KR101396175B1 - Brushless dc motor - Google Patents

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양현기
맹중호
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Abstract

The present invention relates to a brushless DC motor, and, more specifically, to a brushless motor comprising: a frequency-generator (FG) magnetized second magnet, which is an exclusive sensing magnet having a specific height and installed at the outer circumference of a rotor case; and a hall integrated circuit (IC) installed at a printed circuit board (PCB) facing the second magnet, thereby detecting an FG output voltage at a low speed and controlling the speed and direction of rotation using the FG output voltage. The brushless DC motor of the present invention is characterized in that the second magnet with a specific height is installed at the outer circumference of the rotor case and the hall IC is installed at the position facing the second magnet to control the direction of rotation.

Description

브러시레스 직류모터{Brushless DC Motor}[0001] Brushless DC Motor [0002]

본 발명은 브러시레스 직류모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지는 별도의 센싱용(sensing) 마그네트인 제2 마그네트를 설치한 후 상기 제2 마그네트에 FG(FREQUENCY GENERATOR) 착자를 하고, 상기 제2 마그네트와 대응하는 위치로 회로기판(PCB)에 홀(hall) IC(integrated Circuit)를 장착하여 저속에서도 FG 출력전압을 검출하고 상기 FG 출력전압을 이용하여 회전속도 및 회전방향 제어가 가능한 브러시레스 직류모터에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a brushless DC motor, and more particularly, to a brushless DC motor which is provided with a second magnet, which is a sensing magnet having a predetermined height, on the outer circumferential surface of the rotor case, And a hall IC (integrated circuit) is mounted on a circuit board (PCB) at a position corresponding to the second magnet so as to detect the FG output voltage even at a low speed. Using the FG output voltage, To a brushless DC motor capable of controlling the direction of rotation.

일반적으로 브러시레스 직류모터는 외부에 배치된 회전자가 회전하는 것으로서, 상기 브러시레스 직류모터의 구조는 방사상으로 형성된 다수개의 슬롯으로 구성되고 상기 각 슬롯에 코일이 권선된 코어로 구성된 고정자와, 상기 고정자의 외주면에 일정 간격(공극부)을 두고 상기 코어와 대향되게 배치된 다수개의 N극 및 S극이 교호적으로 착자되어 있는 고리형 또는 원형의 마그네트와 상기 마그네트를 내주면에 부착시킨 회전자 케이스로 된 회전자로 구성되어 있고, 상기 회전자 케이스의 중심부에는 상기 회전자의 회전에 의하여 회전력을 출력하는 회전축이 고정 결합되어 있다. 또 상기 고정자에 외부에서 인가되는 전기 및 제어 신호를 전달하는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판)가 배치되어 있다. In general, a brushless DC motor is configured such that a rotor disposed outside is rotated. The structure of the brushless DC motor is composed of a stator composed of a plurality of slots formed in a radial direction and a coil wound around each slot, An annular or circular magnet having a plurality of N-poles and S-poles alternately magnetized at regular intervals (air gap portions) on the outer circumferential surface of the rotor and facing the core, and a rotor case having the magnet attached to the inner circumferential surface thereof And a rotating shaft for outputting a rotating force by the rotation of the rotor is fixedly coupled to a central portion of the rotor case. Further, a PCB (Printed Circuit Board) for transferring electrical and control signals externally applied to the stator is disposed.

상기 PCB에는 상기 브러시레스 모터의 회전속도 감지 등을 하기 위하여 FG(Frequency Generator) 패턴이 형성되고, 종래의 상기 FG 패턴은 상기 마그네트의 N극과 S극과 대응되는 구조로 배치되어 상기 마그네트의 회전에 따라 신호가 발진되는 FG패턴이 형성되어 있다. A FG (Frequency Generator) pattern is formed on the PCB to detect the rotation speed of the brushless motor. The conventional FG pattern is disposed in a structure corresponding to the N and S poles of the magnet, An FG pattern in which a signal is oscillated is formed.

