KR100671709B1 - 브러시리스 직류 모터 - Google Patents

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KR100671709B1
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최경식
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(주)키네모숀
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D6/00—Truss-type bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/30—Metal
    • E01D2101/32—Metal prestressed

Abstract

본 발명은 브러시리스 직류 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정자가 수지로 몰딩됨으로써 회전자의 회전시 전자력에 의한 고정자의 진동을 최소화하고 모터축 정열을 좌우하는 동심도 유지가 용이할 뿐만 아니라 절연 및 부식에 대한 안정성을 높일 수 있는 브러시리스 직류 모터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 중앙에 관통구멍이 형성된 코어에 복수의 코일이 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 권선된 고정자가 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 축방향으로의 일측으로 노출되어 돌출되도록 수지로 일체로 몰딩되어 둘러싸인 원통형의 고정자몰딩체와, 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 일측에서 상기 고정자몰딩체 일측과 내부면 사이에 공간이 형성되도록 상기 고정자몰딩체에 결합된 제1하우징과, 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 타측에서 상기 고정자몰딩체에 결합된 제2하우징과, 회전자축에 고정된 원기둥형상의 마그네트가 상기 고정자몰딩체의 내부에 수용되어 회전되도록 상기 회전자축의 일단은 상기 제1하우징의 축지지구멍에 회전지지되고 상기 회전자축의 타단은 상기 제2하우징의 축지지구멍에 회전지지된 회전자와, 중앙에 상기 회전자축이 지나기 위한 관통구멍이 형성되고 상기 회전자의 회전을 제어하기 위한 회로와 상기 회전자의 회전위치를 감지하기 위한 센서가 구비된 PCB기판으로서, 상기 고정자몰딩체의 일측으로 노출된 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 회로에 연결되고 상기 센서가 상기 고정자몰딩체의 일측에 위치되도록 상기 고정자 몰딩체의 일측과 상기 제1하우징의 내부면이 이루는 공간에 수용되어 설치된 모터구동제어회로기판을 포함하는 것을 특징 한다.
BLDC, 몰딩

Description

브러시리스 직류 모터{A BRUSHLESS DC MOTOR}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터를 도시한 분해사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터를 도시한 일부단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체를 도시한 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체를 도시한 평면도와 측면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자를 도시한 평면도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체와 모터구동제어회로기판의 결합관계를 도시한 분해사시도
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자를 금형에 수용된 상태를 개념적으로 도시한 단면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 회전자를 도시한 일부 단면도
도 9는 도 8의 A-A에서의 단면을 도시한 단면
<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>
10 고정자몰딩체 11 코어편
12 보빈 13 코일
13a 단자핀 14 고정자
15 수지 16 관통구멍
17 방열핀 18 송풍덕트
19 센서지지홈 20 제1하우징
22 배출구 26 단자핀지지체
26a 핀구멍 26b 단자핀지지체의 테이퍼부
30 제2하우징 32 유입구
40 회전자 41 회전자축
41a 돌기 또는 요홈 43 마그네트
43a 극분할점 45 마그네트링
45a 돌기 또는 요홈 50 모터구동제어회로기판
51 센서 52 단자소켓
53 핀고정구멍 60 송풍장치
61 송풍팬 63 송풍가이드
65 송풍하우징 70 금형
71 핀삽입구멍 71a 핀삽입구멍의 테이퍼부
본 발명은 브러시리스 직류 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정자가 수지로 몰딩됨으로써 회전자의 회전시 전자력에 의한 고정자의 진동을 최소화하고 모터축 정열을 좌우하는 동심도 유지가 용이할 뿐만 아니라 절연 및 부식에 대한 안정성을 높일 수 있는 브러시리스 직류 모터에 관한 것이다.
브러시리스 직류 모터(Brushless DC Motor, BLDC Motor)는 종래의 브러시가 있는 DC 모터에 비해 브러시와 정류자라는 기계적 접촉부가 없다는 특징을 가지고 있으며, 기기의 고성능화, 경박단소화, 장수명화, 그리고 반도체 기술 및 부품이나 재료의 발전에 따라 많이 사용된다. 일반적으로, BLDC 모터는 레이디얼 갭 타입(Radial Gap Type)과 액시얼 갭 타입(Axial Gap Type)으로 분류되며, 레이디얼 갭 타입 BLDC 모터는 마그네트 회전자의 배치에 따라 외부 회전자형(Outer Rotor Type)과 내부 회전자형(Inner Rotor Type)으로 다시 분류된다. 본 발명은 모터 구조를 비교적 간단히 구성할 수 있고, 비교적 민감한 제어성을 요하는 곳에 주로 사용되는 내부 회전자형 BLDC 모터에 관한 것이다.
