KR101305289B1 - 비엘디시 모터 - Google Patents

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KR101305289B1
KR101305289B1 KR1020070021666A KR20070021666A KR101305289B1 KR 101305289 B1 KR101305289 B1 KR 101305289B1 KR 1020070021666 A KR1020070021666 A KR 1020070021666A KR 20070021666 A KR20070021666 A KR 20070021666A KR 101305289 B1 KR101305289 B1 KR 101305289B1
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심장호
민병욱
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 비엘디시 모터에 관한 것으로서, 요크부와, 일 측이 요크부에 수용 결합되는 복수의 영구자석과, 영구자석의 타 측에 결합되는 복수의 자극부를 구비하도록 함으로써, 착자의 불균일에 기인한 진동 및 소음 발생을 억제할 수 있고, 영구자석의 결합을 용이하게 할 수 있다.

Description

비엘디시 모터{BRUSHLESS DC MOTOR}
도 1은 종래의 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리사시도,
도 2는 종래의 비엘디시 모터의 로터의 사시도,
도 3은 도 2의 로터코어의 제작방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리 사시도,
도 5는 도 4의 스테이터코어의 제작방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 4의 요크부의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6의 요부 확대도,
도 8은 도 4의 자극부의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 4의 자극부의 평면도,
도 10은 도 4의 요크부의 변형예를 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 4의 로터의 부분단면도,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리 사시도,
도 13은 도 12의 부분 단면도,
도 14는 도 12의 요부확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 스테이터 111 : 스테이터코어
113 : 스테이터코일 120 : 로터
121 : 로터프레임 131 : 요크부
134 : 노치 135 : 부분요크부
137,157 : 코킹부 138,158 : 영구자석수용부
151 : 자극부 155 : 자극부판
160 : 몰딩부
본 발명은, 비엘디시 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 마그넷의 결합이 용이하고 재료비를 저감할 수 있도록 한 비엘디시 모터에 관한 것이다.
도 1은 종래의 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리사시도이다. 도시된 바와 같이, 비엘디시 모터는, 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10)에 대해 회전가능하게 결합되는 로터(20)를 구비한다.
상기 스테이터(10)는, 외측으로 돌출된 복수의 티스부(12)를 구비한 스테이터코어(11)와, 상기 스테이터코어(11)에 권선되는 스테이터코일(13)을 구비한다. 상기 스테이터코어(11)의 일 측에는 후술할 영구자석의 회전 위치를 검출할 수 있도록 위치검출부(15)가 구비된다.
상기 로터(20)는, 원통 형상의 로터프레임(21)과, 상기 로터프레임(21)의 내경면에 부착되는 영구자석(30)을 구비하고 있다. 상기 로터프레임(21)의 중앙에는 회전축이 결합될 수 있도록 결합부(23)가 형성되어 있으며, 상기 결합부(23)의 둘레에는 공기의 유동을 촉진시키기 위한 복수의 블레이드(25)가 형성되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 비엘디시 모터에 있어서는, 상기 영구자석(30)의 착자시 착자불균형이 쉽게 발생되며, 이에 기인하여 공극의 자속밀도가 불균일하게 되어 구동 시 진동 및 소음이 유발된다고 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 고려하여 일부에서는 영구자석을 로터코어에 삽입하는 방법이 이용되고 있다.
도 2는 종래의 비엘디시 모터의 로터의 사시도이며, 도 3은 도 2의 로터코어의 제작방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 비엘디시 모터의 로터(20)는, 원통형상을 가지는 로터프레임(21)과, 상기 로터프레임(21)에 결합되는 로터코어(41)와, 상기 로터코어(41)에 결합되는 영구자석(30)을 구비하고 있다.
상기 로터프레임(21)의 중앙에는 회전축이 결합될 수 있도록 결합부(23)가 형성되어 있으며, 상기 결합부(23)의 주변에는 공기의 유동을 촉진시키기 위한 복수의 블레이드(25)가 형성되어 있다. 상기 로터코어(41)는 원형 고리 형상을 가지며, 상기 스테이터(10)측에는 원호형상을 가지는 자극부(46)가 형성되어 있다. 상기 자극부(46)의 내측에는 상기 영구자석(30)이 삽입될 수 있게 관통된 삽입공(47)이 형성되어 있다.
