KR101817601B1 - Integrated Type Stator Using Multiple PCBs, Aspiration Motor and In-car Sensor Using the Same - Google Patents

Integrated Type Stator Using Multiple PCBs, Aspiration Motor and In-car Sensor Using the Same Download PDF

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김병수
김진관
이홍근
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Abstract

The present invention relates to a stacking stator using a multilayered printed circuit board and an aspiration motor and an in-car sensor using the same, capable of obtaining maximum torque for a counterpart rotor. The stacking stator includes: a multilayered board; a plurality of coil patterns patterned in a spiral form and connected through a through hole to form a plurality of turns on each board of the multilayered board; a Hall sensor placed on the multilayered board, and placed in a position displaced from a border surface of a magnetic pole of a rotor to detect the magnetic pole of the rotor when the rotor is in an initial state; and a dead point prevention yoke setting a position of the rotor to make the Hall sensor set in the position displaced from the border surface when the rotor is in an initial state. The spiral coil patterns include: a plurality of radial pattern parts placed in a radial direction; and a plurality of internal and external connection pattern parts connecting the radial pattern parts.

Description

다층 인쇄회로기판을 이용한 적층형 스테이터, 이를 이용한 어스피레이션 모터와 인카 센서{Integrated Type Stator Using Multiple PCBs, Aspiration Motor and In-car Sensor Using the Same} [0001] The present invention relates to a stacked stator using a multilayer printed circuit board, an aspiration motor using the same, and an aspiration motor using the same.

본 발명은 대향한 로터에 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있는 다층 인쇄회로기판(PCB)을 이용한 적층형 스테이터, 이를 이용한 어스피레이션 모터와 인카 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a laminated stator using a multilayer printed circuit board (PCB) capable of maximally achieving torque generation in opposite rotors, an aspiration motor using the same, and an incense sensor.

일반적으로 자동차는 실내의 난방 또는 냉방을 위한 공조장치가 내장되어 있다.Generally, the automobile has an air conditioner for indoor heating or cooling.

자동차의 공조장치는 운전자의 편리성을 향상시키기 위하여 자동화 장치로 전환되고 있고, 이를 위해 자동차 실내 온도를 자동으로 측정하기 위한 인카 센서(In-Car sensor)가 필수적으로 공조장치에 포함된다.In order to improve the convenience of the driver, the automobile air conditioner is being converted into an automation device, and an in-car sensor for automatically measuring the automobile room temperature is essentially included in the air conditioner.

인카 센서(In-Car Sensor)는 자동차의 그릴 또는 인스트루먼트 패널 등의 배면에 설치되며, 어스피레이터(aspirator) 방식 또는 송풍 방식에 의해 자동차 실내 공기를 흡입하여 자동차 외부 또는 실내로 공기를 배출시키고, 공기의 흐름 내에 설치된 온도 센서로 자동차 실내 공기의 온도를 감지한다.An in-car sensor is installed on the back surface of an automobile grill or an instrument panel. The in-car sensor sucks indoor air through an aspirator system or a ventilation system, The temperature sensor installed in the air flow detects the temperature of the room air.

여기서, 어스피레이터 방식의 인카 센서는 자동차의 실내 온도를 측정하기 위하여 자동차 실내 공기를 흡입하기 위하여 로터에 임펠러가 일체로 형성된 어스피레이션 모터(Aspiration Motor)를 사용한다.Here, the earth sensor type incase sensor uses an aspiration motor in which an impeller is integrally formed on a rotor to inhale the automobile room air to measure the room temperature of the automobile.

BLDC 모터는 동적 반응이 빠르고, 낮은 로터 관성을 가지고 있으며, 속도 제어가 용이한 동기 전동기이다.BLDC motors are synchronous motors with fast dynamic response, low rotor inertia and easy speed control.

어스피레이션 모터는 구조가 간단하고, 공조장치와의 공조를 위해 제어성이 좋은 브러시레스 직류(BLDC) 모터가 사용되며, 그 구조는 박형화를 위해 축방향에 공극을 갖는 액셜 갭 구조의 디스크형 BLDC 모터를 채용하고 있다.A brushless direct current (BLDC) motor having a simple structure and good controllability for air conditioning with an air conditioner is used as the aspiration motor, and its structure is a disk type of an axial gap structure having an air gap in the axial direction BLDC motor is adopted.

한편, 어스피레이션 모터는 크기를 줄이고, 원가 부담을 고려하여 단일 코일을 갖는 단상 모터가 사용되고 있다. 한국 등록실용신안공보 제20-0296035호(특허문헌 1)에 개시된 바와 같이 단상 모터에서 단일의 스테이터 코일은 4각형 또는 3각형의 코어레스/보빈레스 타입으로 권선되어 PCB(인쇄회로기판) 위에 실장되어 사용되고 있다.On the other hand, a single-phase motor having a single coil is used in consideration of the cost reduction and the size reduction of the aspiration motor. As disclosed in Korean Registered Utility Model No. 20-0296035 (Patent Document 1), in a single-phase motor, a single stator coil is wound in a quadrangular or triangular coreless / bobbinless type and mounted on a PCB (printed circuit board) Has been used.

특허문헌 1의 단상 모터에서 로터를 회전시키는 토크(Torque)(즉, 회전 모멘트)는 자기장 속에 놓인 전류가 흐르는 도선에 발생하는 힘 벡터와 회전 중심과 힘의 작용점 사이의 거리 백터의 백터 곱으로 표현된다.The torque (i.e., rotational moment) that rotates the rotor in the single-phase motor of Patent Document 1 is expressed as a product of a force vector generated in a conductor in which a current in a magnetic field flows and a distance product of a distance vector do.

따라서, 종래의 3각형 형상의 스테이터 코일은 로터가 회전할 때 스테이터 코일(권선)의 꼭지점 부분을 제외한 코일(권선)의 직선부와 자석이 대향하는 부분의 총면적이 작기 때문에 로터를 회전시키기 위한 토크가 작게 발생되는 문제가 있다.Therefore, in the conventional triangular-shaped stator coil, since the total area of the linear portion of the coil (winding) excluding the vertex portion of the stator coil (winding) and the portion where the magnet faces is small when the rotor rotates, Is small.

특허문헌 1의 단상 모터는 단일의 스테이터 코일이 4각형 또는 3각형의 코어레스/보빈레스 타입으로 권선되어 PCB(인쇄회로기판) 위에 접착제로 부착하여 사용되므로, 저렴한 비용으로 제조하기 어렵고 조립불량이 발생할 수 있으며, 후막 구조를 갖는다.Since the single-phase motor of Patent Document 1 is wound in a quadrangular or triangular coreless / bobbinless type and attached with a glue on a PCB (printed circuit board), it is difficult to manufacture the single-phase motor at low cost, And has a thick film structure.

또한, 한국 등록특허공보 제10-1491051호(특허문헌 2)에는 특허문헌 1에서 제안한 코어레스/보빈레스 타입으로 권선된 코일을 PCB(인쇄회로기판) 위에 부착하는 공정을 개선하기 위하여 베어링 홀더에 일체로 보빈을 형성하고 보빈에 코일을 권선한 구조를 제안하고 있다. 그러나 특허문헌 2의 구조는 후막 구조이고, 코일권선 생산성이 낮으며, 모터구동회로를 구비하기 위해 별도의 제어용 PCB를 채용하여야 하는 문제가 있다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1491051 (Patent Document 2), in order to improve the process of attaching a coil wound on a coreless / bobbinless type, proposed in Patent Document 1, on a PCB (printed circuit board) A bobbin is integrally formed and a coil is wound around the bobbin. However, the structure of Patent Document 2 is a thick film structure, the productivity of coil windings is low, and a separate control PCB is required to have a motor driving circuit.

더욱이, 단상 모터로서 종래의 브러시레스 직류(BLDC) 모터는 로터의 자극을 검출하여 스테이터 코일에 대한 구동전류의 절환신호를 발생하기 위한 홀(Hall)소자가 필요하며, 홀소자는 고가이므로 1개만을 사용한 구동회로를 사용하고 있다.Further, a conventional brushless direct current (BLDC) motor as a single-phase motor requires a Hall element for detecting the magnetic pole of the rotor and generating a switching signal of the driving current for the stator coil. The driving circuit used is used.

1개의 홀소자를 사용하는 경우는 홀소자가 로터 자극의 경계면에 위치할 때 홀소자의 자극검출이 이루어지지 않아 스테이터 코일에 대한 전류공급이 이루어지지 못하므로 자기기동이 이루어지지 못하는 데드 포인트(Dead Point)가 존재한다.In the case of using one hall element, when the hall element is located at the boundary surface of the rotor magnetic pole, the magnetic pole detection of the hall element is not performed, and the current supply to the stator coil is not performed, so that a dead point exist.

이러한 단일 홀소자 방식에서는 자기기동 방안으로서 스테이터에 고정용 자석을 이용하여 홀소자가 로터의 자극 경계면(즉, 중성점)을 벗어나도록 보조자석을 사용하는 방법, 코일배설부에 자성체 나사를 설치하는 방법, 특허문헌 1과 같은 스테이터 요크의 형상을 특수하게 설계하여 사용하는 방법이 있다. In such a single Hall element system, as a self-starting mechanism, there are a method of using auxiliary magnets to move the magnetic pole of the stator out of the magnetic pole interface (i.e., neutral point) of the rotor using the magnet for fixation, a method of installing magnetic material screws in the coil- There is a method in which the shape of the stator yoke as in Patent Document 1 is specifically designed and used.

상기 홀소자를 사용하는 경우는 고가의 홀소자 사용과 동시에 자기기동을 위해 추가적인 부품을 장착하여야 하는 원가 증가요인이 발생하므로, 홀소자를 사용하지 않고 원가 증가요인을 최소화하면서 로터위치검출신호를 발생하는 방안이 요구되고 있으며, 홀소자를 사용하지 않고 로터위치검출신호를 검출하는 다양한 센서레스 모터구동방식이 제안되고 있다. In the case of using the above-mentioned hall device, there is a factor of cost increase which requires additional parts to be installed for the self-starting simultaneously with the use of the expensive hall device. Therefore, a method of generating the rotor position detection signal while minimizing the cost increase factor without using the hall device And various sensorless motor drive methods for detecting the rotor position detection signal without using a hall element have been proposed.

: 한국 등록실용신안공보 제20-0296035호: Korean Registered Utility Model No. 20-0296035 : 한국 등록특허공보 제10-1491051호: Korean Registered Patent No. 10-1491051

따라서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 각각 코일 패턴이 형성된 다층 인쇄회로기판(PCB)을 이용하여 슬림형 스테이터를 구현할 수 있는 다층 인쇄회로기판을 이용한 적층형 스테이터, 이를 이용한 어스피레이션 모터와 인카센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a multi-layered printed circuit board using a multilayer printed circuit board capable of realizing a slim type stator using a multilayer printed circuit board And to provide an aspiration motor and an incase sensor using the same.

본 발명의 다른 목적은 각 층의 코일 패턴이 토크 발생 효율을 극대화할 수 있는 방사방향으로 배향된 방사방향패턴부를 포함하여, 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있어 모터 효율 상승을 도모할 수 있는 적층형 스테이터, 이를 이용한 어스피레이션 모터와 인카센서를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a radial direction pattern portion in which the coil pattern of each layer can maximize the torque generating efficiency, so that torque generation can be maximized, Stator, an aspiration motor using the same, and an incase sensor.

본 발명의 또 다른 목적은 로터와 대향한 최상층의 인쇄회로기판에 로터위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴을 동시에 배치함에 의해 저렴하고 간단하게 센서레스(sensorless) 모터구동회로를 구현할 수 있는 적층형 스테이터 및 이를 이용한 슬림형 인카 센서를 제공하는 데 있다. Still another object of the present invention is to provide a stacked stator capable of realizing a sensorless motor drive circuit inexpensively and simply by simultaneously arranging a sensing coil pattern for detecting a rotor position on a printed circuit board facing the uppermost layer opposed to the rotor, And to provide a slim type inca sensor using the same.

본 발명의 제1특징에 따르면, 본 발명은 다층 기판; 상기 다층 기판의 각 기판 위에 복수의 턴을 형성하도록 나선형상으로 패터닝되고 스루홀을 통하여 상호 연결된 복수의 코일 패턴; 상기 다층 기판에 배치되며, 로터가 초기상태일 때, 로터 자극의 경계면으로부터 편위된 위치에 배치되어 로터의 자극을 검출하는 홀센서; 및 상기 로터가 초기상태일 때 상기 홀센서가 로터의 자석 경계면으로부터 편위된 위치에 위치설정되게 상기 로터의 위치를 설정하는 데드 포인트 방지 요크;를 포함하며, 상기 나선형상의 코일 패턴은 각각 방사방향을 따라 배치되는 복수의 방사방향패턴부와 상기 복수의 방사방향패턴부를 상호 연결하는 복수의 내측 및 외측 연결패턴부를 포함하는 적층형 스테이터를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a multilayer substrate; A plurality of coil patterns patterned in a helical pattern to form a plurality of turns on each substrate of the multilayer substrate and interconnected through the through holes; A Hall sensor disposed in the multilayer substrate and disposed at a position deviated from the interface of the rotor pole when the rotor is in an initial state to detect magnetic pole of the rotor; And a dead point prevention yoke for setting the position of the rotor such that the Hall sensor is positioned at a position deviated from the magnet interface of the rotor when the rotor is in an initial state, And a plurality of inner and outer connection pattern portions interconnecting the plurality of radiation pattern portions and the plurality of radiation pattern portions disposed along the plurality of radiation pattern portions.

상기 홀센서는 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면으로부터 편위된 위치에 위치설정됨과 동시에 상기 방사방향패턴부 중 하나와 중첩된 위치에 배치될 수 있다.The hall sensor may be positioned at a position deviated from the magnetic pole interface of the rotor positioned by the dead point prevention yoke when the rotor is in an initial state, and may be disposed at a position overlapped with one of the radial pattern portions.

또한, 상기 나선형상의 코일 패턴은 상기 다층 기판의 중앙부에 형성된 관통구멍의 외주에 돌기부와 요홈부가 반복되는 패턴을 가질 수 있다.In addition, the helical coil pattern may have a pattern in which the protrusions and the recessed portions are repeated on the outer periphery of the through hole formed in the central portion of the multilayer substrate.

더욱이, 상기 다층 기판은 제1 내지 제3 코일 패턴이 각각 형성되는 제1 내지 제3 기판; 및 상기 제1 내지 제3 코일 패턴에 구동전류를 인가하기 위한 모터구동회로가 실장된 제4 기판;을 포함할 수 있다.Further, the multilayer substrate includes first to third substrates on which first to third coil patterns are formed, respectively; And a fourth substrate on which a motor driving circuit for applying a driving current to the first through third coil patterns is mounted.

상기 복수의 코일 패턴의 복수의 방사방향패턴부는 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 결선이 이루어지며, 전류 흐름에 따라 로터에 접선방향의 회전력을 발생할 수 있다.The plurality of radial pattern portions of the plurality of coil patterns are connected in such a manner that a current flows in the same direction, and a torsional rotational force can be generated in the rotor in accordance with the current flow.

상기 다층 기판의 각 기판 위에 형성된 복수의 코일 패턴은 각각 동일한 위치에 동일한 형상으로 이루어지거나, 동일한 형상으로 이루어지고, 짝수층에 배치된 코일 패턴은 홀수층에 배치된 코일 패턴에서 관통구멍의 중심을 기준으로 (360°/방사방향패턴부의 수) 만큼 회전된 위치에 배치될 수 있다.The plurality of coil patterns formed on the respective substrates of the multilayer substrate are formed in the same shape or the same shape at the same positions, and the coil patterns arranged in the even layers are formed in the coil patterns arranged in the odd- And can be disposed at a position rotated by 360 degrees (the number of radial pattern portions).

상기 방사방향패턴부의 수는 로터 자극수와 동일한 수, 로터 자극수의 1/2 배수 및 로터 자극수의 2배수 중 어느 하나로 설정될 수 있다.The number of the radiation pattern portions may be set to be the same as the number of the rotor magnetic poles, one-half of the rotor magnetic poles and two times the rotor magnetic poles.

상기 코일 패턴의 스타트 부분과 엔드 부분은 코일을 형성하는 부분보다 더 넓게 형성되며, 적어도 하나의 스루홀과 상기 스루홀을 둘러싸는 솔더링 랜드가 배치될 수 있다.The start portion and the end portion of the coil pattern are formed wider than the portion forming the coil, and at least one through hole and a soldering land surrounding the through hole may be disposed.

상기 데드 포인트 방지 요크는 스테이터의 하부에 적층 배치되며, 외주가 (자극 수)/N(여기서 N은 자극 수의 약수)개의 다각형 형상을 이루며, 내주면이 원형으로 이루어지고, 상기 홀센서는 자극의 경계면 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭 만큼 편위된 위치에 설치될 수 있다.The dead point prevention yoke is stacked on the lower portion of the stator and has a polygonal shape having an outer periphery (number of magnetic poles) / N (where N is the number of magnetic poles), the inner periphery is circular, Or at a position deviated from the center of the boundary surface or the magnetic pole by a 1/4 magnetic pole width.

본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명은 회전축; 상기 회전축이 중앙에 지지되고 다수의 N극 자석과 S극 자석이 교대로 배치된 로터; 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 상기 베어링을 수용하여 고정하는 베어링 홀더; 및 상기 로터와 대향하여 배치되며, 베어링 홀더가 통과하는 관통구멍이 중앙에 형성된 적층형 스테이터를 포함하는 어스피레이션 모터를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, A rotor rotatably supported on the rotating shaft and having a plurality of N pole magnets and S pole magnets alternately arranged; A bearing rotatably supporting the rotary shaft; A bearing holder for receiving and fixing the bearing; And a stacked stator disposed opposite to the rotor and having a through hole through which the bearing holder passes, the stator being provided at the center thereof.

본 발명에 따른 어스피레이션 모터는 상기 코일 패턴의 복수의 요홈부 중 하나에 형성되어 로터회전위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴을 더 포함할 수 있다.The aspiration motor according to the present invention may further include a sensing coil pattern formed on one of the plurality of recessed portions of the coil pattern to detect the rotor rotation position.

이 경우, 상기 모터구동회로는 상기 센싱 코일 패턴에 의해 형성되는 센싱 코일이 대향하는 로터의 자극에 대응하는 유도기전력을 발생할 때 상기 로터 자극에 대응하는 로터위치신호를 발생하는 로터위치신호발생부; 및 상기 로터위치신호발생부로부터 대향한 로터의 자극에 대응하여 발생되는 로터위치신호에 대응하여 상기 스테이터 코일에 인가하는 구동전류의 방향을 전환하는 스위칭회로를 포함할 수 있다.In this case, the motor driving circuit generates a rotor position signal corresponding to the rotor magnetic pole when the sensing coil formed by the sensing coil pattern generates an induced electromotive force corresponding to the magnetic pole of the opposing rotor, And a switching circuit for switching the direction of the driving current applied to the stator coil in response to the rotor position signal generated corresponding to the magnetic pole of the rotor facing the rotor position signal generator.

상기 센싱 코일 패턴은 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면으로부터 1/4 자극폭 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭 만큼 편위된 위치에 위치설정될 수 있다.The sensing coil pattern may be positioned at a position shifted from the pole interface of the rotor positioned by the dead point prevention yoke by a 1/4 pole width or 1/4 pole width from the center of the pole when the rotor is in an initial state.

