KR101183902B1 - 브러시리스 직류 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구형파 제어를 통해 제어될 수 있는 브러시리스 직류 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 고정자와 회전자를 구비한 것으로, 회전자는 대략 원통형상으로 이루어진 회전자 코어와, 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀과, 각 설치홀에 삽입되어 고정되는 복수의 마그네트와, 서로 이웃한 두 마그네트 사이에 각각 마련되어 상기 마그네트들 사이에 발생하는 자속이 상기 고정자측으로 우회하도록 하는 한 쌍의 자속장벽홀을 포함하되, 한 쌍의 자속장벽홀의 그 일측면이 서로 대향되게 배치되며 그 타측면에는 지그재그 형상으로 단차지게 다수의 단차부가 형성되어, 마그네트에 의해 발생하는 역기전력의 파형이 구형파와 유사한 형태로 나타나므로, 브러시리스 직류 모터를 구형파 제어를 통해 제어할 수 있게 되는 작용효과가 있다.

Description

브러시리스 직류 모터{Brushless DC Motor}

도 1은 종래의 브러시리스 직류 모터에 적용되는 회전자 코어의 단면도이다.

도 2는 종래의 브러시리스 직류 모터에서 유도되는 역기전력 선도를 보인 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 도 3의 Ⅳ부 확대도이다.

도 5는 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터에서 유도되는 역기전력 선도를 보인 그래프이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브러시리스 직류 모터에 적용되는 자속장벽홀을 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 고정자 11: 요크부

12: 티스부 13: 코일

20: 회전자 21: 회전자 코어

22: 설치홀 23: 마그네트

25: 자속장벽홀 25a, 25b, 25c: 단차부

본 발명은 브러시리스 직류 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구형파 제어를 통해 제어될 수 있는 브러시리스 직류 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 각종 전자제품에 설치되어 회전력을 발생시키기 위한 것으로, 이러한 모터의 한 종류로서 부피와 무게를 작게 할 수 있고 속도제어를 용이하게 할 수 있는 브러시리스 직류 모터가 있다.

브러시리스 직류 모터는 일본특허고 공개 2003-324875호에 개시되어 있는 바와 같이 고정자와, 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되어 고정자와 상호작용하며 회전하는 회전자를 포함한다.

회전자는 도 1에 도시한 바와 같이 다수의 자성 강판을 적층하여 대략 원통 형상으로 형성되는 회전자 코어(1)를 포함한 것으로, 회전자 코어(1)에는 그 중심부 외측에 접선방향으로 길게 형성된 다수의 설치홈(1a)이 마련되어 있으며, 각 설치홈(1b)에는 마그네트(2)가 각각 설치되어 마그네트(2)들 사이에 자속이 발생할 수 있도록 되어 있다.

그런데 통상 이러한 브러시리스 직류 모터를 제어하기 위한 제어방법으로는 구형파 제어와 정현파 제어가 있는데 구형파 제어가 정현파 제어에 비하여 좀 더 간단하며 보다 큰 토크를 발생시칼 수 있으므로 구형파 제어를 사용하는 것이 바람직하다.

