KR101603667B1

KR101603667B1 - Bldc motor

Info

Publication number: KR101603667B1
Application number: KR1020140033188A
Authority: KR
Inventors: 김보경; 전완재; 손재현; 강명권; 히라타 카츠히로; 니구치 노보루; 심요섭
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2016-03-16
Also published as: JP2015186441A; DE102015101111A1; CN104935145A; KR20150109820A

Abstract

BLDC 모터에 관한 것으로, 회전자가 N극(N은 짝수)으로 형성되고, 내주면에 코일이 권선되는 복수의 티스가 마련되는 고정자와 상기 고정자의 내부에 배치되고 상기 N보다 적은 개수의 영구자석이 설치되는 회전자를 포함하는 구성을 마련하여, BLDC 모터에 설치되는 영구자석의 개수를 감소시켜 제작비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다. The present invention relates to a BLDC motor, and more particularly to a BLDC motor having a stator in which a rotor is formed of N poles (N is an even number) and in which a plurality of teeth for winding coils are provided, and a permanent magnet disposed inside the stator, The number of the permanent magnets provided in the BLDC motor is reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

Description

BLDC motor {BLDC MOTOR}

본 발명은 BLDC 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 신호에 의해 구동되는 전동식 BLDC 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a BLDC motor, and more particularly, to an electric BLDC motor driven by an electrical signal.

지구온난화 방지와 같은 지구환경 보호와 화석 에너지원의 고갈에 따른 에너지 절감에 대한 관심이 고조되고 있다.There is growing interest in protecting the global environment such as prevention of global warming and energy saving due to exhaustion of fossil energy sources.

이를 위해, 세계 각국은 에너지절감뿐만 아니라, 에너지 사용의 효율화에 주력하고 있다. 특히 가정 및 산업 전반에서 에너지 효율을 높이는 방안의 중심에는 모터가 핵심요소임을 인지하고, 고효율 모터 개발 및 사용을 규제화하고 있는 추세이다.To this end, countries around the world are focusing on energy efficiency as well as energy efficiency. Particularly, in the home and industry as a whole, it is recognized that motor is a key factor in the improvement of energy efficiency and it is regulating the development and use of high efficiency motor.

현재, 모터는 국내 전력 사용량의 약 50~60%를 사용함에 따라, 산업전반에 걸쳐서 많이 사용하고 있는 유도모터의 효율을 4% 개선하면, 국가 총 전력을 약 2% 절감할 수 있다. 이는 연간 500MW 원자력 발전소 3.7기를 건설하지 않아도 되는 전력량이다. 따라서 에너지 위기나 지구환경보존의 입장에서 모터의 고효율화는 최고로 중요한 과제가 되고 있다.At present, the motor uses about 50 ~ 60% of the domestic power consumption, so if the efficiency of the induction motor which is widely used throughout the industry is improved by 4%, the total power of the country can be reduced by about 2%. This is the amount of electricity that does not have to build 3.7 million nuclear power plants annually. Therefore, the high efficiency of motors is the most important issue in terms of energy crisis and preservation of global environment.

한편, 차량의 연료펌프 등에는 높은 효율과 장 수명 및 신뢰성 확보를 위하여 BLDC 모터(Brushless DC Motor)를 이용하며, 특히 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터를 사용하는 것이 일반적이다.On the other hand, a BLDC motor (Brushless DC Motor) is used for a fuel pump of a vehicle and a sensorless BLDC motor is generally used for securing high efficiency, long service life and reliability.

본 출원인은 특허문헌 1 등에 BLDC 모터에 관한 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.The applicant of the present invention has filed and filed a patent application for patent of BLDC motor.

한편, 도 1은 종래기술에 따른 BLDC 모터의 구성도이다. 1 is a block diagram of a conventional BLDC motor.

도 1에 도시된 바와 같이, BLDC 모터(1)는 자계를 발생하는 고정자(stator)(2)와 고정자(2)에서 발생하는 자계에 의해 회전하는 회전자(rotor)(3)를 포함한다.1, the BLDC motor 1 includes a stator 2 for generating a magnetic field and a rotor 3 for rotating by a magnetic field generated in the stator 2. [

고정자(2)에는 코일이 감기는 철심(4)이 마련되고, 회전자(3)에는 영구자석(5)이 설치된다. The stator (2) is provided with an iron core (4) wound with a coil, and the rotor (3) is provided with a permanent magnet (5).