또한, 상기 베어링 홀더는 상기 스테이터의 하부에 배치되고, 상기 데드 포인트 방지 요크가 내장되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트로부터 상기 적층형 스테이터의 관통구멍을 통하여 상부로 돌출되고, 중앙부에 상기 베어링을 수용하여 지지하는 보스;를 포함할 수 있다.The bearing holder may be disposed at a lower portion of the stator, and may include a base plate having the dead point prevention yoke therein. And a boss protruding upward from the base plate through a through hole of the stacked stator and receiving and supporting the bearing at a central portion thereof.

본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명은 회전축; 상기 회전축이 중앙부에 지지되고 다수의 N극 자석과 S극 자석이 교대로 배치된 로터; 상기 로터의 일단에 고정되고, 상기 로터와 함께 회전하는 임펠러; 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 상기 베어링을 수용하여 고정하는 베어링 홀더; 상기 베어링 홀더가 통과하는 관통구멍이 중앙에 형성된 적층형 스테이터; 상기 적층형 스테이터를 내부에 지지하는 하부 하우징; 상기 하부 하우징에 대향하여 배치되며 임펠러가 회전될 때 선단부로부터 차량의 실내 공기가 유입되며, 상기 임펠러와 대향한 부분에 유입된 공기가 배출되는 다수의 관통구멍을 갖는 상부 하우징; 및 상기 상부 하우징의 공기가 유입되는 기류 경로 내에 배치되어 흡입되는 공기의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하는 인카 센서를 제공한다.According to a third aspect of the present invention, A rotor having the rotating shaft supported at its center and having a plurality of N pole magnets and S pole magnets alternately arranged; An impeller fixed to one end of the rotor and rotating together with the rotor; A bearing rotatably supporting the rotary shaft; A bearing holder for receiving and fixing the bearing; A stacked stator in which a through hole through which the bearing holder passes is formed at the center; A lower housing for supporting the stacked stator therein; An upper housing disposed opposite to the lower housing and having a plurality of through holes through which indoor air of a vehicle flows from a front end portion of the impeller when the impeller is rotated and air flows in a portion opposed to the impeller; And a temperature sensor disposed in an air flow path through which the air of the upper housing flows to measure a temperature of the air sucked.

이 경우, 상기 베이스 플레이트는 하부 하우징과 일체로 구성될 수 있다.In this case, the base plate may be integrally formed with the lower housing.

또한, 상기 로터는 링 형상으로 형성되고, 상기 링의 폭은 적어도 방사방향패턴부의 길이보다 더 크게 형성되며, 방사방향패턴부와 대향하도록 배치될 수 있다.Further, the rotor is formed in a ring shape, and the width of the ring is formed to be larger than at least the length of the radial pattern portion, and can be arranged to face the radial pattern portion.

더욱이, 상기 코일 패턴의 복수의 요홈부 중 하나에 형성되어 로터회전위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴을 다층 기판의 최상부면에 구비하고, 상기 코일 패턴에 구동전류를 인가하기 위한 모터구동회로를 다층 기판의 최하부면에 구비할 수 있다.Further, a sensing coil pattern formed on one of the plurality of recessed portions of the coil pattern to detect the rotor rotational position is provided on the uppermost surface of the multilayered substrate, and a motor driving circuit for applying a driving current to the coil pattern is formed as a multi- And can be provided on the lowermost surface of the substrate.

상기 다층 기판의 각층에 배치된 코일 패턴의 복수의 방사방향패턴부는 동일한 위치에 배치되고 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 설정될 수 있다.A plurality of radial pattern portions of the coil pattern disposed on each layer of the multilayer substrate may be arranged at the same position and set to flow current in the same direction.

상기 복수의 코일 패턴은 직렬 접속 또는 병렬 접속으로 연결될 수 있다.The plurality of coil patterns may be connected in series connection or parallel connection.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 로터를 회전 구동시키기 위한 스테이터 코일을 다층 PCB에 형성된 도전성 패턴 코일을 이용하며 적층형으로 구현함에 의해 생산성 향상, 원가 절감이 가능한 슬림형 단상 모터를 구현할 수 있어, 이를 이용하여 인카 센서용 슬림형 어스피레이션 모터를 제공할 수 있다. As described above, in the present invention, the stator coil for rotating the rotor is implemented as a stacked type using the conductive pattern coil formed on the multilayer PCB, thereby realizing a slim type single-phase motor capable of improving productivity and reducing cost, It is possible to provide a slim type aspiration motor for an incase sensor.

또한, 본 발명에서는 각 층의 코일 패턴이 토크 발생 효율을 극대화할 수 있는 방사방향으로 배향된 방사방향패턴부를 포함하여 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있어 모터 효율 상승을 도모할 수 있다. 즉, 로터가 회전할 때 스테이터 코일(권선)의 방사방향패턴부와 자석이 대향하는 부분의 총면적을 증가시키는 코일 패턴을 설계하여 토크의 증가를 도모할 수 있다.Further, in the present invention, the coil pattern of each layer includes a radiation pattern portion oriented in the radial direction that maximizes the torque generating efficiency, so that torque generation can be maximized and the motor efficiency can be increased. That is, when the rotor rotates, it is possible to design a coil pattern for increasing the total area of the radial pattern portion of the stator coil (winding) and the portion where the magnet faces, thereby increasing the torque.

더욱이, 본 발명에서는 각 층의 코일 패턴을 다수의 연결패턴부와 방사방향패턴부가 교대로 연결된 별 형상 패턴을 갖도록 형성함에 의해 대향한 로터에 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있다. 즉, 상기 방사방향패턴부는 방사방향으로 배향되어 있어 스테이터 코일이 통전될 때 접선방향의 힘이 발생되어 효과적인 토크가 얻어지게 된다.Further, in the present invention, the coil pattern of each layer is formed so as to have a star-shaped pattern in which a plurality of connection pattern portions and radiating pattern portions are alternately connected, thereby maximally achieving torque generation in the opposed rotor. That is, the radiation pattern portion is oriented in the radial direction, so that a tangential force is generated when the stator coil is energized, so that an effective torque is obtained.

이 경우, 홀센서를 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면으로부터 편위된 위치에 위치설정하고 동시에 방사방향패턴부 중 하나와 중첩된 위치에 배치하면, 자석으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대이므로 홀소자는 가장 좋은 감도의 로터위치검출신호를 발생할 수 있고, 스테이터는 최대의 자기 플럭스를 발생하는 로터 위치에 방사방향패턴부 중 하나가 중첩되어 있어 가장 큰 자기장이 최대의 자기 플럭스와 상호 작용하여 로터를 기동시키는 데 필요한 최적의 조건을 갖게 된다. In this case, when the Hall sensor is positioned at a position deviating from the magnetic pole interface of the rotor positioned by the dead point preventing yoke when the rotor is in the initial state and at the same time, placed at a position overlapped with one of the radial pattern portions, And the stator has one of the radial pattern portions superimposed on the rotor position that generates the maximum magnetic flux, so that the largest magnetic field is the largest magnetic field, They have the optimum conditions for interacting with the flux and starting the rotor.

더욱이, 본 발명에서는 박막형 스테이터를 이용하여 액시얼형(axial type) 구조를 채용함에 따라 레이디얼형(radial type) 모터에 채용되었던 코어형 스테이터를 제거한 공간과 코일 터미널 연결 부위를 생략할 수 있고, 이에 따라 얻어지는 공간을 활용하여 로터의 회전축을 지지하는 슬리브 베어링의 직경을 충분한 오일을 함유할 수 있도록 확장할 수 있어 신뢰성 및 내구성 향상을 도모할 수 있다.Further, in the present invention, since the axial type structure is adopted by using the thin film type stator, the space for removing the core type stator used in the radial type motor and the coil terminal connection portion can be omitted, The diameter of the sleeve bearing supporting the rotary shaft of the rotor can be expanded to include sufficient oil by utilizing the obtained space, thereby improving reliability and durability.

또한, 본 발명에서는 각 층 PCB의 스루홀을 동일한 위치에 설정함에 의해 다수의 배선 패턴 PCB를 사용하지 않고 다층 구조의 코일 패턴을 직렬 또는 병렬 접속으로 연결하여 슬림형으로 적층할 수 있다. Further, in the present invention, by setting the through holes of the respective layer PCBs to the same position, the multilayer coil patterns can be connected in series or parallel connection without using a plurality of wiring patterns PCB, so that they can be laminated in a slim form.

더욱이, 본 발명에서는 로터위치검출용 홀소자를 사용하지 않고 로터와 대향한 최상층 PCB 중 패턴 코일이 형성되지 않은 빈 공간에 센싱 코일 패턴을 함께 배치함에 의해 저렴하고 간단하게 센서레스(sensorless) 모터구동회로를 구현할 수 있다. Furthermore, in the present invention, by arranging the sensing coil pattern in the empty space in which the pattern coil is not formed in the uppermost layer PCB opposed to the rotor without using the rotor position detecting element, the sensorless motor driving circuit Can be implemented.

도 1은 3각형 형상의 스테이터 코일을 사용하는 종래의 어스피레이션 모터에서 스테이터 코일과 자석 사이에 발생하는 힘의 벡터 합성을 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 어스피레이션 모터용 적층형 스테이터를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 스테이터의 각 층별 코일 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 제1 및 제4 PCB의 솔더링 패턴을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 적층형 스테이터를 이용한 어스피레이션 모터의 동작을 설명하기 위한 설명도로서, 로터가 초기 위치에 있을 때 전류의 방향을 나타낸 설명도이다.
도 6a 내지 도 6d는 각각 로터의 회전 위치별 전류의 방향을 나타낸 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 어스피레이션 모터용 적층형 스테이터의 각 층별 코일 패턴을 나타내는 전개도이다.
도 8은 본 발명에 따른 어스피레이션 모터에서 자기기동용 데드 포인트 방지 요크와 홀소자와의 배치 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 센서레스(sensorless) 모터구동회로를 구현하기 위해 필요한 센싱 코일 패턴을 코일 패턴과 함께 배치한 제1 PCB의 패턴도이다.
도 10은 본 발명에 따른 센서레스 단상 모터를 구동하기 위한 센서레스(sensorless) 모터구동회로의 회로도이다.
도 11은 본 발명에 따른 적층형 스테이터를 사용하여 구현된 슬림형 어스피레이션 모터를 나타내는 사시도이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 슬림형 인카 센서를 나타내는 축방향 단면도이다.
1 is an explanatory view for explaining the vector synthesis of a force generated between a stator coil and a magnet in a conventional aspiration motor using a stator coil of a triangular shape.
2 is a plan view showing a laminated stator for an aspiration motor according to a first embodiment of the present invention.
3 is a developed view showing coil patterns for each layer of the stacked stator according to the first embodiment of the present invention.
4A and 4B are plan views showing soldering patterns of the first and fourth PCBs, respectively.
Fig. 5 is an explanatory view for explaining the operation of the aspiration motor using the stacked stator according to the present invention, and is an explanatory diagram showing the direction of the current when the rotor is at the initial position. Fig.
6A to 6D are explanatory diagrams showing directions of currents according to the rotational positions of the rotors, respectively.
7 is a development view showing coil patterns for respective layers of a multilayer stator for an asynchronous motor according to a second embodiment of the present invention.
8 is an explanatory view for explaining the arrangement relationship between the dead point prevention yoke for self-starting and the Hall element in the aspiring motor according to the present invention.
9 is a pattern diagram of a first PCB in which a sensing coil pattern necessary for implementing a sensorless motor driving circuit according to the present invention is arranged together with a coil pattern.
10 is a circuit diagram of a sensorless motor drive circuit for driving a sensorless single-phase motor according to the present invention.
11 is a perspective view showing a slim type aspiration motor implemented by using the stacked stator according to the present invention.
12 and 13 are axial sectional views showing a slim type incase sensor according to the first and second embodiments of the present invention, respectively.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience.

본 발명을 설명하기 전에 먼저 종래의 3각형 형상의 단일의 스테이터 코일을 사용하는 단상 모터(특허문헌 1 참조)를 도 1을 참고하여 설명한다.Prior to describing the present invention, a conventional single-phase motor using a single stator coil of a triangular shape (see Patent Document 1) will be described with reference to Fig.

종래의 어스피레이션 모터에 적용되는 단상 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 3각형의 코어레스/보빈레스 타입의 스테이터 코일(1)이 지지브라켓(5)에 설치되어 있으며, 스테이터 코일(1)과 간격을 두고 대향하여 N극 및 S극 자석(3)이 교대로 배치된 로터가 회전축(9)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 여기서, 부재번호 7은 슬리브 지지용 보스, 8은 슬리브 베어링을 가리킨다.As shown in Fig. 1, a three-phase coreless / bobbinless type stator coil 1 is mounted on a support bracket 5, and a stator coil 1 And the N-pole and the S-pole magnets 3 are alternately arranged, is rotatably supported by the rotary shaft 9. The rotor 3 is rotatably supported by the rotary shaft 9, Reference numeral 7 denotes a sleeve supporting boss, and 8 denotes a sleeve bearing.

이러한 단상 모터에서 로터를 회전시키는 토크(Torque: τ)(즉, 회전 모멘트)를 구하면 하기 수학식 1과 같이 백터 곱으로 표현될 수 있다.When a torque (τ) (that is, a rotation moment) for rotating the rotor in the single-phase motor is obtained, it can be expressed as a product of squares as shown in the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

τ = r×F τ = r × F

여기서, F는 플레밍의 왼손법칙(F = Bil)으로 표현되는 힘(force)으로서, 자기장 속에 놓인 전류(i)가 흐르는 도선(여기서는 권선)에 발생하는 힘 벡터이고, r은 회전 중심(O)과 힘의 작용점 사이의 거리 벡터이다. 거리 백터(r)와 힘 벡터(F)는 항상 같은 회전하는 평면에 놓여 있으므로 토크(τ)의 방향은 항상 축방향이 된다. Here, F is a force expressed by Fleming's left-hand rule (F = Bil), which is a force vector generated in a conductor (in this case, a winding) through which a current i placed in a magnetic field flows, r is a center of rotation O, And the point of action of the force. Since the distance vector r and the force vector F always lie in the same rotating plane, the direction of the torque τ is always the axial direction.

도 1에서 스테이터 코일(1)은 3개의 직선부(1a)와 3개의 직선부를 연결하는 3개의 꼭지점(1b)을 갖는 3각형 형상의 스테이터 코일로 구성되어 있다.In Fig. 1, the stator coil 1 is constituted by a stator coil of a triangular shape having three rectilinear portions 1a and three vertexes 1b connecting the three rectilinear portions.

스테이터 코일(1)의 직선부(1a)에서 자석(3)과 대향하는 부분(1c)(빗금친 영역)은 토크 발생에 필요한 자계를 형성하는 영역에 해당된다. 스테이터 코일(1)에 시계방향으로 전류가 흐르고 S극 자석(3)과 대향하는 경우 스테이터 코일(1)의 직선부(1a)와 직각방향으로 힘(F)이 발생된다. 이 경우, 힘(F)과 거리 벡터(r)가 이루는 내각이 θ 각도를 이루고 있기 때문에 로터를 회전시키는 토크(τ)는 Frsinθ(스칼라값)로 구하여진다.A portion 1c (hatched region) facing the magnet 3 in the straight line portion 1a of the stator coil 1 corresponds to a region forming a magnetic field necessary for torque generation. A force F is generated in a direction perpendicular to the straight portion 1a of the stator coil 1 when a current flows clockwise through the stator coil 1 and faces the S pole magnet 3. [ In this case, since the angle formed by the force F and the distance vector r forms the angle θ, the torque τ for rotating the rotor is obtained as Frsinθ (scalar value).

여기서 토크(τ)가 최대로 되려면 힘(F)과 거리 벡터(r) 사이에 이루는 각도(θ)가 90°인 경우, 즉 스테이터 코일(1)의 직선부(1a)가 중심을 향하고 있을 때 직선부(1a)에 수직인 방향, 즉, 접선방향으로 힘(F)이 발생하므로 가장 큰 값의 로터(자석)를 회전시키는 회전력이 얻어지는 것을 알 수 있다. Here, when the angle? Formed between the force F and the distance vector r is 90 degrees in order to maximize the torque tau, that is, when the straight portion 1a of the stator coil 1 is directed to the center The force F is generated in the direction perpendicular to the straight line 1a, that is, in the tangential direction, so that a rotational force for rotating the rotor (magnet) having the largest value can be obtained.

이와 반대로, 스테이터 코일(1)의 꼭지점(1b)에서는 스테이터 코일(1)에 전류가 흐를 때 발생되는 힘(F)의 방향이 방사방향이므로, 힘(F)과 거리 벡터(r) 사이에 이루는 각도(θ)가 0°으로 되어, 로터(자석)를 회전시키는 회전 토크(τ)는 "0"이 된다. On the contrary, in the vertex 1b of the stator coil 1, since the direction of the force F generated when current flows through the stator coil 1 is the radial direction, the force F generated between the force F and the distance vector r The angle? Becomes 0 占 and the rotation torque? That rotates the rotor (magnet) becomes "0 ".

따라서, 종래의 스테이터 코일(1)에서 발생되는 토크(τ)는 스테이터 코일(1)(권선)의 꼭지점(1b) 부분을 제외한 스테이터 코일(1)(권선)의 직선부(1a)와 회전되는 자석(3)이 대향하는 부분(1c)에 비례하여 발생되고, 자석(3)을 회전시키면서 자석(3)과 만나는 스테이터 코일의 면적의 합을 구하여 얻어진다. Therefore, the torque tau generated in the conventional stator coil 1 is rotated by the rectilinear portion 1a of the stator coil 1 (winding) excluding the portion of the vertex 1b of the stator coil 1 (winding) Is obtained by calculating the sum of the areas of the stator coil which are generated in proportion to the opposing portion 1c of the magnet 3 and meet the magnet 3 while rotating the magnet 3. [

따라서, 종래의 3각형 형상의 스테이터 코일(1)은 로터가 회전할 때 코일(1)(권선)의 직선부(1a)와 자석(3)이 대향하는 부분(1c)의 총면적이 작기 때문에 로터를 회전시키기 위한 토크는 작으며, 결국 3각형 형상의 스테이터 코일(1)은 토크를 효과적으로 발생시키기 위한 코일 패턴을 가지고 있지 못하다.Therefore, in the conventional triangular-shaped stator coil 1, since the total area of the portion 1c where the straight portion 1a of the coil 1 (the coil) and the magnet 3 face each other when the rotor rotates is small, The stator coil 1 having a triangular shape does not have a coil pattern for effectively generating torque.

본 발명에서는 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 이하에 첨부도면을 참고하여 상세하게 설명한다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the related art, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 인카 센서에 적용되는 어스피레이션 모터도 단일 코일을 갖는 단상 모터가 사용되고 있으며, 슬림형이면서 토크 발생 효율을 극대화하여 모터 효율 상승을 도모하도록 다층 인쇄회로기판을 이용한 적층형 스테이터를 채용하고 있다.A single-phase motor having a single coil is used as the aspiration motor to be applied to the incase sensor according to the present invention, and a stacked stator using a multilayer printed circuit board is adopted so as to maximize the torque generation efficiency while increasing the efficiency of the motor while being slim .

