KR100677283B1 - 비엘디씨 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 것으로서, 코깅토크의 발생을 방지하여 소음을 저감시키고 효율을 향상 시킬 수 있음은 물론 구조를 단순화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 비엘디씨 모터에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부 및 상기 원주부의 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와; 상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터를 제공한다.

비엘디씨 모터, 원통도체, 포지티브폴, 네거티브폴, 링 마그네트

Description

비엘디씨 모터{BLDC MOTOR}

도 1은 종래 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도

도 4는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 측면도

도 5는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터로서, 링 마그네트의 자기장 흐름과 원통도체의 전류 흐름을 도시한 상태도

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 하우징 110 : 스테이터

111 : 원통도체 112 : 원주부

113 : 측부 114 : 포지티브폴

115 : 네거티브폴 120 : 로터

121 : 회전축 122 : 링 마그네트

본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코깅토크의 발생을 방지하여 소음을 저감시키고 효율을 향상 시킬 수 있음은 물론 구조를 단순화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 비엘디씨 모터에 관한 것이다.

일반적으로 비엘디씨 모터(BLDC MOTOR ; 무정류자 전동기)는 종래의 브러시(Brush)를 부착한 직류 전동기와 같이 기계적인 접점을 가지지 않으므로 잡음이 발생되지 않고 수명도 길어지는 장점이 있기 때문에 산업용기기, 가전기기, 운송기기 등의 전동기로서 널리 사용되고 있다.

첨부한 도 1은 종래 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1 내지 도 2에서 도시한 바와 같이, 종래 비엘디씨 모터는 하우징(1)의 내부에 고정 설치되는 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)의 내부에 소정 간격을 두고 이격되게 배치되어 스테이터(10)와의 상호작용에 의해 회전되는 로터(20)와, 홀센서 등으로 구성되며 상기 로터의 측면에 설치되어 로터(20)의 위치를 검출하는 검출소자(30) 등을 포함하여 구성되어 있다.

상기 스테이터(10)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 스테이터코어(11)와, 상기 스테이터코어(11)의 내측에 반경 방향을 따라 돌출됨과 아울러 둘레 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 티스부(13)에 권회되어 전원이 인가됨에 따라 자기력을 발생시키는 코일을 포함하여 구성되어 있다.

상기 로터(20)는 복수개의 강판이 적층되어 형성되는 로터코어(21)와, 상기 로터코어(21)의 중심에 압입 결합되는 회전축(22)과, 상기 로터코어(21)의 원주 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖도록 로터코어(21)의 둘레면에 부착되는 두개의 마그네트(23)를 포함하여 구성되어 있다.

한편, 도면부호 3은 상기 회전축(22)을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 나타낸다.

이와 같은 구성에 의하여, 전원이 공급되면 검출소자(30)에 의해 로터(20)의 위치를 검출하고, 이 검출된 값에 의해 해당되는 코일(13)에 전원을 특정 방향을 흘려줌으로써 코일(13)에서 전류 흐름 방향에 맞는 자기력이 발생되고, 이 자기력에 의해 로터(20)가 회전하게 된다.

