위해 영구자석(11)의 극성을 감지하는 센서부재(43)를 더 포함하고, 이로 인해 구동회로는 스테이터(2)의 코일(22)에 양/음 극성을 갖는 교류를 출력한다. 이는 로터(1)를 구동하는 교호적인 자기장을 생성하기 위함이다.

축 튜브(3)를 설치하기 위한 허브(51)에 덧붙여, 고정판(5)은 변환회로를 구성하는데 필요한 전기부품(52)을 포함한다. 고정판(5)은 변환회로에 대하여 입력과 같이 작용하는 동력선(53)을 갖고 있다. 동력선(53)은 가정의 교류 동력원과 전기적으로 연결되어 있다. 변환회로의 출력은 구동회로 기판(4)의 구동회로와 전기적으로 연결되어 있다. 바람직하게는 고정판(5)은 팬 또는 모터의 하우징과 일체이다.

본 발명에 따른 제 1실시예의 조립단면도인 도 2를 참조하면, 축 튜브(3)는 스테이터(2)와 구동회로 기판(4)을 관통하여 고정판(5)에 결합된다. 베어링(31)은 축 튜브(3)의 내부에 설치된다. 베어링(31)의 내경은 축(12)의 환형홈(13)에 끼워진 리테이너(6)에 의하여 위치를 잡는 축(12)을 수용한다. 따라서 로터(1)와 스테이터(2)는 함께 결합된다. 로터(1)의 영구자석(11)은 스테이터(2)의 둘레에 있어서, 로터(1)는 자기 유도 결과로 인하여 스테이터에 대해 상대적으로 회전가능하다. 축(12)은 임펠러(14)와 결합되고, 이로 인해 임펠러(14)는 로터(1)와 함께 회전한다. 선택적으로, 로터(1)는 위에서 언급한 바와 같이 임펠러를 형성하기 위해 블레이드들을 포함한다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 회로의 블럭도와 상세한 개략도를 나타낸다. 회로는 변환회로(54), 센서부재(43), 및 구동회로(44)를 포함한다. 변환회로 (54)는 정류기(541), 강압기(542), 및 필터(543)을 포함한다.

교류는 정류기(541)에 의하여 정류되고, 강압기(542)에 의하여 전압이 강하된다. 전압파형은 저전압의 직류 동력원이 되도록 필터(543)에 의하여 필터링되고 레귤레이팅 된다. 직류 동력원은 센서부재(43) 및 구동회로(44)와 전기적으로 연결되어 있다. 구동회로(44)는 로터(1)의 영구자석(11)의 극성 변화를 탐지하는 센서부재(43)와 함께 동작하여, 코일(22)에 양/음극을 갖는 전도된 교류를 공급한다. 따라서, 교호적인 자장이 로터(1)를 회전시키도록 형성된다.

더욱이, 변환회로(54) 및 구동회로(44)는 분리되거나 통합된 집적회로 칩셋으로 만들어지기 때문에 브러쉬리스 디씨 모터의 전체 사이즈를 더 최소화할 수 있고, 이로써 보다 쉽고 간단하게 조립과 생산이 가능해진다.

도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 브러쉬리스 디씨 모터를 설명한다. 스테이터("7"로 지정됨)는 제 1실시예와 다르고, 구동회로 기판(4)은 빠졌다. 도 5에서 설명되는 바와 같이, 스테이터(7)는 전극판(71)과 코일(72)을 포함하고, 상기 코일(72)은 상부 및 하부 전극판(71) 사이에서 축선에 대해 하나로 감겨져 있다. 제 1실시예에서 스테이터(2)의 코일(22)은 전극판(21)의 전극봉들 둘레에 반경방향으로 감겨져 있다. 따라서 제 2실시예에서 스테이터(7)는 보다 용이하게 제조할 수 있다. 더붙여, 구동회로 기판(4)은 제외되고, 센서부재(43)와 구동회로(44)는 고정판(5)상에 설치된다. 고정판(5)은 팬 또는 모터의 하우징과 일체가 된다.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 브러쉬리스 디씨 모터를 설명한다. 브러쉬리스 디씨 모터가 높은 토크 출력을 필요로 할때, 모터는 축 튜브(3)에 연속적으로 설치된 하나 이상의 스테이터(7) 및 감지를 위한 센서부재를 포함한다. 따라서 높은 토크 출력의 브러쉬리스 디씨 모터는 도 6에서 설명된 바와 같이 형성된다.

도 7은 본발명에 따른 변환회로 54의 제 2실시예를 설명하고, 여기서 다이오드는 교류전원상에서 반파형 정류를 생성하기위한 정류기(541)를 형성하기 위하여 교류 동력원에 직렬로 연결된다. 그리고 한 셋트의 저항이 병렬로 연결되어 구성된 강압기(542)는 전압 강하를 위해 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 필터링 캐패시터로 구성된 필터(543)가 병렬로 연결되어, 브러쉬리스 디씨 모터 팬을 구동하기 위한 직류전압을 형성한다.