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 어스피레이션 모터용 적층형 스테이터는 복수층이 적층되어 일체화되고 절연재료로 이루어진 복수의 기판(10); 스테이터 코일을 구성하는 데 필요한 복수의 턴(turn)을 형성하도록 상기 각층 기판 위에 적층된 동박을 패터닝하여 얻어진 나선형상의 도전성 패턴으로 이루어진 복수의 코일 패턴(21~25); 및 상기 복수의 기판(10)을 관통하여 형성된 관통홀에 도금되어, 상기 복수의 코일 패턴(21~25) 등을 연결하기 위한 복수의 스루홀(T1~T7);을 포함하고 있다.2 to 5, a multilayer stator for an asynchronous motor according to a first embodiment of the present invention includes a plurality of substrates 10 formed by stacking a plurality of layers and made of an insulating material; A plurality of coil patterns (21 to 25) each formed of a helical conductive pattern obtained by patterning a copper foil laminated on each of the layer substrates so as to form a plurality of turns necessary for constructing a stator coil; And a plurality of through holes T1 to T7 for plating the through holes formed through the plurality of substrates 10 to connect the plurality of coil patterns 21 to 25 and the like.

상기 복수의 코일 패턴(21~25)은 각각 내측 원주와 외측 원주에 간격을 두고 원주방향을 따라 배치되는 복수의 내측 및 외측 연결패턴부(20a-20f); 및 상기 인접한 내측 연결패턴부와 외측 연결패턴부를 상호 연결하며 중심으로부터 방사방향을 따라 배치되는 복수의 방사방향패턴부(20g-20l)를 포함하고 있다.The plurality of coil patterns (21 to 25) include a plurality of inner and outer connection pattern portions (20a to 20f) arranged along the circumferential direction with an interval between the inner circumference and the outer circumference, respectively; And a plurality of radial pattern units 20g-20l that interconnect the adjacent inner connection pattern unit and the outer connection pattern unit and are disposed along the radial direction from the center.

상기 적층형 스테이터(110)는 각 층의 기판(10)에 동박이 적층된 동박적층판(CCL)으로 이루어진 다층 기판(10a)을 사용하여 구성될 수 있으며, 각층 기판의 동박을 패터닝하고 적층한 후, 도전성 스루홀을 형성하여 구성될 수 있다.The stacked stator 110 may be constituted by using a multi-layer substrate 10a made of a copper clad laminate (CCL) in which a copper foil is laminated on a substrate 10 of each layer. After the copper foil of each layer substrate is patterned and laminated, And may be formed by forming a conductive through hole.

이하의 설명에서는 다층 기판이 동박적층판을 패터닝하여 코일 패턴을 형성하는 것을 예로 설명하나, 동박적층판을 사용하지 않고 일반 기판에 은-페이스트나 동-페이스트를 이용하여 코일 패턴을 인쇄하여 형성하는 것도 가능하며, 이 경우도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.In the following description, a multilayer board is used to pattern a copper-clad laminate to form a coil pattern. However, it is also possible to form a coil pattern by printing a coil pattern on a general substrate using silver-paste or copper-paste without using a copper-clad laminate And this case should also be regarded as falling within the scope of the present invention.

상기 기판(10)은 기판 재료가 예를 들어, 글래스 에폭시 라미네이트(glass epoxy laminate)로 이루어진 FR-4나 CEM-3와 같은 절연성 수지로 이루어질 수 있다. 다층 기판(10a)은 각 층의 기판(10)에 동박이 적층된 구조를 가지며, 다층 PCB를 구성할 수 있다면 어떤 절연성 수지도 기판의 재료로 사용할 수 있으며, 적층되는 기판의 층수는 단상 모터에 의해 구현되는 원하는 RPM에 비례하여 1층 내지 10층 범위 내에서 설정될 수 있다. 높은 RPM을 얻기 위해서는 높은 토크값이 얻어지도록 코일 턴수가 많은 것이 요구되므로, 복수의 코일 패턴(21~25)을 이용하도록 적층되는 PCB의 수를 증가시키는 것이 필요하다.The substrate 10 may be made of an insulating resin such as FR-4 or CEM-3, which is made of a glass epoxy laminate, for example. The multilayer substrate 10a has a structure in which a copper foil is laminated on the substrate 10 of each layer and any insulating resin can be used as the material of the substrate if the multilayer PCB can be constructed. Lt; RTI ID = 0.0 > 10 < / RTI > In order to obtain a high RPM, it is required to increase the number of PCBs stacked so as to use the plurality of coil patterns 21 to 25 since a large number of coil turns is required so as to obtain a high torque value.

다층 PCB가 적층된 다층 기판(10a)을 사용하는 경우, 최하부의 PCB는 배면에 코일 패턴과 전자 부품을 상호 연결하기 위한 인쇄배선(17)이 형성되고, 각종 전자 부품(16)이 인쇄배선(17)에 실장되어 모터구동회로(30)를 형성하며, 인쇄배선(17)의 전원단자와 접지 패턴(GND)에는 구동전원(Vcc)이 연결된다.When a multilayer board 10a in which a multilayer PCB is stacked is used, a printed wiring 17 for interconnecting a coil pattern and an electronic component is formed on the bottom surface of the lowermost PCB, and various electronic components 16 are connected to the printed wiring 17 to form the motor drive circuit 30 and the driving power supply Vcc is connected to the power supply terminal of the printed wiring 17 and the ground pattern GND.

본 발명에 따른 어스피레이션 모터용 적층형 스테이터(110)는 높은 RPM을 필요로 하지 않는 경우, 기판(10)의 양면에 동박이 적층된 양면 기판을 사용하여 구성될 수 있으며, 이 경우 기판(10)의 일면에 코일 패턴(21)이 형성되고, 배면에 모터구동회로(30)가 실장되는 구조로 구성될 수 있다.The multilayer stator 110 for an aspiration motor according to the present invention may be constructed using a double-sided substrate on which a copper foil is laminated on both sides of the substrate 10 when a high RPM is not required. In this case, And the motor driving circuit 30 is mounted on the back surface of the coil pattern 21. In this case,

이하의 실시예 설명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 다층 기판(10a)이 4층 구조의 제1 내지 제4 PCB(11~14)가 적층된 것을 예로 들어 설명한다.In the following description of the embodiment, as shown in FIG. 3, the multi-layer substrate 10a is formed by stacking first to fourth PCBs 11 to 14 having a four-layer structure.

제1 내지 제3 PCB(11~13)에는 각각 기판(10)의 상부면에, 예를 들어, 별 형상을 갖는 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)이 형성되고, 최하층의 제4층 PCB(14)에는 각각 예를 들어, 부채꼴 형상의 제4 및 제5 코일 패턴(24,25)이 분리되어 형성되어 있으며, 예를 들어, 동박(Cu)과 같은 도전성 금속을 미세하게 패터닝하여 형성되어 있다. 각각의 PCB(11~14)는 예를 들어, 0.4mm, 0.8mm 등의 다양한 두께를 가지는 것 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 본 실시예에 적용된 코일 패턴(21~25)은 예를 들어, 패턴 폭이 0.12mm이고, 인접한 패턴 사이의 간격이 0.13mm로 패터닝한 것이다. 상기 코일 패턴의 폭과 패턴 사이의 간격은 필요에 따라 증가 또는 감소할 수 있다.First to third coil patterns 21 to 23 having a star shape are formed on the upper surface of the substrate 10 respectively on the first to third PCBs 11 to 13, For example, fan-shaped fourth and fifth coil patterns 24 and 25 are separately formed on the layer PCB 14, and for example, a conductive metal such as a copper foil is finely patterned Respectively. Each of the PCBs 11 to 14 may be selected from among those having various thicknesses of, for example, 0.4 mm and 0.8 mm, and the coil patterns 21 to 25 applied to the present embodiment may be, for example, The width is 0.12 mm, and the interval between adjacent patterns is 0.13 mm. The width of the coil pattern and the distance between the patterns can be increased or decreased as needed.

제1, 제3 코일 패턴(21,23) 및 제4 코일 패턴(24)은 각각 내측에서 외측으로 시계방향(CW)으로 나선형상을 가지도록 형성되고, 크게 보면 대략 별 형상을 이루도록 3개의 돌기부와 요홈부를 가지도록 지그재그 형태를 가지고 있으며, 제2 코일 패턴(22)과 제5 코일 패턴(25)은 각각 내측에서 외측으로 반시계방향(CCW)으로 나선형상을 가지도록 형성되고, 크게 보면 대략 별 형상을 이루도록 3개의 돌기부와 요홈부를 가지도록 지그재그 형태를 가지고 있다.The first and third coil patterns 21 and 23 and the fourth coil pattern 24 are formed to have a helical shape in a clockwise direction CW from the inside to the outside, And the second coil pattern 22 and the fifth coil pattern 25 are formed so as to have a helical shape in a counterclockwise direction CCW from the inside to the outside, And has a zigzag shape so as to have three protrusions and recesses to form a star shape.

물론, 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)은 각각 나선형상을 가지며, 스루홀을 이용한 코일 패턴의 연결방식에 따라 내측에서 외측으로 또는 외측에서 내측으로 향하며, 시계방향(CW) 또는 반시계방향(CCW)으로 향하는 패턴을 조합하여 구성될 수 있고, 크게 보면 2개 이상의 돌기부와 요홈부를 가지도록 지그재그 형태를 가질 수 있다. Of course, each of the first to third coil patterns 21 to 23 has a helical shape and is directed from the inside to the outside or from the outside to the inside depending on the connection method of the coil pattern using the through holes, A clockwise direction CCW pattern, or a zigzag shape so as to have two or more protrusions and recesses in a large scale.

제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)은, 각각 3개씩의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)와, 상기 외측 연결패턴부(20a~20c)와 내측 연결패턴부(20d~20f)를 연결하는 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)가 교대로 연결되어 전체적으로 별 형상을 이루고 있다.Each of the first to third coil patterns 21 to 23 includes three outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f and three outer coil pattern portions 20a to 20c, Six radiation pattern portions 20g to 20l connecting the radiation patterns 20d to 20f are alternately connected to form a star shape as a whole.

외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)는 각각 외측 원주와 내측 원주에 간격을 두고 원주방향을 따라 배치되어 있고, 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)는 각각 전체적으로 기판(10)의 중심으로부터 방사하는 방향으로 설정되도록 내측 단부는 2개씩 서로 간격이 좁아지는 패턴 형상을 가지고 있다. The outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f are arranged along the circumferential direction with an interval between the outer circumference and the inner circumference respectively and the six radiation direction pattern portions 20g to 20l are formed as a whole on the substrate 10 so as to be set in a direction to be radiated from the center of the inner side end portion.

제1 및 제3 PCB(11,13)의 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)은 동일한 형상으로 이루어지며, 제2 PCB(12)의 제2 코일 패턴(22)은 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)과 동일한 형상으로 이루어지나 60° 위상차를 가지고 편위되어 있다. The first and third coil patterns 21 and 23 of the first and third PCBs 11 and 13 have the same shape and the second coil pattern 22 of the second PCB 12 has the same shape as the first and third coil patterns 21 and 23. [ 3 coil patterns 21 and 23, but is deviated by a phase difference of 60 degrees.

그 결과, 제1 내지 제3 PCB(11~13)가 적층된 경우 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)에서 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)는 동일한 위치에 배치된 구조를 가진다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 3층의 PCB가 적층되는 경우 방사방향패턴부(20g~20l)는 각각 3층으로 적층된 코일 패턴이 로터의 자석과 동시에 대향하는 위치를 갖게 되고 전류의 흐름방향이 동일하게 설정됨에 따라 합력된 토크를 발생할 수 있다.As a result, when the first to third PCBs 11 to 13 are laminated, the six radiation pattern parts 20g to 20l in the first to third coil patterns 21 to 23 are arranged at the same position I have. Therefore, as will be described later, when three layers of PCBs are stacked, the radiating pattern units 20g to 20l each have a position where the coil patterns stacked in three layers face each other at the same time as the magnets of the rotor, The same torque can be generated.

본 발명에 따른 스테이터(110)는 다층 PCB에 형성된 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)을 상호 연결하여 스테이터 코일을 형성하며, 스테이터 코일에서 방사방향패턴부(20g~20l)의 수는 로터 자극수와 동일한 수, 로터 자극수의 1/2 배수 및 로터 자극수의 2배수 중 어느 하나의 값을 가지며, 동시에 인접한 방사방향패턴부(20g~20l) 사이의 각도는 360/n(여기서, n은 로터 자극수와 동일한 수, 로터 자극수의 1/2 배수 및 로터 자극수의 2배수 중 어느 하나)으로 결정된다.The stator 110 according to the present invention connects the first to fifth coil patterns 21 to 25 formed on the multilayer PCB to form a stator coil. The number of the radial pattern portions 20g to 20l in the stator coil is A value equal to the number of the rotor magnetic poles, a half of the number of the rotor magnetic poles and a half of the number of the rotor magnetic poles, and the angle between adjacent radial pattern portions 20g to 20l is 360 / n , n is a number equal to the number of rotor poles, one half of the number of rotor poles and two times the number of rotor poles).

따라서, 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)를 갖는 스테이터인 경우 인접한 방사방향패턴부(20g~20l) 사이의 각도는 60°이고, 단상 모터를 구성하기 위해 이에 결합되어 회전되는 로터의 자극(N극 자석과 S극 자석)의 수는 6극을 갖도록 구성된다. Therefore, in the case of a stator having six radial pattern portions 20g to 20l, the angle between adjacent radial pattern portions 20g to 20l is 60 占 and the magnetic pole of the rotor, (The N pole magnet and the S pole magnet) have six poles.

제4 PCB(14)에는 단상 모터를 구동하는 데 필요한 구동회로(30)를 형성하도록 각종 전자 부품(16)을 실장하고 결선하는 데 필요한 인쇄 배선(17)이 도전성 패턴으로 형성되어 있다. The printed wiring 17 necessary for mounting and wiring various electronic components 16 to form the drive circuit 30 necessary for driving the single-phase motor is formed in the fourth PCB 14 in a conductive pattern.

또한, 제4 PCB(14)에는 구동회로 부품을 실장하고 남는 공간을 활용하여 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)에 추가되는 제4 및 제5 코일 패턴(24,25)을 형성할 수 있으며, 제4 및 제5 코일 패턴(24,25)은 로터를 회전시키는 데 필요한 토크값에 따라 생략할 수도 있다.The fourth and sixth coil patterns 24 and 25, which are added to the first to third coil patterns 21 to 23, are formed on the fourth PCB 14 by utilizing a space remaining after mounting the driving circuit component And the fourth and fifth coil patterns 24 and 25 may be omitted depending on the torque value required to rotate the rotor.

도시된 제4 PCB(14)는 투시된 상태를 나타낸 것으로 각종 패턴, 즉, 제4 및 제5 코일 패턴(24,25), 인쇄 배선(17)과 이에 실장되는 전자 부품(16)은 기판(10)의 배면에 위치한 것을 나타낸 것이다.The fourth PCB 14 shown in the figure shows a state in which the various patterns, that is, the fourth and fifth coil patterns 24 and 25, the printed wiring 17 and the electronic component 16 mounted thereon, 10). ≪ / RTI >

상기 제4 코일 패턴(24)은 외측에서 내측으로 시계방향(CW)으로 나선형상을 가지도록 부채꼴로 형성한 패턴이고, 제5 코일 패턴(25)은 내측에서 외측으로 반시계방향(CCW)으로 나선형상을 가지도록 부채꼴로 형성한 패턴이다. The fourth coil pattern 24 is a pattern formed in a sector shape so as to have a helical shape in a clockwise direction CW from the outside to the inside and the fifth coil pattern 25 is a pattern formed in a counterclockwise direction CCW It is a pattern formed in a fan shape so as to have a spiral shape.

본 발명의 제1 내지 제4 PCB(11~14)가 적층된 경우 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)은 제1 내지 제7 스루홀(T1~T7)을 통하여 직렬 또는 병렬 방식으로 상호 연결되면 하나의 스테이터 코일을 형성한다. 제1 내지 제7 스루홀(T1~T7)은 홀 내부가 도전성 재료로 도금 또는 충전되어 있다.When the first to fourth PCBs 11 to 14 of the present invention are laminated, the first to fifth coil patterns 21 to 25 are connected in serial or parallel manner through the first to seventh through holes T1 to T7 When interconnected, one stator coil is formed. The first to seventh through holes T1 to T7 are plated or filled with a conductive material inside the holes.

본 발명에 따른 단상 모터용 스테이터는 각각 기판(10)의 상부면에 별 형상을 갖는 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)이 형성되는 제1층 내지 제3층 PCB(11~13)는 코일 패턴층을 형성하며, 제4층 PCB(14)는 모터구동회로(30)가 실장된 구동회로층을 형성한다.The stator for a single-phase motor according to the present invention includes first to third PCBs 11 to 13, in which first to third coil patterns 21 to 23 having a star shape are formed on an upper surface of a substrate 10, And the fourth layer PCB 14 forms a drive circuit layer on which the motor drive circuit 30 is mounted.

본 발명에서는 도 4a와 같이 제1 내지 제4 PCB(11~14)의 동일한 위치에 7개의 스루홀(T1~T7)을 형성하고, 도 4b와 같이 솔더링 랜드(soldering land)(18)가 도전성 패턴으로 형성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 스타트 부분(S1~S5)과 엔드 부분(E1~E4)은 코일(권선)을 형성하는 부분보다 더 넓게, 예를 들어, 물방울(tear drop) 형태로 형성되어 있고, 스루홀(T1~T7)과 스루홀(T1~T7)을 둘러싸는 솔더링 랜드(soldering land)(18)가 배치되어 있다.In the present invention, seven through-holes T1 to T7 are formed at the same positions of the first to fourth PCBs 11 to 14 as shown in FIG. 4A, and soldering lands 18 are electrically conductive Pattern. The start portions S1 to S5 and the end portions E1 to E4 of the first to fifth coil patterns 21 to 25 are wider than the portions forming the coils (windings) A soldering land 18 surrounding the through holes T1 to T7 and the through holes T1 to T7 is disposed in a tear drop shape.

그 결과, 본 발명에서는 적층형 스테이터에서 각층 코일 패턴(21~25)의 굵기를 조절하여 스타트 부분(S1~S5)과 엔드 부분(E1~E4)은 코일(권선)을 형성하는 부분보다 더 넓게 설계해서 연결의 신뢰성 증대를 꾀할 수 있다. As a result, in the present invention, the starting portions S1 to S5 and the end portions E1 to E4 are designed to be wider than the portions forming the coil (winding) by adjusting the thicknesses of the coil patterns 21 to 25 in the stacked stator So that the reliability of the connection can be increased.

즉, 코일 패턴의 스타트 부분과 엔드 부분은 물방울(tear drop) 형태로 형성하고, 스루홀과 스루홀을 둘러싸는 솔더링 랜드(soldering land)를 배치함에 의해 코일 패턴을 상호 연결하거나 배선 패턴 등과 연결이 쉽고 연결의 신뢰성을 보장할 수 있다.That is, the start portion and the end portion of the coil pattern are formed in the shape of a tear drop, and the soldering lands surrounding the through holes and the through holes are disposed to interconnect the coil patterns, It is easy and can guarantee the reliability of the connection.

