KR100645954B1 - 브러시리스 모터의 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 브러시리스 모터의 회전자는, 회전자 코어의 둘레에 영구자석이 N극과 S극이 교대로 착자(着磁) 형성되며, 영구자석의 내경부 형상은 각 자극 경계부 사이의 두께가 가운데를 정점으로 하여 대칭형으로 증감되도록 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서, 영구자석의 각 극의 내경부 형상은 회전자 코어의 중심 방향으로 돌출된 원호형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이상과 같은 구성에 의하면, 회전자와 고정자 사이의 공극에서의 자속분포가 정현파(正弦波)를 형성함으로써 모터의 소음을 저감할 수 있다.

브러시리스, 모터, 회전자, 정현파

Description

브러시리스 모터의 회전자{Rotor of Brushless Motor}

도 1은 종래의 브러시리스 모터의 회전자를 나타낸 요부 분해 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 회전자에 의한 자속분포 파형을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 회전자를 나타낸 요부 분해 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 회전자에 의한 자속분포 파형을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 회전자 코어 20 : 회전축

30 : 영구자석 30a : 경계부

본 발명은 브러시리스 직류(BLDC : Brushless DC) 모터의 내륜 회전형 회전자(Inner Rotor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정현파(正弦波) 자계 특성을 갖도록 영구자석의 내경부 형상을 개선한 브러시리스 모터의 회전자에 관한 것이다.

일반적으로 브러시리스 모터는 가변속 제어가 가능한 모터로서, 통상 전동팬 이나 세탁기의 세탁조를 회전시키는 구동원으로 사용되고 있다. 이러한 브러시리스 모터의 일례가 대한민국 특허공개공보 제1990-60477호(1997년 7월 26일 공개)에 개시되어 있다.

상기 공개공보에 개시된 종래의 브러시리스 모터는 내륜 회전형 회전자(Inner Rotor)를 채용한 것으로서, 크게 원기둥 형상의 회전자와, 상기 회전자의 외주에 일정 공극(Air Gap)을 두고 배치된 고정자로 구성된다. 상기 고정자에 전류를 인가하면 회전자는 고정자와의 상호 작용으로 발생된 전자기력에 의해 회전하게 된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 브러시리스 모터의 회전자는, 회전자 코어(1)와, 이 회전자 코어(1)의 중심에 압입된 회전축(2)과, 회전자 코어(1)의 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치되도록 착자(着磁)된 환형(環形)의 영구자석(3)으로 이루어진다. 일반적으로 영구자석(3)으로는 플라스틱 자석 또는 소결 페라이트 자석을 사용하며, 두께가 일정하도록 외경부와 내경부가 동심원 형태로 형성된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 브러시리스 모터의 회전자에 의하면, 영구자석(3)의 두께가 일정하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전자의 회전각에 따른 영구자석(3)의 외주면과 고정자 사이의 공극(Air Gap)에서의 자속분포가 구형파(矩形波)에 가까운 파형을 형성하게 된다. 이렇게 자속분포의 파형이 구형파에 가깝게 되면, N극과 S극의 경계부에서 고조파(高調波) 성분을 갖게 되어 회전자가 균일하게 회전할 수 없으므로, 회전자가 회전시 진동하게 됨으로써 소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 회전자와 고정자 사이의 공극에서 자속분포의 파형이 정현파(正弦波)를 이루도록 영구자석의 내경부 형상을 개선한 브러시리스 모터의 회전자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 회전자는, 회전자 코어의 둘레에 N극과 S극이 교대로 착자(着磁) 형성된 영구자석을 포함하는 브러시리스 모터의 회전자에 있어서, 상기 영구자석의 내경부 형상은 각 자극 경계부 사이의 두께가 가운데를 정점으로 하여 대칭형으로 증감되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각 자극의 내경부 형상은 상기 회전자 코어의 중심 방향으로 돌출된 원호형으로 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 회전자는, 회전자 코어(10)와, 이 회전자 코어(10)의 중심에 압입된 회전축(20)과, 회전자 코어(10)의 둘레에 N극과 S극이 교대로 배치되도록 착자(着磁) 형성된 영구자석(30)으로 이루어진다. 여기서, 상기 영구자석(30)으로는 플라스틱 자석 또는 소결 페라이트 자석을 사용한다.

상기 영구자석(30)의 외경부는 종래와 같이 동심원 형태로 형성되지만, 내경 부는 N극과 S극의 각 경계부(30a) 사이에서 회전축(20) 방향으로 돌출된 원호(圓弧) 형태가 연속되도록 형성된다. 따라서, 각 자극의 두께는 그 중심부를 정점으로 하여 다른 극과의 경계부(30a)까지 포물선으로 완만하게 감소하게 된다.

이상과 같은 구성에 의하면, 영구자석(30)의 두께가 각 자극 사이의 경계부(30a)를 기준으로 하여 원주 방향으로 변화됨으로써, 영구자석(30)에서 발생되는 자속량도 이러한 두께의 변화에 따라 변화된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전자가 회전하게 되면, 그 회전각에 따른 영구자석(30)의 외주면과 고정자 사이의 공극(Air Gap)에서의 자속분포는 정현파(正弦波)를 형성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 회전자에 의하면, 회전자와 고정자 사이 공극에서의 자속분포가 정현파를 형성하게 됨으로써, 회전자의 회전시 영구자석(30)의 각 자극 사이의 경계부(30a)에서 고조파(高調波) 성분의 발생을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 코깅 토오크(Cogging Torque) 및 토오크 리플(Torque Ripple)을 저감할 수 있으므로, 회전자의 회전 진동을 최소화 하여 모터의 소음을 최소화 할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 회전자 코어의 둘레에 N극과 S극이 교대로 착자(着磁) 형성된 영구자석을 포함하는 브러시리스 모터의 회전자에 있어서,

   상기 영구자석의 내경부 형상은 각 자극 경계부 사이의 두께가 가운데를 정점으로 하여 대칭형으로 증감되도록 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터의 회전자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 자극의 내경부 형상은 상기 회전자 코어의 중심 방향으로 돌출된 원호형으로 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터의 회전자.

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