일반적으로 내부 회전자형 BLDC 모터는 도넛형상의 고정자(Stator) 내부에서 원기둥 구조의 회전자(Rotor)가 회전 가능하게 지지된 구조를 갖는다. 상기 고정자는 철편을 적층하여 형성된 코어에 코일을 권선한 구조로 되어 있으며, 상기와 같은 고정자는 모터의 케이스나 하우징의 내부에 고정된다.
그러나, 종래의 브러시리스 직류 모터는 모터의 회전시 전자력에 의해 고정자가 진동됨으로써 소음이 발생하는 등의 문제점을 갖는다. 특히, 상기 고정자의 코어는 철편을 적층하여 형성되기 때문에 고정자에서 철편의 진동에 의한 소음이 특히 문제된다.
또한, 종래의 브러시리스 직류 모터에서는 고정자가 하우징이나 케이스의 내부에 고정되고 회전자가 상기 하우징이나 케이스에 회전지지되기 때문에 모터축의 정열유지를 좌우하는 고정자와 회전자의 동심도 유지가 어려운 문제점을 갖는다.
또한, 종래의 브러시리스 직류 모터는 코어와 코일이 노출되기 때문에 외부와의 절연이 불완전하며 부식에 대하여 취약한 단점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 고정자를 수지로 몰딩함으로써 고정자가 고정되어 모터의 회전시 전자력에 의한 고정자의 진동으로 인한 소음을 방지할 수 있고, 고정자와 일체로 몰딩된 몰딩체에 회전자축이 지지되는 하우징을 결합함으로써 모터축의 정열을 좌우하는 동심도를 용이하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 코어와 코일을 수지로 둘러싸 절연과 부식에 대한 안정성을 높일 수 있는 브러시리스 직류 모터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 중앙에 관통구멍이 형성된 코어에 복수의 코일이 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 권선된 고정자가 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 축방향으로의 일 측으로 노출되어 돌출되도록 수지로 일체로 몰딩되어 둘러싸인 원통형의 고정자몰딩체와, 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 일측에서 상기 고정자몰딩체 일측과 내부면 사이에 공간이 형성되도록 상기 고정자몰딩체에 결합된 제1하우징과, 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 타측에서 상기 고정자몰딩체에 결합된 제2하우징과, 회전자축에 고정된 원기둥형상의 마그네트가 상기 고정자몰딩체의 내부에 수용되어 회전되도록 상기 회전자축의 일단은 상기 제1하우징의 축지지구멍에 회전지지되고 상기 회전자축의 타단은 상기 제2하우징의 축지지구멍에 회전지지된 회전자와, 중앙에 상기 회전자축이 지나기 위한 관통구멍이 형성되고 상기 회전자의 회전을 제어하기 위한 회로와 상기 회전자의 회전위치를 감지하기 위한 센서가 구비된 PCB기판으로서, 상기 고정자몰딩체의 일측으로 노출된 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 회로에 연결되고 상기 센서가 상기 고정자몰딩체의 일측에 위치되도록 상기 고정자몰딩체의 일측과 상기 제1하우징의 내부면이 이루는 공간에 수용되어 설치된 모터구동제어회로기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정자는 수지로 몰딩되어 둘러싸여지기 때문에 고정자를 구성하는 철편은 진동되지 않을 뿐만 아니라 절연 및 부식에 대하여 안정성이 커지게 된다.