또한, 신뢰성 증대를 위하여 각층에 스타트 부분과 엔드 부분을 연결하는 스루홀(T1~T7)은 적어도 1개 이상 복수로 형성하여 단선이나 스루홀의 불량에 따른 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. In order to increase reliability, at least one or more through holes (T1 to T7) connecting the start portion and the end portion to each layer may be formed in plural to prevent the reliability from being deteriorated due to failure of the wire or through hole.

제2 PCB(12)에는 제4 PCB(14)의 상측과 하측에 분리되어 형성된 제4 코일 패턴(24)과 제5 코일 패턴(25)을 연결하기 위해 스루홀(T3)과 스루홀(T4)을 연결하는 제1점퍼선 패턴(J1)이 제2 코일 패턴(22)의 외곽에 형성되어 있고, 제3 PCB(13)에는 제4 PCB(14)에서 제5 코일 패턴(25)의 외부에서 내부의 스타트 부분(S5)을 연결하기 위해 제4스루홀(T4)과 제5스루홀(T5)을 연결하는 제2점퍼선 패턴(J2)이 제3 코일 패턴(23)의 외측에 형성되어 있다. The through holes T3 and T4 are formed in the second PCB 12 in order to connect the fourth coil pattern 24 and the fifth coil pattern 25 formed above and below the fourth PCB 14, The first jumper wire pattern J1 is formed on the outer surface of the second coil pattern 22 and the third PCB 13 is formed on the outer side of the fifth coil pattern 25 on the fourth PCB 14. [ The second jumper wire pattern J2 connecting the fourth through hole T4 and the fifth through hole T5 is formed on the outer side of the third coil pattern 23 .

본 발명의 제1 내지 제4 PCB(11~14)가 적층된 경우 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)은 스루홀(T1~T7)과 제1 및 제2 점퍼선 패턴(J1,J2)을 통하여 상호 연결되어 하나의 스테이터 코일을 형성한다.When the first to fourth PCBs 11 to 14 of the present invention are laminated, the first to fifth coil patterns 21 to 25 are formed in the through holes T1 to T7 and the first and second jumper wire patterns J1, J2 to form a stator coil.

즉, 제1 PCB(11)의 제1 코일 패턴(21)은 엔드 부분(E1)이 제2스루홀(T2)을 통하여 제2 PCB(12)의 제2 코일 패턴(22)의 스타트 부분(S2)에 연결되고, 제2 코일 패턴(22)의 엔드 부분(E2)은 제6스루홀(T6)을 통하여 제3 PCB(13)의 제3 코일 패턴(23)의 스타트 부분(S3)에 연결된다. That is, the first coil pattern 21 of the first PCB 11 is electrically connected to the start portion E2 of the second coil pattern 22 of the second PCB 12 via the second through hole T2 S2 and the end portion E2 of the second coil pattern 22 is connected to the start portion S3 of the third coil pattern 23 of the third PCB 13 through the sixth through hole T6 .

또한, 제3 코일 패턴(23)의 엔드 부분(E3)은 제1스루홀(T1)을 통하여 제4 PCB(14)의 제4 코일 패턴(24)의 스타트 부분(S3)에 연결되고, 제4 코일 패턴(24)의 엔드 부분(E4)과 제5 코일 패턴(25)의 스타트 부분(S5)은 상기 스루홀(T3)과 스루홀(T4)을 연결하는 제1 점퍼선 패턴(J1)과 스루홀(T4)과 스루홀(T5)을 연결하는 점퍼선 패턴(J2)을 통하여 상호 연결이 이루어진다.The end portion E3 of the third coil pattern 23 is connected to the start portion S3 of the fourth coil pattern 24 of the fourth PCB 14 through the first through hole T1, The end portion E4 of the fourth coil pattern 24 and the start portion S5 of the fifth coil pattern 25 are connected to the first jumper line pattern J1 connecting the through hole T3 and the through hole T4, And the jumper line pattern J2 connecting the through hole T4 and the through hole T5.

그 결과, 스테이터 코일의 일단, 즉 제5 코일 패턴(25)의 엔드 부분은 모터구동회로의 제1출력단자(Out1)에 연결되고, 스테이터 코일의 타단, 즉 제1 코일 패턴(21)의 스타트 부분(S1)은 제6스루홀(T6)을 통하여 모터구동회로의 제2출력단자(Out2)에 연결된다. As a result, one end of the stator coil, that is, the end portion of the fifth coil pattern 25 is connected to the first output terminal Out1 of the motor driving circuit, and the other end of the stator coil, And the portion S1 is connected to the second output terminal Out2 of the motor drive circuit through the sixth through hole T6.

본 발명에서는 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)의 외측 연결패턴부(20a~20c)의 내주부와 제2 코일 패턴(22)의 내측 연결패턴부의 외주부 사이, 그리고 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)의 내측 연결패턴부(20d~20f)의 외주부와 제2 코일 패턴(22)의 외측 연결패턴부의 내주부 사이에는 코일 패턴이 상호 겹쳐지지 않는 6개의 스루홀 영역(R1~R6)이 존재하도록 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 폭을 설정하며, 제1 내지 제7 스루홀(T1~T7)은 6개의 스루홀 영역(R1~R6)과 제1 내 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 공간(R10)을 활용하여 배치한다. Between the inner peripheral portion of the outer connecting pattern portions 20a to 20c of the first and third coil patterns 21 and 23 and the outer peripheral portion of the inner connecting pattern portion of the second coil pattern 22, The coil patterns 21 and 23 are formed with six through-hole regions R1 (not shown) in which coil patterns are not overlapped with each other, between the outer peripheral portion of the inner connection pattern portions 20d to 20f of the coil patterns 21 and 23 and the inner peripheral portion of the outer connection pattern portion of the second coil pattern 22 And the first to seventh through holes T1 to T7 are set to the six through hole regions R1 to R6 and the first to seventh through hole patterns R1 to R6, And the outer space R10 of the fifth coil patterns 21 to 25 is utilized.

그 결과, 본 발명에서는 제1 내 제5 코일 패턴(21~25)의 내부에 배치된 스타트 또는 엔드 단자를 타층의 코일 패턴과 연결하려할 때 6개의 스루홀 영역(R1~R6) 중 하나를 이용하여 형성된 스루홀(T2,T3,T5~T7)을 이용할 수 있다.As a result, in the present invention, when connecting the start or end terminal disposed inside the first inner fifth coil patterns 21 to 25 to the coil pattern of the other layer, one of six through hole regions R1 to R6 The through holes T2, T3, and T5 to T7 formed by using the through holes may be used.

본 발명에서는 상기 스루홀 영역(R1~R6)과 외측 공간(R10)을 적절히 활용하여 스루홀(T1~T7)을 배치함에 의해 별도의 배선 패턴 PCB를 사용하지 않고도 다층 PCB의 코일 패턴을 직렬 또는 병렬 접속으로 연결할 수 있다. In the present invention, the through-holes T1 to T7 are appropriately utilized by using the through-hole regions R1 to R6 and the outer space R10 so that the coil patterns of the multilayer PCB can be connected in series or in parallel without using a separate wiring pattern PCB Can be connected in parallel connection.

도 2에 도시된 제1실시예에서는 제4 PCB(14)에 단상 모터를 구동하기 위한 모터구동회로(30)가 실장되어 있는 것을 예시하고 있으나, 모터구동회로가 별도로 구성되는 것도 가능하다. 즉, 스테이터와 스테이터가 장착되는 지지부 사이에 충분한 공간이 확보되지 않는 경우에는 최소한의 구동회로 부품만이 제4 PCB(14)의 배면에 실장될 수 있다.Although the motor driving circuit 30 for driving the single-phase motor is mounted on the fourth PCB 14 in the first embodiment shown in FIG. 2, the motor driving circuit may be separately formed. That is, when a sufficient space can not be secured between the stator and the supporting portion on which the stator is mounted, only a minimum number of driving circuit components can be mounted on the back surface of the fourth PCB 14. [

이하에 도 5 내지 도 6d를 참고하여 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 스테이터를 이용한 어스피레이션 모터를 설명한다. 도 5 내지 도 6d에서 로터의 회전 위치별 전류 흐름은 제1 PCB(11)의 제1 코일 패턴(21)과 제2 내지 제4 PCB(12-14)의 제2 내지 제5 코일 패턴(22~25)에 대한 전류 흐름은 동일하므로 제1층 PCB(11)의 제1 코일 패턴(21)만을 설명한다.Hereinafter, an aspiration motor using the stacked stator according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 5 to 6D. 5 to 6D, the current flow for each rotation position of the rotor is applied to the first coil pattern 21 of the first PCB 11 and the second to fifth coil patterns 22 of the second to fourth PCBs 12-14 Only the first coil pattern 21 of the first layer PCB 11 will be described.

도시된 어스피레이션 모터(40)는 단상 모터로서 6슬롯-6폴 구조의 스테이터(110)와 로터(120)가 액시얼 타입으로 서로 대향하여 배치된 구조를 가지나, 도면에는 설명의 편의상 동일 평면에 함께 표현한 것이다. The illustrated aspiration motor 40 has a structure in which a stator 110 and a rotor 120 of a 6-slot-6-pole structure are arranged in an axial direction so as to face each other as a single-phase motor. However, .

단상 모터용 모터구동회로(30)는 예를 들어, 홀센서(H1)로부터 자석의 자극을 검출하여 서로 반대 극성의 한쌍의 제1로터위치검출신호를 발생할 때 이에 따라 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터 중 하나는 턴-온되고, 다른 하나는 턴-오프되어, 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터 사이에 연결된 스테이터 코일을 흐르는 전류의 흐름방향을 결정한다. The motor driving circuit 30 for a single-phase motor detects the magnetic pole of the magnet from the Hall sensor H1, for example, and generates a pair of first rotor position detection signals of opposite polarities, One of which is turned on and the other of which is turned off to determine the direction of current flow through the stator coil connected between the first and second switching transistors.

도 5 및 도 8과 같이, 도시된 실시예에서는 홀센서(H1)는 N극 자석(121e)과 S극 자석(121f) 사이의 경계면(121fg)으로부터 15°만큼 편위된 위치에 설치되어 있다. 홀센서(H1)의 설치위치에 대하여는 도 8을 참고하여 상세하게 설명한다.5 and 8, in the illustrated embodiment, the Hall sensor H1 is installed at a position deviated by 15 degrees from the interface 121fg between the N pole magnet 121e and the S pole magnet 121f. The mounting position of the hall sensor H1 will be described in detail with reference to FIG.

도 5와 같이 로터(120)가 초기 위치(즉, 0°)에 있을 때, 모터구동회로(30)에 구동전원(Vcc)이 공급되면 홀센서(H1)는 로터(120)의 S극 자석(121f)을 인식하여 로터의 회전방향(즉, 반시계방향(CCW))을 내포하는 한쌍의 제1로터위치검출신호를 발생하여 모터구동회로(30)의 2개의 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터에 인가하면, 제1 스위칭 트랜지스터는 턴-온되고 제2 스위칭 트랜지스터는 턴-오프되면서 스테이터 코일, 즉 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 대한 구동전류의 전류 흐름방향이 결정된다.5, when the driving power source Vcc is supplied to the motor driving circuit 30 when the rotor 120 is at the initial position (i.e., 0 deg.), The Hall sensor H1 rotates the S- And generates a pair of first rotor position detection signals containing the rotation direction of the rotor (i.e., the counterclockwise direction CCW) by recognizing the first and second switching transistors 121f of the motor driving circuit 30, The first switching transistor is turned on and the second switching transistor is turned off so that the direction of current flow of the driving current to the stator coils, that is, the first to fifth coil patterns 21 to 25, is determined.

로터의 회전방향이 반시계방향(CCW)으로 결정됨에 따라 제1코일 패턴(21)의 스타트 부분(S1)으로부터 제5 코일 패턴(25)의 엔드 부분 방향으로 전류가 흐르게 되며, 전류가 흐르는 방향을 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 화살표로 나타내었다.A current flows in the direction from the start portion S1 of the first coil pattern 21 to the end portion of the fifth coil pattern 25 as the rotation direction of the rotor is determined as the counterclockwise direction CCW, Are indicated by arrows in the first to fifth coil patterns 21 to 25.

이 경우, 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)는 거의 동심원 형태로 배열되어 있으므로 플레밍의 왼손법칙에 따라 발생되는 힘(F)의 방향이 방사방향으로 향하기 때문에 토크에 영향을 주지 못한다. In this case, since the outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f of the first to fifth coil patterns 21 to 25 are arranged in a substantially concentric circle shape, the force F ) Does not affect the torque since it is directed in the radial direction.

제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)은 각각 동일한 위치의 방사방향패턴부에 흐르는 구동전류의 흐름 방향이 동일하도록 스루홀(T1~T7)과 점퍼선 패턴(T1,J2)을 통하여 상호 연결이 이루어진다. The first through fifth coil patterns 21 through 25 are connected to each other through the through holes T1 through T7 and the jumper wire patterns T1 and J2 so that the flow directions of the driving currents flowing through the radial pattern portions at the same positions are the same. The connection is made.

예를 들어, 제1 코일 패턴(21)의 방사방향패턴부(20g,20h)는 제2 코일 패턴(22)의 방사방향패턴부(22g,22h), 제3 코일 패턴(23)의 방사방향패턴부(23g,23h), 제4 코일 패턴(24)의 방사방향패턴부(24g,24h)와 모두 동일한 방향으로 전류 흐름 방향이 설정된다. 그 결과, 방사방향패턴부(20g~20l)는 로터(120)의 회전방향(원주방향)과 직각인 방사방향(즉, 법선방향)으로 배향되어 있어 플레밍의 왼손법칙에 따라 반시계방향(CCW)으로 접선방향의 힘(F)이 발생된다. For example, the radial pattern portions 20g and 20h of the first coil pattern 21 are disposed in the radial pattern portions 22g and 22h of the second coil pattern 22, in the radial direction of the third coil pattern 23 The direction of current flow is set in the same direction as both the pattern portions 23g and 23h and the radial pattern portions 24g and 24h of the fourth coil pattern 24. [ As a result, the radial pattern portions 20g to 20l are oriented in the radial direction (i.e., normal direction) perpendicular to the rotational direction (circumferential direction) of the rotor 120, , A tangential force F is generated.

따라서, 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)은 단지 전류가 흐르는 경로 역할을 하고, 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)으로부터 접선방향으로 힘(F)이 발생되어 로터(120)의 회전이 이루어지게 된다.Therefore, the outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f of the first to fifth coil patterns 21 to 25 serve as a path through which only current flows, and the six radiation pattern portions 20g to 20l A force F is generated in a tangential direction to rotate the rotor 120.

또한, 인접한 방사방향패턴부(20g~20l) 사이에 코일에 흐르는 전류의 방향은 반대로 설정되고, 이에 대응하는 로터(120)의 자석의 자극도 반대로 위치하게 되므로, 모두 동일한 방향으로 로터의 자석을 밀거나 끌어당기는 힘을 발생하게 되어 로터를 반시계방향(CCW)으로 회전시키게 된다.The direction of the current flowing in the coil between the adjacent radial pattern portions 20g to 20l is reversed and the magnetic poles of the corresponding magnets of the rotor 120 are also reversely positioned. Pushing or pulling force is generated and the rotor is rotated counterclockwise (CCW).

상기한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 스테이터를 이용한 어스피레이션 모터에서 방사방향패턴부(20g~20l)는 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 결선이 이루어지며, 전류 흐름에 따라 로터에 접선방향의 회전력을 발생할 수 있다. As described above, in the aspiration motor using the stacked stator according to the first embodiment of the present invention, the radial pattern portions 20g to 20l are connected so that current flows in the same direction, It is possible to generate a rotational force in the tangential direction.

이 경우, 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)는 각 층별로 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 결선되어 있으나, 동심원 형태로 배열되어 있으므로 플레밍의 왼손법칙에 따라 발생되는 힘(F)의 방향이 방사방향으로 향하기 때문에 토크에 영향을 주지 못한다. In this case, the outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f of the first to fifth coil patterns 21 to 25 are connected such that electric current flows in opposite directions to each layer, The direction of the force F generated in accordance with Fleming's left-hand rule is radially directed, so that it does not affect the torque.

이어서, 로터(120)가 기계각으로 15°(전기각 45°) 회전한 경우가 도 6a에 표시되어 있고, 기계각으로 30°(전기각 90°) 회전한 경우가 도 6b에 표시되어 있으며, 기계각으로 45°(전기각 135°) 회전한 경우가 도 6c에 표시되어 있다.6A shows a case where the rotor 120 is rotated by 15 DEG (electrical angle 45 DEG) by a mechanical angle, and FIG. 6B shows a case where the rotor 120 is rotated by 30 DEG (electrical angle 90 DEG) , And a case in which the mechanical angle is rotated by 45 ° (electrical angle of 135 °) is shown in FIG. 6c.

도 6c의 위치에 로터(120)가 위치한 경우, 홀센서(H1)는 N극 자석(121a)과 S극 자석(121f)의 경계면(121g)에 위치하게 되어 자극을 인식하지 못하며, 전류의 흐름 방향을 결정하지 못한다.6C, the hall sensor H1 is located at the interface 121g between the N pole magnet 121a and the S pole magnet 121f, and thus the magnetic pole is not recognized. When the rotor 120 is positioned at the position shown in FIG. 6C, It does not determine the direction.

회전 관성에 의해 로터(120)가 계속 회전하여 기계각으로 60°(전기각 180°) 회전한 경우가 도 6d에 표시되어 있다. 로터가 기계각으로 45°(전기각 135°)를 넘어서 회전하게 되면, 홀센서(H1)는 N극 자석(121a)을 인식하게 된다. 이 경우, 홀센서(H1)는 상기한 제1로터위치검출신호와 반대 극성의 한쌍의 제2로터위치검출신호 출력을 발생하여 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터에 인가함에 따라, 제1 스위칭 트랜지스터는 턴-오프되고 제2 스위칭 트랜지스터는 턴-온되면서 스테이터 코일, 즉 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 대한 구동전류의 전류 흐름방향이 도 6d에 표시된 바와 같이 반대로 설정된다.Fig. 6D shows a case where the rotor 120 continuously rotates due to rotational inertia and rotates by 60 degrees (180 degrees in electrical angle) at a machine angle. When the rotor rotates at an angle of 45 degrees (135 degrees in electrical angle), the Hall sensor H1 recognizes the N pole magnet 121a. In this case, the hall sensor H1 generates and outputs to the first and second switching transistors a pair of second rotor position detection signal outputs having the opposite polarity to the first rotor position detection signal, so that the first switching transistor And the second switching transistor is turned on so that the current flow direction of the driving current to the stator coils, that is, the first to fifth coil patterns 21 to 25 is set to be opposite as shown in Fig. 6D.

그 결과, 도 6d에 표시된 바와 같이 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 대한 구동전류의 전류 흐름방향이 반대로 설정되면, 방사방향패턴부(20g~20l)는 플레밍의 왼손법칙에 따라 반시계방향(CCW)으로 접선방향의 힘(F)이 발생되어 로터(120)의 회전이 이루어진다. As a result, as shown in Fig. 6D, when the current flow direction of the driving current for the first to fifth coil patterns 21 to 25 is reversed, the radial pattern portions 20g to 20l follow the Fleming left- A tangential force F is generated in the counterclockwise direction CCW and the rotor 120 is rotated.