그런데, 종래 비엘디씨 모터에 있어서는, 로터(20)의 위치를 검출하기 위한 별도의 검출소자(30) 및 로터(20)의 위치에 따라 해당 코일(13)에 자기력이 발생되도록 스위칭 작업을 수행하기 위한 별도의 인버터(도시하지 않음)가 구비되어야 했던 바, 이에 따라 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 부품 및 조립공수가 증가되어 원가가 상승되고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 비엘디씨 모터는 로터(20)의 회전시 토크 변화로 인해 코깅토크가 발생되며 소음이 발생될 뿐만 아니라 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 코깅토크의 발생을 방지하여 소음을 저감시키고 효율을 향상 시킬 수 있음은 물론 구조를 단순화하여 원가를 절감하고 생산성을 향상 시킬 수 있는 비엘디씨 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부 및 상기 원주부의 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와; 상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부와 상기 원주부의 어느 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 제1측부 및 상기 제1측부와 대향되게 상기 원주부의 다른 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 제2측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 각 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 각 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와; 상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포지티브폴과 네거티브폴은 축선 방향을 따라 동일 선상에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포지티브폴과 상기 네거티브폴은 상기 원주부의 원주 방향을 따 라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원주부에 형성되는 포지티브폴 또는 네거티브폴은 상기 원주부의 길이 방향을 따라 중앙부에 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터로서, 링 마그네트의 자기장 흐름과 원통도체의 전류 흐름을 도시한 상태도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 도시한 종단면도이다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘디씨 모터는 원통도체(111) 및 포지티브폴(positive pole)(114)과 네거티브폴(negative pole)(115)을 포함하는 스테이터(110)와, 상기 스테이터(110)의 내부에 배치되어 스테이터(110)와의 상호작용에 의해 회전되는 로터(120)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 원통도체(111)는 소정 직경을 갖도록 형성되어 하우징(10)의 내부에 고정 설치되는 원주부(112)와, 상기 원주부(112)의 일측을 차단하도록 원주부(112)에 일체로 형성되는 원판 형상의 측부(113)를 포함하여 구성되어 있다.

그리고 상기 원주부(112)의 둘레면 일측에는 그 두께 방향을 따라 돌출되게 포지티브폴(114)이 형성되어 있으며, 상기 측부(113)의 외측면에는 그 두께 방향을 따라 돌출되게 네거티브폴(115)이 형성되어 있다.

또 이와 반대로 상기 원주부(112)에 네거티브폴(115)을 형성하고, 측부(113)에 포지티브폴(114)을 형성할 수 있음은 물론이다.

여기서 상기 포지티브폴(114)과 네거티브폴(115)은 원통도체(111)를 따라 흐르는 전류의 최단 선로가 형성될 수 있도록 축선 방향을 따라 동일 선상에 배치되게 형성됨이 바람직하며, 이와 같은 포지티브폴(114)과 네거티브폴(115)은 원주부(112)의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 로터(120)는 원통도체(111)의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축(121)과, 상기 회전축(121)에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 N/S 자극을 갖는 링 마그네트(122)를 포함하여 구성되어 있다.

이때 상기 회전축(121)은 원통도체(111)와 회전축(121) 및 하우징(10)과 회전축(121) 사이에 개재되는 베어링(30)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 상기 포지티브폴(114)과 네거티브폴(115)에 직류 전원을 인가하면 원주부(112) 및 측부(113)로 이루어진 원통도체(111)를 따라 흐르는 전류(특히 측부(113)를 따라 흐르는 전류)와 링 마그네트(122)에서 발생되는 자기장에 의해 로렌츠힘(Lorentz force)이 발생되고, 이 힘에 의해 링 마그네트(122)를 포함하는 로터(120)가 회전하게 된다.

첨부한 도 5에서 도면부호 118은 원통도체(111)를 따라 흐르는 전류의 방향을 따라 내고, 128은 링 마그네트(122)의 자기장 방향을 나타낸다.

이와 같이 본 발명은, 로터(120)를 구동시키기 위한 위치를 검출할 필요없이 로터(120)가 어느 곳에 위치하든 간에 구동될 수 있는 구조로서, 종래와 같이 로터(120)의 위치를 검출하기 위한 별도의 검출소자(30)(도 1 참조) 및 로터(120)의 위치에 따라 해당 코일에 자기력이 발생되도록 스위칭 작업을 수행하기 위한 별도의 인버터의 설치를 배제시킬 수 있게 하는 바, 이는 종래 대비 구조를 단순화 시킬 수 있게 함은 물론 원가를 절감할 수 있게 하고 생산성을 향상 시킬 수 있게 한다.