상기 로터코어(41)는 전기강판(42)을 얇은 고리 형태로 타발하여 적층하여 형성할 경우, 스크랩(scrap)이 많이 발생되어 재료비가 상승하게 된다고 하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여, 일부에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상호 협조적으로 원형 고리형상을 형성할 수 있도록 원주방향으로 복수로 분할한 분할코어(45)의 형태로 전기강판(42)을 타발하여 적층하고 이들을 서로 결합하여 원형 고리형상을 형성하는 방법이 이용되고 있다.
그런데, 이러한 종래의 비엘디시 모터에 있어서는, 영구자석(30)을 삽입공(47)에 각각 삽입하여야 하므로 영구자석(30)의 삽입 작업에 많은 시간 및 노력이 소요된다고 하는 문제점이 있다. 특히, 세탁기모터와 같이 저속 운전하는 모터에 있어서는, 극수가 증가하기 때문에 영구자석(30)의 개수가 증가하게 되기 때문에 영구자석(30)의 삽입 작업에 더욱 많은 시간 및 노력이 소요된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 영구자석의 착자 불균형을 억제할 수 있으며 영구자석의 결합을 용이하게 할 수 있는 비엘디시 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 재료비를 저감할 수 있는 비엘디시 모터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 제작 시간을 단축할 수 있고 재료비를 저감할 수 있는 비엘디시 모터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 스테이터; 및 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 요크부; 상기 요크부의 반경방향을 따라 일 측이 상기 요크부에 수용 결합되는 복수의 영구자석; 상기 각 영구자석의 타 측에 결합되는 복수의 자극부; 및 상기 요크부 및 상기 자극부의 결합을 위해 상기 요크부, 상기 영구자석 및 상기 자극부의 외면에 형성되는 몰딩부;를 구비하고, 상기 요크부는 전기강판을 띠 형상을 가지도록 타발하고, 두께방향을 따라 나선형으로 적층하여 형성되며, 상기 자극부는 전기강판을 타발하여 판상체인 복수의 자극부판을 형성하고, 상기 복수의 자극부판을 두께방향을 따라 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터를 제공한다.
여기서, 상기 요크부에는 폭방향으로 절취되어 노치가 형성되고, 상기 요크부는 상기 노치에 의해 구분되는 복수의 부분요크부를 구비하게 구성될 수 있다.
상기 요크부에는 상기 영구자석의 일 측을 수용하는 영구자석수용부 또는 서로 인접 배치되는 두 개의 영구자석의 길이방향을 따라 각 일 측이 수용될 수 있도록 한 쌍의 부분영구자석수용부가 형성될 수 있다.
상기 각 자극부판에는 일 측에서 함몰되고 타 측으로 돌출되어 적층시 두께방향을 따라 서로 결합되어 횡방향 유동을 억제하는 코킹부가 각각 형성되게 구성될 수 있다.
상기 스테이터는 두께방향을 따라 나선형으로 적층되게 구성될 수 있다.
상기 스테이터는 상기 자극부를 향해 돌출된 복수의 티스를 포함하며, 상기 티스와 상기 자극부 중 적어도 어느 하나는 다른 하나를 향해 중앙이 돌출되게 구성될 수 있다.
상기 몰딩부는 상기 자극부의 자극면이 외부에 노출되게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 스테이터; 및 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 로터는, 둘레방향을 따라 함몰된 자석수용부가 형성된 로터프레임; 상기 자석수용부에 일 측이 삽입되고 타 측이 상기 로터프레임의 내경면으로부터 돌출되는 영구자석; 상기 영구자석의 타 측에 결합되는 자극부; 및 상기 로터프레임, 상기 영구자석 및 상기 자극부가 결합될 수 있게 상기 영구자석 및 상기 자극부의 외면에 형성되는 몰딩부;를 구비하고, 상기 자극부는 전기강판을 타발하여 판상체인 복수의 자극부판을 형성하고, 상기 복수의 자극부판을 두께방향을 따라 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터가 제공된다.