그러나, 상기 FG패턴은 저속에서 마그네트 회전에 따른 입력신호에 대한 회전속도를 감지하기 어려우며 상기 입력신호에 대한 회전 방향 감지를 위해서는 별도의 엔코더 등 부품을 더 구비하여 모터 부품 구성이 복잡하고 제조가격이 상승되는 문제점이 있었다.
However, the FG pattern is difficult to detect the rotation speed of the input signal according to the magnet rotation at low speed, and further includes a separate encoder and other components for sensing the rotation direction of the input signal, There was a problem raised.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지는 별도의 센싱용(sensing) 마그네트인 제2 마그네트를 설치한 후 상기 제2 마그네트에 FG 착자를 하고, 상기 제2 마그네트와 대응하는 위치로 회로기판에 홀(hall) IC(integrated Circuit)를 장착하여 저속에서도 FG 출력을 검출하여 회전속도 및 회전방향제어를 할 수 있는 브러시레스 직류모터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide a magnet for sensing, which is a separate sensing magnet having a certain height on the outer circumference of a rotor case, A brushless DC motor capable of rotating and controlling the rotation direction by detecting a FG output even at a low speed by mounting a hall IC (integrated circuit) on the circuit board at a position corresponding to the second magnet, The purpose is to provide.

또한, 본 발명은 모터에 별도로 엔코더 등의 부품을 추가 장착하지 않아 제조공정이 용이하고 가격이 상승되지 않으며 무게도 증가시키지 않는 브러시레스 직류모터를 제공하는데 다른 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide a brushless DC motor which is easy to manufacture, does not increase in price, and does not increase in weight because no additional components such as an encoder are additionally mounted in the motor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브러시레스 직류모터는, 방사상으로 형성된 코어에 코일이 권선된 고정자와; 상기 고정자와 대향되게 배치된 환형 또는 원형의 제1마그네트와 상기 제1마그네트를 내주면에 부착시킨 회전자 케이스로 된 회전자와; 상기 고정자에 외부 전기신호를 전달하는 PCB를 포함하여 구성된 브러시레스 직류모터에 있어서, 상기 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지는 제2마그네트를 설치하고, 상기 PCB에서 상기 제2 마그네트와 대응하는 위치에 회전방향을 제어하기 위하여 홀(hall) IC를 장착한 것이며, 상기 홀 IC는 정확한 장착을 위하여 상기 PCB의 표면실장(SMT)된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a brushless DC motor including: a stator having a coil wound around a core formed in a radial direction; A rotor having an annular or circular first magnet disposed to face the stator and a rotor case having the first magnet attached to the inner circumferential surface; A brushless DC motor including a PCB for transmitting an external electrical signal to the stator is provided, wherein a second magnet having a predetermined height is provided on an outer circumferential surface of the rotor case, and a second magnet (Hall IC) for controlling the rotation direction of the PCB, and the Hall IC is surface-mounted (SMT) of the PCB for accurate mounting.

또한, 본 발명은 상기 홀 IC가 일정 간격을 둔 2개가 장착된 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that two Hall ICs are mounted at regular intervals.

또한, 본 발명은 상기 제2 마그네트가 상기 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지고, 상기 제2 마그네트에 FG 착자를 하여 형성한 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the second magnet has a constant height on the outer circumferential surface of the rotor case, and is formed by FG magnetization on the second magnet.

또한, 본 발명은 상기 2개의 홀 IC의 간격이 각 홀 IC에서 출력되는 전압파형의 위상차가 90도가 되도록 배치한 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the intervals between the two Hall ICs are arranged such that the phase difference of the voltage waveform output from each Hall IC is 90 degrees.

삭제delete

또한, 본 발명은 상기 FG 착자된 제2 마그네트가 페라이트계 자석 또는 네오디뮴계 자석인 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the FG magnetized second magnet is a ferrite magnet or a neodymium magnet.