또한, 고정자가 고정자몰딩체로 일체화되고 회전자축이 지지되는 하우징이 상기 고정자몰딩체에 결합되기 때문에 고정자와 회전자의 동심도의 유지가 용이해지며 모터의 조립이 용이해진다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 코일 각각의 양단자는 상기 고정자몰딩체의 일측으로 일단이 돌출된 단자핀이고, 상기 모터구동제어회로기판에는 상기 단자핀이 회로와 연결되도록 삽입되기 위한 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 단자핀은 고정자몰딩체의 몰딩을 위한 금형에 형성된 구멍에 말단부가 삽입된다. 상기와 같이 상기 단자핀이 금형의 구멍에 삽입되면서 휘거나 틀어진 단자핀이 정확한 위치로 자리잡히면서 상기 수지가 몰딩되며, 이에 따라 상기 모터구동제어회로기판에 형성된 구멍에 상기 단자핀이 정확하게 일치되게 됨으로써 조립이 용이해진다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자몰딩체는 상기 단자핀이 삽입되는 핀삽입구멍의 입구에 깊이방향으로 직경이 감소하는 테이퍼부가 형성된 금형의 내부에 상기 고정자가 수용된 상태에서 수지를 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 고정자를 금형에 위치시키는 경우에 상기 단자핀이 금형의 구멍에 용이하게 삽입된다. 뿐만 아니라 상기와 같이 단자핀이 삽입되는 구멍의 입구에 수지가 채워져 단자핀의 밑둥을 감싼 테이퍼형상의 부분에 상기 구동제어회로기판이 걸림으로써 상기 구동제어회로기판과 상기 고정자몰딩체의 일측이 일정한 간격을 유지하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자몰딩체는, 상기 단자핀 각각이 삽입되기 위한 핀구멍이 환형으로 배열되어 형성되고 상기 핀구멍 각각에 상기 핀삽입구멍의 테이퍼부에 삽입되기 위한 테이퍼부가 상기 고정자몰딩 체의 반대측으로 돌출되어 형성된 환형의 단자핀지지체가 상기 고정자에 결합된 상태에서 상기 금형에 수용되어 수지로 몰딩된 것을 특징으로 한다.
상기 단자핀지지체는 그 핀구멍에 고정자의 단자핀을 삽입하여 상기 고정자에 미리 결합됨으로써 고정자의 단자핀이 금형의 핀삽입구멍에 항상 일정한 깊이로 삽입되도록 할 뿐만 아니라 단자핀와 코일의 양단을 납땜으로 결합시키는 과정에서 상기 단자핀에 묻은 땜납이 금형의 핀삽입구멍에 걸리지 않도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자몰딩체의 일측에는 상기 센서의 일부가 삽입되어 지지되기 위한 센서지지홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 센서는 상기 구동제어회로기판으로부터 상기 고정자몰딩체의 일측을 향하여 돌출되는데, 상기와 같이 돌출된 센서의 일부가 상기 센서지지홈에 수용 지지됨으로써 상기 센서는 정확한 위치에 안착되며, 모터의 회전시 진동되지 않게 된다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자몰딩체의 외주면에는 방열핀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 방열핀을 통하여 상기 고정자로부터 발생된 열이 원활하게 방출된다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 제2하우징의 적소에는 유입구가 관통형성되고, 상기 고정자몰딩체에는 상기 유입구와 연통되도록 송풍덕트가 상기 고정자의 외측에서 축방향으로 상기 고정자몰딩체의 타측으로부터 일측으로 관통형성되며, 상기 제1하우징의 적소에는 상기 송풍덕트와 연통되도록 배출 구가 형성되고, 상기 제2하우징의 유입구로 공기를 송풍하기 위한 송풍팬이 상기 회전자와 일체로 회전되도록 상기 제2하우징의 외측으로 연장된 상기 회전자축에 고정된 송풍장치가 상기 제2하우징의 외측에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 송풍장치에 의해 발생된 공기의 흐름은 상기 고정자몰딩체의 송풍덕트를 지나면서 상기 고정자에 의해 발생된 열을 냉각시킨다. 특히, 상기와 같은 구성을 갖는 브러시리스 직류 모터는 그 자체가 바로 진공청소기나 송풍식 건조기와 같이 공기를 흡입하거나 송풍할 수 있는 송풍기로서 사용되어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자의 코어는 복수의 코어편을 연결하여 형성되고, 상기 코일은 상기 코어편 각각에 절연되어 권선된 것을 특징으로 한다.
상기 고정자는 코어편 각각에 코일을 권선하여 이를 연결함으로써 코일의 권선이 용이해진다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 고정자 코어편 각각은 실패 모양의 보빈에 삽입되고, 상기 코일은 상기 보빈에 권선되어 상기 코어편 각각과 절연된 것을 특징으로 한다.
코일을 보빈에 감아 상기 보빈에 코어편 각각을 삽입하기 때문에 코일의 권선이 용이해진다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 회전자의 마그네트는 원통형의 마그네트링으로 둘러싸이고, 상기 마그네트는 상기 회전자축과 마그네트링 사이의 공간에 마그네트 레진을 사출하여 성형된 것을 특징으로 한다.