이와 같이 구성되는 종래기술에 따른 BLDC 모터(1)가 도 1에 도시된 바와 같이 8극으로 마련되는 경우, 회전자(3)에는 극 수에 대응되도록 8개의 영구자석(5)이 설치된다. When the BLDC motor 1 according to the related art constructed as described above is provided with eight poles as shown in FIG. 1, eight permanent magnets 5 are provided in the rotor 3 so as to correspond to the number of poles.

이와 같이 BLDC 모터(1)의 회전자에 설치되는 영구자석(5)은 희토류(Rare earth resources) 원소 중에서 네오디뮴(Nd)을 이용한 ND 자석이 적용되는 것이 일반적이다. As described above, the permanent magnets 5 installed in the rotor of the BLDC motor 1 are generally ND magnets using neodymium (Nd) among the rare earth resources.

상기 ND 자석은 동일한 크기의 다른 자석과 비교하면, 자력이 매우 강해서, 강한 자력을 필요로 하는 대부분의 생활용기기, 산업용기기, 의료용기기 등에 사용된다. The ND magnet is very strong in magnetic force compared with other magnets of the same size, and is used in most living equipment, industrial equipment, medical equipment and the like which require a strong magnetic force.

대한민국 특허 등록번호 제10-1251906호(2013년 4월 8일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1251906 (Announcement on April 8, 2013)

대한전기학회 논문지 제63권 제4호, '펌프용 소형 BLDC 모터의 원가절감을 고려한 회전자 최적화 설계', 김회천, 정태욱, 2013년 4월. Journal of the Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 63, No. 4, 'Optimal Design of Rotor for Cost Reduction of Small BLDC Motor for Pump', Kim,

그러나 BLDC 모터에 ND 자석을 적용하는 경우, ND 자석은 페라이트(Ferrite) 자석에 비해 고가이고, 원재료의 가격 편차 및 환율에 따라 가격 등락이 큰 편이다. However, when ND magnets are applied to BLDC motors, ND magnets are more expensive than ferrite magnets, and prices fluctuate greatly depending on price fluctuations of raw materials and exchange rates.

이에 따라, 제품의 단가를 절감하기 위해, ND 자석 대신에 페이라트 자석을 적용하는 기술이 개발되고 있다. Accordingly, in order to reduce the cost of the product, a technique of applying a ferrite magnet instead of the ND magnet is being developed.

상기 비특허문헌 1에는 펌프용 소형 BLDC 모터의 원가절감을 고려한 회전자 최적화 설계 기술이 개시되어 있다. Non-Patent Document 1 discloses a rotor optimization design technique that considers cost reduction of a small BLDC motor for a pump.

그러나 비특허문헌 1와 같은 기술을 이용해서 BLDC 모터에 페라이트 자석을 적용하는 경우, 성능 차이 등의 문제가 발생하여 동일 성능을 내기 위해 페라이트 자석의 크기를 증가시켜야 함에 따라, BLDC 모터의 크기가 커지는 문제점이 있었다. However, when a ferrite magnet is applied to a BLDC motor using a technique such as that disclosed in Non-Patent Document 1, there arises a problem such as performance difference, and the size of the ferrite magnet must be increased to achieve the same performance. There was a problem.

또한, 비특허문헌 1은 회전자(3)의 표면에 영구자석(5)을 부착하는 SPM(Surface permanent magnet) 타입의 BLDC 모터에만 적용 가능하다는 문제점이 있었다. Also, non-patent document 1 has a problem that it is applicable only to SPD (Surface Permanent Magnet) type BLDC motor which attaches permanent magnet 5 to the surface of rotor 3.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전자에 마련되는 영구자석의 수를 절반으로 감소시키면서 성능의 감소를 최소화할 수 있는 BLDC 모터를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a BLDC motor capable of reducing the number of permanent magnets provided in a rotor by half and minimizing a reduction in performance.

