KR100656157B1 - Brushless DC Motor - Google Patents

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Abstract

진동 및 소음을 최소화하여 역기전력 파형을 정현화시킬 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터가 개시된다. 본 발명의 브러시리스 직류 모터는 고정자와 회전자를 포함하고, 회전자는 회전자 코어, 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀, 각 설치홀에 끼워지는 복수의 마그네트, 각 설치홀 사이에 마련된 복수의 단락방지홀을 구비한다. 단락방지홀은 상대적으로 회전자의 외주연에 가까이 놓여진 변의 길이가 그 반대측에 놓여진 변의 길이보다 작은 사다리꼴 형상을 가진다. 설치홀은 원주방향으로 배치된 장공부와, 장공부의 양단에서 회전자의 외주연을 향해 경사져서 연장한 한 쌍의 날개부로 이루어진다. 마그네트는 장공부에 결합되고, 한 쌍의 날개부는 서로 마주하는 방향으로 경사져서 공극을 형성하게 된다.Disclosed is a brushless direct current motor that minimizes vibration and noise to sinusoidal electromotive force waveforms. The brushless DC motor of the present invention includes a stator and a rotor, and the rotor includes a rotor core, a plurality of mounting holes provided in the rotor core, a plurality of magnets fitted in each of the mounting holes, and a plurality of mounting holes provided between the mounting holes. A short circuit prevention hole is provided. The short-circuit prevention hole has a trapezoidal shape in which the length of the side placed relatively near the outer circumference of the rotor is smaller than the length of the side placed on the opposite side thereof. The installation hole comprises a long hole arranged in the circumferential direction and a pair of wings extending inclined toward the outer circumference of the rotor at both ends of the long hole. The magnet is coupled to the long hole, the pair of wings are inclined in a direction facing each other to form a gap.

Description

브러시리스 직류 모터{Brushless DC Motor}Brushless DC Motor

도 1은 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터의 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view of a brushless direct current motor according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 회전자를 확대하여 보인 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view of the rotor shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터에서의 역기전력 선도를 보인 것이다.3 shows a counter electromotive force diagram in a brushless DC motor according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

10: 고정자 11: 요크부10: stator 11: yoke part

14: 코일 20: 회전자14: coil 20: rotor

21: 회전자 코어 22: 설치홀21: rotor core 22: mounting hole

23: 마그네트 27: 단락방지홀23: Magnet 27: Short circuit prevention hole

본 발명은 브러시리스 직류 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는 진동 및 소음을 최소화하여 역기전력 파형을 정현화시킬 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a brushless direct current motor, and more particularly, to a brushless direct current motor to minimize the vibration and noise to sinusoidal electromotive force waveform.

일반적으로 모터는 각종 전자제품에 설치되어 회전 구동력을 발생시키기 위 한 것으로, 이러한 모터의 한 종류로서 부피와 무게를 작게 할 수 있고 속도제어를 용이하게 할 수 있는 브러시리스 직류 모터가 있다.In general, a motor is installed in various electronic products to generate rotational driving force. As one kind of such motor, there is a brushless DC motor which can reduce volume and weight and facilitate speed control.

브러시리스 직류 모터는 고정자와, 고정자의 내부에 회전 가능하게 수용되는 회전자와, 회전자의 중심을 관통하여 설치되는 회전축을 구비한다. 고정자는 다수의 자성 강판을 대략 원통형상이 되도록 적층하여 만들어진 고정자 코어와, 이 고정자 코어에 원주방향으로 배열된 복수의 슬롯과, 복수의 슬롯에 감겨진 복수의 코일을 구비하여 구성된다.The brushless DC motor includes a stator, a rotor rotatably housed inside the stator, and a rotating shaft installed through the center of the rotor. The stator includes a stator core formed by stacking a plurality of magnetic steel plates in a substantially cylindrical shape, a plurality of slots arranged in the circumferential direction on the stator core, and a plurality of coils wound around the plurality of slots.