이에 따라 상기 마그네트는 회전자축과 일체로 고정되기 때문에 종래에 원통형의 마그네트에 회전자축을 압입하여 본딩함으로써 발생되는 마그네트의 파손과 본딩에 의한 접착력이 떨어지면서 마그네트가 회전자축으로부터 이탈되는 문제점이 방지된다. 특히, 상기 마그네트링에 의해 회전자의 고속회전시 마그네트가 비산되는 것이 방지된다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 마그네트와 접촉되는 상기 마그네트링의 내주면에는 돌기 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 마그네트링은 상기 마그네트로부터 축방향으로 이탈되지 않을 뿐만 아니라 상기 마그네트와 상기 마그네트링은 서로 헛돌지 않게 된다.
또한, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는, 상기 마그네트와 접촉되는 상기 회전자축의 외주면에는 돌기 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 마그네트는 상기 회전자축으로부터 축방향으로 이탈되지 않을 뿐만 아니라 상기 마그네트와 상기 회전자축은 서로 헛돌지 않게 된다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터를 도시한 일부단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터는 고정자몰딩체(10), 제1하우징(20), 제2하우징(30), 회전자(40), 모터구동제어회로기판(50), 및 송풍장치(60)를 포함한다.
상기 고정자몰딩체(10)는 고정자(14)와 수지(15)가 일체로 사출성형된 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체를 도시한 평면도와 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자를 도시한 평면도이다.
상기 고정자몰딩체(10)는 중앙에 상기 회전자(40)가 삽입되기 위한 관통구멍이 형성된 코어에 복수의 코일(13)이 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 권선된 고정자(14)가 상기 복수의 코일 각각의 단자핀(13a)가 축방향으로의 일측으로 노출되어 돌출되도록 수지(15)로 일체로 몰딩되어 둘러싸인 원통형의 조립체이다. 상기 고정자몰딩체(10)에 중앙에 형성된 관통구멍(16)에는 상기 회전자(40)가 삽입된다.
상기 고정자(14)의 코어는 복수의 코어편(11)을 연결하여 형성되고, 상기 코일(13)은 상기 코어편 각각에 절연되어 권선된다. 도면을 참조하면, 상기 고정자 코어편(11) 각각은 실패 모양의 보빈(12)에 삽입되고, 상기 코일(13)은 상기 보빈(12)에 권선되어 상기 코어편(11) 각각과 절연된다. 상기 보빈(12) 각각에는 축방향으로 돌출되도록 단자핀(13a)이 고정되고, 상기 단자핀(13a) 각각에는 상기 코일(13)의 양단자가 연결된다.
상기 고정자몰딩체(10)는 상기 고정자(14)가 금형(70)에 수용된 상태에서 수지(15)를 사출성형함으로써 형성된다. 도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자를 금형에 수용된 상태를 개념적으로 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 상기 고정자(14)의 단자핀(13a)의 말단부가 상기 고정자몰딩체(10)의 일측으로 돌출되어 노출되도록 단자핀(13a)의 말단부는 상기 금형(70)에 형성된 핀삽입구멍(71)에 삽입된다. 상기와 같이 고정자몰딩체(10)의 사출성형시 상기 단자핀(13a)은 상기 핀삽입구멍(71)에 삽입됨으로써 정확한 위치로 고정된다. 한편, 상기 고정자(14)를 금형(70)의 내부에 삽입시킬 때 상기 단자핀(13a)이 상기 핀삽입구멍(71)에 잘 삽입되도록 상기 핀삽입구멍(71)의 입구에는 깊이방향으로 직경이 감소하는 테이퍼부(71a)가 형성된다. 즉, 상기 핀삽입구멍(71)의 입구는 테이퍼 형상을 갖는다. 이에 따라 상기 테이퍼부(71a)에 수지가 채워짐으로써 상기 단자핀(13a)의 밑둥은 테이퍼 형상의 수지에 의해 둘러싸이게 되며, 여기에 상기 모터구동제어회로기판(50)이 걸려 상기 모터구동제어회로기판(50)은 상기 고정자몰딩체(10)의 일측과 일정한 간격으로 떨어져 지지된다. 