KR101514822B1

KR101514822B1 - 비엘디씨 모터

Info

Publication number: KR101514822B1
Application number: KR1020130071784A
Authority: KR
Inventors: 황윤식; 이원호; 장재덕; 주인식
Original assignee: 한국파워트레인 주식회사
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2015-04-23
Also published as: WO2014204056A1; KR20150000066A

Abstract

본 발명은 전기 자전거 등에 적용될 수 있으며 로터의 구조를 변경하여 부품의 수를 줄일 수 있는 비엘디씨 모터(Brush Less DC Motor)를 개시한다.
본 발명의 비엘디씨 모터는 축의 외주에 결합되는 스테이터, 스테이터의 외주측에 방사상 방향으로 결합되는 다수의 전자석, 스테이터의 외측에 배치되는 로터, 그리고 로터의 내주측에 배치되는 다수의 영구자석을 포함하며, 로터는 일정한 간격이 떨어져 배치되며 S극의 영구자석 또는 N극 영구자석을 끼움 결합하는 끼움결합홈부, 끼움결합홈부 사이에 배치되며 내주면 선단부가 S극의 영구자석 또는 N극의 영구자석이 스테이터 측을 향하는 면과 동일한 면까지 돌출된 돌출부를 포함한다.

Description

비엘디씨 모터{Brush Less DC Motor}

본 발명은 전기 자전거 등에 적용될 수 있으며 로터의 구조를 변경하여 부품의 수를 줄일 수 있는 비엘디씨 모터(Brush Less DC Motor)에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 AV기기용, 컴퓨터용, 가전 및 주택설비용, 산업용 등 많은 곳에서 사용되고 있으며, 모터의 소형화와 저소음 및 저전력 소비의 요구에 따라 브러시와 정류자가 없는 비엘디씨(Brush Less DC)모터가 개발되었다.

비엘디씨 모터는 기계적인 마찰 손실이나 불꽃, 노이즈가 발생하지 않으며 속도 제어 및 토크 제어가 뛰어나고, 속도 제어에서 손실이 발생되지 않아 효율이 높으며, 내구성이 강하여 유지보수가 수반되지 않아 기전분야 및 산업용 기기에 많이 사용되고 있다.

이러한 종래의 비엘디씨 모터의 구조는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

종래의 비엘디씨 모터는 중앙 영역의 축(101)을 기준으로 방사상으로 복수개의 전자석(103)들이 배치된 스테이터(105)와 이 스테이터(105)의 외측에 영구자석(107, 109)들이 배치된 로터(111)로 구성된다.

로터(111)에 제공된 영구자석(107, 109)은 N극의 영구자석(도면에서 107로 표시)과 S극의 영구자석(도면에서 109로 표시)이 교대로 배치된다.

이러한 구조의 비엘디씨 모터는 스테이터(105)에 제공된 전자석(103)에 전류를 인가하면, S극의 영구자석(109)에서 N극의 영구자석(107)의 방향 및 N극의 영구자석(107)에서 S극의 영구자석(109)의 방향으로 전자기력이 발생하여 로터(111)의 회전이 이루어진다(도 5 참조).

이러한 종래의 비엘디씨 모터는 N극의 영구자석(107)과 S극의 영구자석(109)이 교대로 배치되면서 부품의 수가 증가하여 제조 비용이 증대되는 문제점이 있다. 특히, 영구자석(107, 109)들은 제조원가에 큰 비중을 차지하고 있어 이러한 영구자석(107, 109)들이 증가함에 따라 제조 비용도 함께 증가하는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-1136439호(2012년4월6일 등록)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 제조원가의 큰 비중을 차지하고 있는 자석과 같은 부품의 수를 줄여 제조 비용을 줄일 수 있는 비엘디씨 모터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 축, 상기 축의 외주에 결합되는 스테이터, 상기 스테이터의 외주측에 방사상 방향으로 결합되는 다수의 전자석, 상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터, 그리고 상기 로터의 내주측에 배치되는 다수의 영구자석을 포함하며,

상기 로터는 일정한 간격이 떨어져 배치되며 S극의 영구자석 또는 N극 영구자석을 끼움 결합하는 끼움결합홈부, 상기 끼움결합홈부 사이에 배치되며 내주면 선단부가 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석이 상기 스테이터 측을 향하는 면과 동일한 면까지 돌출된 돌출부를 포함하는 비엘디씨 모터를 제공한다.

상기 돌출부는 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석과 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 돌출부와 상기 끼움결합홈부 사이에는 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석과 구획되는 공간으로 이루어지는 구획홈부가 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 N극의 영구자석 또는 S극의 영구자석 중에서 하나의 종류만 사용하여 일정한 간격을 띄워 배치하고 N극의 영구자석 또는 S극의 영구자석이 배치되는 끼움결합홈부 사이에 로터의 일부를 돌출시켜 N극의 영구자석 또는 S극의 영구자석의 형상으로 구성하여 한 종류의 영구자석을 생략하여 부품의 수를 줄임으로써 제조 비용을 감소시켜 원가 절감을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 비엘디씨 모터를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 주요부의 일부를 확대하여 도시한 도면이다
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 로터와 이 로터에 결합되는 영구자석을 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 종래기술을 설명하기 위한 비엘디씨 모터를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 주요부의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 종래기술을 설명하기 위해 로터와 이 로터에 결합되는 영구자석을 분해하여 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요부분의 일부를 상세하게 도시한 도면으로, 비엘디씨 모터(Brush Less DC Motor )를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 비엘디씨 모터는 축(1)에 결합되는 스테이터(3), 다수의 전자석(5), 로터(7), 그리고 다수의 영구자석(9)을 포함한다.

