KR101344286B1 - 비엘디시 모터 및 비엘디시 모터용 인슐레이터 - Google Patents

Abstract

절연지 부품을 대체하는 비엘디시 모터용 인슐레이터를 제공함으로써, 비엘디시 모터 제조 과정에서 절연지를 감는 공정이 불필요한 비엘디시 모터 및 비엘디시 모터용 인슐레이터가 제공된다. 상기 비엘디시 모터는 원주 방향을 따라 존재하는 복수개의 슬롯들에 코일을 감은 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 상부에 위치하고, 상기 코일에 전원을 공급하는 PCB부; 상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징; 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 개재되어 절연하는 인슐레이터를 포함하되, 상기 인슐레인터는, 상기 PCB부의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간을 차지하도록 연장된 외측 부가 절연부를 포함한다.

Description

비엘디시 모터 및 비엘디시 모터용 인슐레이터{BLDC Motor and Insulator for BLDC Motor}

본 발명은 비엘디시 모터 및 비엘디시 모터용 인슐레이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 절연지 부품을 대체하는 비엘디시 모터용 인슐레이터를 제공함으로써, 비엘디시 모터 제조 과정에서 절연지를 감는 공정이 불필요한 비엘디시 모터 및 비엘디시 모터용 인슐레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터(Motor)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에도 광범위하게 사용되고 있다.

기존의 직류 모터는 정류자와 브러시의 기계적 접촉에 의한 스위칭 구동에 의해 작동되었다. 따라서, 기계적 접촉에 의해 발생하는 신뢰성의 저하, 수명 단축 및 그에 따른 유지 보수의 필요성에 대한 개선이 요구되어 왔고, 그에 따라 최근에는 반도체 소자를 이용한 전자 스위칭 방식의 비엘디씨(BLDC; Brushless DC) 모터로 대체되어 가고 있다.

BLDC 모터는 그 이름에서 알 수 있는 바와 같이 DC 모터에서 브러시 구조를 없애고 정류를 전자적으로 수행하는 모터이다.

즉 영구자석의 위치를 홀센서 등의 전자적 센서로 검출하고, 검출된 신호로 전기각을 판단하여 고정자에 권선된 코일에 전류를 흘려서 토크를 발생시키는 것이다.

상기와 같은 BLDC 모터는 회전자 및 고정자의 상대적 위치에 따라 내전형(interior rotor type)과 외전형(exterior rotor type)으로 구별되기도 한다. 구체적으로는 내전형 모터는 영구자석과 일체화된 회전자 주위에 코일이 감긴 고정자가 배치되는 것이며, 외전형 모터는 코일이 감긴 고정자를 중심으로 그 주위에 영구자석이 구비된 회전자가 회전하는 구조, 즉 컵 모양의 회전자가 코일을 감싸는 형상을 갖는다. 이 중 특히 내전형 모터는 회전관성이 작고 회전자의 균형을 맞추는 것이 용이하므로 널리 이용되는 편이다.

이러한 BLDC 직류 모터에서 정류자(commutator)와 브러시(brush) 등의 기계적 접촉부를 없앴기 때문에 전기적, 기계적 노이즈가 발생되지 않고 수명이 길어 널리 사용되고 있으며, 이러한 BLDC 모터는 자기장 형성을 위한 다수의 영구자석을 갖춘 회전자(rotor core)와, 이 회전자의 영구자석에 의한 자기장과 상호 작용하여 회전자를 회전시키는 토크를 발생시키는 고정자(스테이터 코어, stator core)를 포함한다.

스테이터 코어에는 코일이 권취되어 있고, 이 코일의 전류의 흐름을 제어하여 회전 자계를 형성함으로써 영구 자석인 회전자가 회전하게 된다.

또한, 스테이터 코어에는 코일이 감길 복수 개의 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯에는 상기 스테이터 코어와 코일 사이를 절연하도록 절연물질로 된 인슐레이터(insulator)가 삽입되어 있다.