더욱이 이와 같은 구조는 로터(120)의 회전시 토크 변화로 인한 코깅토크의 발생을 미연에 방지할 수 있게 하며, 소음을 저감 시킬 수 있게 함은 물론 소비전력을 저감시키고 효율을 향상 시킬 수 있게 한다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 다른 실시예를 보인 것으로서, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비엘디씨 모터는, 스테이터(110) 및 스테이터(110)의 내부에 배치되어 스테이터(110)와의 상호작용에 의해 회전되는 로터(120)를 포함하여 구성되되, 상기 스테이터(110)는 소정 직경을 갖도록 형성되어 하우징(10)의 내부에 고정 설치되는 원주부(112)와 상기 원주부(112)의 일측을 차단하도록 원주부(112)에 일체로 형성되는 원판 형상의 제1 측부(113a) 및 제1측부(113a)와 대향되게 원주부(112)의 다른 일측을 차단하도록 원주부(112)에 일체로 형성되는 원판 형상의 제2측부(113b)를 포함하는 원통도체(111)와, 상기 원주부(112)와 각 측부(113a,113b) 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴(114)과, 상기 원주부(112)와 각 측부(113a,113b) 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴(115,115')을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 로터(120)는 원통도체(111)의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축(121)과, 상기 회전축(121)에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 N/S 자극을 갖는 링 마그네트(122)를 포함하여 구성되어 있다.

이하에서는 상기 원통도체(111)의 원주부(112)의 둘레면 일측에 포지티브폴(114)이 형성되고, 상기 제1측부(113a) 및 제2측부(113b)의 외측면에 각각 네거티브폴(115,115')이 형성된 예를 들어 설명하기로 한다.

여기서 상기 원주부(112)에 형성되는 포지티브폴(114)은 직류 전원 인가시 원주부(112) 및 각 측부(113a,113b)를 따라 전류가 균일하게 흘러갈 수 있도록 원주부(112)의 길이 방향을 따라 그 중앙부에 형성됨이 바람직하다.

또한 전술한 바와 같이, 상기 포지티브폴(114)과 각 네거티브폴(115,115')은 축선 방향을 따라 동일 선상에 배치되게 형성됨이 바람직하며, 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성에 의하여, 상기 포지티브폴(114)과 각 네거티브폴(115,115')에 직류 전원을 인가하면 원주부(112)와 제1측부(113a) 및 제2측부(113b)로 이루어진 원통도체(111)를 따라 흐르는 전류(특히 각 측부(113a,113b)를 따라 흐르는 전류) 와 링 마그네트(122)에서 발생되는 자기장에 의해 로렌츠힘(Lorentz force)이 발생되고, 이 힘에 의해 링 마그네트(122)를 포함하는 로터(120)가 회전하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절히 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 비엘디씨 모터에 의하면, 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부 및 상기 원주부의 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와; 상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성됨으로써, 종래 대비 구조를 단순화 시킬 수 있음은 물론 원가를 절감할 수 있으며 생산성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 로터의 회전시 토크 변화로 인한 코깅토크의 발생을 미연에 방지할 수 있고 그에 따른 소음을 저감 시킬 수 있음은 물론 소비전력을 저감시키고 효율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부 및 상기 원주부의 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와;

   상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
2. 하우징의 내부에 고정 설치되는 원주부와 상기 원주부의 어느 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 제1측부 및 상기 제1측부와 대향되게 상기 원주부의 다른 일측을 차단하도록 상기 원주부에 일체로 형성되는 제2측부를 포함하는 원통도체와, 상기 원주부와 상기 각 측부 중 어느 일측에 형성되는 포지티브폴과, 상기 원주부와 상기 각 측부 중 다른 일측에 형성되는 네거티브폴을 포함하는 스테이터와;

   상기 원통도체의 내부에 동축적으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축에 일체로 결합되되 축선 방향을 따라 서로 다른 자극을 갖는 링 마그네트를 포함하는 로터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 포지티브폴과 네거티브폴은 축선 방향을 따라 동일 선상에 배치된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 포지티브폴과 상기 네거티브폴은 상기 원주부의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 이격되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
5. 제2항에 있어서,

   상기 원주부에 형성되는 포지티브폴 또는 네거티브폴은 상기 원주부의 길이 방향을 따라 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.

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