KR100803142B1 - 비엘디씨(ｂｌｄｃ) 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합선 등이 발생하지 않도록 하면서 모터의 높이를 줄인 비엘디씨 모터에 관한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 전류가 흐르도록 된 고정자와; 자속을 발생하여 고정자와 상호작용을 일으켜 회전하는 회전자와; 상기 고정자의 상측 또는 하측에 위치하고 고정자와 마주하는 부분에 부도체만 드러난 회로기판을 포함하여 구성된 비엘디씨 모터를 제공한다.

비엘디씨 모터, 코일, 자석, 홀IC, 회로기판

Description

비엘디씨(ＢＬＤＣ) 모터{A BLDC motor}

도 1은 아우터 로터 타입의 비엘디씨 모터의 외관을 나타낸 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 제1 실시예를 도시한 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 제2 실시예를 도시한 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 모터 케이싱 20: 고정자

22: 권선 코일 30: 회전자

31: 영구 자석 40: 모터축

50: 홀 IC 60: 회로기판

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 속도를 감지하기 위한 센서를 구비한 비엘디씨(BLDC: Brushless DC) 모터에 관한 것이다.

일반적으로 비엘디씨 모터는 회전 속도 및 방향을 제어하기 위한 회로기판을 구비한 것이 보통이다. 상기 회로기판은 전자부품을 실장하게 되며, 회로기판의 한면은 전자부품, 한면은 솔더링한 면이 자리하게 된다.

또한, 회로기판의 솔더링한 면에는 전자부품의 리드가 소정길이 돌출되어 있고, 전자부품의 리드를 전기적으로 연결하는 패턴이 형성되어 있다. 이러한 리드 및 도체 패턴은 중요부품에 한해 절연 마스크 처리를 하는 것이 보통이므로, 전기를 통하고 있는 부분이 존재하게 된다. 따라서, 상기 회로기판을 모터 내에 구비하기 위해서는, 모터 내부의 코일 등의 전장품과 소정의 절연 거리를 유지할 필요가 있다.

한편, 전자기기에 사용되는 모터는 전자기기의 사용성 증대 및 보관이 용이하도록 크기가 작을수록 유리하다.

그러나, 종래에 비엘디씨 모터의 크기를 축소하는 데에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 회로기판과 전장품간에 절연이 유지되도록 소정 거리를 유지해야 하므로, 모터의 높이를 줄이는 것에는 한계가 있었다.

둘째, 회로기판과 전장품간의 절연 거리를 무시하면, 합선 등이 발생하여 화재를 일으킬 염려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회로기판과 전장품간의 절연 거리를 좁혀서 모터의 높이를 줄일 수 있는 비엘디씨 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전류가 흐르도록 된 고정자와; 자 속을 발생하여 고정자와 상호작용을 일으켜 회전하는 회전자와; 상기 고정자의 상측 또는 하측에 위치하고 고정자와 마주하는 부분에 부도체만 드러난 회로기판을 포함하여 구성된 비엘디씨 모터를 제공한다.

여기서, 상기 회전자의 위치를 감지하는 감지수단을 더 포함하여 이루어지며, 상기 감지수단은 상기 회로기판에 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 감지수단은 홀 IC인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감지수단은 회로기판의 최외곽에 위치한 것이 특징이다.

그리고, 상기 회로기판은 양면기판인 것이 바람직하다. 왜냐하면 양면 모두 소자 실장전, 패턴 형성전에 절연막을 형성한 이후에 소자의 실장 및 패턴 형성을 하기 때문이다.

또한, 상기 회로기판의 고정자 배면에는 상기 감지수단과 연결되는 도체 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고정자와 상기 회로기판은 서로 맞닿은 것도 허용 가능하다.

한편, 본 발명은 전류가 흐르도록 된 고정자; 자속을 발생하여 고정자와 상호 작용을 일으키며 회전하는 회전자; 상기 회전자의 위치를 감지하는 홀 IC; 상기 고정자의 상측 또는 하측에 위치하며 회전자의 위치를 감지하는 홀 IC가 부착되고, 고정자 배면에만 도체 패턴이 형성된 회로기판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터를 제공한다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 제 1실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 아우터 로터(Outer rotor) 타입의 비엘디씨 모터의 외관을 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 나타낸 종단면도이다.