상기와 같이 모터구동회로(30)는 홀센서(H1)가 기계각으로 60°(전기각 180°) 회전할 때마다 로터의 자극을 검출하여 제1로터위치검출신호와 제2로터위치검출신호를 교대로 발생함에 따라 제1 및 제2 스위칭 트랜지스터는 교대로 턴-온과 턴-오프되면서 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 대한 구동전류의 전류 흐름방향을 변경한다.As described above, the motor driving circuit 30 detects the magnetic pole of the rotor every time the Hall sensor H1 rotates 60 degrees (180 degrees electrical angle) to the machine angle, and outputs the first rotor position detection signal and the second rotor position detection signal The first and second switching transistors are alternately turned on and off to change the current flowing direction of the driving current to the first to fifth coil patterns 21 to 25.

상기와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 스테이터(110)는 스테이터 코일을 다층 PCB에 형성된 도전성 패턴 코일(21~25)을 이용하며 적층형으로 구현함에 의해 생산성 향상과 원가 절감이 가능한 슬림형 스테이터를 구현할 수 있다.As described above, in the stacked stator 110 according to the first embodiment of the present invention, the stator coil is implemented as a stacked type using the conductive pattern coils 21 to 25 formed on the multi-layer PCB, thereby improving the productivity and reducing the cost. Can be implemented.

또한, 본 발명에 따른 적층형 스테이터는 각 층의 코일 패턴이 토크 발생 효율을 최대화할 수 있도록 방사방향으로 배향된 방사방향패턴부(20g~20l)를 포함하며, 로터(120)가 회전할 때 스테이터 코일(권선)의 방사방향패턴부(20g~20l)와 자석(121a~121f)이 대향하는 부분의 총면적이 최대화하도록 설계된다.In addition, the stacked stator according to the present invention includes radially patterned radial pattern portions 20g to 20l so that the coil pattern of each layer can maximize the torque generation efficiency, and when the rotor 120 rotates, Is designed so as to maximize the total area of the portions where the radial pattern portions 20g to 20l of the coil (winding) and the magnets 121a to 121f face each other.

이 경우, 상기 로터(120)는 도 12 및 도 13과 같이 자석을 링 형상으로 형성하고, 상기 링의 폭은 적어도 방사방향패턴부(20g~20l)의 길이보다 더 크게 형성하여 방사방향패턴부(20g~20l)와 대향하도록 배치하면, 방사방향패턴부(20g~20l)와 자석(121a~121f)이 대향하는 부분의 총면적을 최대화할 수 있게 되어 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있다.12 and 13, the width of the ring is formed to be at least larger than the length of the radial pattern units 20g to 20l, The total area of the portions where the radial pattern portions 20g to 20l and the magnets 121a to 121f face each other can be maximized, so that torque generation can be maximized.

이하에 도 7을 참고하여 본 발명의 제2실시예에 따른 적층형 스테이터를 설명한다.Hereinafter, a stacked stator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, 도 2에 도시된 제1실시예에 따른 적층형 스테이터(110)는 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)과 제4 코일 패턴(24)은 각각 시계방향(CW)으로 나선형상을 가지도록 형성되고, 제2 코일 패턴(22)과 제5 코일 패턴(25)은 각각 반시계방향(CCW)으로 나선형상을 가지도록 형성되어 있다. 즉, 제1실시예에서 홀수층 PCB의 코일 패턴은 시계방향(CW)의 나선형상을 가지도록 형성되고, 짝수층의 코일 패턴은 반시계방향(CCW)의 나선형상을 가지도록 형성된다.2, the first and third coil patterns 21 and 23 and the fourth coil pattern 24 have a spiral shape in a clockwise direction (CW) And the second coil pattern 22 and the fifth coil pattern 25 are formed so as to have a helical shape in the counterclockwise direction CCW, respectively. That is, in the first embodiment, the coil pattern of the odd-numbered layer PCB is formed to have a helical shape in the clockwise direction (CW), and the coil patterns of the even-numbered layer are formed to have the helical shape in the counterclockwise direction (CCW).

도 7에 도시된 제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 제1 내지 제4 코일 패턴(21~24)은 모두 시계방향(CW)으로 나선형상을 가지도록 형성되고, 단지 제5 코일 패턴(25)만 반시계방향(CCW)으로 나선형상을 가지도록 형성되어 있다.7, all of the first to fourth coil patterns 21 to 24 are formed so as to have a spiral shape in the clockwise direction (CW), and only the fifth coil pattern 25, Is formed so as to have a spiral shape in the counterclockwise direction (CCW).

제2실시예에서 제1 내지 제3 PCB(11~13)의 코일 패턴(21~23)은 동일한 형상의 패턴으로 이루어져 있고, 시계방향(CW)의 나선형상을 가지도록 형성되어 있다는 점에서 제1실시예와 상이하다. 단, 제4 PCB(14)의 제4 및 제5 코일 패턴(24,25)은 선대칭 구조로 서로 대향한 위치에 배치되어 있으므로, 제1 및 제2 실시예 모두 제4 코일 패턴(24)은 시계방향(CW)으로 권선되고, 제5 코일 패턴(25)은 반시계방향(CCW)으로 권선된 패턴을 가진다.In the second embodiment, the coil patterns 21 to 23 of the first to third PCBs 11 to 13 are formed in the same pattern and have a helical shape in the clockwise direction (CW) 1 embodiment. However, since the fourth and fifth coil patterns 24 and 25 of the fourth PCB 14 are disposed at positions opposed to each other in a line symmetrical structure, the fourth coil pattern 24 in both the first and second embodiments And the fifth coil pattern 25 has a pattern wound in the counterclockwise direction CCW.

제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 모든 층 PCB의 코일 패턴(21~23)이 시계방향(CW)의 나선형상을 갖는 권선으로 형성될 때, 홀수층 PCB(11,13)의 제1 및 제3 코일 패턴(21,23)은 내측에 스타트 부분(S1,S3)이 배치되고, 외측에 엔드 부분(E1,E3)이 배치되며, 짝수층 PCB(12)의 제2 코일 패턴(22)은 외측에 스타트 부분(S2)이 배치되고, 내측에 엔드 부분(E2)이 배치되어 있다.The stacked stator according to the second embodiment is characterized in that when the coil patterns 21 to 23 of all the layers PCB are formed of windings having a spiral shape in the clockwise direction (CW), the first and second 3 coil patterns 21 and 23 are provided with start portions S1 and S3 on the inner side and end portions E1 and E3 on the outer side and the second coil pattern 22 of the even- A start portion S2 is disposed on the outer side, and an end portion E2 is disposed on the inner side.

제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 제1 내지 제3 PCB(11~13)의 코일 패턴(21~23)이 시계방향(CW)의 나선형상을 갖는 권선으로 형성한 후, 제11 내지 제18 스루홀(T11~T18)을 통하여 상호 연결이 이루어지고, 제4 PCB(14)의 제4 코일 패턴(24)과 제5 코일 패턴(25)을 연결하기 위해 제3 PCB(13)에 제3 및 제4 점퍼선 패턴(J11,J12)을 형성하고, 제4 PCB(14)에 제5 점퍼선 패턴(J13)을 형성한다.The stacked stator according to the second embodiment is formed by winding the coil patterns 21 to 23 of the first to third PCBs 11 to 13 in a clockwise (CW) spiral shape, The third PCB 13 is connected to the fourth coil pattern 24 through the through holes T11 through T18 and the third coil 13 is connected to the third coil 13 through the through holes T11 through T18. And fourth jumper line patterns J11 and J12 are formed on the fourth PCB 14 and a fifth jumper line pattern J13 is formed on the fourth PCB 14. [

또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)이 동일한 형상으로 동일한 위치에 배치되므로, 제1실시예와 비교하여 각층의 코일 패턴을 상호 연결하는 데 사용되는 스루홀을 배치할 수 있는 공간이 더 넓게 확보할 수 있다. In addition, since the first to third coil patterns 21 to 23 are disposed at the same position and at the same position in the laminated stator according to the second embodiment of the present invention, the coil patterns of the respective layers are mutually connected It is possible to secure a wider space for arranging the through holes used for making the through holes.

제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)에 제4 코일 패턴(24)과 제5 코일 패턴(25)이 오버랩된 영역을 제외한 나머지 부분이 제11 내지 제18 스루홀(T11~T18)을 배치할 수 있는 스루홀 영역(R11~R16)이 된다.The remaining portions except the region where the fourth coil pattern 24 and the fifth coil pattern 25 overlap with the first to third coil patterns 21 to 23 are the 11th to 18th through holes T11 to T18 Hole regions R11 to R16 that can be arranged.

즉, 제1 PCB(11)를 기준으로 볼 때, 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)의 상측 돌기부의 좌/우측의 요홈부와 내측 영역의 일부, 하측 돌기부의 내측 영역과 요홈부의 일부가 스루홀 영역(R11~R16)에 해당된다.That is, when viewed from the first PCB 11 as a reference, portions of the left and right recessed portions and the inner region of the upper protruding portions of the first to third coil patterns 21 to 23, the inner region of the lower protruded portion, And some of them correspond to the through hole regions R11 to R16.

상기한 스루홀 영역(R11~R16)에 제11 내지 제18 스루홀(T11~T18)을 배치하고 제3 내지 제5 점퍼선 패턴(J11~J13)을 이용하여 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)을 연결하면 하나의 스테이터 코일이 형성된다.The 11th to 18th through holes T11 to T18 are arranged in the through hole regions R11 to R16 and the first to fifth coil patterns 12 to 15 are formed by using the third to fifth jumper line patterns J11 to J13, 21 to 25 are connected, one stator coil is formed.

즉, 제1 PCB(11)의 제1 코일 패턴(21)은 스타트 부분(S1)에서 시계방향으로 권선이 이루어진 후 엔드 부분(E1)이 제12스루홀(T12)을 통하여 제2 PCB(12)의 제2 코일 패턴(22)의 스타트 부분(S2)에 연결되고, 제2 코일 패턴(22)의 엔드 부분(E2)은 제17스루홀(T17)을 통하여 제3 PCB(13)의 제3 코일 패턴(23)의 스타트 부분(S3)에 연결된다. That is, the first coil pattern 21 of the first PCB 11 is wound in the clockwise direction in the start portion S1, and the end portion E1 is wound on the second PCB 12 The end portion E2 of the second coil pattern 22 is connected to the start portion S2 of the second coil pattern 22 of the third PCB 13 via the seventeenth through hole T17, 3 coil pattern 23, as shown in Fig.

또한, 제3 코일 패턴(23)의 엔드 부분(E3)은 제11스루홀(T11)을 통하여 제4 PCB(14)의 제4 코일 패턴(24)의 스타트 부분(S4)에 연결되고, 제4 코일 패턴(24)의 엔드 부분(E4)과 제5 코일 패턴(25)의 스타트 부분(S5)은 제3 내지 제5 점퍼선 패턴(J11~J13)을 통하여 상호 연결이 이루어진다.The end portion E3 of the third coil pattern 23 is connected to the start portion S4 of the fourth coil pattern 24 of the fourth PCB 14 through the eleventh through hole T11, The end portion E4 of the fourth coil pattern 24 and the start portion S5 of the fifth coil pattern 25 are interconnected through the third to fifth jumper line patterns J11 to J13.

그 결과, 스테이터 코일의 일단, 즉 제5 코일 패턴(25)의 엔드 부분(E5)은 모터구동회로(30)의 제1출력단자(Out1)에 연결되고, 스테이터 코일의 타단, 즉 제1 코일 패턴(21)의 스타트 부분(S1)은 제18스루홀(T18)을 통하여 모터구동회로(30)의 제2출력단자(Out2)에 연결된다.The end portion E5 of the fifth coil pattern 25 is connected to the first output terminal Out1 of the motor driving circuit 30 and the other end of the stator coil, The start portion S1 of the pattern 21 is connected to the second output terminal Out2 of the motor drive circuit 30 through the 18th through hole T18.

본 발명의 제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 제4 PCB(14)에 실장되는 모터구동회로(30)의 일부가 좌측에 배치되고, 일부가 우측에 분산되어 배치되어 있다. In the stacked-type stator according to the second embodiment of the present invention, a part of the motor drive circuit 30 mounted on the fourth PCB 14 is disposed on the left side and a part of the motor drive circuit 30 is dispersed on the right side.

제4 PCB(14)의 모터구동회로(30)에 구동전원(Vcc)이 공급되면 상기한 제1실시예와 동일하게 제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 대향한 로터를 회전시키게 된다.When the driving power source Vcc is supplied to the motor driving circuit 30 of the fourth PCB 14, the stacked stator according to the second embodiment rotates the opposed rotor as in the first embodiment.

즉, 제2실시예에 따른 적층형 스테이터는 제1 내지 제3 PCB(11~13)의 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23)에서 6개의 방사방향패턴부는 동일한 위치에 배치되고, 적층된 코일 패턴이 로터의 자석과 동시에 대향하는 위치를 갖게 되어, 구동전원(Vcc)이 공급될 때, 동일한 위치에 적층된 코일 패턴간에는 전류의 흐름방향이 동일한 방향으로 설정됨에 따라 합력된 토크를 발생할 수 있다.That is, in the stacked stator according to the second embodiment, the six radial pattern portions of the first to third coil patterns 21 to 23 of the first to third PCBs 11 to 13 are arranged at the same position, When the driving power supply Vcc is supplied, the coils are stacked in the same position and the flow direction of the current is set in the same direction, so that the combined torque can be generated have.

한편, 본 발명에 따른 적층형 스테이터를 이용한 어스피레이션 모터로서 단상 모터는 로터위치검출을 위해 하나의 홀센서(H1)가 스테이터를 형성하는 PCB에 배치되고, 자기기동 방안으로서 철판 또는 실리콘 스틸로 이루어진 데드 포인트(dead point) 방지 요크를 채용할 수 있다. 데드 포인트 방지 요크를 이용하면 로터의 초기 위치를 미리 설정된 위치에 정지하게 설정할 수 있으며, 홀센서를 로터의 초기 위치를 고려하여 데드 포인트를 방지할 수 있는 위치에 설치하면 자기기동 불능 현상을 피할 수 있다.On the other hand, as the aspiration motor using the stacked stator according to the present invention, a single-phase motor is arranged such that one hall sensor H1 is disposed on a PCB forming a stator for rotor position detection, A dead point preventing yoke can be employed. When the dead point prevention yoke is used, the initial position of the rotor can be set to stop at a preset position. If the hall sensor is installed at a position where the dead point can be prevented in consideration of the initial position of the rotor, have.

도 8은 본 발명에 따른 어스피레이션 모터에서 자기기동용 데드 포인트 방지 요크와 홀소자와의 배치 관계를 설명하기 위한 설명도이다.8 is an explanatory view for explaining the arrangement relationship between the dead point prevention yoke for self-starting and the Hall element in the aspiring motor according to the present invention.

도 12 및 도 13에 도시된 인카 센서와 같이, 본 발명에서 하나의 홀센서를 채용하면서 데드 포인트 방지 요크를 스테이터의 하측에 배치하여 채용하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 데드 포인트 방지 요크(170)는 로터의 자극 수(6극)와 동일하게 외주면이 육각형상을 이루며, 내주면이 원형을 갖는 평판 플레이트로 구성되어 있다. 12 and 13, in the case of employing one Hall sensor in the present invention and employing a dead point prevention yoke disposed on the lower side of the stator, as shown in Fig. 8, the dead point prevention yoke 170 is composed of a flat plate having a hexagonal outer circumferential surface and a circular inner circumferential surface in the same manner as the number of poles of the rotor (six poles).

데드 포인트 방지 요크(170)는 요크(yoke) 역할을 수행할 수 있도록 규소강이나 순철과 같은 보자력이 낮은 연자성체를 사용하는 것이 바람직하다. The dead point prevention yoke 170 preferably uses soft magnetic material having low coercive force such as silicon steel or pure iron so as to serve as yoke.

이 경우, 로터(120)가 초기상태일 때, 로터(120)의 자석(121)과 데드 포인트 방지 요크(170) 사이에는 자기현상에 의해 도 8과 같이 각 자석의 센터가 데드 포인트 방지 요크(170)의 실효면적 폭이 가장 넓은 지점(즉, 모서리)과 대향하여 위치하게 된다. In this case, when the rotor 120 is in the initial state, a gap between the magnet 121 of the rotor 120 and the dead point prevention yoke 170 is formed by the magnetic phenomenon, 170) is located opposite to the widest point (i.e., the edge) of the effective area.

따라서, 홀소자(H1)는 자극의 경계면(121g)으로부터 1/4 자극폭(6극 로터인 경우는 15˚) 또는 3/4 자극폭 만큼 편이된 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 홀소자(H1)를 자극의 경계면으로부터 1/4 자극폭 만큼 편이된 위치에 설치하는 이유는 이 지점이 자석으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대이므로 홀소자(H1)는 가장 좋은 감도의 로터위치검출신호를 발생할 수 있기 때문이다.Therefore, it is preferable that the Hall element H1 is provided at a position shifted from the interface 121g of the magnetic pole by 1/4 magnetic pole width (15˚ in the case of a six pole rotor) or by a 3/4 magnetic pole width. The reason why the Hall element H1 is disposed at a position shifted by 1/4 the width of the magnetic pole from the interface of the magnetic pole is that since the magnetic flux generated from the magnet at this point is the maximum, the Hall element H1 is the rotor position detection signal . ≪ / RTI >

또한, 본 발명에서는 스테이터의 제1 내지 제3 코일 패턴(21~23) 중에 자극의 경계면(121g)으로부터 1/4 자극폭이 되는 지점에 홀소자(H1)를 배치함과 동시에 방사방향패턴부(20g~20l) 중 하나가 위치하도록 설정한다.Further, in the present invention, the Hall element H1 is disposed at a position which is 1/4 of the magnetic pole width from the boundary surface 121g of the magnetic pole in the first to third coil patterns 21 to 23 of the stator, 0.0 > 20g-20l < / RTI >

도 8과 같이 방사방향패턴부(20g~20l) 중 하나, 예를 들어, 방사방향패턴부(20l)가 홀소자(H1)와 일치하며, 자극의 경계면으로부터 1/4 자극폭이 되는 지점에 배치된 상태에서, 모터구동회로에 구동전원이 인가되어 로터의 기동이 이루어지면, 홀소자(H1)로부터 가장 좋은 감도의 로터위치검출신호가 얻어질 수 있고 자석(121f)으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대인 지점에 방사방향패턴부(20l)가 대향해 있기 때문에 보다 쉽게 자기기동이 이루어지게 된다.8, one of the radiation pattern portions 20g to 20l, for example, the radiation pattern portion 20l coincides with the Hall element H1, and at a position where the radiation pattern portion 20l has a 1/4 magnetic pole width from the boundary surface of the magnetic pole When the driving power is applied to the motor driving circuit and the rotor is started, the rotor position detection signal with the best sensitivity can be obtained from the Hall element H1, and the magnetic flux generated from the magnet 121f Since the radiation pattern portion 20l is opposed to the point where the radiation pattern portion 20 is at the maximum, the self-starting operation is performed more easily.