또한, 본 발명은 상기 FG 착자된 제2 마그네트가 그 외주면 또는 상단에 백 요크(Back yoke)를 더 장착한 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention is characterized in that the FG magnetized second magnet further includes a back yoke on the outer circumferential surface or the upper end thereof.

본 발명에 따른 브러시레스 직류모터는 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지는 별도의 센싱용 마그네트인 제2 마그네트를 설치한 후 상기 제2 마그네트에 FG 착자를 하고, 상기 제2 마그네트와 대응하는 위치로 회로기판에 홀 IC를 장착함으로써, 저속에서도 FG 출력을 검출하여 회전속도 및 회전방향을 제어하는 효과가 있다.The brushless DC motor according to the present invention is characterized in that a second magnet, which is a separate sensing magnet having a predetermined height, is provided on the outer circumferential surface of the rotor case, FG magnetization is applied to the second magnet, It is effective to detect the FG output even at a low speed and to control the rotational speed and the rotational direction.

또한, 본 발명은 모터에 별도로 엔코더 등의 부품을 추가 장착하지 않아도 되므로, 제조공정이 용이하고 가격이 상승되지 않으며 무게도 증가시키지 않는 효과가 있다.
In addition, since the present invention does not require additional components such as an encoder, it is easy to manufacture the motor, the price does not rise, and the weight does not increase.

도 1은 본 발명에 따른 브러시레스모터의 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 브러시레스모터가 조립된 상태의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 브러시레스모터의 외관도
도 4는 본 발명에서 회로기판의 상세도1 is an exploded perspective view of a brushless motor according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the brushless motor according to the present invention assembled;
3 is an external view of the brushless motor according to the present invention
4 is a detailed view of a circuit board in the present invention

이하, 본 발명에 따른 브러시레스 직류모터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a brushless DC motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 브러시레스 직류모터는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 방사상으로 형성된 다수개의 코어에 코일이 권선된 고정자(20)와, 상기 고정자(20)와 대향되게 배치된 환형 또는 원형의 제1 마그네트(12)와 상기 제1 마그네트(12)를 내주면에 부착시킨 회전자 케이스(11)로 된 회전자로 구성되고, 상기 회전자 케이스(11)의 중심부에는 상기 회전자의 회전에 의하여 회전력을 출력하는 회전축(14)이 회전축 결합구(15)에 의하여 고정 결합되며, 상기 고정자(20)에 외부에서 인가되는 전기를 공급하거나 제어 신호를 전달하는 PCB(30) 등으로 구성된다. 또, 상기 회전축(14)이 자유롭게 회전될 수 있게 지지하는 베어링(51, 52)이 상기 회전축(14)의 상, 하부에 각각 설치되고, 상기 베어링(51, 52)을 수용하고 상기 고정자(20)와 고정 결합된 하우징(53)이 구성된다. 상기 PCB(30)의 하부에는 모터를 다른 기계기구에 장착할 수 있도록 하는 브라켓(40)이 더 구비된다.The brushless DC motor according to the present invention comprises a stator 20 having a plurality of cores formed in a radial shape and wound with coils as shown in Figs. 1 to 3, and an annular or circular And a rotor case 11 having a first magnet 12 and a first magnet 12 attached to the inner circumferential surface thereof. The center of the rotor case 11 is rotated by the rotation of the rotor A rotating shaft 14 for outputting a rotating force is fixedly coupled to the stator 20 by means of a rotating shaft coupling 15 and a PCB 30 for supplying electricity externally applied thereto or transmitting a control signal. Bearings 51 and 52 for supporting the rotating shaft 14 so as to be freely rotatable are provided on the upper and lower portions of the rotating shaft 14 so as to receive the bearings 51 and 52, (Not shown). The PCB 30 is further provided with a bracket 40 for mounting the motor to other machine tools.