여기서, 상기 로터프레임의 자석수용부는 상기 로터프레임의 내경면에서 함몰되고 외경면에서 돌출되게 형성될 수 있다.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리 사시도이고, 도 5는 도 4의 스테이터코어의 제작방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4의 요크부의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 요부 확대도이고, 도 8은 도 4의 자극부의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 4의 자극부의 평면도이고, 도 10은 도 4의 요크부의 변형예를 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 도 4의 로터의 부분단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 비엘디시 모터는, 스테이터(110)와; 요크부(131)와, 상기 요크부(131)의 반경방향을 따라 일 측이 상기 요크부(131)에 수용 결합되는 복수의 영구자석(130)과, 상기 영구자석(130)의 타 측에 결합되는 복수의 자극부(151)를 구비하여 상기 스테이터(110)와 소정의 공극을 두고 회전가능하게 배치되는 로터(120)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 스테이터(110)는, 반경방향을 따라 소정 간격으로 돌출된 복수의 티스부(117)를 구비한 스테이터코어(111)와, 상기 스테이터코어(111)에 권선되는 스테이터코일(113)을 구비하고 있다. 상기 스테이터코어(111)의 일 측에는 상기 영구자석(130)의 회전 위치를 검출할 수 있도록 위치검출부(115)가 구비되어 있다. 상기 스테이터코어(111)는 도 5에 도시된 바와 같이, 얇고 긴 띠형상의 전기 강판(112)을 복수의 티스부(117) 및 슬롯(118)을 가지도록 타발하여 두께방향을 따라 나선형으로 적층하여 형성된다.
상기 로터(120)는, 로터프레임(121)과, 상기 로터프레임(121)에 결합되는 요크부(131)와, 상기 요크부(131)의 반경방향을 따라 일 측에 결합되는 영구자석(130)과, 상기 영구자석(130)의 타 측에 결합되는 자극부(151)와, 상기 요크부(131) 및 상기 자극부(151)를 결합하기 위해 상기 요크부(131) 및 상기 자극부(151)를 감싸도록 형성되는 몰딩부(160)를 구비하고 있다. 상기 영구자석(130)은 직육면체 형상을 가지도록 형성되어 있으며, 상기 몰딩부(160)는 상기 자극부(151)의 자극면이 외부에 노출되게 형성된다.
상기 로터프레임(121)은 일 측이 개구된 원통형상을 가지며, 상기 로터프레임(121)의 내경면에는 원형 고리 형상을 가지는 요크부(131)가 결합되어 있다. 상기 요크부(131)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전기강판을 얇고 긴 띠 형상을 가지도록 타발하고, 두께방향을 따라 나선형으로 적층하여 형성된다. 상기 요크부(131)는 적층을 용이하게 할 수 있도록 길이방향을 따라 소정 간격으로 길이방향에 가로로 절취된 노치(134)에 의해 구분되는 복수의 부분요크부(135)를 구비하고 있다. 상기 노치(134)는 절취방향을 따라 점진적으로 폭이 감소되도록 형성된다.
상기 부분요크부(135)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 적층을 위해 일 측 판면에서 함몰되고 타 측 판면으로 돌출된 코킹부와, 상기 영구자석(130)의 일 측을 수용할 수 있도록 폭 방향으로 절취 형성된 영구자석수용부를 구비하고 있다. 상기 코킹부는 적층시 두께방향을 따라 서로 결합되어 적층된 각 부분요크부(135)의 횡방향 유동을 방지하게 된다. 여기서, 상기 요크부(131)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 전기강판을 얇고 긴 띠 형상으로 타발하되, 길이방향을 따라 일정 간격으로 형성되는 노치(164)에 의해 구분되고 각각 코킹부(167)가 형성된 복수의 부분요크부(165)를 구비하도록 형성한다. 이때, 상기 각 부분요크부(165)에는 서로 인접 배 치되는 두 개의 영구자석(130)의 길이방향을 따라 각 일 측이 수용될 수 있도록 한 쌍의 부분영구자석수용부(168)가 각각 형성되어 있다. 여기서, 상기 각 부분요크부(135,165)는 영구자석수용부(138) 또는 부분영구자석수용부(168)의 반대측면은 중앙이 양 단부에 비해 외측으로 더 돌출되게 형성되어 있다.