또한, 스테이터 코어에 감긴 코일에 전원을 공급하기 위한 용도의 PCB가 존재하는데, 이 PCB와 BLDC 모터의 하우징 내벽 사이에는 일정 수치 이상의 거리를 유지하여야 할 필요가 있다.

종래의 BLDC 모터의 경우에는 PCB와 BLDC 모터의 하우징 내벽 사이에 일정한 거리를 유지시키고 동시에 절연 기능을 강화하기 위해 절연지를 사용하였다.

그러나, 절연지를 사용하게 될 경우에는, BLDC 모터의 제조 공정에 있어서, 절연지를 감는 공정이 불가피한데, 이 공정은 상당히 번거로운 작업일 뿐만 아니라, 이로 인하여 제조 비용을 상승시키는 원인이 되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, BLDC 모터의 제조 공정에 있어서, 절연지를 감는 공정이 불필요한 BLDC 모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 절연지를 감는 공정이 불필요하도록 상기 BLDC 모터에 사용되는 새로운 인슐레이터 구조를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비엘디시 모터의 일 태양은 원주 방향을 따라 존재하는 복수개의 슬롯들에 코일을 감은 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 상부에 위치하고, 상기 코일에 전원을 공급하는 PCB부; 상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징; 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 개재되어 절연하는 인슐레이터를 포함하되, 상기 인슐레인터는, 상기 PCB부의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간을 차지하도록 연장된 외측 부가 절연부를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비엘디시 모터의 다른 태양은 스테이터 코어의 상부에 위치하는 PCB부; 상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징; 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 개재되되, 외주면을 이루는 외측 절연부, 상기 외측 절연부의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부, 상기 외측 절연부와 상기 내측 절연부 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 상기 코일이 감기는 중간 절연부, 및 상기 외측 절연부의 최외각면이 연장되어 형성된 외측 부가 절연부를 포함하는 인슐레이터를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비엘디시 모터용 인슐레이터의 일 태양은 외주면을 이루는 외측 절연부; 상기 외측 절연부의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부; 상기 외측 절연부와 상기 내측 절연부 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 상기 코일이 감기는 중간 절연부; 및 상기 외측 절연부의 최외각면이 연장되어 형성된 외측 부가 절연부를 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 비엘시디 모터에 따르면, BLDC 모터에 사용되는 새로운 인슐레이터 구조를 제공함으로써, BLDC 모터의 제조 공정에 있어서, 절연지를 감는 공정이 불필요하게 되고, 이에 따라 BLDC 모터 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 비엘시디 모터의 측면 투시도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 측면 투시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분에 대한 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘시디 모터의 측면 투시도이다.
도 5는 도 4의 B 부분을 확대한 측면 투시도이다.
도 6은 도 4의 B 부분에 대한 절개 사시도이다.
도 7은 종래의 비엘시디 모터에 사용되는 인슐레이터이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘시디 모터용 인슐레이터이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예들은 주로 비엘시디 모터에 적용되는 구조로서 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에서 제공하는 취지가 발현되는 경우라면, 비엘시디 모터 이외에 다른 모터에 대해서도 모두 적용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술의 당업자에게 자명하다.

도 1은 종래의 비엘시디 모터의 측면 투시도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 측면 투시도이며, 도 3은 도 1의 A 부분에 대한 절개 사시도이다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 비엘시디 모터는 DC 모터 중에서 브러쉬가 없는 모터(Brushless DC 모터)로서, 일반적으로 DC 모터는 회전자는 전기자석을 구성하고 외곽의 고정자는 영구자석으로 구성하는 반면에, 비엘디시 모터는 외전자가 영구자석이고 외곽의 고정자가 전기자석이다.

이러한 종래의 비엘디시 모터(1)의 구성 중에서 본 발명의 실시예들에 따른 비엘디시 모터와 관련된 부분인 도 1의 A 부분을 확대한 도 2를 보면, PCB(20)의 측면과 하우징(10)의 내벽면 사이에 적어도 일정 거리(d) 이상 유지하여야 할 필요가 있다.