또한, 상기 회전자 케이스(11)의 외주면에 일정 높이와 일정 폭을 가지는 제2 마그네트(13)를 설치하고, 상기 PCB(30)에서 상기 제2 마그네트(13)와 대응하는 위치에 회전방향을 제어하기 위하여 소정의 간격을 둔 2개의 홀(hall) IC이 장착되어 있다. A second magnet 13 having a predetermined height and a predetermined width is provided on the outer circumferential surface of the rotor case 11 and a rotating direction is set to a position corresponding to the second magnet 13 on the PCB 30 Two Hall ICs are mounted at predetermined intervals for control.

상기 제2 마그네트(13)는 상기 회전자 케이스(11)의 외주면에 일정 높이와 일정 폭을 가지는 표면 자속 밀도가 높은 재료로 된 별도의 센싱용 마그네트인 제2 마그네트를 설치한 후 상기 제2 마그네트에 FG 착자를 하는 것이 바람직하다.The second magnet 13 is provided on the outer circumference of the rotor case 11 with a second magnet, which is a separate sensing magnet made of a material having a high surface magnetic flux density and a predetermined height and a predetermined width, It is preferable to perform FG magnetization.

상기 PCB에서 상기 제2 마그네트(13)와 대응하는 위치, 즉 도 4에 도시된 바와 같이 상기 PCB(30)에서 상기 제2 마그네트(13)의 외경과 내경 사이의 위치에 다극 착자에 의한 센싱 감도 불량을 대비하여 디지털 신호 출력이 가능하도록 상기 2개의 홀 IC(31)를 소정의 간격으로 장착한다.As shown in FIG. 4, at the position corresponding to the second magnet 13 on the PCB, the sensing sensitivity by the multipolar magnetization at the position between the outer diameter and the inner diameter of the second magnet 13 in the PCB 30 The two Hall ICs 31 are mounted at predetermined intervals so that a digital signal can be output in case of failure.

상기와 같이 상기 2개의 홀 IC(31)를 소정의 간격으로 장착함으로써 저속에서도 FG 출력(전압)을 검출할 수 있고 FG 출력(전압)을 이용하여 회전속도 및 정역방향 회전 제어가 가능하게 된다.As described above, by mounting the two Hall ICs 31 at a predetermined interval, the FG output (voltage) can be detected even at low speed, and the rotational speed and the forward / reverse rotation control can be performed using the FG output (voltage).

상기 2개의 홀 IC(31)은 회전방향 제어를 위해 상기 제2 마그네트(13)의 극수에 따라 일정 간격(각도)로 배치할 수 있는데, 각 홀 IC(31)에서 출력되는 전압파형의 위상차가 90도가 되도록 배치하는 것이 바람직하다.The two Hall ICs 31 may be arranged at a predetermined interval (angle) in accordance with the number of poles of the second magnet 13 for controlling the rotational direction. When the phase difference of the voltage waveform output from each Hall IC 31 is 90 degrees.

또한, 상기 2개의 홀 IC의 정확한 장착을 위하여 상기 PCB의 표면실장(SMT)하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to perform surface mounting (SMT) of the PCB for accurate mounting of the two Hall ICs.

또한, 상기 제2 마그네트(13)는 표면 자속 밀도가 높은 재료인 페라이트계 자석 또는 네오디뮴계 자석으로 하는 것이 바람직하다.The second magnet 13 is preferably made of a ferrite magnet or a neodymium magnet, which is a material having a high surface magnetic flux density.

상기 회전자 케이스(11)의 외주면에 설치된 상기 제2 마그네트(13)는 그 외주면 또는 상단에 백요크(Back yoke)를 장착할 수 있는데, 이는 백요크를 장착함으로써 표면 가우스 값이 올라가 상기 제2 마그네트(13)의 출력을 감지하는 능력이 향상되고, 상기 제2 마그네트(13)의 감자(減磁)를 방지할 수 있는 이점이 있다. The second magnet 13 provided on the outer circumferential surface of the rotor case 11 can mount a back yoke on the outer circumferential surface or the upper surface of the second yoke 13 by mounting the back yoke, The ability to sense the output of the magnet 13 is improved and the demagnetization of the second magnet 13 can be prevented.