한편, 상기와 같이 고정자(14)의 단자핀(13a)을 금형(70)의 핀삽입구멍(71)에 삽입시 단자핀(13a)이 핀삽입구멍(71)에 일정한 깊이로 삽입되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 고정자몰딩체(10)는 상기 고정자(14)에 단자핀지지체(26)를 결합시킨 다음 수지로 몰딩하여 형성된다. 도 3 및 도 4에는 상기 단자핀지지체(26)가 구비된 고정자몰딩체(10)가 도시되어 있으며, 도 7b에는 단자핀지지체(26)가 고정자(14)에 결합되어 금형(70)에 수용된 상태가 개념적으로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 단자핀지지체(26)는 환형으로서 상기 단자핀(13a) 각각이 삽입되기 위한 핀구멍(26a)이 환형으로 배열되어 형성되고 상기 핀구멍(26a) 각각에 상기 핀삽입구멍(71)의 테이퍼부(71a)에 삽입되기 위한 테이퍼부(26b)가 상기 고정자몰딩체(10)의 반대측으로 돌출되어 형성된다. 상기 단자핀지지체(26)는 상기 테이퍼부(26b)가 단자핀(13a)의 말단측에 위치되도록 상기 고정자(14)의 단자핀(13a)을 핀구멍(26a)에 삽입시켜 상기 고정자(14)에 결합된다. 상기와 같이 단자핀지지체(26)가 결합된 고정자(14)는 단자핀(13a)의 말단을 핀삽입구멍(71)에 삽입시키고 테이퍼부(26b)를 상기 핀삽입구멍(71)의 테이퍼부(71a)에 삽입시켜 금형(70)의 내부에 수용된다. 상기와 같이 고정자(14)와 함께 상기 금형(70)에 수용된 단자핀지지체(26)는 고정자(14) 및 수지와 일체로 수지로 몰딩된다. 상기와 같이 상기 고정자몰딩체(10)의 일측으로 돌출된 단자핀(13a)은 상기 모터구동제어회로기판(50)에 형성된 핀고정구멍(53)에 삽입고정되어 상기 모터구동제어회로기판(50)에 형성된 회로로 연결된다. 상기 고정자몰딩체(10)의 일측에는 상기 모터구동제어회로기판(50)에 구비된 센서(51)의 일부가 삽입되어 지지되기 위한 센서지지홈(19)이 형성된다. 또한, 상기 고정자몰딩체(10)의 외측면에는 상기 고정자(14)로부터 발생된 열을 방출하기 위한 방열핀(17)이 형성된다. 한편, 상기 송풍장치(60)에 의해 형성된 공기의 흐름이 상기 고정자로부터 발생된 열을 냉각시키도록 상기 고정자몰딩체(10)에는 제2하우징(30)의 유입구(32)와 연통되도록 송풍덕트(18)가 상기 고정자의 외측에서 축방향으로 상기 고정자몰딩체의 타측으로부터 일측으로 관통형성된다. 상기 송풍덕트(18)는 제1하우징(20)의 적소에 형성된 배출구(22)로 연통된다.
상기 제1하우징(20)은 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체(10)의 일측에서 상기 고정자몰딩체(10) 일측과 내부면 사이에 공간이 형성되도록 상기 고정자몰딩체(10)에 결합된다. 상기 제1하우징(20)의 내측면과 상기 고정자몰딩체(10)의 일측 사이의 공간에는 상기 모터구동제어회로기판(50)이 수용된다. 한편, 상기 제1하우징(20)의 적소에는 상기 고정자몰딩체(10)의 송풍덕트(18)를 통해 송풍된 공기가 배출되기 위한 배출구(22)가 형성된다.
상기 제2하우징(30)은 중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체(10) 타측에서 상기 고정자몰딩체(10)에 결합된다. 상기 제2하우징(30)의 외측에는 상기 송풍장치(60)가 결합되며, 상기 제2하우징(30)의 적소에는 상기 송풍장치(60)에 의해 송풍된 공기가 상기 고정자몰딩체(10)의 송풍덕트(18)로 유입되도록 유입구(32)가 형성된다.
상기 회전자(40)는 회전자축(41)에 고정된 원기둥형상의 마그네트(43)가 상기 고정자몰딩체(10)의 관통구멍(16) 내부에 수용되어 회전되도록 상기 회전자축(41)의 일단은 상기 제1하우징(20)의 축지지구멍에 회전지지되고 상기 회전자축(41)의 타단은 상기 제2하우징의 축지지구멍에 회전지지된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 회전자를 도시한 일부 단면도이고, 도 9는 도 8의 A-A에서의 단면을 도시한 단면도이다.