상기 비엘디씨 모터는 소정의 내부 공간을 갖도록 형성된 모터 케이싱(10)과, 상기 모터 케이싱(10)의 내부에 고정 결합되는 고정자(Stator)(20)와, 상기 고정자(20)와 분리되어 회전 가능하도록 조립된 회전자(Rotor)(30)와, 상기 회전자(30)의 내부에 압입되어 회전자(30)의 회전력을 다른 시스템에 전달하는 모터축(40)과, 상기 회전자(30)의 위치를 감지하는 홀(Hall) IC(50)와, 상기 홀 IC 및 모터의 운전을 제어하는 마이컴 IC가 부착된 회로기판(60)을 포함하여 구성된다.

상기 고정자(20)는 원통형으로 형성된 코어(21)에 다수개의 권선 코일(22)이 결합되어 이루어지며, 상기 회전자(30)는 원통형으로 형성되어 고정자(20)의 외곽을 감싸는 벽면에 영구자석(31)이 부착되어 구성된다.

상기한 바와 같은 모터는 고정자(20)의 권선 코일(22)에 전류가 인가되면 권선 코일(22)에 흐르는 전류와 회전자(30)를 구성하는 영구자석(31)의 상호작용에 의해 회전자(30)가 회전하게 되며 그 회전력은 회전자(30)에 압입된 모터축(40)에 전달되어 다른 시스템에 전달된다. 상기 홀 IC(50)는 회전자(30)를 구성하는 영구자석(31)의 자장을 감지하고, 마이컴 IC는 자장의 세기에 상응하는 전류를 권선 코일(22)에 인가하게 된다.

한편, 도면에는 편의상 일부분만을 도시하였으나 실제 코일은 모터의 축을 중심으로 다수개가 존재하므로, 모터 본체의 높이를 줄이기 위하여 회로기판(60)은 권선 코일(22) 상측 또는 하측에 상기 스테이터와 평행하게 위치됨이 바람직하다. 이때, 홀 IC(50)는 마이컴 IC(61)와 전기적으로 연결되도록 회로기판(60)상에 장착된다. 그리고, 상기 홀 IC(50)는 영구자석(31)의 자장을 감지하기 위해서 회로기판(60)의 권선 코일(22)쪽 면에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 아우터 로터 타입인 경우, 상기 홀 IC(50)는 회로기판(60)의 바깥쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 홀 IC(50)는 가능한 회로기판(60)의 최외각에 위치하는 것이 중앙에 위치하는 것보다 회로기판(60)의 사이즈를 줄일 수 있기 때문에, 공간을 적게 차지하고 회로기판(60)의 제작 비용을 낮출 수 있는 잇점이 있다.

이때, 상기 회로기판(60)과 권선 코일(22)간에는 소정 절연거리를 유지할 필요가 있는데, 이는 위에서 언급한 대로이다. 여기서, 상기 권선 코일(22)에는 상용전원에 해당하는 고전압이 흐르므로, 누설 전류 및 합선에 따른 오동작 및 화재의 위험이 존재한다.

상기와 같은 문제점을 방지하기 위해, 본 발명에서는 상기 회로기판(60)의 아랫면 권선 코일과 대응되는 부분에는 홀 IC(50)와 연결되는 패턴을 형성하지 아니한다. 대신에 상기 회로기판의 권선 코일 배면에 상기 패턴을 형성하고, 가급적이면 상기 권선 코일 배면에 부품을 표면실장하도록 하되, 표면실장하지 않는 부품은 권선 코일과 대응되는 부분을 회피하여 모터의 중심을 기준으로 회로기판의 안쪽 또는 바깥쪽에 리드를 관통시켜서 납땜등을 실시하는 것이 바람직하다. 그러므 로, 상기 회로기판(60)은 전자부품들을 표면실장 및 관통하여 실장할 수 있어야 하므로, 양면 기판을 사용하는 것이 바람직하다.

또는, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해 상기 회로기판(60)의 아랫면에 패턴, 리드선 등을 형성하지 아니한다. 대신에 상기 회로기판(60)의 윗면, 부품이 있는 면에 패턴을 형성하고, 전자부품도 표면실장하는 방식을 적용한다. 그리고, 홀 IC(50)는 자속을 감지하기 위해서 회로기판의 아랫면에 장착되는 것이 바람직하다. 하지만, 권선 코일(22)과의 절연 성능을 확보하기 위해서 리드 및 솔더링 작업은 반대면에서 행해지는 것이 바람직하다. 따라서, 회로기판(60)의 아랫면에는 도체가 존재하지 않으므로, 권선 코일(22)과 전기적으로 접속되지 아니한다.

