KR101076078B1

KR101076078B1 - Output variable type brushless direct motor

Info

Publication number: KR101076078B1
Application number: KR1020090088883A
Authority: KR
Inventors: 윤창배
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-10-21
Also published as: KR20110031568A

Abstract

본 발명에 따르면, 중심으로 삽입통공이 형성되되 그 내측에 일정 간격으로 돌출 연장되어 코일이 각각 권선되는 다수의 투스가 배치된 환형의 고정자; 및 상기 고정자의 삽입통공에 삽입 배치되어 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 회전되도록 영구자석이 원주면 상에 일정 간격 부착되는 회전자;를 포함하며, 상기 코일은 각 투스 상에 적어도 둘로 분리되어 권선되며, 분리된 코일을 선택적으로 접속 또는 단락시킬 수 있는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터가 제공된다.According to the present invention, an annular stator having a plurality of teeth, each of which is formed with an insertion hole formed at a center thereof and protruding at predetermined intervals, the coils being wound thereon; And a rotor inserted into the insertion hole of the stator so that the permanent magnet is attached to the circumferential surface at a predetermined interval so that the rotor is rotated by a current applied to the coil. The coil is wound on at least two separate windings on each tooth. A variable output brushless DC motor is further provided, further comprising a switch capable of selectively connecting or shorting the separated coils.

이에 의하면, 코일에 대한 전류 인가시 상기 코일의 권선 길이를 증가시켜 출력을 증대시킬 수 있으며, 반대로 상기 코일의 권선 길이를 감소시켜 출력을 감소시킬 수 있게 된다.According to this, when the current is applied to the coil, the winding length of the coil may be increased to increase the output, and conversely, the winding length of the coil may be reduced to reduce the output.

Description

Variable Output Brushless DC Motors {OUTPUT VARIABLE TYPE BRUSHLESS DIRECT MOTOR}

본 발명은 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터에 관한 것이다.The present invention relates to a variable output brushless DC motor.

일반적으로 브러쉬리스 직류모터(Brushless DC Motor)는 낮은 고장율, 모터구조의 간소화, 사이즈 소형화, 그리고 빠른 응답성 등의 장점으로 인하여 액츄에이터(actuator)로서 다양한 분야에서 사용되고 있다.Brushless DC motors are generally used in various fields as actuators due to their low failure rate, simplification of motor structure, size reduction, and quick response.

이러한 브러쉬리스 직류모터는, 회전자(rotor)에 영구자석이 설치되고, 고정자(stator)에 상기 영구자석과 대응되게 코일이 권선되며, 이 코일에 인가되는 전류방향을 결정함으로써 코일에서 발생되는 자력이 회전자에 설치된 영구자석과 항상 90도 위상차가 발생되도록 하여 상기 회전자를 회전시키는 구조이다.The brushless DC motor has a permanent magnet installed in a rotor, a coil wound around the stator to correspond to the permanent magnet, and a magnetic force generated in the coil by determining a current direction applied to the coil. The rotor is rotated by allowing a 90 degree phase difference to always occur with the permanent magnet installed in the rotor.

여기서, 상기 영구자석은 서로 교번되는 극성을 가진 다극성의 링 형태로 이루어진다. Here, the permanent magnet is made of a multipolar ring shape having polarities alternate with each other.

또, 상기 고정자는 규소강판을 같은 형상으로 절단하여 적층한 다음, 그 내측에 형성되는 다수의 투스(tooth)들에 권선장비를 사용하여 코일(미도시)을 각각 권선시켜 이루어진 구조로서, 각각의 코일에는 서로 반대되는 전류가 인가된다.In addition, the stator is a structure formed by winding a coil (not shown), respectively, by using a winding equipment to a plurality of teeth (tooth) formed in the inner side by cutting and laminating the silicon steel sheet in the same shape, each Opposite currents are applied to the coils.