그 외에 상기 PCB(30)에서 상기 2개의 홀 IC(31)가 장착된 위치와 마주보는 방향에 스위칭용 홀 소자(32)를 장착할 수 있다.
In addition, the Hall element for switching 32 can be mounted on the PCB 30 in a direction opposite to the position where the two Hall ICs 31 are mounted.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that it is possible.

11: 회전자 케이스 12: 제1 마그네트
13: 제2 마그네트 14: 회전축
15: 회전축 결합구 20: 고정자
30: PCB 31: 홀 IC
32: 홀 소자 40: 브라켓
51, 52: 베어링 53: 하우징 11: rotor case 12: first magnet
13: second magnet 14: rotating shaft
15: rotary shaft coupling 20: stator
30: PCB 31: Hall IC
32: Hall element 40: Bracket
51, 52: bearing 53: housing

Claims (7)

방사상으로 형성된 코어에 코일이 권선된 고정자와; 상기 고정자와 대향되게 배치된 환형 또는 원형의 제1마그네트와 상기 제1마그네트를 내주면에 부착시킨 회전자 케이스로 된 회전자와; 상기 고정자에 외부 전기신호를 전달하는 PCB를 포함하여 구성된 브러시레스 직류모터에 있어서,
상기 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지는 제2마그네트를 설치하고, 상기 PCB에서 상기 제2 마그네트와 대응하는 위치에 회전방향을 제어하기 위하여 홀(hall) IC를 장착한 것이며,
상기 홀 IC는 정확한 장착을 위하여 상기 PCB의 표면실장(SMT)된 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.
A stator in which a coil is wound around a radially formed core; A rotor having an annular or circular first magnet disposed to face the stator and a rotor case having the first magnet attached to the inner circumferential surface; And a PCB for transmitting an external electrical signal to the stator, the brushless DC motor comprising:
Wherein a second magnet having a predetermined height is provided on an outer circumferential surface of the rotor case and a Hall IC is mounted on the PCB to control a rotating direction at a position corresponding to the second magnet,
The Hall IC is a surface mount (SMT) PCB of the PCB for precise mounting
Wherein the brushless DC motor comprises:
제1항에 있어서,
상기 홀 IC는 일정 간격을 둔 2개가 장착된 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.
The method according to claim 1,
The Hall ICs are two mounted at regular intervals
Wherein the brushless DC motor comprises:
제1항에 있어서,
상기 제2 마그네트는 상기 회전자 케이스의 외주면에 일정 높이를 가지고, 상기 제2 마그네트에 FG 착자를 하여 형성한 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.
The method according to claim 1,
The second magnet has a constant height on the outer circumferential surface of the rotor case and is formed by FG magnetization on the second magnet
Wherein the brushless DC motor comprises:
제2항에 있어서,
상기 2개의 홀 IC의 간격은 각 홀 IC에서 출력되는 전압파형의 위상차가 90도가 되도록 배치한 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.
3. The method of claim 2,
The interval between the two Hall ICs is set so that the phase difference of the voltage waveform output from each Hall IC is 90 degrees
Wherein the brushless DC motor comprises:
삭제delete 제3항에 있어서,
상기 FG 착자된 제2 마그네트는 페라이트계 자석 또는 네오디뮴계 자석인 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.
The method of claim 3,
The FG magnetized second magnet is a ferrite magnet or a neodymium magnet
Wherein the brushless DC motor comprises:
제3항에 있어서,
상기 FG 착자된 제2 마그네트는 그 외주면 또는 상단에 백 요크(Back yoke)를 더 장착한 것
을 특징으로 하는 브러시레스 직류모터.The method of claim 3,
The FG magnetized second magnet may further include a back yoke attached to the outer circumferential surface or the upper end thereof
Wherein the brushless DC motor comprises:
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