본 발명의 다른 목적은 회전자 내부에 영구자석이 매립되는 IPM(Interior permanent magnet) 타입의 BLDC 모터에 적용되는 영구자석의 개수를 감소시킬 수 있는 BLDC 모터를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a BLDC motor capable of reducing the number of permanent magnets applied to an interior permanent magnet (IPM) type BLDC motor in which permanent magnets are embedded in a rotor.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 BLDC 모터는 회전자가 N극(N은 짝수)으로 형성되고, 내주면에 코일이 권선되는 복수의 티스가 마련되는 고정자와 상기 고정자의 내부에 배치되고 상기 N보다 적은 개수의 영구자석이 설치되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a BLDC motor according to the present invention includes a stator having a rotor with N poles (N is an even number) and provided with a plurality of teeth through which coils are wound on an inner circumferential surface, And a rotor in which a number of permanent magnets smaller than N is installed.

상기 영구자석은 N/2의 개수로 마련되고, 동일한 극이 외측을 향하도록 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.And the permanent magnets are provided in the number of N / 2, and are arranged in order so that the same poles face outward.

상기 영구자석의 사이에는 자화부가 형성되는 것을 특징으로 한다.And a magnetizing portion is formed between the permanent magnets.

상기 BLDC 모터는 상기 영구자석이 회전자의 외주부 내측에 매립되는 IPM 타입의 BLDC 모터로 마련되는 것을 특징으로 한다.And the BLDC motor is provided with an IPM type BLDC motor in which the permanent magnet is embedded inside the outer periphery of the rotor.

상기 BLDC 모터는 상기 N개의 영구자석이 설치된 모터와 동일한 상 인덕턴스를 갖고, 코킹토크가 저감되는 것을 특징으로 한다.The BLDC motor has the same phase inductance as the motor in which the N permanent magnets are provided, and the caulking torque is reduced.

상기 영구자석과 자화부는 각각 서로 대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.And the permanent magnet and the magnetizing portion are arranged to be symmetrical with respect to each other.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 BLDC 모터에 의하면, IPM 타입의 BLDC 모터에 극 수보다 적은 개수의 영구자석만을 회전자에 설치할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the BLDC motor of the present invention, it is possible to provide only a fewer number of permanent magnets to the rotor than the number of poles in the IPM-type BLDC motor.

이에 따라, 본 발명에 의하면, BLDC 모터에 설치되는 영구자석의 개수를 감소시켜 제작비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다. Thus, according to the present invention, it is possible to reduce the number of permanent magnets provided in the BLDC motor, thereby reducing manufacturing costs.

특히, 본 발명에 의하면, 모터의 극 수에 대응되는 개수의 영구자석을 설치하는 경우에 비해 성능 저하를 최소화하고, 토크리플 및 코깅토크를 오히려 감소시킬 수 있다는 효과가 더 얻어진다.
Particularly, according to the present invention, it is possible to minimize the performance deterioration and reduce the torque ripple and cogging torque as compared with the case of providing the permanent magnets in a number corresponding to the number of poles of the motor.

도 1은 종래기술에 따른 BLDC 모터의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 BLDC 모터의 유기전압 그래프,
도 4는 도 2에 도시된 BLDC 모터의 코킹토크 그래프,
도 5 및 도 6은 각각 도 1 및 도 2에 도시된 BLDC 모터의 자속밀도 벡터도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 모터의 회전자의 예시도. 1 is a configuration diagram of a conventional BLDC motor,
2 is a block diagram of a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph of an induced voltage of the BLDC motor shown in FIG. 2,
4 is a caulking torque graph of the BLDC motor shown in Fig. 2,
5 and 6 are magnetic flux density vectors of the BLDC motor shown in Figs. 1 and 2, respectively,
7 is an illustration of a rotor of a BLDC motor according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터의 구성도이다. 2 is a block diagram of a BLDC motor according to a preferred embodiment of the present invention.