그러나 종래의 브러시리스 직류 모터는 역기전력의 파형이 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 정현파와 유사한 형태로 나타나 정현파 제어를 사용하여야만 하므로 구형파 제어되는 브러시리스 직류 모터에 비하여 성능이나 효율이 상대적으로 떨어진게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구형파 제어가 사용될 수 있도록 역기전류이 구형파 형태로 발생되는 브러시리스 직류 모터를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고정자와 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터에 있어서, 상기 회전자는 대략 원통형상으로 이루어진 회전자 코어와, 상기 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀과, 상기 각 설치홀에 삽입되어 고정되는 복수의 마그네트와, 서로 이웃한 두 마그네트 사이에 각각 마련되어 상기 마그네트들 사이에 발생하는 자속이 상기 고정자측으로 우회하도록 하는 한 쌍의 자속장벽홀을 포함하되, 상기 한 쌍의 자속장벽홀은 그 일측면이 서로 대향되게 배치되며 그 타측면에는 지그재그 형상으로 단차지게 형성되어 다수의 단차부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 단차부는 상기 회전자 코어의 반경방향 외측으로 진행하며 차례로 배치되어 있는 제 1 단차부와 제 2 단차부와 제 3 단차부를 포함하며, 상기 제 1 단차부의 직선부 길이는 상기 제 2 단차부의 직선부 길이에 비하여 1.5 배 이상의 길이를 갖도록 형성되며 상기 제 3 단차부의 직선부 길이는 상기 제 2 단차부의 직선부 길이에 비하여 3배 이상의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전자 코어의 중심을 향하여 배치되어 있는 상기 마그네트의 내측면과 자속장벽홀의 내측면이 이루는 각도는 135도에서 180도 사이인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전자 코어의 외주면측을 향하여 배치되어 있는 상기 자속장벽홀의 외측면은 일직선상에 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전자 코어의 외주면측을 향하여 배치되어 있는 상기 자속장벽홀의 외측면은 내측으로 볼록하게 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단차부의 끝단은 상기 설치홀 끝단을 형성하는 면의 연장선상을 넘지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 도 3에 도시한 바와 같이, 고정설치되는 고정자(10)와 고정자(10)의 내부에 회전가능하게 설치되어 고정자(10)와 상호작용하며 회전하며 회전력을 발생시키는 회전자(20)를 포함한다.

고정자(10)는 고정자(10)의 외주연을 형성하는 환 형상의 요크부(11)와, 요크부(11)의 내주면으로부터 내측으로 연장되어 형성된 복수의 티스부(12)와, 자계를 형성하기 위해 각 티스부에 감겨진 코일(13)을 포함한다.

회전자(20)는 대략 원통형상으로 형성된 회전자 코어(21)와, 회전자 코어 (21)의 중심부 외측에 접선방향으로 길게 형성된 복수의 설치홀(22)과, 각 설치홀(22)에 끼워지는 복수의 마그네트(23)와, 회전축(미도시)이 끼워져서 회전자(20)와 함께 회전할 수 있도록 하기 위해 회전자(20)의 중심에 형성된 축홀(24)을 구비한다.

또한, 마그네트(23)들의 사이에는 어느 하나의 마그네트(23) 일단에서 이웃한 마그네트 타단으로 진행하는 자속이 고정자(10)측으로 곧바로 진행하는 것을 막아 마그네트에서 발생한 자속의 대부분이 고정자(10)측으로 우회하여 고정자(10)와 상호작용한 후 이웃한 마그네트(23)에 전달될 수 있게 하는 자속장벽이 형성되어 있다.

자속장벽은 공기 등 자속이 통과하기 어려운 비자성체로 형성되는 것으로, 본 실시예에서는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이러한 자속장벽의 형성을 위해 회전자 코어(21)에는 이웃한 두 마그네트들 사이에 자속장벽홀(25)이 각각 마련되어 자속장벽홀(25)에 채워진 공기가 자속장벽으로써의 역할을 수행하게 되어 있다.

이러한 자속장벽홀(25)은 그 일측면이 서로 대향되게 배치되어 좌우로 대칭되는 형상을 갖도록 형성된 두개의 자속장벽홀(25)이 한 쌍을 이루어 두 마그네트(23) 사이에 각각 배치되도록 되어 있으며, 자속장벽홀(25)의 타측면은 유도되는 역기전력의 파형이 구형파의 형태로 나타날 수 있도록 하기 위하여 지그재그 형상으로 단차지게 형성되어 다수의 단차부(25a, 25b, 25c)가 형성되도록 되어 있다.