한편, 상기 자극부(151)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 전기강판(152)을 타발하여 복수의 판상체인 자극부판(155)을 형성하고, 상기 자극부판(155)을 두께방향을 따라 적층하여 형성된다. 상기 각 자극부판(155)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(110)측은 양 단부에 비해 중앙이 더 돌출된 형상을 가지도록 형성되며, 반대측에는 상기 요크부(131)의 영구자석수용부(138)와 상호 협조적으로 상기 영구자석(130)을 수용할 수 있도록 영구자석수용부(158)가 절취 형성되어 있다. 상기 각 자극부판(155)에는 적층시 두께방향을 따라 서로 결합되어 횡방향을 유동할 수 있도록 코킹부(157)가 각각 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 스테이터코어(111), 요크부(131) 및 자극부(151)의 제작이 완료되면, 상기 요크부(131)의 각 영구자석수용부에 영구자석(130)을 수용 결합하고, 상기 요크부(131)에 대해 돌출된 영구자석(130)의 타 측에 상기 각 자극부(151)를 결합하면 된다. 다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 요크부(131) 및 자극부(151)가 일체로 고정 결합될 수 있도록 몰딩부(160)가 형성되도록 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비엘디시 모터의 스테이터 및 로터의 분리 사시도이고, 도 13은 도 12의 부분 단면도이며, 도 14는 도 12의 요부확대도이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 도면 설명의 편 의상 동일한 참조부호를 부여하여 설명하기로 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 비엘디시 모터는, 스테이터(110)와; 둘레방향을 따라 함몰된 자석수용부가 형성된 로터프레임(121)과, 상기 자석수용부에 일 측이 삽입되는 영구자석(130)과, 상기 영구자석(130)의 타 측에 결합되는 자극부(151)를 구비하여 상기 스테이터(110)와 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터(120)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 스테이터(110)는, 반경방향을 따라 소정 간격으로 돌출된 복수의 티스부(117)를 구비한 스테이터코어(111)와, 상기 스테이터코어(111)에 권선되는 스테이터코일(113)을 구비하고 있다.
상기 로터(120)는, 일 측이 개구된 원통형상을 가지는 로터프레임(121)과, 상기 로터프레임(121)에 일 측이 결합되는 영구자석(130)과, 상기 영구자석(130)의 타측에 결합되는 자극부(151)와, 상기 자극부(151)가 상기 로터프레임(121)에 일체로 고정 결합될 수 있도록 형성되는 몰딩부(160)를 구비하고 있다. 상기 몰딩부(160)는 상기 스테이터(110)측을 향하는 상기 자극부(151)의 자극면이 외부에 노출되게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 로터프레임(121)의 내경면에는 원주방향을 따라 소정 간격으로 복수의 영구자석수용부(127)가 형성되어 있다. 상기 영구자석수용부(127)는 직육면체 형상을 가지는 영구자석(130)을 두께방향을 따라 일정 깊이로 수용할 수 있도록 상기 로터프레임(121)의 반경방향을 따라 함몰되어 외측으로 돌출되게 형성되어 있다.