본 실시 예에서는 8극 BLDC 모터를 이용해서 설명하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 10극, 12극 등 극 수에 관계없이 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. In the present embodiment, an 8-pole BLDC motor is used. However, the present invention is not limited to this, and it should be noted that the present invention can be applied regardless of the number of poles such as 10 poles and 12 poles.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내주면에 코일이 권선되는 복수의 티스(21)가 마련되는 고정자(20)와 고정자(20)의 내부에 배치되고 극 수의 절반에 대응되는 복수의 영구자석(31)이 설치되는 회전자(30)를 포함한다. 2, a BLDC motor 10 according to a preferred embodiment of the present invention includes a stator 20 having a plurality of teeth 21 for winding a coil on an inner peripheral surface thereof and a stator 20 disposed inside the stator 20 And a rotor (30) provided with a plurality of permanent magnets (31) corresponding to half of the poles.

고정자(20)는 대략 원통 형상으로 형성되고, 고정자(20)의 내주면에는 자계를 발생하기 위해 슬롯 수에 대응되는 복수의 티스(21)가 마련될 수 있다. The stator 20 is formed in a substantially cylindrical shape and a plurality of teeth 21 corresponding to the number of slots may be provided on the inner circumferential surface of the stator 20 to generate a magnetic field.

각 티스(21)는 미리 설정된 직경으로 형성되고, 각 티스(21)에는 전원을 공급받아 자계를 형성하도록 코일(도면 미도시)이 복수 회 권선될 수 있다. Each tooth 21 is formed with a predetermined diameter, and a coil (not shown) may be wound plural times so that each tooth 21 is supplied with power and forms a magnetic field.

회전자(30)는 고정자(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 회전자(30)의 중앙에는 회전자계에 의해 발생하는 동력을 출력하는 회전축이 결합될 수 있다. The rotor 30 is rotatably installed inside the stator 20 and a rotating shaft for outputting power generated by a rotating system can be coupled to the center of the rotor 30. [

회전자(30)는 복수의 판을 상하 방향으로 정렬시킨 상태에서 하나의 회전축에 삽입하는 구조로 구성될 수 있다.The rotor 30 may have a structure in which a plurality of plates are inserted into one rotation axis while being vertically aligned.

이러한 회전자(30)에는 자계를 발생하기 위한 복수의 영구자석(31)이 설치될 수 있다. The rotor 30 may be provided with a plurality of permanent magnets 31 for generating a magnetic field.

영구자석(31)은 희토류 원소 중에서 네오디뮴(Nd)과 철(Fe), 붕소(B)를 일정 비율로 혼합하여 제작해서 강한 자성을 갖는 ND 자석으로 마련될 수 있다. The permanent magnet 31 may be made of a rare-earth element having a strong magnetism by mixing neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B) at a certain ratio.

본 실시 예에서 영구자석(31)은 BLDC 모터(10)의 극 수, 예컨대 8극의 절반에 대응되는 개수, 즉 4개만 마련될 수 있다. In this embodiment, the permanent magnets 31 may be provided only in the number corresponding to the number of poles of the BLDC motor 10, for example, half of the eight poles, that is, four.

상세하게 설명하면, 일반적인 BLDC 모터(1)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 극 수에 대응되는 개수의 영구자석(5)이 극성이 서로 반대가 되도록 배치된다.In detail, in a general BLDC motor 1, as shown in FIG. 1, the number of permanent magnets 5 corresponding to the number of poles is arranged so that their polarities are opposite to each other.

예를 들어, 8극 구조의 일반적인 BLDC 모터인 경우, 8개의 영구자석(5)은 각각 N-S-N-S-N-S-N-S극이 외측을 향하도록 교번적으로 배치된다. For example, in the case of a general BLDC motor having an eight-pole structure, eight permanent magnets 5 are alternately arranged such that N-S-N-S-N-S-N-S poles are directed to the outside.

반면, 본 실시 예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 8극 구조의 모터인 경우, 4개의 영구자석(31)이 각각 N극이 외측을 향하도록 순차적으로 배치될 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, in the case of a motor with eight poles, four permanent magnets 31 can be sequentially arranged so that their N poles are directed outward.