그런데, 종래의 브러쉬리스 직류모터는 상기 고정자의 투스 상에 코일이 정해진 방향으로 연속 권선되어 단일체로 구성됨으로써 모터의 회전력은 인가되는 전류에 의해 항상 일정하여 가변출력이 불가능한 단점이 있다.By the way, the conventional brushless DC motor has a disadvantage that the coil is continuously wound in a predetermined direction on the tooth of the stator to form a single body, so that the rotational force of the motor is always constant by the applied current, so that the variable output is impossible.

본 발명은 출력을 가변시킬 수 있는 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an output variable brushless DC motor capable of varying the output.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터는, In order to achieve the above object, the variable output brushless DC motor according to an aspect of the present invention,

중심으로 삽입통공이 형성되되 그 내측에 일정 간격으로 돌출 연장되어 코일이 각각 권선되는 다수의 투스가 배치된 환형의 고정자; 및 An annular stator having an insertion hole formed at a center thereof and protruding at a predetermined interval therein and having a plurality of teeth wound around the coils; And

상기 고정자의 삽입통공에 삽입 배치되어 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 회전되도록 영구자석이 원주면 상에 일정 간격 부착되는 회전자;를 포함하며, And a rotor inserted into the insertion hole of the stator, the rotor having a permanent magnet attached to the circumferential surface at a predetermined interval so that the rotor is rotated by a current applied to the coil.

상기 코일은 각 투스 상에 적어도 둘로 분리되어 권선되며, 분리된 코일을 선택적으로 접속 또는 단락시킬 수 있는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The coil is wound on at least two separate windings on each tooth, and further comprising a switch for selectively connecting or shorting the separated coil.

여기서, 상기 스위치는, 각 투스에 대한 코일의 분리 횟수만큼 구비되는 것을 특징으로 한다.Here, the switch is characterized in that provided by the number of times of separation of the coil for each tooth.

또한, 상기 스위치는, 상기 코일에 대한 전류 인가시 상기 코일의 권선 길이를 증가시켜 출력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the switch is characterized in that to increase the output by increasing the winding length of the coil when applying the current to the coil.

또한, 상기 스위치는, 상기 코일에 대한 전류 인가시 상기 코일의 권선 길이를 감소시켜 출력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the switch is characterized in that to increase the output by reducing the winding length of the coil when applying the current to the coil.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터에 의하면, 코일에 대한 전류 인가시 상기 코일의 권선 길이를 증가시켜 출력을 증대시킬 수 있으며, 반대로 상기 코일의 권선 길이를 감소시켜 출력을 감소시킬 수 있게 된다.As described above, according to the variable output brushless DC motor according to the present invention, when the current is applied to the coil, the winding length of the coil may be increased to increase the output, and conversely, the output may be reduced by decreasing the winding length of the coil. Can be reduced.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터에 대해 상세하게 살펴본다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail with respect to the output variable brushless DC motor according to an embodiment of the present invention.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터를 나타내 보인 도면, 및 도 2는 도 1의 요부 확대도로서 코일에 전원이 인가되기 전의 상태를 보인 도면이다.1 is a view showing an output variable brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 and shows a state before power is applied to a coil.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터는, 중심으로 삽입통공(100a)이 형성되되 그 내측에 일정 간격으로 돌출 연장되어 코일(C)이 각각 권선되는 다수의 투스(110)가 배치된 환형의 고정자(100)와, 1 and 2, the variable output brushless DC motor according to an embodiment of the present invention, the insertion hole (100a) is formed in the center and protrudes at a predetermined interval inside the coil (C) An annular stator 100 having a plurality of teeth 110 wound around each of them,

상기 고정자(100)의 삽입통공(100a)에 삽입 배치되어 상기 코일(C)에 인가되는 전류에 의해 회전되도록 영구자석(M)이 원주면 상에 일정 간격 부착되는 회전자(200)를 포함하여 구성된다.Including the rotor 200 is inserted into the insertion hole (100a) of the stator 100 is a permanent magnet (M) is attached to the circumferential surface at a predetermined interval so that it is rotated by the current applied to the coil (C) It is composed.