상기 회로기판(60)은 상기 권선 코일(22)의 냉각 등을 위해서 상기 권선 코일(22)로부터 최소 절연거리만 떨어진 것이 바람직하다. 그리고, 통상 회로기판의 재질은 절연체이므로 권선 코일(22)에 밀착되더라도 뒷면의 도체 패턴 등과 절연되는 데에는 문제가 없기 때문에, 권선 코일(22)에서 고온이 발생하지 않는다면 서로 붙어 있어도 무방하다. 하지만, 본 발명의 회로기판(60)은 권선 코일(22)과 닿는 위치는 아니지만 권선 코일(22) 면에 리드를 납땜한 것과 실장된 전자부품이 있어서, 회로기판(60)과 권선 코일(22) 간에 일정한 절연 거리가 확보되는 구조이다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 제 2실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3에서와 같이, 본 발명의 소형 비엘디씨 모터는 모터를 제어하기 위한 회 로기판(60)을 구비하는데, 마이컴 IC(61)가 권선 코일(22)과 마주하는 면이 아닌 반대면에 장착되며, 홀 IC(50)는 회로기판(60)의 최외곽선상에 위치하는 것이 특징이다.

이때, 상기 회로기판(60)은 권선 코일(22)의 최외곽선보다 긴 것이 바람직하다. 또한, 상기 홀 IC(50)는 회로기판(60)과 동일평면상에 위치하며, 홀 IC(50)의 리드는 위쪽으로 인출되어 회로기판(60)의 소정 위치에 고정되도록 한다.

상기와 같은 구조에 의해 상기 회로기판(60)의 아랫면에는 도체패턴 및 전장부품이 없으므로, 전장부품의 높이로 인하여 회로기판(60)과 권선 코일(22) 사이에 일정 거리를 유지해야만 했던 상기 제1실시예와 달라서, 완전히 밀착시킨 상태에서도 합선이나 노이즈의 발생을 방지할 수 있다. 다만, 권선 코일(22)에 전류가 흐를 시에 고온의 열이 발생한다면, 화재 등을 방지하기 위해 회로기판(60)과 권선 코일(22) 간에 소정거리를 확보해야 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 회로기판(60)과 권선 코일(22) 간에 거리를 확보하기 위해서 회로기판(60)이 모터 케이싱(10) 내부에서 차지하던 공간이 작아지므로, 모터 케이싱(10) 및 모터 전체의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 모터 내부의 전장품과 회로기판의 도체 패턴이 접촉함으로 인한 합선 등에 의하여 화재 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 전장품과 회로기판 간에 절연 거리를 확보하기 위한 노력이 불필요하므로, 모터 제작시에 작업성이 향상된다.

둘째, 모터의 크기를 더욱 작게 만드는 것이 가능하므로, 취급 및 사용상 편리하다.

Claims (8)

1. 전류가 흐르도록 된 고정자와;

   자속을 발생하여 고정자와 상호작용을 일으켜 회전하는 회전자와;

   상기 고정자의 상측 또는 하측에 위치하고 고정자와 마주하는 부분에 부도체만 드러난 회로기판을 포함하여 구성된 비엘디씨 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자의 위치를 감지하는 감지수단을 더 포함하여 이루어지며, 상기 감지수단은 상기 회로기판에 구비됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 감지수단은 홀 IC인 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 감지수단은 회로기판의 최외곽에 위치한 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 회로기판은 양면기판인 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회로기판의 고정자 배면에는 상기 감지수단과 연결되는 도체 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정자와 상기 회로기판이 맞닿은 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
8. 전류가 흐르도록 된 고정자;

   자속을 발생하여 고정자와 상호 작용을 일으키며 회전하는 회전자;

   상기 회전자의 위치를 감지하는 홀 IC;

   상기 고정자의 상측 또는 하측에 위치하며 회전자의 위치를 감지하는 홀 IC가 부착되고, 고정자 배면에만 도체 패턴이 형성된 회로기판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.

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