회전자는 고정자와 마찬가지로 다수의 자성 강판을 대략 원통형상이 되도록 적층하여 만들어져서 고정자의 중공부에 일정 간격 이격된 상태로 끼워지는 회전자 코어와, 회전자 코어에 원주방향으로 배열된 복수의 설치홀과, 각 설치홀에 끼워지는 복수의 마그네트를 구비하며, 회전축은 회전자의 중심에 형성된 중공부에 압입되어 회전자와 함께 회전하게 된다.Like the stator, the rotor is made by stacking a plurality of magnetic steel sheets to have a substantially cylindrical shape, and the rotor core is inserted at a predetermined interval from the hollow part of the stator, and a plurality of mounting holes circumferentially arranged in the rotor core. It is provided with a plurality of magnets fitted in each installation hole, the rotating shaft is pressed into the hollow formed in the center of the rotor to rotate with the rotor.

따라서 고정자의 슬롯에 감겨진 복수의 코일에 전류가 인가되면 각 코일의 극성이 순차적으로 변하게 되고, 이에 대응되는 회전자의 각 마그네트의 극성과 고정자의 각 코일에 형성되는 극성이 동일한 경우에 발생되는 반발력과 상이한 경우에 발생되는 흡인력에 의해 원심력이 발생하게 되며, 이에 따라 회전자가 회전축과 함께 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.Therefore, when current is applied to a plurality of coils wound in the slots of the stator, the polarities of the coils are sequentially changed, which is generated when the polarity of each magnet of the rotor and the polarity formed in each coil of the stator are the same. Centrifugal force is generated by the suction force generated when the reaction force is different from the repulsive force, and thus the rotor rotates together with the rotating shaft to generate a rotational driving force.

그러나 종래의 브러시리스 직류 모터는 회전자 코어가 진동과 소음이 많이 발생하는 구조로 이루어져서 역기전력 파형이 사다리꼴의 형태로 나타나게 되며, 이에 따라 브러시리스 직류 모터를 구동시키기 위한 구동장치에 고주파 성분이 포 함되는 구형파를 입력시켜야 하므로 구동효율이 떨어지게 되고, 제어가 어렵게 되며, 또한 다양한 제어 알고리즘을 적용할 수 없게 되는 단점이 있다.However, the conventional brushless DC motor has a structure in which the rotor core generates a lot of vibration and noise, so that the back EMF waveform appears in the shape of a trapezoid, and accordingly, a high frequency component is included in the driving device for driving the brushless DC motor. Since a square wave must be inputted, driving efficiency decreases, control becomes difficult, and various control algorithms cannot be applied.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진동 및 소음을 최소화하여 역기전력 파형을 정현화시킬 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention to provide a brushless DC motor capable of sine the electromotive force waveform by minimizing vibration and noise.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정자와 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a brushless DC motor having a stator and a rotor.

상기 회전자는 대략 원통형상으로 이루어진 회전자 코어, 상기 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀, 상기 각 설치홀에 끼워져서 고정되는 복수의 마그네트, 상기 각 설치홀 사이에 마련된 복수의 단락방지홀을 구비한 것을 특징으로 한다.The rotor includes a rotor core having a substantially cylindrical shape, a plurality of installation holes provided in the rotor core, a plurality of magnets fixed to each of the installation holes, and a plurality of short circuit prevention holes provided between the installation holes. It is characterized by one.

바람직하게, 상기 단락방지홀은 대략 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.Preferably, the short-circuit prevention hole is characterized in that it has a substantially trapezoidal shape.

바람직하게, 상기 단락방지홀은 상대적으로 상기 회전자의 외주연에 가까이 놓여진 변의 길이가 그 반대측에 놓여진 변의 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.Preferably, the short-circuit prevention hole is characterized in that the length of the side placed relatively close to the outer circumference of the rotor is smaller than the length of the side placed on the opposite side.

상기 설치홀은 원주방향으로 배치된 장공부와, 상기 장공부의 양단에서 상기 회전자의 외주연을 향해 경사져서 연장한 한 쌍의 날개부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The installation hole is characterized in that consisting of a long hole arranged in the circumferential direction, and a pair of wings extending inclined toward the outer circumference of the rotor at both ends of the long hole.