또한, 로터의 회전 방향이 반시계방향(CCW)인 경우는 데드 포인트 방지 요크(170)의 6각형 모서리로부터 반시계방향으로 1/4 자극폭 지점에 홀소자(H1)가 설치되는 것이 바람직하고, 회전 방향이 시계방향(CW)인 경우는 데드 포인트 방지 요크(170)의 6각형 모서리로부터 시계방향으로 1/4 자극폭 지점에 홀소자(H1)가 설치되는 것이 자기기동 불능 현상을 피할 수 있게 된다.When the rotation direction of the rotor is counterclockwise (CCW), it is preferable that the Hall element H1 is provided at a 1/4 magnetic pole width point in the counterclockwise direction from the hexagonal corner of the dead point prevention yoke 170 And the rotation direction is the clockwise direction (CW), the Hall element H1 is installed at the 1/4 pole width point in the clockwise direction from the hexagonal corner of the dead point prevention yoke 170 to avoid the self-starting disabled phenomenon .

한편, 도 9에는 본 발명에 따른 센서레스(sensorless) 모터구동회로를 구현하기 위해 로터위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴(26)이 코일 패턴(21)과 함께 배치한 제1 PCB(11)에 형성된 변형예가 도시되어 있다. 9, a sensing coil pattern 26 for detecting a rotor position is formed on a first PCB 11 arranged with a coil pattern 21 in order to implement a sensorless motor driving circuit according to the present invention. A modified example formed is shown.

센싱 코일 패턴(26)은 제1 PCB(11)의 제1코일 패턴(21)과 중복되지 않은 공간, 즉 별 형상을 이루는 3개의 돌기부 사이에 위치한 3개의 요홈 중에서 선택되어야 하고, 또한, 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)과 겹치지 않는 공간에 센싱 코일 패턴(26)의 양단부를 제4 PCB(14)로 인출하기 위한 한쌍의 스루홀(T8,T9)을 배치할 수 있어야 하며, 제4 PCB(14)에 형성되는 모터구동회로(30)와의 연결관계를 고려할 필요가 있다. The sensing coil pattern 26 should be selected from three recesses located between the three protrusions forming a space that is not overlapped with the first coil pattern 21 of the first PCB 11, A pair of through holes T8 and T9 for drawing both ends of the sensing coil pattern 26 to the fourth PCB 14 should be disposed in a space that does not overlap with the fifth to fifth coil patterns 21 to 25, It is necessary to consider the connection relation with the motor driving circuit 30 formed on the fourth PCB 14. [

본 발명에 따른 센싱 코일 패턴(26)은 상기한 사항들을 고려하여 제1 PCB(11)의 요홈에 배치되고, 전체적으로 부채꼴 형상을 가지며 내측에서 외측으로 시계방향(CW)으로 나선형상으로 형성한 도전성 패턴으로 구성된다. The sensing coil pattern 26 according to the present invention is disposed in the groove of the first PCB 11 in consideration of the above matters and has a fan shape as a whole and has a conductive shape which is formed in a spiral shape from the inside to the outside in a clockwise direction Pattern.

이 경우, 센싱 코일(Ls)을 구성하는 센싱 코일 패턴(26)이 스테이터(110)의 제1층 PCB(11)에 배치되며, 바람직하게는 센싱 코일 패턴(26)의 중간이 자극의 경계면(121g)으로부터 1/4 자극폭 만큼 편위된 위치에 설치한다. In this case, the sensing coil pattern 26 constituting the sensing coil Ls is disposed on the first layer PCB 11 of the stator 110, and preferably the middle of the sensing coil pattern 26 is the interface 121g by a 1/4 magnetic pole width.

센싱 코일 패턴(26)을 이 위치에 설치하는 이유는 로터(120)의 초기상태를 고려할 때, 이 지점이 데드 포인트를 피함과 동시에 자석(121)으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대이므로 센싱 코일 패턴(26)은 가장 좋은 감도의 로터위치검출신호를 발생할 수 있기 때문이다.The reason why the sensing coil pattern 26 is provided at this position is that when the initial state of the rotor 120 is taken into account, this point avoids the dead point and the magnetic flux generated from the magnet 121 is maximum, 26 can generate the rotor position detection signal with the highest sensitivity.

즉, 로터(120)의 초기상태를 고려하여 센싱 코일 패턴(26)은 자극의 경계면(121g)으로부터 1/4 자극폭(6극 로터인 경우는 15˚) 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭(6극 로터인 경우는 15˚) 만큼 편위된 위치의 스테이터(110)에 설치한다. That is, in consideration of the initial state of the rotor 120, the sensing coil pattern 26 is separated from the boundary surface 121g of the magnetic pole by a 1/4 magnetic pole width (15 ° in the case of a six pole rotor) (15 [deg.] In the case of a six-pole rotor).

상기와 같이, 센싱 코일 패턴(26)을 자극의 경계면(121g)으로부터 1/4 자극폭(6극 로터인 경우는 15˚) 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭(6극 로터인 경우는 15˚) 만큼 편위된 위치에 설치하는 경우, 모터구동회로에 구동전원이 인가되어 로터의 기동이 이루어질 때, 센싱 코일 패턴(26)은 로터의 자극 경계면(즉, 중성점)을 벗어나 자석(121b)으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대인 지점에 센싱 코일 패턴(26)이 대향해 있기 때문에 쉽게 자기기동이 이루어지게 된다.As described above, when the sensing coil pattern 26 is separated from the boundary surface 121g of the magnetic pole by a 1/4 magnetic pole width (15 ° in the case of a six pole rotor) or 1/4 magnetic pole width from the center of the magnetic pole The sensing coil pattern 26 is moved out of the magnetic pole interface (i.e., neutral point) of the rotor and the magnet 121b is moved to the position of the magnet 121b when the driving power is applied to the motor driving circuit and the rotor is started. The sensing coil pattern 26 is opposed to the point where the magnetic flux generated from the magnetic flux generating means is the maximum.

즉, 센싱 코일 패턴(26)을 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크(170)에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면(121g)으로부터 편위된 위치에 위치설정하고 동시에 방사방향패턴부 중 하나와 중첩된 위치에 배치하면, 자석으로부터 발생되는 자기 플럭스가 최대이므로 센싱 코일 패턴(26)은 가장 좋은 감도의 로터위치검출신호를 발생할 수 있고, 스테이터는 최대의 자기 플럭스를 발생하는 로터 위치에 방사방향패턴부 중 하나가 중첩되어 있어 가장 큰 자기장이 최대의 자기 플럭스와 상호 작용하여 로터를 기동시키는 데 필요한 최적의 조건을 갖게 된다. That is, the sensing coil pattern 26 is positioned at a position displaced from the magnetic pole interface surface 121g of the rotor positioned by the dead point prevention yoke 170 when the rotor is in an initial state, and is overlapped with one of the radial pattern portions The sensing coil pattern 26 can generate the rotor position detection signal with the highest sensitivity and the stator can generate the magnetic flux at the rotor position that generates the maximum magnetic flux, One of the parts is superimposed so that the largest magnetic field interacts with the maximum magnetic flux and has the optimal conditions necessary to start the rotor.

도 9와 같이, 로터와 대향한 제1 PCB(11)에 센싱 코일 패턴(26)이 형성되어 있으면, 로터의 회전시에 센싱 코일 패턴(26)에 자석이 근접하면 센싱 코일 패턴(26)로부터 전자기 유도에 의해 유도기전력이 발생하며, 모터구동회로(30)는 이 유도기전력을 이용하여 스위칭소자를 턴온시킴에 의해 스테이터 코일에 흐르는 전류의 방향을 변경한다.9, when the sensing coil pattern 26 is formed on the first PCB 11 facing the rotor, when the magnet approaches the sensing coil pattern 26 during rotation of the rotor, An induced electromotive force is generated by the electromagnetic induction, and the motor drive circuit 30 changes the direction of the current flowing in the stator coil by turning on the switching element by using the induced electromotive force.

본 발명에서는 도 9와 같이 배치 프로세스에 의해 PCB 기판의 동박을 패터닝하여 스테이터 코일용 코일 패턴을 형성하면서 동시에 센싱 코일 패턴(26)을 함께 형성하는 것이 가능하므로, 제조비용의 증가를 야기하지 않는다.In the present invention, since the copper foil of the PCB substrate is patterned by the arranging process as shown in Fig. 9, the sensing coil pattern 26 can be formed at the same time while forming the coil pattern for the stator coil, so that the manufacturing cost is not increased.

이하에 도 10을 참고하여 어스피레이션용 모터에 적용되는 센서레스 단상 모터를 구동하기 위한 센서레스(sensorless) 모터구동회로를 설명한다.Hereinafter, a sensorless motor driving circuit for driving a sensorless single-phase motor applied to a motor for escaping will be described with reference to FIG.

센서레스 모터구동회로(30)는 일측에 외부 전원(Vcc)이 인가될 때, 이로부터 후단의 비교기에 제공되는 일정한 구동전원(Vdd)을 발생하는 정전압회로(90)가 연결되어 있다. When the external power supply Vcc is applied to one side of the sensorless motor driving circuit 30, a constant voltage circuit 90 for generating a constant driving power supply Vdd provided to the downstream comparator is connected.

센서레스 모터구동회로(30)는 연산증폭기를 이용하여 구성되는 제1비교기(OP1)를 포함하고 로터의 회전에 따라 주기적으로 하이레벨(H)과 로우레벨(L)이 반복되는 로터위치신호를 발생하는 로터위치신호발생부(31); 및 연산증폭기를 이용하여 구성되는 제2비교기(OP2)를 포함하고 로터위치신호발생부(31)로부터 입력되는 로터위치신호의 출력레벨에 따라 스테이터 코일(L1)로 흐르는 전류의 방향을 절환시키는 스위칭 회로(32)를 포함한다.The sensorless motor driving circuit 30 includes a first comparator OP1 configured by using an operational amplifier and receives a rotor position signal in which a high level H and a low level L are repeated periodically in accordance with the rotation of the rotor A rotor position signal generating unit 31; And a second comparator OP2 configured by using an operational amplifier and configured to switch the direction of the current flowing to the stator coil L1 according to the output level of the rotor position signal inputted from the rotor position signal generator 31, Circuit 32. In this embodiment,

로터위치신호발생부(31)는 정전압회로(90)의 출력단자와 접지 사이에 저항(R3)와 저항(R6)에 의해 형성되는 전압분압회로가 병렬로 접속되어, 저항(R3)와 저항(R6)의 접속점으로부터 일정한 제1기준전압(Vref1)이 저항(R4)을 통하여 제1비교기(OP1)의 비반전입력단자(+)에 인가되고, 제1비교기(OP1)의 반전입력단자(-)에는 저항(R3)와 저항(R6)의 접속점으로부터 도 9에 도시된 센싱 코일 패턴(26)에 의해 구성되는 로터위치검출용 센싱 코일(Ls)을 통하여 제1기준전압(Vref1)에 센싱 코일(Ls)에 유도된 유도기전력이 부가되어 인가된다. The rotor position signal generating section 31 is connected in parallel to the voltage dividing circuit formed by the resistors R3 and R6 between the output terminal of the constant voltage circuit 90 and the ground, A constant first reference voltage Vref1 is applied to the non-inverting input terminal (+) of the first comparator OP1 through the resistor R4 and the inverting input terminal (- Is connected to the first reference voltage Vref1 via the sensing coil Ls for rotor position detection constituted by the sensing coil pattern 26 shown in Fig. 9 from the connection point of the resistor R3 and the resistor R6, And an induced electromotive force induced in the electromotive force Ls is applied.

제1비교기(OP1)의 비반전입력단자(+)와 출력단자 사이에 연결된 저항(R7)은 제1비교기(OP1)의 출력을 정귀환시키기 위해서 사용된 것으로 제1비교기(OP1)의 출력이 구형파 형태로 출력되게 한다.The resistor R7 connected between the non-inverting input terminal (+) of the first comparator OP1 and the output terminal is used to rectify the output of the first comparator OP1. The output of the first comparator OP1 is a square wave Format.

스위칭회로(32)는 반전입력단자(-)에 로터위치신호발생부(31)로부터 발생되는 로터위치신호가 인가되고, 비반전입력단자(+)에 전압분압회로의 저항(R3)와 저항(R6)의 접속점으로부터 일정한 제2기준전압(Vref2)이 저항(R5)을 통하여 인가된다. 제2비교기(OP2)의 비반전입력단자(+)와 출력단자 사이에 연결된 저항(R9)은 제2비교기(OP2)의 출력을 정귀환시키기 위해서 사용된 것으로 제2비교기(OP2)의 출력이 구형파 형태로 출력되게 한다.The switching circuit 32 applies a rotor position signal generated from the rotor position signal generating section 31 to the inverting input terminal (-) and outputs the resistance R3 of the voltage dividing circuit to the non-inverting input terminal (+ A constant second reference voltage Vref2 is applied from the connection point of the resistors R5 and R6 through the resistor R5. The resistor R9 connected between the non-inverting input terminal (+) of the second comparator OP2 and the output terminal is used to rectify the output of the second comparator OP2 and the output of the second comparator OP2 is a square wave Format.

스위칭회로(32)의 출력단자와 반전입력단자(-) 사이에는 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 의해 구성되는 스테이터 코일(L1)과 저항(R8)이 병렬로 접속되어 있다. The stator coil L1 and the resistor R8 constituted by the first to fifth coil patterns 21 to 25 are connected in parallel between the output terminal of the switching circuit 32 and the inverting input terminal (-).

또한, 제2비교기(OP2)의 출력에는 FG(Frequency Generator)신호 출력부(34)가 연결되어 있으며, FG신호 출력부(34)는 모터의 속도를 제어하는 데 사용할 수 있도록 저항(R10)을 통하여 모터 속도를 피드백 받기 위한 FG신호 출력단자가 구비되어 있다. 미설명 부재번호 C1은 FG신호에 포함된 고주파 노이즈를 바이패스시키기 위한 용도로 사용된다.An FG signal output unit 34 is connected to the output of the second comparator OP2 and a FG signal output unit 34 is connected to the output of the second comparator OP2 through a resistor R10 And an FG signal output terminal for receiving the feedback of the motor speed through the motor. The unexplained member number C1 is used for bypassing the high frequency noise contained in the FG signal.

상기와 같이 구성된 본 발명에서는 스테이터(110)의 제1 PCB(11)에 센싱 코일 패턴(26)이 배치되어 있기 때문에 N극 및 S극 자석이 교대로 배치된 로터(120)가 회전하여 먼저 N극 자석이 대향하게 되면 센싱 코일(Ls)로부터 전자기유도에 따라 유도기전력(즉, 역기전력(Back EMF))이 발생하며 센싱 코일(Ls)을 따라 흐르는 전류의 방향은 앙페르의 오른손법칙에 의해 결정된다. Since the sensing coil pattern 26 is disposed on the first PCB 11 of the stator 110, the rotor 120, in which the N poles and the S pole magnets are arranged alternately, When the pole magnets face each other, an induced electromotive force (that is, back electromotive force (Back EMF)) is generated in accordance with electromagnetic induction from the sensing coil Ls and the direction of the current flowing along the sensing coil Ls is determined by the right- do.

이때, 대향한 N극 자석의 회전에 따라 센싱 코일(Ls)에 가해지는 자기력선속(자기장 세기)의 변화가 정현파 형태로 발생되고 이에 따라 센싱 코일(Ls)에 유도되는 유도기전력도 자기력선속의 변화와 1/4(90도)의 위상차를 가지고 정현파 형태로 변화가 발생된다. At this time, a change in the magnetic force line (magnetic field intensity) applied to the sensing coil Ls is generated in the form of a sinusoidal wave according to the rotation of the opposing N-pole magnet, and thus the induced electromotive force induced in the sensing coil Ls is also changed A change in sinusoidal wave form occurs with a phase difference of 1/4 (90 degrees).

따라서, 상기 센싱 코일(Ls)에 유도되는 유도기전력은 제1기준전압(Vref1)에 부가되어 제1비교기(OP1)의 반전입력단자(-)에 입력된다. Therefore, the induced electromotive force induced in the sensing coil Ls is added to the first reference voltage Vref1 and input to the inverting input terminal (-) of the first comparator OP1.

이에 따라 제1비교기(OP1)는 반전입력단자(-)의 전압이 비반전입력단자(+)에 인가된 제1기준전압(Vref1) 보다 더 크게 되므로, 제1비교기(OP1)의 출력에는 로우레벨(L)의 로터위치신호가 발생된다.Accordingly, the first comparator OP1 has the inverted input terminal (-) having a voltage higher than the first reference voltage Vref1 applied to the non-inverting input terminal (+), so that the output of the first comparator A rotor position signal of level L is generated.

따라서, 제2비교기(OP2)는 반전입력단자(-)에 인가된 로우레벨(L)의 로터위치신호보다 비반전입력단자(+)에 인가된 제2기준전압(Vref2)이 더 크기 때문에 제2비교기(OP2)의 출력은 하이레벨(H)로 된다. 이에 따라 스테이터 코일(L1)은 제2비교기(OP2)의 출력측에서 제2비교기(OP2)의 반전입력단자(-) 방향으로 전류가 흐르게 된다.Therefore, the second comparator OP2 is turned on when the second reference voltage Vref2 applied to the non-inverting input terminal + is larger than the rotor position signal of the low level L applied to the inverting input terminal - 2 The output of the comparator OP2 becomes high level (H). The current flows from the output side of the second comparator OP2 to the inverting input terminal (-) of the second comparator OP2 in the stator coil L1.

그 후, 로터가 계속 회전하여 S극 자석이 대향하게 되면 센싱 코일(Ls)로부터 전자기유도에 의해 유도기전력(즉, 역기전력(Back EMF))이 발생되고, 센싱 코일(Ls)을 따라 흐르는 전류의 방향은 앙페르의 오른손법칙에 의해 N극 자석이 대향한 경우와 반대로 결정된다. Thereafter, when the rotor continues to rotate and the S pole magnets face each other, an induced electromotive force (that is, a back electromotive force (Back EMF)) is generated from the sensing coil Ls by electromagnetic induction, Direction is determined as opposed to the case where the N pole magnets are opposed by the right hand rule of Enper.

이때, 대향한 S극 자석의 회전에 따라 센싱 코일(Ls)에 가해지는 자기력선속(자기장 세기)의 변화가 정현파 형태로 발생되고 이에 따라 센싱 코일(Ls)에 유도되는 유도기전력도 자기력선속의 변화와 1/4(90도)의 위상차를 가지고 정현파 형태로 변화가 발생된다. At this time, a change in the magnetic force line (magnetic field intensity) applied to the sensing coil Ls is generated in the form of a sinusoidal wave in accordance with the rotation of the opposing S-pole magnet, and thus the induced electromotive force induced in the sensing coil Ls is also changed A change in sinusoidal wave form occurs with a phase difference of 1/4 (90 degrees).

따라서, 상기 센싱 코일(Ls)에 유도되는 유도기전력은 제1기준전압(Vref1)에 차감되어 제1비교기(OP1)의 반전입력단자(-)에 입력된다. Therefore, the induced electromotive force induced in the sensing coil Ls is subtracted from the first reference voltage Vref1 and input to the inverting input terminal (-) of the first comparator OP1.

이에 따라 제1비교기(OP1)는 반전입력단자(-)의 전압이 비반전입력단자(+)에 인가된 제1기준전압(Vref1) 보다 더 작게 되므로, 제1비교기(OP1)의 출력에는 하이레벨(H)의 로터위치신호가 발생된다.Thus, the first comparator OP1 has the voltage of the inverting input terminal (-) smaller than the first reference voltage Vref1 applied to the non-inverting input terminal (+), so that the output of the first comparator (OP1) A rotor position signal of level H is generated.