상기 자극부(151)는 일 측이 상기 스테이터(110)를 향해 중앙이 돌출된 형상 을 가지도록 형성되며, 반대 측에는 상기 로터프레임(121)에 결합되어 상기 로터프레임(121)의 내경면으로부터 내측으로 돌출된 상기 영구자석(130)의 나머지 부분을 수용할 수 있도록 영구자석수용부(158)가 형성되어 있다. 상기 자극부(151)는 전술한 바와 같이, 복수의 판상체인 자극부판(155)을 두께방향으로 적층하여 형성되며, 각 자극부판(155)은 코킹부(157)를 구비하고 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 로터프레임(121)의 각 영구자석수용부(127)의 내부에 상기 영구자석(130)을 각각 삽입 결합하고, 상기 로터프레임(121)의 내경면으로부터 돌출된 영구자석(130)의 타측에는 상기 자극부(151)를 각각 결합한다. 상기 각 자극부(151)의 결합이 완료되면 상기 각 자극부(151)가 상기 로터프레임(121)에 대해 고정되도록 몰딩부(160)를 형성하면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로터의 요크부와 자극부를 분할 제작하고 상기 요크부와 상기 자극부 사이에 영구자석이 조립되도록 함으로써, 영구자석이 부착되는 로터에서 착자의 불균일에 기인하여 발생되는 진동 및 소음 문제를 해결할 수 있고, 영구자석의 결합을 용이하게 할 수 있는 비엘디시 모터가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 요크부를 얇고 긴 띠형상으로 타발하여 나선형으로 적층되도록 함으로써 요크부의 재료비를 저감할 수 있으며 제작을 용이하게 할 수 있는 비엘디시 모터가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 스테이터코어 및 로터의 요크부를 각각 얇고 긴 띠 형상으로 타발하여 나선형으로 적층되도록 하고, 로터의 자극부를 요크부와 분할하여 제작하고 영구자석을 요크부와 자극부 사이에 조립되도록 함으로써 스테이터코어 및 요크부의 재료비를 저감할 수 있고 전반적인 제작 시간을 단축할 수 있으며 착자의 불균일에 의해 진동 및 소음이 발생될 염려가 없는 비엘디시 모터가 제공된다.

Claims (9)

  1. 스테이터; 및 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
    상기 로터는, 요크부; 상기 요크부의 반경방향을 따라 일 측이 상기 요크부에 수용 결합되는 복수의 영구자석; 상기 각 영구자석의 타 측에 결합되는 복수의 자극부; 및 상기 요크부 및 상기 자극부의 결합을 위해 상기 요크부, 상기 영구자석 및 상기 자극부의 외면에 형성되는 몰딩부;를 구비하고,
    상기 요크부는 전기강판을 띠 형상을 가지도록 타발하고, 두께방향을 따라 나선형으로 적층하여 형성되며,
    상기 자극부는 전기강판을 타발하여 판상체인 복수의 자극부판을 형성하고, 상기 복수의 자극부판을 두께방향을 따라 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요크부에는 폭방향으로 절취되어 노치가 형성되고,
    상기 요크부는 상기 노치에 의해 구분되는 복수의 부분요크부를 구비하는 비엘디시 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요크부에는 상기 영구자석의 일 측을 수용하는 영구자석수용부 또는 서로 인접 배치되는 두 개의 영구자석의 길이방향을 따라 각 일 측이 수용될 수 있도록 한 쌍의 부분영구자석수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 자극부판에는 일 측에서 함몰되고 타 측으로 돌출되어 적층시 두께방향을 따라 서로 결합되어 횡방향 유동을 억제하는 코킹부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터는 두께방향을 따라 나선형으로 적층되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 자극부를 향해 돌출된 복수의 티스를 포함하며, 상기 티스와 상기 자극부 중 적어도 어느 하나는 다른 하나를 향해 중앙이 돌출된 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 몰딩부는 상기 자극부의 자극면이 외부에 노출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  8. 스테이터; 및 상기 스테이터와 소정의 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
    상기 로터는, 둘레방향을 따라 함몰된 자석수용부가 형성된 로터프레임; 상기 자석수용부에 일 측이 삽입되고 타 측이 상기 로터프레임의 내경면으로부터 돌출되는 영구자석; 상기 영구자석의 타 측에 결합되는 자극부; 및 상기 로터프레임, 상기 영구자석 및 상기 자극부가 결합될 수 있게 상기 영구자석 및 상기 자극부의 외면에 형성되는 몰딩부;를 구비하고,
    상기 자극부는 전기강판을 타발하여 판상체인 복수의 자극부판을 형성하고, 상기 복수의 자극부판을 두께방향을 따라 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디시 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로터프레임의 자석수용부는 상기 로터프레임의 내경면에서 함몰되고 외경면에서 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 비엘디시 모터.
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