상기 마그네트는 상기 장공부에 대응하는 형상을 가져서 상기 장공부에 결합 되고, 상기 한 쌍의 날개부는 서로 마주하는 방향으로 경사져서 공극을 형성하게 되는 것을 특징으로 한다.The magnet has a shape corresponding to the long hole and is coupled to the long hole, characterized in that the pair of wings are inclined in a direction facing each other to form a void.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터의 대략적인 구조를 보인 것이다.1 shows a schematic structure of a brushless DC motor according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 자성 강판을 적층하여 대략 원통형상으로 형성된 고정자(10)와, 고정자(10)와 마찬가지로 다수의 자성 강판을 적층하여 원통형상으로 형성되며 고정자(10)에 일정 간격 이격된 상태로 수용되어 회전하게 되는 회전자(20)와, 회전자(20)의 중공으로 된 중심에 압입되어 회전자(20)와 함께 회전하게 되는 회전축(30)을 구비한다.As shown in FIG. 1, the brushless DC motor according to the present invention has a stator 10 formed in a substantially cylindrical shape by stacking magnetic steel sheets, and a plurality of magnetic steel sheets are stacked in a cylindrical shape like stator 10. And a rotor 20 that is received and rotated at a predetermined interval from the stator 10, and a rotating shaft 30 that is pressed into the center of the hollow of the rotor 20 to rotate together with the rotor 20. ).

고정자(10)는 고정자(10)의 외주연을 형성하는 원환형상의 요크부(11)와, 이 요크부(11)로부터 반경방향으로 내측을 향해 연장하여 형성된 복수의 티스부(12)와, 각 티스부(12) 사이에 형성된 복수의 슬롯(13)과, 자기적으로 3상의 자계를 형성하기 위해 복수의 슬롯(13)에 감겨진 코일(14)을 구비하여 이루어진다.The stator 10 includes an annular yoke portion 11 forming an outer circumference of the stator 10, a plurality of tooth portions 12 extending radially inwardly from the yoke portion 11, A plurality of slots 13 formed between each tooth portion 12 and a coil 14 wound around the plurality of slots 13 to magnetically form a three-phase magnetic field.

회전자(20)는 대략 원통형상으로 형성된 회전자 코어(21)와, 코어(21)의 중심부 외측에 원주방향으로 형성된 복수의 설치홀(22)과, 각 설치홀(22)에 끼워지는 복수의 마그네트(23)와, 회전축(30)이 끼워져서 회전자(20)와 함께 회전할 수 있도록 하기 위해 회전자(20)의 중심에 형성된 축홀(24)을 구비한다. 회전자(20)는 또한 축홀(24)과 설치홀(22) 사이에 형성된 복수의 착자용 핀홀(25)과, 설치홀(22)의 외측에 설치된 복수의 리벳용 핀홀(26), 그리고 각 설치홀(22)과 설치홀(22) 사이에 형성된 복수의 단락방지홀(27)을 더 구비한다.The rotor 20 includes a rotor core 21 formed in a substantially cylindrical shape, a plurality of mounting holes 22 formed in the circumferential direction outside the center of the core 21, and a plurality of fittings fitted into the respective mounting holes 22. The magnet 23 and the rotating shaft 30 is provided with a shaft hole 24 formed in the center of the rotor 20 in order to be able to rotate with the rotor 20. The rotor 20 also includes a plurality of magnetizing pinholes 25 formed between the shaft hole 24 and the mounting hole 22, a plurality of riveting pinholes 26 provided outside the mounting hole 22, and each A plurality of short circuit prevention holes 27 formed between the installation hole 22 and the installation hole 22 is further provided.

상기와 같은 회전자(20)는 회전자 코어(21)를 형성하는 각각의 자성 강판이 축홀(24)과 마그네트(23) 사이에 형성된 각 리벳용 핀홀(26)에 리벳(미도시)이 체결됨으로써 서로 결합되고, 회전자(20)의 상부와 하부에 자속의 누설을 방지하기 위한 원형의 동판(미도시)이 부착됨으로써 조립된다.The rotor 20 is a rivet (not shown) is fastened to each of the rivet pin holes 26 formed between the shaft hole 24 and the magnet 23, each magnetic steel plate forming the rotor core 21 They are coupled to each other, and assembled by attaching circular copper plates (not shown) to prevent leakage of magnetic flux on the upper and lower portions of the rotor 20.