이에 따라 제2비교기(OP2)는 반전입력단자(-)에 인가된 하이레벨(H)의 로터위치신호보다 비반전입력단자(+)에 인가된 제2기준전압(Vref2)이 더 작기 때문에 제2비교기(OP2)의 출력은 로우레벨(L)로 된다. 따라서, 스테이터 코일(L1)은 제2비교기(OP2)의 반전입력단자(-)에서 제2비교기(OP2)의 출력측 방향으로 전류가 흐르게 된다.Accordingly, the second comparator OP2 is smaller than the second reference voltage Vref2 applied to the non-inverting input terminal (+) rather than the high-level (H) rotor position signal applied to the inverting input terminal 2 The output of the comparator OP2 becomes low level (L). Therefore, the stator coil L1 is supplied with the current from the inverting input terminal (-) of the second comparator OP2 toward the output side of the second comparator OP2.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 센싱 코일(Ls)에 유도된 유도기전력(즉, 역기전력(Back EMF))에 의해 스테이터 코일(L1)에 흐르는 전류의 방향이 주기적으로 전환이 이루어짐에 의해 홀(Hall)센서와 같은 고가의 로터위치 검출센서를 사용하지 않고 모터구동회로(30)에서 스테이터 코일(L1)에 흐르는 전류의 방향을 주기적으로 전환할 수 있다. 그 결과, 로터는 회전하던 방향과 동일한 방향으로 회전이 지속되게 된다.As described above, in the present invention, since the direction of the current flowing in the stator coil L1 is periodically switched by the induced electromotive force (that is, the back electromotive force (EMF)) induced in the sensing coil Ls, It is possible to periodically switch the direction of the current flowing from the motor drive circuit 30 to the stator coil L1 without using an expensive rotor position detection sensor such as a sensor. As a result, the rotor rotates in the same direction as the rotating direction.

센싱 코일(Ls)을 사용하는 센서레스 단상 모터(40)는 홀센서를 사용하는 경우와 다르게 로터의 회전방향을 시계방향(CW))과 반시계방향(CCW) 중 어느 하나로 미리 결정하여 회전 구동할 수 없다. The sensorless single-phase motor 40 using the sensing coil Ls previously determines the rotation direction of the rotor in either the clockwise direction (CW) or the counterclockwise direction (CCW) differently from the case where the Hall sensor is used, Can not.

따라서, 본 발명에서는 초기상태에서 로터의 기동이 이루어진 후, 로터가 시계방향(CW) 또는 반시계방향(CCW) 중 어느 하나의 방향으로 회전이 이루어지면 로터의 극성이 바뀔때 마다 주기적으로 스테이터 코일(L1)에 대한 전류의 흐름 방향을 변경시킴에 의해 로터가 회전되는 방향으로 계속 회전이 이루어지도록 한다.Therefore, in the present invention, if the rotor is rotated in either the clockwise direction (CW) or the counterclockwise direction (CCW) after the rotor is started in the initial state, every time the polarity of the rotor is changed, By changing the flow direction of the current to the rotor L1, the rotation is continuously performed in the direction in which the rotor rotates.

전류가 흐를 때 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)는 거의 동심원 형태로 배열되어 있으므로 플레밍의 왼손법칙에 따라 발생되는 힘(F)의 방향이 방사방향으로 향하기 때문에 토크 발생에 영향을 주지 못한다. Since the outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f of the first to fifth coil patterns 21 to 25 are arranged in a substantially concentric circle shape when a current flows, the force generated by the Fleming's left- F) in the radial direction does not affect the torque generation.

따라서, 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)의 외측 및 내측 연결패턴부(20a~20c,20d~20f)는 단지 전류가 흐르는 경로 역할을 하고, 6개의 방사방향패턴부(20g~20l)으로부터 접선방향으로 힘이 발생되어 로터(120)의 회전이 이루어지게 된다.Therefore, the outer and inner connection pattern portions 20a to 20c and 20d to 20f of the first to fifth coil patterns 21 to 25 serve as paths through which current flows, and the six radiation pattern portions 20g to 20l A tangential force is generated from the rotor 120 to rotate the rotor 120.

또한, 인접한 방사방향패턴부(20g~20l) 사이에 코일에 흐르는 전류의 방향은 반대로 설정되고, 이에 대응하는 로터(120)의 자석의 자극도 반대로 위치하게 되므로, 모두 동일한 방향으로 로터의 자석을 밀거나 끌어당기는 힘을 발생하게 되어 로터를 반시계방향(CCW)으로 회전시키게 된다.The direction of the current flowing in the coil between the adjacent radial pattern portions 20g to 20l is reversed and the magnetic poles of the corresponding magnets of the rotor 120 are also reversely positioned. Pushing or pulling force is generated and the rotor is rotated counterclockwise (CCW).

더욱이, 모터구동회로(30)의 로터위치신호발생부(31)는 로터(120)가 기계각으로 60°(전기각 180°) 회전할 때마다 로터의 자극을 검출하여 하이레벨(H)과 로우레벨(L)의 로터위치검출신호를 교대로 발생함에 따라 스위칭회로(32)는 제1 내지 제5 코일 패턴(21~25)에 대한 구동전류의 전류 흐름방향을 변경한다.The rotor position signal generator 31 of the motor drive circuit 30 detects the magnetic pole of the rotor every time the rotor 120 rotates by 60 degrees (electrical angle 180 degrees) The switching circuit 32 changes the current flow direction of the driving current to the first to fifth coil patterns 21 to 25 as the rotor position detection signals of the low level L are alternately generated.

이하에 도 11 내지 도 13을 참고하여 적층형 스테이터를 사용하여 구현된 슬림형 어스피레이션 모터와 슬림형 인카 센서를 설명한다.Hereinafter, a slim type aspiration motor and a slim type incase sensor which are implemented by using a laminated stator will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG.

도 11은 본 발명에 따른 적층형 스테이터를 사용하여 구현된 슬림형 어스피레이션 모터를 나타내고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬림형 인카 센서를 나타낸다.FIG. 11 shows a slim type aspiration motor implemented using the stacked stator according to the present invention, and FIG. 12 shows a slim type incase sensor according to the first embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬림형 인카 센서(In-Car Sensor)(100)는 통형상의 하우징(200) 내부에 본 발명에 따른 적층형 스테이터(110)를 사용하여 구현된 어스피레이션 모터(Aspiration Motor)(40)가 수용되어 있다.11 and 12, the slim type In-Car sensor 100 according to the first embodiment of the present invention includes a laminated stator 110 (Aspiration motor) 40, which is implemented by using a motor (not shown).

하우징(200)은 일측에 공기가 흡입되는 흡입구(211)를 가지며 원통 형상으로 이루어진 상부 하우징(210)과, 상기 상부 하우징(210)의 하부에 상단부가 스냅결합되며 내부에 공간을 형성하면서 하부를 실링하는 하부 하우징(220)을 포함한다.The housing 200 has an upper housing 210 having a cylindrical shape and having a suction port 211 through which air is sucked in at one side thereof, and a lower end of the upper housing 210 which is snap- And a lower housing 220 for sealing.

또한, 어스피레이션 모터(40)는 적층형 스테이터(110), 로터(120), 회전축(140), 슬리브 베어링(180) 및 베어링 홀더(300)를 포함한다.The vibration motor 40 includes a stacked stator 110, a rotor 120, a rotating shaft 140, a sleeve bearing 180, and a bearing holder 300.

하부 하우징(220)의 내부에는 적층형 스테이터(110)의 하부를 지지하는 단턱(222)이 돌출되어 있고, 하부 하우징(220)의 하부에는 터미널 조립체(160)를 수용하기 위한 터미널 가이드(221)가 연장되어 있다. A step 222 for supporting a lower portion of the stacked stator 110 protrudes inside the lower housing 220. A terminal guide 221 for receiving the terminal assembly 160 is provided at a lower portion of the lower housing 220 Extended.

터미널 조립체(160)는 적층형 스테이터(110)에 일체로 형성된 모터구동회로(30)에 차량 내부의 공조제어장치(CCM: Climate Control Module)로부터 구동전원(Vcc) 등을 인가하고, FG(Frequency Generator)신호를 수신하기 위한 복수개의 터미널 핀(162)과 복수개의 터미널 핀(162)을 일체화하기 위한 터미널 지지체(161)를 포함하고 있다.The terminal assembly 160 applies driving power Vcc or the like from a climate control module (CCM) in the vehicle to a motor driving circuit 30 integrally formed with the stacked stator 110, And a terminal support 161 for integrating a plurality of terminal pins 162 and a plurality of terminal pins 162 for receiving signals.

터미널 핀(162)은 터미널 지지체(161)에 의해 복수개가 일체화되어 있으며, 하단부는 하부 하우징(220)에 고정되면서 터미널 가이드(221)의 내부로 연장되고, 상단부는 적층형 스테이터(110)에 일체로 형성된 모터구동회로(30)에 전기적으로 연결됨과 동시에 다층기판(10a)을 관통하면서 물리적으로 고정되어 있다. 터미널 가이드(221)에는 공조제어장치(CCM)와 연결되는 외부 커넥터가 삽입되어 터미널 핀(162)과 연결된다. The lower end portion of the terminal pin 162 is fixed to the lower housing 220 while extending into the terminal guide 221 and the upper end of the terminal pin 162 is integrally formed with the stacked stator 110 And is physically fixed while being electrically connected to the formed motor drive circuit 30 and penetrating the multi-layer substrate 10a. An external connector connected to the air conditioning control unit CCM is inserted into the terminal guide 221 and connected to the terminal pin 162.

상기 적층형 스테이터(110)의 상부에는 일정 갭을 두고 로터(120)가 액시얼 갭형으로 대향하여 배치되어 있으며, 저면에 N극 및 S극이 교대로 배치된 복수의 자석(121)이 환형으로 배치되고, 자석(121)의 상부에는 환형 백요크(122)가 배치되어 자기회로경로를 형성하며, 복수의 자석(121)과 백요크(122)은 로터 지지체(123)에 의해 환형으로 일체화된다.A plurality of magnets 121 having N poles and S poles alternately arranged on the bottom face are arranged in an annular shape on an upper portion of the stacked stator 110 with a predetermined gap therebetween in an axial gap- And an annular back yoke 122 is disposed on the upper portion of the magnet 121 to form a magnetic circuit path and the plurality of magnets 121 and the back yoke 122 are annularly integrated by the rotor support 123.

로터 지지체(123)의 상부면에는 복수의 블레이드가 돌출되어 임펠러(130)가 일체로 형성되며, 중앙에는 회전축(140)의 상단부가 삽입되어 일체로 형성되어 있다.A plurality of blades protrude from the upper surface of the rotor support 123 to integrally form the impeller 130 and the upper end of the rotary shaft 140 is inserted into the center of the rotor support 123 to form a single body.

로터(120)와 임펠러(130)를 일체로 형성하는 것은, 금형에 백요크(122), 자석(121)을 환형으로 배열하고, 중앙에 회전축(140)을 수직으로 배치한 후 인서트 사출 성형을 실시하면 로터 지지체(123)가 성형되면서 백요크(122), 자석(121) 및 회전축(140)이 로터 지지체(123)와 일체로 형성되고, 로터 지지체(123)의 상면에 둘레방향으로 임펠러(130)가 일체로 형성된다. The rotor 120 and the impeller 130 are integrally formed by arranging the back yoke 122 and the magnet 121 in an annular shape in the mold and vertically arranging the rotary shaft 140 in the center, The back yoke 122, the magnet 121 and the rotary shaft 140 are integrally formed with the rotor support body 123 while the rotor support body 123 is being formed and the impeller (not shown) is formed on the upper surface of the rotor support body 123 in the circumferential direction 130 are integrally formed.

상기 로터 지지체(123)의 중앙부는 저면에 상방향으로 요홈(124)이 형성되며, 상기 요홈(124)에는 베어링 홀더(300)의 베이스 플레이트(310)로부터 상기 적층형 스테이터(110)의 관통구멍(15)을 통하여 밑에서 상부로 돌출되고, 중앙부에 슬리브 베어링(180)을 수용하도록 상측에서 하측 방향으로 요홈(331)을 갖는 원통형 보스(330)가 배치되어 있다.The center of the rotor support body 123 is formed with a groove 124 upwardly in the bottom surface thereof and a through hole 124 of the stacked stator 110 is formed in the groove 124 from the base plate 310 of the bearing holder 300 15 and a cylindrical boss 330 having a groove 331 in the downward direction from the upper side to accommodate the sleeve bearing 180 is disposed at the center.

원통형 보스(330)의 요홈(331)에는 슬리브 베어링(180)이 삽입되어 압착결합되어 있고, 슬리브 베어링(180)의 관통구멍에는 회전축(140)이 회전 가능하게 결합되어 있다.A sleeve bearing 180 is inserted into the groove 331 of the cylindrical boss 330 and is press-coupled. The rotation shaft 140 is rotatably coupled to the through hole of the sleeve bearing 180.

또한, 원통형 보스(330)의 상부에는 회전축(140)의 회전에 따라 요홈(331)에 충진된 오일이 누설되는 것을 차단하기 위한 비산방지오일캡(340)이 결합되어 있다.A splash-proof oil cap 340 is coupled to the upper portion of the cylindrical boss 330 to prevent leakage of the oil filled in the groove 331 due to the rotation of the rotation shaft 140.

베어링 홀더(300)의 베이스 플레이트(310)는 원통형 보스(330)와 수직방향으로 배치되어 있고, 베이스 플레이트(310)의 중앙부에는 로터(120)의 회전축(140)을 지지하기 위한 스러스트 플레이트(thrust plate)(또는 베어링 시트)(320)가 배치되어 있고, 스러스트 플레이트(320)의 외측에는 데드 포인트 방지 요크(170)(도 8 참조)가 배치되어 있다.The base plate 310 of the bearing holder 300 is disposed in a direction perpendicular to the cylindrical boss 330 and a thrust plate for supporting the rotation shaft 140 of the rotor 120 is formed at the center of the base plate 310. [ and a dead point prevention yoke 170 (see FIG. 8) is disposed outside the thrust plate 320. The dead point prevention yoke 170 (see FIG.

상기 스러스트 플레이트(320)와 데드 포인트 방지 요크(170)는 베어링 홀더(300)의 베이스 플레이트(310)와 보스(330)를 사출성형할 때 인서트 몰딩방법으로 내장되어 일체화될 수 있다.The thrust plate 320 and the dead point prevention yoke 170 may be integrated by an insert molding method when the base plate 310 and the boss 330 of the bearing holder 300 are injection molded.

상부 하우징(210)의 하측부(217)에는 흡입구(211)를 통하여 유입된 공기를 측면 방향으로 배출하기 위한 다수의 관통구멍이 형성되어 있으며, 로터(120)와 일체로 형성된 임펠러(130)가 배치되어 있다.A plurality of through holes are formed in the lower portion 217 of the upper housing 210 to discharge the air introduced through the inlet 211 in the lateral direction and an impeller 130 integrally formed with the rotor 120 Respectively.

상부 하우징(210)은 상측부(216)과 하측부(217)의 중간 부분에 온도센서(150)를 설치하기 위한 브리지(212)가 형성되어 있고, 브리지(212)의 중앙에는 흡입구(211)의 선단부로 온도센서(150)를 안내하여 지지하기 위한 온도센서 가이드(213)가 돌출되어 있다. The upper housing 210 is provided with a bridge 212 for installing a temperature sensor 150 at an intermediate portion between the upper portion 216 and the lower portion 217. A suction port 211 is formed at the center of the bridge 212, A temperature sensor guide 213 for guiding and guiding the temperature sensor 150 is protruded from the front end of the housing.

온도센서(150)는 리드 와이어(151)의 일단부가 적층형 스테이터(110)에 형성된 회로부에 연결되며, 일측 벽면에 형성된 관통구멍(214)을 통하여 상부 하우징(210)의 상측부(216)로 인출된 후, 브리지(212)와 온도센서 지지대(213)를 따라 흡입구(211)까지 연장되어 온도센서(150)가 흡입구(211)에 위치되게 한다. One end of the lead wire 151 of the temperature sensor 150 is connected to a circuit portion formed in the stacked stator 110 and is led out to the upper portion 216 of the upper housing 210 through a through hole 214 formed in one side wall surface. And then extends along the bridge 212 and the temperature sensor support 213 to the suction port 211 so that the temperature sensor 150 is positioned at the suction port 211.

이에 따라 온도센서(150)는 로터(120)와 함께 임펠러(130)가 회전함에 따라 차량 내부의 공기를 상부 하우징(210)의 흡입구(211)를 통하여 흡입할 때 유입된 공기의 온도를 보다 정확하게 측정하며, 측정된 온도값은 차량의 실내온도 조절에 이용될 수 있도록 터미널 핀(160)을 통하여 공조제어장치(CCM)로 전송된다.The temperature sensor 150 can accurately measure the temperature of the air introduced when the impeller 130 rotates together with the rotor 120 to suck air in the vehicle through the intake port 211 of the upper housing 210 And the measured temperature value is transmitted to the air conditioning control device (CCM) through the terminal pin 160 so as to be used for adjusting the temperature of the vehicle.

상부 하우징(210)의 상측부(216)는 하측부(217)보다 직경이 작게 구성되어 있고, 상측부(216)와 하측부(217) 사이의 경계부에는 인카 센서(100)를 예를 들어, 자동차의 그릴 또는 인스트루먼트 패널 등의 배면에 설치하여 사용할 때 어스피레이션 모터(40)의 작동에 따라 발생된 소음이 그릴 또는 인스트루먼트 패널을 통하여 실내로 유입되는 것을 차단하기 위한 완충패드(218)가 배치되어 있다.The upper portion 216 of the upper housing 210 is smaller in diameter than the lower portion 217 and the incase sensor 100 is disposed at a boundary between the upper portion 216 and the lower portion 217, A cushion pad 218 for blocking the noise generated by the operation of the aspiration motor 40 from entering the room through the grill or the instrument panel when the cushioning pad is installed on the back surface of an automobile grill or an instrument panel, .

도 13을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬림형 인카 센서는 도 12에 도시된 제1 실시예와 비교할 때, 일부를 제외하고 동일하다. 이에 따라 동일한 부분에는 동일한 부재번호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Referring to Fig. 13, the slim type incase sensor according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment shown in Fig. 12 except for a part thereof. Accordingly, like parts are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

제2 실시예는 하부 하우징(220a)이 베어링 홀더(300)와 사출 성형에 의해 일체로 형성되는 점에서 제1 실시예의 하우징과 차이가 있다.The second embodiment differs from the housing of the first embodiment in that the lower housing 220a is integrally formed with the bearing holder 300 by injection molding.

제1 실시예의 하우징(200)은 하부 하우징(220)이 베어링 홀더(300)와 터미널 조립체(160)를 수용하는 공간을 가지고 있으나, 제2 실시예의 하부 하우징(220a)은 단지 터미널 조립체(160)를 수용하는 공간을 가진다. The housing 200 of the first embodiment has a space in which the lower housing 220 accommodates the bearing holder 300 and the terminal assembly 160 but the lower housing 220a of the second embodiment is merely a terminal assembly 160, As shown in FIG.