그래서 BLDC 모터(10)의 극 수에 대응되는 8개의 영구자석 중에서 4개의 영구자석(31)만을 설치하는 경우, 회전자(30)는 N-X-N-X-N-X-N-X극이 외측을 향하도록 배치된 상태가 된다. 여기서, X는 영구자석(31)이 장착되지 않은 자화부(33)이다. Therefore, when only four permanent magnets 31 among the eight permanent magnets corresponding to the number of poles of the BLDC motor 10 are provided, the rotor 30 is placed in such a manner that the N-X-N-X-N-X-N-X pole faces outward. Here, X is the magnetized portion 33 to which the permanent magnet 31 is not mounted.

즉, 각 영구자석(31) 사이에는 영구자석(31)에 대응되는 공간의 자화부(33)가 형성된다. That is, between the permanent magnets 31, a magnetization part 33 corresponding to the permanent magnet 31 is formed.

여기서, 자화부(33)의 형상은 영구자석(31)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수도 있고, BLDC 모터(10)의 특성을 고려하여 영구자석(31)의 형상과 달리 다양한 형상으로 변경될 수도 있다. Here, the shape of the magnetizing portion 33 may be formed in a shape corresponding to the shape of the permanent magnet 31, or may be changed to various shapes different from the shape of the permanent magnet 31 in consideration of the characteristics of the BLDC motor 10 .

이와 같이, 자화부(33)는 회전자(30)에 설치된 각 영구자석(31) 사이에 마련되어 코어의 철심을 자화시킨 부분으로서, 각각의 자화부(33)는 영구자석(31)이 설치된 상태와 비슷한 효과를 발생시킨다. As described above, the magnetizing portion 33 is provided between the permanent magnets 31 provided in the rotor 30 and magnetized the core of the core, and each of the magnetizing portions 33 is provided with the permanent magnets 31 And produces similar effects.

즉, 자화부(33) 주변에 배치되는 철심은 이웃하는 영구자석(31)의 N극과 S극의 자력에 의해 자화되어 각각 S극 및 N극의 반대 극성을 갖게 된다.That is, the iron core disposed around the magnetizing portion 33 is magnetized by the magnetic force of the N pole and the S pole of the neighboring permanent magnet 31, and has an opposite polarity to the S pole and the N pole, respectively.

이와 같이, 본 발명은 모터 극 수의 절반에 대응되는 영구자석만을 회전자에 설치하여 모터의 극 수에 대응되는 개수의 영구자석이 설치된 모터와 동일한 성능을 수행해야 한다. As described above, in the present invention, only the permanent magnets corresponding to half of the number of motor poles are installed in the rotor, and perform the same performance as the motors provided with the number of permanent magnets corresponding to the number of poles of the motor.

이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 BLDC 모터의 성능 실험 결과를 상세하게 설명한다. Hereinafter, the performance test results of the BLDC motor according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

도 3은 도 2에 도시된 BLDC 모터의 유기전압 그래프이다. 3 is a graph of the induced voltage of the BLDC motor shown in FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, BLDC 모터의 U상 기전력(Electromotive Force)을 이용하여 설명하면, 유기전압에서 짝수시에 고조파 성분이 발생함에 따라, 절반의 영구자석(31)을 설치하는 경우의 유기전압(B)은 BLDC 모터의 극 수에 대응되는 영구자석(31)을 설치하는 경우의 유기전압(A)에 비해 소폭 감소함을 알 수 있었다. As shown in FIG. 3, the U-phase electromotive force of the BLDC motor will be described. As a harmonic component is generated at an even voltage in an induced voltage, a half of the permanent magnets 31 It can be seen that the voltage B is slightly reduced as compared with the induced voltage A in the case of providing the permanent magnet 31 corresponding to the number of poles of the BLDC motor.

도 4는 도 2에 도시된 BLDC 모터의 코킹토크 그래프이다. 4 is a calking torque graph of the BLDC motor shown in Fig.

일반적으로, BLDC 모터는 회전자의 표면에 영구자석을 설치하는 SPM(Surface permanent magnet) 타입과 회전자의 외주부 내측에 영구자석을 매립하는 IPM (Interior permanent magnet) 타입으로 구분된다. Generally, a BLDC motor is divided into a surface permanent magnet (SPM) type in which permanent magnets are installed on the surface of the rotor and an interior permanent magnet (IPM) type in which permanent magnets are embedded inside the outer peripheral portion of the rotor.