다음에는 회전자(20)를 확대하여 보인 도 2를 참조하여 회전자(20)의 구조에 대해 더 상세하게 설명한다.Next, the structure of the rotor 20 will be described in more detail with reference to FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(20)에서 회전자 코어(21)에 배치된 단락방지홀(27)은 자속의 단락을 방지하기 위해 각 설치홀(22)과 설치홀(22) 사이에 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다.As shown in FIG. 2, a short circuit prevention hole 27 disposed in the rotor core 21 in the rotor 20 is disposed between each installation hole 22 and the installation hole 22 to prevent a short circuit of magnetic flux. Is formed in an approximately trapezoidal shape.

또한, 상기 단락방지홀(27)은 회전자 코어(21)의 외주연에 인접하여 위치한제 1 변(27a)의 길이가 회전자 코어(21)의 외주연에서 떨어져서 위치한 제 2 변(27b)의 길이에 비해 더 작게 되도록 배치됨으로써 더욱 효과적으로 자속의 단락을 방지할 수 있게 됨과 동시에 누설자속을 최소화하고 쇄교자속을 최대화할 수 있게 된다.In addition, the short-circuit prevention hole 27 is the second side (27b) of which the length of the first side (27a) located adjacent to the outer periphery of the rotor core 21 is located away from the outer periphery of the rotor core (21) Since the arrangement is made smaller than the length of, the short circuit of the magnetic flux can be prevented more effectively, while minimizing leakage flux and maximizing the chain flux.

마그네트(23)가 움직이지 않게 설치되도록 하기 위한 복수의 설치홀(22)은 원주방향으로 직선을 이루어 형성된 장공부(22a)와, 이 장공부(22a)의 양단으로부터 회전자 코어(21)의 외주연을 향해, 그리고 서로 마주 보는 방향으로 경사져서 연장한 한 쌍의 날개부(22b)로 이루어진다.The plurality of installation holes 22 for installing the magnets 23 in a non-moving manner include a long hole 22a formed in a straight line in the circumferential direction, and the rotor core 21 is formed from both ends of the long hole 22a. It consists of a pair of wings 22b extended inclined toward the outer periphery and in a direction facing each other.

즉, 장공부(22a)는 폭은 작고 길이는 매우 길게 형성된 직사각형의 형상을 가지며, 한 쌍의 날개부(22b)는 장공부(22a)의 양단에서 회전자 코어(21)의 외주연을 향해 꺾어진 형상을 가진다.That is, the long hole portion 22a has a rectangular shape having a small width and a very long length, and the pair of wing portions 22b faces the outer periphery of the rotor core 21 at both ends of the long hole portion 22a. It has a curved shape.

상기와 같은 형상을 가진 각 설치홀(22)에 마그네트(23)가 끼워져서 고정되게 되는데, 마그네트(23)는 설치홀(22)의 장공부(22a)와 동일한 형상과 크기를 가져서 장공부(22a)에 결합되게 되며, 따라서 설치홀(22)의 한 쌍의 날개부(22b)는 공극을 형성하여 단락방지홀(27)과 함께 누설자속을 최소화하고 쇄교자속을 최대화할 수 있도록 작용하게 된다.The magnet 23 is fitted into each of the installation holes 22 having the above-described shape, and the magnet 23 has the same shape and size as that of the long hole 22a of the installation hole 22. 22a), so that the pair of vanes 22b of the installation hole 22 form a gap to work together with the short circuit prevention hole 27 to minimize leakage flux and maximize chain linkage flux. do.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터를 작동하기 위해 요크부(11)의 복수의 슬롯(13)에 감겨진 복수의 코일(14)에 전류를 인가하게 되면, 각 코일(14)의 극성이 순차적으로 변하게 되면서 각 코일(14)에 대응하는 각각의 마그네트(23)의 극성과 각 코일(14)에 형성되는 극성이 동일한 경우에 발생되는 반발력과 상이한 경우에 발생되는 흡인력에 의해 원심력이 발생하게 되며, 이에 따라 회전자(20)가 회전축(30)과 함께 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 된다.When a current is applied to the plurality of coils 14 wound on the plurality of slots 13 of the yoke portion 11 to operate the brushless DC motor according to the present invention configured as described above, each of the coils 14 As the polarity changes sequentially, the centrifugal force is caused by the suction force generated when the polarity of each magnet 23 corresponding to each coil 14 and the polarity formed in each coil 14 are different from the repulsive force generated when the polarity is the same. As a result, the rotor 20 rotates together with the rotation shaft 30 to generate a rotational driving force.