도 8a는 도 7의 A 지점에서의 전압 파형도이고, 도 8b는 도 7의 B 지점에서의 전압 파형도이고, 도 8c는 도 7의 C 지점에서의 전압 파형도이다. A 지점의 교류 동력원의 전압 파형은 도 8a에 도시된다. 정류기(다이오드)(541)에 의하여 정류된 후, B 지점에서의 전압 파형은 도 8b에 도시된다. 필터(543)에 의하여 필터링되고 레귤레이션된 후, C 지점에서의 전압파형은 은 도 8c에 도시된다. 도 8a 및 도 8c에서 보는 바와 같이, 변환회로(54)를 통과한 후의 교류전원은 브러쉬리스 디씨 모터 팬을 구동하기 위한 적절한 직류전원으로 변환된다.

도 9는 본 발명에 따른 변환회로(54)의 제 3실시예를 도시한다. 본 실시예의 변환회로(54)의 강압기(542)는 트랜스포머의 형태이다. 전압강하 이후의 교류전원은 정류기(541)에 의하여 정류되고, 그리고 전압파형을 레큘레이팅 하기 위한 필터 캐패시터(543)에 의하여 최종적으로 필터링되고 레귤레이팅 된다. 그리고, 브러쉬리스 디씨 모터를 구동하기 위한 적절한 직류전원이 얻어진다.

도 10은 본 발명에 따른 변환회로(54)의 제 4실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 변환회로(54)의 필터(543)는 전압강하를 위해 병렬로 연결된 한 셋트의 저항들로 구성된 강압기(542)와 직렬로 연결된다. 그 후, 제너 다이오드(544)가 브러쉬리스 디씨 모터 팬을 구동하는 직류전원이 안정되도록 전압을 레귤레이팅 하는데 사용된다.

이상의 설명에 따르면, 본 발명에 따른 브러쉬리스 디씨 모터는 교류전원에 의해 직접 구동될 수 있으므로, 보다 넓은 응용이 가능하고, 종래의 브러쉬리스 디씨 모터에서 발생하는 전원의 불편함을 해소한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (30)

1. 축 로드 및 적어도 한 쌍의 N/S극을 갖는 로터 자석을 포함하는 로터;

   다수의 전극판과 코일을 포함하고, 축 튜브가 끼워지는 중심홀을 포함하는 스테이터;

   축을 피봇 지지하기 위해 내부에 베어링이 설치되고, 상기 스테이터의 상기 중심홀을 관통하는 축 튜브;

   센서부재 및 구동회로를 구성하는 다수의 전기부품을 포함하는 구동회로 기판; 및

   변환회로를 구성하는 다수의 전기부품을 포함하고, 교류전원과 전기적으로 연결되는 동력선을 포함하는 고정판;으로 구성되어,

   교류전원은 상기 변환회로에 의해 정류 필터링 및 레귤레이팅된 후 직류전원으로 변환되고, 상기 교류전원은 상기 구동회로를 구동하고 상기 영구자석의 극성변화를 감지하는 센서부재와 함께 동작하며, 이로 인해 상기 스테이터의 상기 코일에 양/음극의 전도된 교류를 제공하여 상기 로터를 구동하는 교호적 자장을 생성하는 것을 특징으로 하는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
2. 제 1항에 있어서, 상기 로터의 상기 축은 그 끝단에 형성된 환형홈을 포함하고, 상기 로터의 상기 축이 제위치에서 유지되도록 상기 환형홈에 끼워지는 리테이너를 더 포함하며, 상기 로터는 베어링에 수용되는 상기 축에 의하여 피봇 지지되는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
3. 제 2항에 있어서, 상기 로터의 상기 축은 상기 로터와 함께 회전하도록 환형홈이 없는 타단에 형성된 임펠러를 포함하는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
4. 제 1항에 있어서, 상기 로터는 임펠러를 형성하도록 복수의 블레이드를 포함하는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
5. 제 1항에 있어서, 상기 고정판은 상기 축 튜브를 확실히 설치하도록 허브를 포함하는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
6. 제 5항에 있어서, 상기 고정판의 상기 허브 및 상기 축 튜브는 일체로 형성된 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
7. 제 1항에 있어서, 상기 고정판의 상기 허브 및 상기 축 튜브는 일체로 형성된 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
8. 제 1항에 있어서, 두쌍 이상의 스테이터가 상기 축 튜브 둘레에 설치되고, 직렬로 연결된 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
9. 제 8항에 있어서, 상기 구동회로는 하나 이상의 상기 센서부재를 포함하는 교류전원으로 구동되는 브러쉬리스 디씨 모터 팬.
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