상기한 고정자(100)는 규소강판을 같은 형상으로 절단하여 적층한 다음, 그 내측에 형성되는 다수의 투스(110)들에 권선장비를 사용하여 코일(C)을 각각 권선시켜 이루어진 구조로서, 각각의 코일(C)에는 서로 반대되는 전류가 인가된다.The stator 100 is formed by cutting and stacking silicon steel sheets in the same shape, and then winding coils C by winding equipment to a plurality of teeth 110 formed therein, respectively. The currents opposite to each other are applied to the coils C.

상기한 회전자(200)의 중심에는 미도시된 회전축이 배치된다.In the center of the rotor 200 is shown a rotating shaft not shown.

이와 같은 구성에 의해, 상기 코일(C)에 인가되는 전류방향을 결정함으로써 코일(C)에서 발생되는 자력이 상기 회전자(200)에 설치된 영구자석(M)과 항상 90도 위상차가 발생시켜 상기 회전자(200)를 회전시키는 구조이다.By such a configuration, by determining the current direction applied to the coil C, the magnetic force generated in the coil C always generates a 90 degree phase difference with the permanent magnet M installed in the rotor 200. It is a structure for rotating the rotor 200.

여기서, 상기 영구자석(M)은 서로 교번되는 극성을 가진 다극성의 링 형태로 이루어진다. Here, the permanent magnet (M) is made of a multipolar ring shape having polarities alternate with each other.

한편, 본 발명은 상기 코일(C)이 각 투스(110) 상에 적어도 둘로 분리되어 권선되며(본 실시예에서는 셋으로 분리됨), 분리된 코일(C)을 선택적으로 접속 또는 단락시킬 수 있는 스위치(300)를 더 포함하여 이루어진다. On the other hand, in the present invention, the coil (C) is wound on at least two separated on each tooth 110 (in this embodiment is separated into three), the switch that can selectively connect or short-circuit the separated coil (C) It further comprises a 300.

상기 스위치(300)는 각 투스(220)에 대한 코일(C)의 분리 횟수만큼 구비됨이 바람직하다. The switch 300 is preferably provided as many times as the number of separation of the coil (C) for each tooth 220.

즉, 상기 스위치(300)는 본 실시예에서 도 2에 도시된 바와 같이, 분리된 코일(C)들의 사이에 각각 구비된 제1,2스위치(310)(320)와, 분리된 코일(C)의 마지막에 구비된 제3스위치(330)로 이루어진다.That is, as shown in FIG. 2, the switch 300 includes the first and second switches 310 and 320 provided between the separated coils C and the separated coils C, respectively. It consists of a third switch 330 provided at the end.

이때, 코일(C)에 대한 전원 미 인가시에는 상기 스위치(300)는 모두 단락된 상태이다.
미설명된 도면부호 '210'은 제1코일, '220'은 제2코일, '230'은 제3코일로서 서로 직렬로 연결된다.In this case, when the power is not applied to the coil C, the switches 300 are all shorted.
Unexplained reference numeral '210' is the first coil, '220' is the second coil, '230' is the third coil is connected in series with each other.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터의 작용에 대해 살펴본다.Hereinafter, with reference to the drawings looks at the operation of the output variable brushless DC motor of the present invention.