현재 사용되는 방식은 위해 절연지를 인슐레이터(30)에 원통 방향으로 감아 이 거리(d)를 유지시키면서 또한 절연을 유지하는 방식을 사용하고 있다. 즉, 도 3에서 인슐레이터(30) 및 PCB(20)와 하우징(10)의 내벽 사이에 형성된 공간(s)을 절연지가 차지하도록 인슐레이터(30) 및 PCB(20)에 절연지를 감는 부가적인 공정을 필요로 하는 것이다.

그러나, 이렇게 절연지를 사용하게 될 경우에는, BLDC 모터의 제조 공정에 있어서, 번거로운 작업에 속하는 절연지를 감는 공정 및 절연지 구입 비용으로 인해 제조 비용이 상승하게 되는 요인이 된다.

이를 위해 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 하는 새로운 구조의 비엘디시 모터용 인슐레이터 및 상기 인슐레이터를 사용한 비엘시디 모터 구조를 제공하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘시디 모터의 측면 투시도이고, 도 5는 도 4의 B 부분을 확대한 측면 투시도이며, 도 6은 도 4의 B 부분에 대한 절개 사시도이다.

우선, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 비엘시디 모터(2)는 스테이터 코어(400), PCB부(200), 하우징(100), 및 외측 부가 절연부(340)를 포함하는 인슐레이터(300)를 포함한다.

스테이터 코어(400)는 원주 방향을 복수개의 슬롯들을 구비하고 있고, 이 슬롯들은 코일(500)이 감기는 부분으로서 전원 공급시 자력이 발생하여 모터를 구동시키는 역할을 한다.

PCB부(200)는 도 4 내지 6에서 볼 수 있듯, 스테이터 코어(400)의 상부에 위치하고, 코일(500)에 전원을 공급하는 역할을 하는 각종 전자부품을 포함하고 있으며, 필요에 따라 비엘디시 모터(2)의 회전 속도 등을 감지하기 위한 부품 및 구성이 더 부가될 수 있다.

하우징(100)은 비엘시디 모터(2)의 몸체로서, 스테이터 코어(400) 및 로터(Rotor) 코어 등을 고정하는 역할을 하고, 비엘시디 모터의 내부 구성요소들을 보호한다.

인슐레이터(300)는 스테이터 코어(400)와 코일(500) 사이에 개재되어 절연 기능을 제공하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐레이터는 PCB부(200)의 측면과 하우징(100)의 내측벽 사이에 형성된 공간을 차지하도록, 인슐레이터(300)로부터 연장된 외측 부가 절연부(340)를 포함하고 있다.

즉, 도 3의 공간 s 부분에 종래에는 절연지를 감아 채워 넣었던 것과 비교하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘디시 모터에서는 이 공간을 인슐레이터(300)로부터 연장된 외측 부가 절연부(340)가 차지하게 되는 것이다.

이 외측 부가 절연부(340)는 도 4 내지 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 적어도 PCB부(200)가 위치하는 지점까지 연장됨으로써 PCB부(200)와 하우징(100) 내벽 사이에 최소한 유지될 필요가 있는 거리 d 를 보장한다.

이러한 외측 부가 절연부(340)는 인슐레이터(300) 제조 과정에서, 사출 성형시에 외측 부가 절연부(340)를 형성시키도록 한다.

따라서, 비엘시디 모터(2)는 인슐레이터(300)로부터 연장된 외측 부가 절연부(340)를 PCB부(200)의 측면과 하우징(100)의 내측벽 사이에 형성된 공간에 위치토록 하기 위하여, 도 4 내지 도 6에서 확인할 수 있듯이 PCB부(200)의 측면과 하우징(100)의 내측면 사이에 형성된 공간부를 더 포함한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 비엘시디 모터 구조에 따르면 종래에 사용하였던 절연지를 사용할 필요가 없고, 이에 따라 절연지를 인슐레이터(300)에 감는 공정이 불필요해 모터 제조 공정 원가를 절감한다.