제2 실시예는 제1 실시예와 비교할 때, 관리대상 부품 수가 1개 줄어든 것을 제외하고 동일하다.The second embodiment is the same as the first embodiment except that the number of parts to be managed is reduced by one.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 슬림형 인카 센서(100)는 모터구동회로(30)에 의해 도전성 패턴 코일(21~25)에 전류가 흐르게 되면 로터(120)와 함께 임펠러(130)가 회전하면서 상부 하우징(210)의 흡입구(211)를 통하여 차량 내부의 공기를 흡입한다.The slim type incase sensor 100 according to the first and second embodiments of the present invention is configured such that when a current flows through the conductive pattern coils 21 to 25 by the motor driving circuit 30, the impeller 130, together with the rotor 120, The air in the vehicle is sucked through the suction port 211 of the upper housing 210.

이에 따라 온도센서(150)는 유입된 공기의 온도를 정확하게 측정하며, 측정된 온도값은 터미널 핀(160)을 통하여 공조제어장치(CCM)로 전송된다.Accordingly, the temperature sensor 150 accurately measures the temperature of the introduced air, and the measured temperature value is transmitted to the air conditioning control unit (CCM) through the terminal pin 160.

본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 인카 센서(In-Car Sensor)(100)는 어스피레이션 모터(Aspiration Motor)(40)가 적층형 스테이터(110)를 사용함에 따라 특허문헌 1 및 2의 어스피레이션 모터와 비교할 때, 슬림형 구조를 실현할 수 있다.In the in-car sensor 100 according to the first and second embodiments of the present invention, since the aspiration motor 40 uses the laminated stator 110, A slim structure can be realized as compared with an asymmetric motor.

또한, 적층형 스테이터(110)는 배치 프로세스(batch process)에 의해 한번에 다수개를 생산 가능하여 생산성이 높아 가격 경쟁력이 높고, 모터구동회로를 내장할 수 있어, 별도의 제어용 PCB를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the stacked stator 110 can be manufactured at a time by a batch process, it is possible to manufacture a plurality of stacked stator 110 at a time, which is high in productivity and high in cost competitiveness, and can incorporate a motor drive circuit, have.

또한, 본 발명에 따른 적층형 스테이터(110)는 각 층의 코일 패턴이 토크 발생 효율을 최대화할 수 있도록 방사방향으로 배향된 방사방향패턴부(20g~20l)를 포함하고 있어, 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있다. 그 결과 어스피레이션 모터에 의해 차량 내부로부터 흡입되는 공기의 흡입량이 증가되어 좀더 정밀한 온도 센싱이 이루어질 수 있다.In addition, the laminated stator 110 according to the present invention includes the radial pattern portions 20g to 20l oriented in the radial direction so that the coil pattern of each layer can maximize the torque generation efficiency, Can be obtained. As a result, the suction amount of the air sucked from the inside of the vehicle by the aspiration motor is increased, so that more accurate temperature sensing can be performed.

상기한 실시예 설명에서는, 다층 구조의 코일 패턴을 직렬 접속한 것을 예를 들어 설명하였으나, 병렬 접속으로 연결하는 것도 가능하다.In the above description of the embodiment, coil patterns of a multilayer structure are connected in series, but it is also possible to connect them by a parallel connection.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

본 발명은 대향한 로터에 토크 발생이 최대로 얻어질 수 있는 코일 패턴을 갖는 다층 인쇄회로기판(PCB)을 이용하여 슬림형으로 구현될 수 있는 적층형 스테이터, 이를 이용한 어스피레이션 모터와 인카 센서에 적용 가능하다.The present invention relates to a laminated stator which can be realized in a slim form by using a multilayer printed circuit board (PCB) having a coil pattern capable of maximally achieving torque generation in an opposing rotor, and is applied to an aspiration motor and an incase sensor It is possible.

10: 기판 11-14: PCB
15: 관통구멍 16: 전자 부품
17: 인쇄배선 18: 솔더링 랜드
20a-20f: 연결패턴부 20g-20l: 방사방향패턴부
21-25; 코일 패턴 26: 센싱 코일 패턴
30: 구동회로 31: 로터위치신호 발생부
32: 스위칭 회로 34: FG신호 출력부
40: 어스피레이션 모터 100: 인카 센서
110: 스테이터 120: 로터
121-121f: 자석 121g: 경계면
122: 백요크 123: 로터 지지체
130: 임펠러 140: 회전축
150: 온도센서 160: 터미널 조립체
170: 데드 포인트 방지 요크 180: 슬리브 베어링
200: 하우징 210: 상부 하우징
211: 흡입구 212: 브리지
213: 온도센서 지지대 218: 완충패드
220: 하부 하우징 221: 터미널 가이드
222: 단턱부 300: 베어링 홀더
310: 베이스 플레이트 320: 스러스트 플레이트
330: 보스 10a: 다층 기판
E1-E5: 엔드 부분 J1,J2,J11-J13: 점퍼선 패턴
R1-R6,R11-R16: 스루홀 영역 R10: 외측 공간
S1-S5: 스타트 부분 T1-T7,T11-T18: 스루홀
H1: 홀소자
10: substrate 11-14: PCB
15: Through hole 16: Electronic part
17: Print wiring 18: Soldering land
20a-20f: connection pattern portion 20g-20l: radiation pattern portion
21-25; Coil pattern 26: sensing coil pattern
30: drive circuit 31: rotor position signal generator
32: switching circuit 34: FG signal output section
40: Acceleration motor 100: Inchea sensor
110: stator 120: rotor
121-121f: magnet 121g: interface
122: Back yoke 123: Rotor support
130: Impeller 140:
150: temperature sensor 160: terminal assembly
170: Dead point prevention yoke 180: Sleeve bearing
200: housing 210: upper housing
211: inlet 212: bridge
213: Temperature sensor support 218: Buffer pad
220: Lower housing 221: Terminal guide
222: step jaw 300: bearing holder
310: base plate 320: thrust plate
330: boss 10a: multilayer substrate
E1-E5: End part J1, J2, J11-J13: Jumper line pattern
R1-R6, R11-R16: Through hole region R10: Outer space
S1-S5: Start portion T1-T7, T11-T18: Through hole
H1: Hall element

Claims (22)

각각 절연재료로 이루어지며 복수층이 적층된 다층 기판;
상기 다층 기판의 각 기판 위에 복수의 턴을 형성하도록 나선형상으로 패터닝되고 도전성 스루홀을 통하여 상호 연결된 복수의 코일 패턴;
상기 다층 기판에 배치되며, 로터가 초기상태일 때, 로터 자극의 경계면으로부터 편위된 위치에 배치되어 로터의 자극을 검출하는 홀센서; 및
상기 로터가 초기상태일 때 상기 홀센서가 로터의 자석 경계면으로부터 편위된 위치에 위치설정되게 상기 로터의 위치를 설정하는 데드 포인트 방지 요크;를 포함하며,
상기 나선형상의 코일 패턴은 각각 방사방향을 따라 배치되는 복수의 방사방향패턴부와 상기 복수의 방사방향패턴부를 상호 연결하는 복수의 내측 및 외측 연결패턴부를 포함하며, 상기 코일 패턴은 단상 모터용 스테이터 코일을 형성하고,
상기 홀센서는 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면으로부터 편위된 위치에 위치설정됨과 동시에 상기 방사방향패턴부 중 하나와 중첩된 위치에 배치되 적층형 스테이터.
A multilayer substrate made of an insulating material and stacked with a plurality of layers;
A plurality of coil patterns patterned in a helical pattern to form a plurality of turns on each substrate of the multilayer substrate and interconnected through the conductive through holes;
A Hall sensor disposed in the multilayer substrate and disposed at a position deviated from the interface of the rotor pole when the rotor is in an initial state to detect magnetic pole of the rotor; And
And a dead point prevention yoke for setting the position of the rotor such that the Hall sensor is positioned at a position deviated from the magnet interface of the rotor when the rotor is in an initial state,
Wherein the helical coil pattern includes a plurality of radial pattern portions arranged along a radial direction and a plurality of inner and outer connection pattern portions interconnecting the plurality of radial pattern portions, Lt; / RTI >
The Hall sensors are being stacked stator the rotor is placed in the initial state, when the dead point at the same time as preventing the positioning deviation in the position overlapping with one of the radial pattern portion located from the boundary surface of the rotor magnetic pole position is set by the yoke.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 나선형상의 코일 패턴은 상기 다층 기판의 중앙부에 형성된 관통구멍의 외주에 돌기부와 요홈부가 반복되는 패턴을 갖는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
Wherein the helical coil pattern has a pattern in which protrusions and recesses are repeated on an outer periphery of a through hole formed in a central portion of the multilayer substrate.
제1항에 있어서,
상기 다층 기판은
제1 내지 제3 코일 패턴이 각각 형성되는 제1 내지 제3 기판; 및
상기 제1 내지 제3 코일 패턴에 구동전류를 인가하기 위한 모터구동회로가 실장된 제4 기판;을 포함하는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
The multi-
First to third substrates on which first to third coil patterns are respectively formed; And
And a fourth substrate on which a motor driving circuit for applying a driving current to the first to third coil patterns is mounted.
제1항에 있어서,
상기 복수의 코일 패턴의 복수의 방사방향패턴부는 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 결선이 이루어지며, 전류 흐름에 따라 로터에 접선방향의 회전력을 발생하는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
Wherein a plurality of radial pattern portions of the plurality of coil patterns are connected in such a manner that a current flows in the same direction and generates a rotational force in a tangential direction to the rotor in accordance with the current flow.
제5항에 있어서,
상기 다층 기판의 각 기판 위에 형성된 복수의 코일 패턴은 각각 동일한 형상으로 이루어지는 적층형 스테이터.
6. The method of claim 5,
Wherein a plurality of coil patterns formed on the respective substrates of the multilayer substrate have the same shape.
제5항에 있어서,
상기 복수의 코일 패턴은 동일한 형상으로 이루어지고, 짝수층에 배치된 코일 패턴은 홀수층에 배치된 코일 패턴에서 관통구멍의 중심을 기준으로 (360°/방사방향패턴부의 수) 만큼 회전된 적층형 스테이터.
6. The method of claim 5,
The plurality of coil patterns are formed in the same shape, and the coil patterns arranged in the even-numbered layers are rotated by the number of the 360 ° / radial pattern portions with respect to the center of the through hole in the coil pattern arranged on the odd- .
제1항에 있어서,
상기 방사방향패턴부의 수는 로터 자극수와 동일한 수, 로터 자극수의 1/2 배수 및 로터 자극수의 2배수 중 어느 하나로 설정되는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
Wherein the number of the radiation pattern portions is set to be the same as the number of the rotor poles, one half of the number of the rotor poles and two times the number of the rotor poles.
제1항에 있어서,
상기 코일 패턴의 스타트 부분과 엔드 부분은 코일을 형성하는 부분보다 더 넓게 형성되며, 적어도 하나의 스루홀과 상기 스루홀을 둘러싸는 솔더링 랜드가 배치되는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
Wherein a starting portion and an end portion of the coil pattern are formed wider than a portion forming the coil, and at least one through hole and a soldering land surrounding the through hole are disposed.
제1항에 있어서,
상기 데드 포인트 방지 요크는 스테이터의 하부에 적층 배치되며, 외주가 (자극 수)/N(여기서 N은 자극 수의 약수)개의 다각형 형상을 이루며, 내주면이 원형으로 이루어진 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
The dead point preventing yoke is stacked on the lower portion of the stator and has an outer periphery (number of magnetic poles) / N (where N is a weak number of the number of magnetic poles), and the inner periphery has a circular shape.
제1항에 있어서,
상기 홀센서는 자극의 경계면 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭 만큼 편위된 위치에 설치되는 적층형 스테이터.
The method according to claim 1,
Wherein the hall sensor is installed at a position deviated by a 1/4 magnetic pole width from the boundary surface of the magnetic pole or the center of the magnetic pole.
회전축;
상기 회전축이 중앙에 지지되고 다수의 N극 자석과 S극 자석이 교대로 배치된 로터;
상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;
상기 베어링을 수용하여 고정하는 베어링 홀더; 및
상기 로터와 대향하여 배치되며, 베어링 홀더가 통과하는 관통구멍이 중앙에 형성된 적층형 스테이터를 포함하며,
상기 적층형 스테이터는 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 적층형 스테이터인 어스피레이션 모터.
A rotating shaft;
A rotor rotatably supported on the rotating shaft and having a plurality of N pole magnets and S pole magnets alternately arranged;
A bearing rotatably supporting the rotary shaft;
A bearing holder for receiving and fixing the bearing; And
And a stacked stator disposed opposite to the rotor and having a through hole through which the bearing holder passes,
The stacked stator is the stacked stator according to any one of claims 1 to 11.
제12항에 있어서,
상기 코일 패턴의 복수의 요홈부 중 하나에 형성되어 로터회전위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴을 더 포함하는 어스피레이션 모터.
13. The method of claim 12,
And a sensing coil pattern formed on one of the plurality of recessed portions of the coil pattern for detecting a rotor rotational position.
제13항에 있어서,
모터구동회로는
상기 센싱 코일 패턴에 의해 형성되는 센싱 코일이 대향하는 로터의 자극에 대응하는 유도기전력을 발생할 때 상기 로터 자극에 대응하는 로터위치신호를 발생하는 로터위치신호발생부; 및
상기 로터위치신호발생부로부터 대향한 로터의 자극에 대응하여 발생되는 로터위치신호에 대응하여 상기 스테이터 코일에 인가하는 구동전류의 방향을 전환하는 스위칭회로를 포함하는 어스피레이션 모터.
14. The method of claim 13,
The motor drive circuit
A rotor position signal generator for generating a rotor position signal corresponding to the rotor magnetic pole when the sensing coil formed by the sensing coil pattern generates an induced electromotive force corresponding to the magnetic pole of the opposing rotor; And
And a switching circuit for switching a direction of a driving current to be applied to the stator coil in response to a rotor position signal generated corresponding to a magnetic pole of the rotor facing the rotor position signal generator.
제13항에 있어서,
상기 센싱 코일 패턴은 로터가 초기상태일 때 데드 포인트 방지 요크에 의해 위치설정된 로터의 자극 경계면으로부터 1/4 자극폭 또는 자극의 센터로부터 1/4 자극폭 만큼 편위된 위치에 위치설정되는 어스피레이션 모터.
14. The method of claim 13,
The sensing coil pattern is positioned at a 1/4 magnetic pole width from the magnetic pole interface of the rotor positioned by the dead point prevention yoke when the rotor is in the initial state or at a position deviated by 1/4 magnetic pole width from the center of the magnetic pole, motor.
제12항에 있어서,
상기 베어링 홀더는
상기 스테이터의 하부에 배치되고, 상기 데드 포인트 방지 요크가 내장되는 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트로부터 상기 적층형 스테이터의 관통구멍을 통하여 상부로 돌출되고, 중앙부에 상기 베어링을 수용하여 지지하는 보스;를 포함하는 어스피레이션 모터.
13. The method of claim 12,
The bearing holder
A base plate disposed at a lower portion of the stator and having the dead point prevention yoke therein; And
And a boss protruding upward through the through hole of the stacked stator from the base plate and receiving and supporting the bearing at a central portion thereof.
회전축;
상기 회전축이 중앙부에 지지되고 다수의 N극 자석과 S극 자석이 교대로 배치된 로터;
상기 로터의 일단에 고정되고, 상기 로터와 함께 회전하는 임펠러;
상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링;
상기 베어링을 수용하여 고정하는 베어링 홀더;
상기 베어링 홀더가 통과하는 관통구멍이 중앙에 형성된 적층형 스테이터;
상기 적층형 스테이터를 내부에 지지하는 하부 하우징;
상기 하부 하우징에 대향하여 배치되며 임펠러가 회전될 때 선단부로부터 차량의 실내 공기가 유입되며, 상기 임펠러와 대향한 부분에 유입된 공기가 배출되는 다수의 관통구멍을 갖는 상부 하우징; 및
상기 상부 하우징의 공기가 유입되는 기류 경로 내에 배치되어 흡입되는 공기의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하며,
상기 적층형 스테이터는 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 인카 센서.
A rotating shaft;
A rotor having the rotating shaft supported at its center and having a plurality of N pole magnets and S pole magnets alternately arranged;
An impeller fixed to one end of the rotor and rotating together with the rotor;
A bearing rotatably supporting the rotary shaft;
A bearing holder for receiving and fixing the bearing;
A stacked stator in which a through hole through which the bearing holder passes is formed at the center;
A lower housing for supporting the stacked stator therein;
An upper housing disposed opposite to the lower housing and having a plurality of through holes through which indoor air of a vehicle flows from a front end portion of the impeller when the impeller is rotated and air flows in a portion opposed to the impeller; And
And a temperature sensor disposed in the air flow path through which the air of the upper housing flows to measure the temperature of the air sucked,
The laminated-type stator according to any one of claims 1 to 3,
제17항에 있어서,
상기 베어링 홀더는
상기 스테이터의 하부에 배치되고, 상기 데드 포인트 방지 요크가 내장되는 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트로부터 상기 적층형 스테이터의 관통구멍을 통하여 상부로 돌출되고, 중앙부에 상기 베어링을 수용하여 지지하는 보스;를 포함하며,
상기 베이스 플레이트는 하부 하우징과 일체인 인카 센서.
18. The method of claim 17,
The bearing holder
A base plate disposed at a lower portion of the stator and having the dead point prevention yoke therein; And
And a boss protruding upward from the base plate through the through hole of the stacked stator and receiving and supporting the bearing at a central portion thereof,
Wherein the base plate is integral with the lower housing.
제17항에 있어서,
상기 코일 패턴의 복수의 요홈부 중 하나에 형성되어 로터회전위치를 검출하기 위한 센싱 코일 패턴을 다층 기판의 최상부면에 구비하고,
상기 코일 패턴에 구동전류를 인가하기 위한 모터구동회로를 다층 기판의 최하부면에 구비하는 인카 센서.
18. The method of claim 17,
A sensing coil pattern formed on one of the plurality of recessed portions of the coil pattern for detecting the rotor rotational position is provided on the uppermost surface of the multilayer substrate,
And a motor driving circuit for applying a driving current to the coil pattern is provided on the lowermost surface of the multilayer substrate.
제17항에 있어서,
상기 다층 기판의 각층에 배치된 코일 패턴의 복수의 방사방향패턴부는 동일한 위치에 배치되고 동일한 방향으로 전류가 흐르는 인카 센서.
18. The method of claim 17,
Wherein a plurality of radiation pattern portions of the coil pattern disposed on each layer of the multilayer substrate are disposed at the same position and a current flows in the same direction.
제17항에 있어서,
상기 복수의 코일 패턴은 직렬 접속 또는 병렬 접속으로 연결되는 인카 센서.
18. The method of claim 17,
Wherein the plurality of coil patterns are connected in series connection or parallel connection.
제17항에 있어서,
상기 로터는 링 형상으로 형성되고, 상기 링의 폭은 적어도 방사방향패턴부의 길이보다 더 크게 형성되며, 방사방향패턴부와 대향하도록 배치되는 인카 센서.
18. The method of claim 17,
Wherein the rotor is formed in a ring shape, and the width of the ring is formed to be larger than at least the length of the radial pattern portion, and is arranged to face the radial pattern portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3189348B2 (en) * 1992-01-13 2001-07-16 松下電器産業株式会社 Multimedia equipment

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