도 3은 도 2의 저 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면, 도 4는 도 2의 중 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면, 및 도 5는 도 2의 고 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면이다.3 is a view illustrating a connection / short state of the power supply to the coil of the low output state of FIG. 2, FIG. 4 is a view illustrating a connection / short state of the power supply to the coil of the output state of FIG. 2, and FIG. It is a figure which shows the connection / shorting state of the power supply with respect to the coil of the high output state of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 요구 출력이 저 출력일 경우에는 제1스위치(310)가 접속이 되고, 제2, 3스위치(320)(330)는 그 단락 상태가 유지되어 코일(C)의 권선 길이는 최소화된 상태가 된다.As shown in FIG. 3, when the required output is a low output, the first switch 310 is connected, and the second and third switches 320 and 330 are short-circuited to maintain the short circuit state of the coil C. The winding length is minimized.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 요구 출력이 저 출력보다 큰 중 출력일 경우에 제2스위치(320)가 접속되고, 제1, 3스위치(310)(330)는 그 단락 상태가 유지되어 어 코일(C)의 권선 길이는 도 3의 상태보다 상대적으로 증가된다.As shown in FIG. 4, when the requested output is a medium output larger than the low output, the second switch 320 is connected, and the first and third switches 310 and 330 are kept short-circuited. The winding length of the air coil C is relatively increased from the state of FIG. 3.

나아가, 도 5에 도시된 바와 같이, 고 출력이 요구될 때에는 제3스위치(330)가 접속되고, 제1, 2스위치(310)(320)는 그 단락 상태가 유지되어 코일(C)의 권선 길이는 최대가 된다.Furthermore, as shown in FIG. 5, when a high output is required, the third switch 330 is connected, and the first and second switches 310 and 320 are short-circuited so that the winding of the coil C is maintained. The length is maximum.

상술한 바에 의하면, 본 발명은 상기 코일(C)이 각 투스(110) 상에 적어도 둘로 분리되어 권선되며, 분리된 코일을 선택적으로 접속 또는 단락시킬 수 있는 스위치(300)가 복수개 구비됨으로써 상기 코일(C)에 대한 전류 인가시 상기 코일(C)의 권선 길이를 증가시켜 출력을 증대시킬 수 있으며, 반대로 상기 코일(C)의 권선 길이를 감소시켜 출력을 감소시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention is the coil (C) is wound at least two separate windings on each tooth 110, the coil by being provided with a plurality of switches 300 that can selectively connect or short-circuit the separated coil When the current is applied to (C), the winding length of the coil (C) may be increased to increase the output, and conversely, the winding length of the coil (C) may be reduced to reduce the output.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and it should be understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention relates, Of course, various modifications and variations can be made within the equivalent range.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 가변식 브러쉬리스 직류모터를 나타내 보인 도면, 1 is a view showing an output variable brushless DC motor according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 요부 확대도로서 코일에 전원이 인가되기 전의 상태를 보인 도면,FIG. 2 is an enlarged view illustrating main parts of FIG. 1 and illustrates a state before power is applied to a coil;

도 3은 도 2의 저 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면, 3 is a view illustrating a connection / short state of a power supply to the coil of the low output state of FIG. 2;

도 4는 도 2의 중 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면, 및 4 is a view illustrating a connection / short state of the power supply to the coil in the output state of FIG. 2, and

도 5는 도 2의 고 출력 상태의 코일에 대한 전원의 접속/단락 상태를 보인 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a connection / short state of a power supply to the coil of the high output state of FIG. 2.

Claims

An annular stator having an insertion hole formed at a center thereof and protruding at a predetermined interval therein and having a plurality of teeth wound around the coils;

A rotor inserted into the insertion hole of the stator and having a permanent magnet attached to the circumferential surface at a predetermined interval so as to be rotated by a current applied to the coil; And

Included in each tooth switch for selectively applying a current to the coil; including,

The coil is divided into first, second, and third coils connected in series and spaced apart from each other,

The switch is divided into a first switch disposed between the first coil and the second coil, a second switch disposed between the second coil and the third coil, and a third switch disposed outside the third coil,

When the first switch operates to apply current to only the first coil, the first and second switches work together to apply current to the first and second coils, and the first, second and third switches all operate. The variable output brushless DC motor, characterized in that the current is applied to only the first, second, and third coils.

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