도 4에는 IPM 타입의 BLDC 모터에 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석을 설치한 상태에서의 코킹토크를 측정한 것이다. Fig. 4 shows the measurement of the caulking torque in a state in which a number of permanent magnets corresponding to half of the poles is installed in an IPM-type BLDC motor.

코깅토크(Cogging Torque)는 모터의 회전자와 고정자 사이가 부드럽게 돌아가지 못하도록 발생하는 일종의 모터 토크 변동을 말한다. Cogging Torque refers to a kind of motor torque fluctuation that occurs between the rotor and the stator of a motor to prevent it from turning smoothly.

즉, 모터의 회전축을 강제로 회전시키는 경우, 모터의 코깅토크가 클수록 회전축은 돌아가지 않고, 코깅토크가 작을수록 부드럽게 돌아간다. That is, when the rotation shaft of the motor is forcibly rotated, the rotation shaft does not rotate as the cogging torque of the motor is increased, and the rotation is smooth as the cogging torque is small.

여기서, 영구자석이 적용되는 모터는 다른 전동기와 달리 회전자의 자석과 고정자 슬롯 구조 간의 자기저항 차에 의한 코깅토크를 갖는다. 이러한 코깅토크는 모터의 소음 및 진동 발생에 큰 영향을 미치므로, 설계시 이를 최대한 저감시켜야 한다. Here, the motor to which the permanent magnet is applied has a cogging torque due to the magnetoresistance difference between the magnet of the rotor and the stator slot structure unlike the other motors. This cogging torque has a great influence on the noise and vibration of the motor, so it should be reduced as much as possible during designing.

이와 함께, 역기전력의 고조파와 관련된 토크리플(torque ripple) 또한 모터의 소음 및 진동 발생에 영향을 주기 때문에, 이들 모두 최소화하는 설계가 필요하다. In addition, a torque ripple associated with the harmonic of the counter electromotive force also affects the noise and vibration generation of the motor, so a design that minimizes both is required.

만약, SPM 타입 모터에 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석(31)을 설치하는 경우, 유기전압에 고조파 성분이 발생하여 토크가 크게 저하되고, 토크리플 및 코깅토크도 증가한다. If the number of permanent magnets 31 corresponding to half of the poles is provided in the SPM type motor, harmonic components are generated in the induced voltage, so that the torque is greatly reduced and the torque ripple and cogging torque are also increased.

반면, IPM 타입 모터에 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석(31)을 설치하는 경우, 고조파 성분이 발생하긴 하지만, SPM 타입에 적용하는 경우에 비해 매우 작은 양이므로, 토크 저하는 소폭으로 발생한다. On the other hand, when the IPM type motor is provided with a number of permanent magnets 31 corresponding to half of the number of poles, a harmonic component is generated. However, since the amount is much smaller than that applied to the SPM type, Occurs.

그리고 토크리플 및 코깅토크(D)는 도 4에 도시된 바와 같이, 모터 극 수에 대응되는 개수의 영구자석을 설치하는 경우의 코깅토크(C)에 비해 오히려 저감되는 효과를 볼 수 있었다. As shown in FIG. 4, the torque ripple and cogging torque D is reduced rather than the cogging torque C when the number of permanent magnets corresponding to the number of motor poles is provided.

따라서 본 발명은 회전자의 외주부 내측에 영구자석을 매립하는 IPM 형태의 BLDC 모터에 적용하는 것이 바람직하다. Therefore, the present invention is preferably applied to an IPM-type BLDC motor for embedding permanent magnets inside the outer peripheral portion of the rotor.

도 5 및 도 6은 각각 도 1 및 도 2에 도시된 BLDC 모터의 자속밀도 벡터도이다. 5 and 6 are magnetic flux density vector diagrams of the BLDC motor shown in Figs. 1 and 2, respectively.