도 7은 종래의 비엘시디 모터에 사용되는 인슐레이터이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비엘시디 모터용 인슐레이터이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 비엘시디 모터용 인슐레이터는 외주면을 이루는 외측 절연부(330)와, 외측 절연부(330)의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부(310)와, 외측 절연부(330)와 내측 절연부(310) 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 상기 코일이 감기는 중간 절연부(320), 및 외측 절연부(330)의 최외각면이 연장되어 형성된 외측 부가 절연부(340)를 포함한다.

종래의 비엘시디 모터인 도 7과 비교하면, 도 8에서 도시된 본 발명의 실시예에 따른 비엘시디 모터용 인슐레이터는 외측 절연부(330)의 최외각면이 연장되어 형성된 외측 부가 절연부(340)를 더 포함하고 있는 것을 볼 수 있다. 이 외측 부가 절연부(340)는 비엘디시 모터(2)의 PCB부(200)의 측면과 비엘디시 모터(2)의 하우징(100)의 내측면 사이에 형성된 공간을 차지하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 종래의 비엘디시 모터
2: 본 발명의 실시예에 따른 비엘디시 모터
10, 100: 하우징
20, 200: PCB, PCB부
30: 종래의 인슐레이터
40, 400: 스테이터 코어
50, 500: 코일
300: 인슐레이터
310: 내측 절연부
320: 중간 절연부
330: 외측 절연부
340: 외측 부가 절연부

Claims (6)

1. 원주 방향을 따라 존재하는 복수개의 슬롯들에 코일을 감은 스테이터 코어;
   상기 스테이터 코어의 상부에 위치하고, 상기 코일에 전원을 공급하는 PCB부;
   상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징;
   상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 개재되어 절연하는 인슐레이터; 및
   상기 PCB부의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간부;를 포함하되,
   상기 인슐레인터의 형상은 상기 형성된 공간부를 차지하도록 연장된 외측 부가 절연부를 포함하는 비엘디시 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인슐레이터는,
   외주면을 이루는 외측 절연부와, 상기 외측 절연부의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부와, 상기 외측 절연부와 상기 내측 절연부 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 상기 코일이 감기는 중간 절연부를 포함하되,
   상기 외측 부가 절연부는, 상기 외측 절연부의 최외각면이 연장되어 형성된 비엘디시 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외측 부가 절연부는 상기 인슐레이터 사출 성형시에 형성되는 비엘디시 모터.
4. 외주면을 이루는 외측 절연부;
   상기 외측 절연부의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부;
   상기 외측 절연부와 상기 내측 절연부 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 스테이터 코어와 코일 사이에 위치함에 따라, 상기 코일이 감기는 중간 절연부; 및
   상기 외측 절연부의 최외각면이 상기 코일에 전원을 공급하는 PCB의 측면과 상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간부를 차지하도록 연장되어 형성된 외측 부가 절연부를 포함하는, 비엘디시 모터용 인슐레이터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외측 부가 절연부는,
   상기 비엘디시 모터의 PCB부의 측면과 상기 비엘디시 모터의 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간을 차지하는 비엘디시 모터용 인슐레이터.
6. 스테이터 코어의 상부에 위치하는 PCB부;
   상기 스테이터 코어를 고정하는 하우징; 및
   상기 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기기 위한 코일 사이에 개재되며, 외주면을 이루는 외측 절연부, 상기 외측 절연부의 안쪽에 소정의 간격을 두고 형성되어 내주면을 이루고 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되는 내측 절연부, 상기 외측 절연부와 상기 내측 절연부 사이를 연결하도록 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 반경 방향으로 형성되어 상기 코일이 감기는 중간 절연부, 및 상기 외측 절연부의 최외각면이 상기 PCB의 측면과 상기 하우징의 내측면 사이에 형성된 공간부를 차지하도록 연장되어 형성된 외측 부가 절연부를 포함하는 인슐레이터를 포함하는 비엘디시 모터용 인슐레이터.

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