상기 회전자축(41)은 상기 제1하우징(20) 및 제2하우징(30)에 양단이 회전 가능하게 지지된다. 상기 회전자축(41)은 일체로 고정된 마그네트(43)와 일체로 회전된다. 상기 회전자축(41)에는 상기 마그네트(43)가 접촉되는 부분에 상기 마그네트(43)가 축방향으로 빠지지 않거나 또는 서로 헛돌지 않도록 돌기 또는 요홈(41a)이 형성된다. 하술하는 바와 같이 상기 마그네트(43)가 도 9에서와 같이 극이방성 이방화배향되도록 사출 성형된 경우에는 마그네트(43)에 의해 형성된 방사대칭형의 자속이 상기 돌기 또는 요홈(41a)에 의해 변화되더라도 극분할점(43a)을 기준으로 대칭이 되도록 상기 회전자축(41)의 돌기 또는 요홈은 상기 마그네트(43)의 극분할점(43a)에 대하여 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 상기와 같이 마그네트(43)가 극이방성(Polar Antistorpic) 이방화배향된 경우에는 상기 돌기 또는 홈(41a)이 상기 마그네트(43)와 접촉되는 상기 회전자축(41)의 내주면에는 축중심을 중심으로 서로 대칭인 마그네트(43)의 극분할점(43a)에서 형성되는 것이 바람직하다. 이는 극분할점(43a)에서 자속이 비교적 약하기 때문에 축중심을 중심으로 서로 대칭인 마그네트(43)의 극분할점(43a)에서 형성된 돌기 또는 홈(41a)에 의한 자속의 왜곡을 최소화할 수 있도록 한 것이다. 도면에는 회전자축(41)에 요홈이 원주방향으로 일주하여 형성된 실시예가 도시되어 있으나 도면에 도시된 것은 일실시예에 불과하다. 즉, 상기 회전자축(41)에는 상기 마그네트링(45)의 돌기(45a)와 같이 축방향으로 연장된 돌기 또는 홈이 형성되어질 수 있다.
상기 마그네트(43)는 자속을 발생시키기 위한 영구자로서 상기 회전자축(41)에 고정되어 상기 회전자축(41)과 일체로 회전된다. 상기 마그네트(43)는 상기 회전자축(41)이 소정의 금형(도면에 미도시)에 수용된 상태에서 상기 회전자축(41)과 마그네트링(45) 사이의 공간에 마그네트 레진을 사출하여 상기 회전자축(41)과 일체로 성형된다. 본 발명에 따른 회전자(40)는 상기와 같이 마그네트(43)가 회전자축(41)의 주위에 마그네트 레진을 사출하여 상기 회전자축(41)과 일체로 성형되기 때문에 압입에 따른 마그네트(43)의 파손과 본딩의 접착력 저하에 따른 마그네트(43)의 이탈이 방지된다. 특히, 회전자축(41)을 마그네트(43)에 압입하는 경우에는 압입 구조상 회전자축(41)의 외주면에 돌기 또는 요홈(41a)을 형성할 수 없다. 이에 반하여 본 발명에 따른 회전자(40)는 회전자축(41)의 외주면에 돌기 또는 요홈(41a)을 형성하더라도 마그네트 레진이 상기 돌기를 감싸거나 요홈에 스며들기 때문에 상기 회전자축(41)과 상기 마그네트(43)는 서로 맞물리게 된다. 이는 하술하는 마그네트링(45)의 돌기 또는 요홈(45a)의 경우와 마찬가지이다. 한편, 마그네트 레진은 일반적으로 Sr 또는 Ba Ferrite 자성분말과 바인더(Binder)로서 Nylon 6, Nylon 12, PPS(Polyphenylene sulfide) 등의 혼합물로 구성된다. 상기와 같은 마그네트 레진을 자계가 인가된 금형내에 사출하면, 자석의 미립자들이 자계의 방향으로 배향되어 냉각/고화된다. 도 9는 상기 마그네트(43)가 극이방성 이방화배향되도록 사출 성형된 실시예를 도시한 것이다.
상기 마그네트링(45)은 중앙에 상기 회전자축(41)이 삽입 수용되기 위한 관통구멍이 형성된 원통이다. 상기 마그네트링(45)은 상기 마그네트(43)의 사출성형시 상기 마그네트(43)의 외주에 일체로 부착된다. 즉, 상기 마그네트(43)는 상기 회전자축(41)을 상기 마그네트링(45)과 동심이 되도록 상기 마그네트링(45)의 관통구멍에 삽입된 상태에서 상기 회전자축(41)과 마그네트링(45) 사이의 공간에 마그네트 레진을 사출하여 성형된다.