이러한 작동과정에서 복수의 설치홀(22)의 한 쌍의 날개부(22b)와 각 설치홀(22) 사이에 배치된 복수의 단락방지홀(27)의 작용에 의해 자속의 단락이 방지됨과 동시에 누설자속을 최소화하고 쇄교자속을 최대화할 수 있게 되며, 이에 따라 모터의 진동과 소음이 최소화할 수 있게 된다.In this operation, a short circuit of the magnetic flux is prevented by the action of the pair of wing portions 22b of the plurality of installation holes 22 and the plurality of short-circuit prevention holes 27 disposed between the installation holes 22. The leakage flux can be minimized and the linkage flux can be maximized, thereby minimizing the vibration and noise of the motor.

도 3은 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터에서의 역기전력 선도를 보인 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 진동과 소음이 최소화된 상태로 작동할 수 있게 됨으로써 역기전력 파형이 정현화하게 되어 모터를 구동시키기 위한 구동장치의 제작이 용이하게 될 수 있다.3 shows a counter electromotive force diagram in a brushless DC motor according to the present invention. As shown in the drawing, the brushless DC motor according to the present invention can operate in a state in which vibration and noise are minimized, so that the counter electromotive force waveform is sine, thereby facilitating manufacture of a driving device for driving the motor.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 역기전력 파형을 정현화할 수 있는 구조를 가져서 모터의 구동장치의 효율은 향상되고 손실은 감소되며, 구동장치의 제어가 용이해질 수 있을 뿐만 아니라 다양한 제어 알고리즘을 적용할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the brushless DC motor according to the present invention has a structure capable of sineting the counter electromotive force waveform, so that the efficiency of the driving device of the motor is improved, the loss is reduced, and the control of the driving device can be facilitated. In addition, it is effective to apply various control algorithms.

Claims (5)

삭제delete 고정자와 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터에 있어서, 상기 회전자는 대략 원통형상으로 이루어진 회전자 코어, 상기 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀, 상기 각 설치홀에 끼워져서 고정되는 복수의 마그네트, 상기 각 설치홀 사이에 마련되며 대략 사다리꼴 형상으로 이루어진 복수의 단락방지홀을 구비한 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.In the brushless DC motor having a stator and a rotor, the rotor is a rotor core made of a substantially cylindrical shape, a plurality of mounting holes provided in the rotor core, a plurality of magnets fitted to each of the mounting holes, Brushless DC motor provided between each of the installation holes and provided with a plurality of short-circuit prevention holes of a substantially trapezoidal shape. 제 2 항에 있어서, 상기 단락방지홀은 상대적으로 상기 회전자의 외주연에 가까이 놓여진 변의 길이가 그 반대측에 놓여진 변의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.3. The brushless direct current motor according to claim 2, wherein the short-circuit prevention hole has a length relatively close to the outer circumference of the rotor than a length closer to the opposite side. 제 2항에 있어서, 상기 설치홀은 원주방향으로 배치된 장공부와, 상기 장공부의 양단에서 상기 회전자의 외주연을 향해 경사져서 연장한 한 쌍의 날개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.3. The brushless direct current of claim 2, wherein the installation hole comprises a long hole arranged in the circumferential direction and a pair of wings extending inclined toward the outer circumference of the rotor at both ends of the long hole. motor. 제 4 항에 있어서, 상기 마그네트는 상기 장공부에 대응하는 형상을 가져서 상기 장공부에 결합되고, 상기 한 쌍의 날개부는 서로 마주하는 방향으로 경사져서 공극을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.5. The brushless direct current of claim 4, wherein the magnet has a shape corresponding to the long hole and is coupled to the long hole, and the pair of wing parts are inclined in a direction facing each other to form a gap. motor.
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