도 5 및 도 6에 도시된 자속밀도 벡터도를 해석한 결과, 모터의 극 수에 대응되는 개수의 영구자석을 설치한 경우의 모터의 상 인덕턴스(E)와 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석을 설치한 BLDC 모터의 상 인덕턴스(F)는 동일함을 알 수 있었다. As a result of analyzing the magnetic flux density vector diagrams shown in FIGS. 5 and 6, it was found that the phase inductance E of the motor and the number of the magnetic poles corresponding to half of the pole number It was found that the phase inductance (F) of the BLDC motor equipped with the permanent magnet is the same.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 IPM 타입의 BLDC 모터에 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석만을 설치하여 제작비용을 절감하고, 극 수에 대응되는 개수의 영구자석을 설치하는 경우와 유사한 수준의 성능을 발휘할 수 있다. According to the above-mentioned process, when only the number of permanent magnets corresponding to half of the number of poles is provided in the IPM-type BLDC motor to reduce manufacturing costs and the number of permanent magnets corresponding to the number of poles is set And can exhibit a similar level of performance.

한편, 본 실시 예에서는 모터의 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석을 설치하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, in the present embodiment, the number of permanent magnets corresponding to half of the number of poles of the motor is described, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 모터의 회전자의 예시도이다. For example, Figure 7 is an illustration of a rotor of a BLDC motor according to another embodiment of the present invention.

즉, 본 발명은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 모터 극 수, 예컨대 10극의 절반에 대응되는 개수, 즉 5개 뿐만 아니라, 8개(도 7의 (b))나 6개(도 7의 (c))의 영구자석(31)을 설치하도록 변경될 수도 있다. That is, as shown in FIG. 7A, the number of motor poles, for example, the number corresponding to half of ten poles, that is, five, eight (FIG. 7B) The permanent magnet 31 of Fig. 7 (c)) may be provided.

다만, 본 발명은 모터 극 수의 기본차수, 예컨대 8극인 경우 4차수, 10극인 경우 5차수를 발생시킬 수 있어야 하고, 기본차수를 맞추는 경우에도 토크리플 상승 등의 요인을 감안하여 영구자석이 대칭이 되도록 모터 극 수의 절반에 대응되는 영구자석을 설치하는 것이 바람직하다. However, in the present invention, it is necessary to be able to generate a fundamental degree of the number of motor poles, for example, four poles for eight poles and five poles for ten poles, and in consideration of factors such as torque ripple rise, It is preferable to provide a permanent magnet corresponding to half of the number of motor poles.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

상기의 실시 예에서는 8극 BLDC 모터를 이용해서 설명하였으나, 본 발명은 10극, 12극 등 모터의 극 수에 관계없이 적용되도록 변경될 수 있다. Although the present invention has been described using the 8-pole BLDC motor in the above embodiments, the present invention can be modified so as to be applied irrespective of the number of poles of the motor such as 10 poles and 12 poles.

본 발명은 IPM 타입의 BLDC 모터에 극 수의 절반에 대응되는 개수의 영구자석만을 설치하여 제작비용을 절감하고, 극 수에 대응되는 개수의 영구자석을 설치하는 경우에 비해 성능 저하를 최소화하는 BLDC 모터 기술에 적용된다. The present invention relates to an IPM type BLDC motor in which only a number of permanent magnets corresponding to half of the number of poles is installed to reduce manufacturing costs and to reduce the performance degradation compared to the case of installing permanent magnets in a number corresponding to the number of poles, Applies to motor technology.

10: BLDC 모터
20: 고정자 21: 티스
30: 회전자 31: 영구자석
33: 자화부10: BLDC motor
20: stator 21: teeth
30: rotor 31: permanent magnet
33: Magnetization section

Claims

A BLDC motor in which a rotor has N poles (N is an even number)
A stator provided with a plurality of teeth around which coils are wound on an inner peripheral surface;
And a rotor disposed inside the stator and provided with a number of permanent magnets smaller than N,
A magnetization part of a space corresponding to a non-installed permanent magnet is formed between the permanent magnets,
The magnetizing portion is arranged to be symmetrical with respect to the permanent magnet
Wherein the motor has the same phase inductance as the motor provided with the N permanent magnets, and the cogging torque is reduced.

The method according to claim 1,
Wherein the permanent magnets are provided in a number of N / 2, and the same poles are sequentially arranged outward.

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3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the BLDC motor is provided with an IPM type BLDC motor in which the permanent magnets are embedded inside the outer periphery of the rotor.

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