한편, 상기 마그네트(43)와 접촉되는 상기 마그네트링(45)의 내주면에는 돌기 또는 요홈(45a)이 형성된다. 상기 마그네트링(45)의 돌기 또는 요홈(45a)은 상기 회전자축(41)의 돌기 또는 요홈(41a)과 마찬가지로 상기 마그네트링(45)이 상기 마그네트(43)로부터 이탈되지 않고 서로 헛돌지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 상기 마그네트(43)가 극이방성 이방화배향되도록 사출 성형된 경우에는 상기 마그네트링(45)의 돌기 또는 요홈은 상기 마그네트(43)의 극분할점(43a)에 대하여 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 마그네트(43)가 극이방성 이방화배향되도록 사출 성형된 경우에는 상기 마그네트(43)와 접촉되는 상기 마그네트링(45)의 내주면에는 축중심을 중심으로 서로 대칭인 마그네트(43)의 극분할점(43a)에서 돌기 또는 요홈(45a)이 형성되는 것이 바람직하다. 도면에는 상기 돌기 또는 요홈(45a)이 상기 마그네트링(43)의 내주면에 축중심을 중심으로 서로 대칭인 마그네트(43)의 극분할점(43a)에서 축방향으로 길게 연장되어 형성된 실시예가 도시되어 있다.
모터구동제어회로기판(50)은 회전자(40)의 회전위치를 감지하여 그 회전을 제어하기 위한 회로가 형성된 PCB기판이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 모터의 고정자몰딩체와 모터구동제어회로기판의 결합관계를 도시한 분해사시도이다. 상기 모터구동제어회로기판(50)의 중앙에는 상기 회전자축(41)이 지나기 위한 관통구멍이 형성되고 회로와 상기 회전자의 회전위치를 감지하기 위한 센서(51)가 구비된다. 상기 센서(51)는 예를 들면 홀센서와 같이 회전자(40)의 자장으로부터 회전자(40)의 회전위치를 검출하기 위한 것이다. 상기와 같이 상기 센서(51)에 의해 회전자(40)의 회전위치가 감지되면 그 감지된 위치에 따라 상기 미리 구성된 회로에 따라 상기 고정자(14)로 공급되는 전류가 제어됨으로써 상기 회전자(40)가 회전된다. 상기 모터구동제어회로기판(50)은 상기 고정자몰딩체(10)의 일측으로 노출된 상기 복수의 코일(13) 각각의 단자핀(13a)가 상기 모터구동제어회로기판(50)에 형성되 핀고정구멍(53)에 삽입고정되어 회로에 연결되고 상기 센서(51)의 일부가 상기 고정자몰딩체 일측에 형성된 센서지지홀(19)에 삽입지지되도록 상기 고정자몰딩체(10)의 일측과 상기 제1하우징(20)의 내면이 이루는 공간에 수용되어 설치된다.
상기 송풍장치(60)는 상기 제2하우징(30)의 외측으로 연장된 상기 회전자축(41)에 고정된 송풍팬(61)이 상기 회전자(40)와 일체로 회전하여 상기 제2하우징(30)의 유입구(32)로 공기를 송풍하도록 상기 제2하우징(30)의 외측에 설치된다. 상기 송풍팬(61)의 회전으로 발생된 공기의 흐름은 송풍가이드(63)를 지나 상기 하우징의 유입구(32)를 통하여 상기 고정자몰딩체(10)의 송풍덕트(18)로 유입된다. 상기 송풍팬(61)과 상기 송풍가이드(63)는 송풍하우징(65)에 의해 커버된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 고정자가 수지로 일체로 몰딩되어 수지로 둘러싸임으로써 모터의 운전시 전자력에 의한 고정자의 진동이 방지될 뿐만 아니라 코어와 코일의 절연과 부식에 대한 안정성이 향상되고, 고정자와 수지가 일체로 된 고정자몰딩체에 회전자축이 지지되는 하우징이 결합됨으로써 모터축의 정열을 좌우하는 고정자와 회전자의 동심도를 용이하게 유지할 수 있는 장점을 갖는다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 브러시리스 직류 모터는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 중앙에 관통구멍이 형성된 코어에 복수의 코일이 원주방향으로 일정한 간격으로 배열되어 권선된 고정자가 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 축방향으로의 일측으로 노출되어 돌출되도록 수지로 일체로 몰딩되어 둘러싸인 원통형의 고정자몰딩체와,
    중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 일측에서 상기 고정자몰딩체 일측과 내부면 사이에 공간이 형성되도록 상기 고정자몰딩체에 결합된 제1하우징과,
    중앙에 축지지구멍이 형성되고, 상기 고정자몰딩체의 타측에서 상기 고정자몰딩체에 결합된 제2하우징과,
    회전자축에 고정된 원기둥형상의 마그네트가 상기 고정자몰딩체의 내부에 수용되어 회전되도록 상기 회전자축의 일단은 상기 제1하우징의 축지지구멍에 회전지지되고 상기 회전자축의 타단은 상기 제2하우징의 축지지구멍에 회전지지된 회전자와,