축(1)의 외주에 결합되는 스테이터(3)에는 일정한 간격으로 다수의 전자석(5)이 결합된다. 전자석(5)은 스테이터(3)의 외주면을 향해 방사상 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 스테이터(3)의 외주에는 로터(7)가 배치된다. 로터(7)의 내주면 측에는 일정한 간격으로 끼움결합홈부(7a, 도 3 참조)가 제공된다. 끼움결합홈부(7a)는 스테이터(3)의 외주 측을 향하여 배치되며 영구자석(9)이 끼움 결합될 수 있다. 그리고 로터(7)의 내주면측에는 끼움결합홈부(7a)들 사이에는 로터(7)에서 연장되어 돌출되는 돌출부(7b)가 제공된다. 즉, 돌출부(7b)는 끼움결합홈부(7a)들 사이사이에 일정한 간격으로 제공되며 상술한 영구자석(9)과 동일한 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 돌출부(7b)는 영구자석(9)과 같은 크기의 넓은 면을 이루며 이러한 돌출부(7b)의 넓은 면이 스테이터(3)의 외주면을 향해 배치된다. 그리고 돌출부(7b)의 내주면(스테이터(3)를 향하는 넓은 면)은 영구자석(9)과 동일한 내주면(스테이터(3)를 향하는 넓은 면)을 이루면서 스테이터(3)의 외주면을 향해 배치된다.

그리고 돌출부(7b)와 끼움결합홈부(7a) 사이에는 영구자석(9)과 구획되는 구획홈부(7c)가 제공된다. 구획홈부(7c)는 축과 나란한 방향으로 홈이 파인 모양으로 이루어지며 이러한 홈의 공간을 의미한다.

즉, 로터(7)의 끼움결합홈부(7a)에는 N극 또는 S극 중에서 한 종류의 영구자석(9)들이 끼워지고, 이들 영구자석(9)과 돌출부(7b)가 구획홈부(7c)에 공간적으로 구획이 될 수 있다.

영구자석(9)은 사각형 모양의 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 영구자석(9)의 크기와 형상이 동일한 모양으로 돌출부(7b)가 로터(7)의 내주면에 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예에서 로터(7)의 끼움결합홈부(7a)에 결합되는 영구자석(9)은 N극 또는 S극 중에서 한 종류로 이루어질 수 있으나 편의상 영구자석(9)이 S극으로 이루어진 예를 설명하기로 한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전자석(5)에 전류를 인가하면 도 2에 도시한 바와 같이 전자석(5)과 영구자석(9) 사이에 전자기력선(M1, M2, 점선으로 표시함)이 형성된다. 즉, 영구자석(9)이 S극인 경우, 로터(7) 측에서는 영구자석(9)에서 돌출부(7b) 측으로 전자기력선(M1)이 형성되고, 스테이터(3) 측에서는 돌출부(7b)측에서 전자석(5)을 통해 영구자석(9) 측으로 전자기력선(M2)이 형성된다. 따라서 돌출부(7b)는 N극으로 자화되어 N극의 역할을 하게 된다. 그러므로 로터(7)는 회전할 수 있다.

그리고 모터 전체의 자기밀도 감소를 방지하기 위해 전자석(5)의 코일의 턴수를 증가시키거나 적층 높이를 증가시켜 자기 밀도 저하를 방지할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예는 비엘디씨 모터의 제조 원가에서 큰 비중을 차지하는 영구자석(9)의 수를 절반으로 줄임으로써 제조 비용을 줄여 원가 절감 효과를 극대화할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 축,
3. 스테이터,
5. 전자석,
7. 로터, 7a. 끼움결합홈부, 7b. 돌출부, 7c. 구획홈부,
9. 영구자석

Claims

축,
상기 축의 외주에 결합되는 스테이터,
상기 스테이터의 외주측에 방사상 방향으로 결합되는 다수의 전자석,
상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터,
상기 로터의 내주측에 배치되는 다수의 영구자석을 포함하며,
상기 로터는
일정한 간격이 떨어져 배치되며 S극의 영구자석 또는 N극 영구자석을 끼움 결합하는 끼움결합홈부,
상기 끼움결합홈부 사이에 배치되며 내주면 선단부가 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석이 상기 스테이터 측을 향하는 면과 동일한 면까지 돌출된 돌출부를 포함하며,
상기 돌출부는
인접하여 배치된 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N 극의 영구자석과 반대 극성으로 자화되어 영구자석의 역할을 하며, 상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석과 동일한 형상으로 이루어지는 비엘디씨 모터.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부와 상기 끼움결합홈부 사이에는
상기 S극의 영구자석 또는 상기 N극의 영구자석과 구획되는 공간으로 이루어지는 구획홈부가 제공되는 비엘디씨 모터.