이러한 다수의 단차부(25a, 25b, 25c)는 회전자 코어(21)의 반경방향 외측으로 진행하며 차례로 배치되어 있는 제 1 단차부(25a)와, 제 2 단차부(25b)와, 제 3 단차부(25c)의 3개의 단차부(25a, 25b, 25c)로 형성되어 있는 것으로, 본 실시예에서 제 1 단차부(25a)의 직선부 길이는 제 2 단차부(25b)의 직선부 길이에 비하여 1.5배 이상 길게 형성되어 있으며 제 3 단차부(25c)의 직선부 길이는 제 2 단차부(25b)의 직선부 길이에 비하여 3배 이상의 길이를 갖도록 형성된다. 이때, 제 3 단차부(25c)는 설치홀(22)의 끝단을 형성하는 면의 연장선상을 넘지 않도록 형성되어 있다.

또한, 회전자 코어(21)의 외주측에 인접한 자속장벽홀(25)의 외주측 면은 직선으로 이루어져 있으며, 회전자 코어(21)의 중심을 향하여 배치되어 있는 마그네트(23)의 내측면과 자속장벽홀(25)의 내측면이 이루는 각도는 135도에서 180도 사이의 각도를 이루도록 형성되어 있다.

이와 같은 형상으로 자속장벽홀(25)을 형성하면, 자속에 의해 발생하는 역기전력은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 구형파와 유사한 형태의 파형을 나타내므로 브러시리브 직류 모터를 구형파 제어를 통해 제어할 수 있다.

본 실시예에서 회전자 코어(21)의 외주측에 마련된 자속장벽홀(25)의 외주측 면은 직선을 이루도록 형성되어 있으나, 이에 한정하지 않고 도 6에 도시한 바와 같이 내측으로 볼록하게 돌출되도록 형성하는 것도 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터는 일측면이 서로 대향되게 배치되며 타측면이 지그재그 형상으로 단차지게 형성되어 있는 한 쌍의 자속장벽홀이 마그네트들 사이에 각각 배치되어 역기전력의 파형이 구형파와 유사한 형태로 나타나므로, 브러시리스 직류 모터를 구형파 제어를 통해 제어할 수 있게 되는 작용효과가 있다.

Claims (6)

1. 고정자와 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터에 있어서,

   상기 회전자는 원통형상으로 이루어진 회전자 코어와, 상기 회전자 코어에 마련된 복수의 설치홀과, 상기 각 설치홀에 삽입되어 고정되는 복수의 마그네트와, 서로 이웃한 두 마그네트 사이에 각각 마련되어 상기 마그네트들 사이에 발생하는 자속이 상기 고정자측으로 우회하도록 하는 한 쌍의 자속장벽홀을 포함하되, 상기 한 쌍의 자속장벽홀은 그 일측면이 서로 대향되게 배치되며 그 타측면에는 지그재그 형상으로 단차지게 형성되어 다수의 단차부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 단차부는 상기 회전자 코어의 반경방향 외측으로 진행하며 차례로 배치되어 있는 제 1 단차부와 제 2 단차부와 제 3 단차부를 포함하며,

   상기 제 1 단차부의 직선부 길이는 상기 제 2 단차부의 직선부 길이에 비하여 1.5 배 이상의 길이를 갖도록 형성되며 상기 제 3 단차부의 직선부 길이는 상기 제 2 단차부의 직선부 길이에 비하여 3배 이상의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자 코어의 중심을 향하여 배치되어 있는 상기 마그네트의 내측면과 자속장벽홀의 내측면이 이루는 각도는 135도에서 180도 사이인 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자 코어의 외주면측을 향하여 배치되어 있는 상기 자속장벽홀의 외측면은 일직선상에 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자 코어의 외주면측을 향하여 배치되어 있는 상기 자속장벽홀의 외측면은 내측으로 볼록하게 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 단차부의 끝단은 상기 설치홀 끝단을 형성하는 면의 연장선상을 넘지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터.

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