    중앙에 상기 회전자축이 지나기 위한 관통구멍이 형성되고 상기 회전자의 회전을 제어하기 위한 회로와 상기 회전자의 회전위치를 감지하기 위한 센서가 구비된 PCB기판으로서, 상기 고정자몰딩체의 일측으로 노출된 상기 복수의 코일 각각의 양단자가 회로에 연결되고 상기 센서가 상기 고정자몰딩체의 일측에 위치되도록 상기 고정자몰딩체의 일측과 상기 제1하우징의 내부면이 이루는 공간에 수용되어 설 치된 모터구동제어회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 각각의 양단자는 상기 고정자몰딩체의 일측으로 일단이 돌출된 단자핀이고,
    상기 모터구동제어회로기판에는 상기 단자핀이 회로와 연결되도록 삽입되기 위한 핀고정구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정자몰딩체는 상기 단자핀이 삽입되는 핀삽입구멍의 입구에 깊이방향으로 직경이 감소하는 테이퍼부가 형성된 금형의 내부에 상기 고정자가 수용된 상태에서 수지를 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정자몰딩체는, 상기 단자핀 각각이 삽입되기 위한 핀구멍이 환형으로 배열되어 형성되고 상기 핀구멍 각각에 상기 핀삽입구멍의 테이퍼부에 삽입되기 위한 테이퍼부가 상기 고정자몰딩체의 반대측으로 돌출되어 형성된 환형의 단자핀지지체가 상기 고정자에 결합된 상태에서 상기 금형에 수용되어 수지로 몰딩된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고정자몰딩체의 일측에는 상기 센서의 일부가 삽입되어 지지되기 위한 센서지지홈이 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고정자몰딩체의 외주면에는 방열핀이 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  7. 제1항 내지 제4항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2하우징의 적소에는 유입구가 관통형성되고,
    상기 고정자몰딩체에는 상기 유입구와 연통되도록 송풍덕트가 상기 고정자의 외측에서 축방향으로 상기 고정자몰딩체의 타측으로부터 일측으로 관통형성되며,
    상기 제1하우징의 적소에는 상기 송풍덕트와 연통되도록 배출구가 형성되고,
    상기 제2하우징의 유입구로 공기를 송풍하기 위한 송풍팬이 상기 회전자와 일체로 회전되도록 상기 제2하우징의 외측으로 연장된 상기 회전자축에 고정된 송풍장치가 상기 제2하우징의 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고정자의 코어는 복수의 코어편을 연결하여 형성되고,
    상기 코일은 상기 코어편 각각에 절연되어 권선된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정자 코어편 각각은 실패 모양의 보빈에 삽입되고,
    상기 코일은 상기 보빈에 권선되어 상기 코어편 각각과 절연된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 회전자의 마그네트는 원통형의 마그네트링으로 둘러싸이고,
    상기 마그네트는 상기 회전자축과 마그네트링 사이의 공간에 마그네트 레진을 사출하여 성형된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마그네트와 접촉되는 상기 마그네트링의 내주면에는 돌기 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마그네트와 접촉되는 상기 회전자축의 외주면에는 돌기 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2하우징의 적소에는 유입구가 관통형성되고,
    상기 고정자몰딩체는, 일측에 상기 센서의 일부가 삽입되어 지지되기 위한 센서지지홈이 형성되고, 외주면에 방열핀이 형성되며, 상기 유입구와 연통되도록 송풍덕트가 상기 고정자의 외측에서 축방향으로 상기 고정자몰딩체의 타측으로부터 일측으로 관통 형성되며,
    상기 제1하우징의 적소에는 상기 송풍덕트와 연통되도록 배출구가 형성되고,
    상기 제2하우징의 유입구로 공기를 송풍하기 위한 송풍팬이 상기 회전자와 일체로 회전되도록 상기 제2하우징의 외측으로 연장된 상기 회전자축에 고정된 송풍장치가 상기 제2하우징의 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고정자의 코어는 복수의 코어편을 연결하여 형성되고,
    상기 코일은 상기 코어편 각각에 절연되어 권선되며,
    상기 회전자의 마그네트는 원통형의 마그네트링으로 둘러싸이고,
    상기 마그네트는 상기 회전자축과 마그네트링 사이의 공간에 마그네트 레진을 사출하여 성형된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
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