KR102030063B1 - 속도감지회로 일체형 전동기 - Google Patents
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Abstract
내구성 및 경제성이 개선되도록, 본 발명은 외주에 구비되는 영구자석과, 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개로 구비되는 자석회전부를 포함하는 회전자; 중앙부에 상기 회전자가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어의 내부에 상기 회전자를 향하여 방사상으로 돌설되는 구동슬롯부와, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석과의 회전자계가 형성되도록 상기 구동슬롯부 사이에 분할 권선되는 코일을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 일단부에 일체로 구비되되 상기 구동슬롯부와 구획되어 방사상 돌출되는 감지슬롯부와, 상기 회전자의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부와 근접시 유도기전력이 발생되도록 상기 감지슬롯부에 상이한 횟수로 각각 권선되는 감지코일이 구비되는 감지부를 포함하는 속도감지회로 일체형 전동기를 제공한다.
Description
본 발명은 속도감지회로 일체형 전동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성 및 경제성이 개선되는 속도감지회로 일체형 전동기에 관한 것이다.
일반적으로 전동기는 코일이 권선되어 자기장을 형성하는 고정자(stator)와, 상기 자기장에 의해 회전되도록 영구자석이 설치된 회전자(rotor)를 포함하여 구비된다. 여기서, 상기 코일은 3상으로 구비되어 고정자의 내주측 권선돌기를 따라 분할 권선되며, 분할 권선된 코일에 인가되는 전원의 위상 변화에 따라 회전자계가 형성된다. 그리고, 상기 회전자계에 따라 상기 영구자석에 가해지는 인력과 척력을 통해 상기 회전자가 회전될 수 있다.
그리고, 종래의 회전자에는 표면을 따라 상기 영구자석이 부착 및 고정된다. 이때, 상기 회전자의 외경 주속이 80m/s 이상인 고속 전동기에서는 상기 영구자석이 원심력에 의해 회전자의 표면으로부터 비산 분리됨을 방지하고, 인장응력에 취약한 상기 영구자석이 압축응력으로 보호되어 기계적인 안정성을 유지하도록 상기 회전자의 외주에 캔(retaining can, sleeve)이 설치된다. 여기서, 상기 캔은 비자성체 소재의 연장축부로 상기 영구자석의 표면을 감싸도록 설치된다.
한편, 전동기의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 검출하기 위해 상기 전동기의 일측에 엔코더가 부착된다. 여기서, 엔코더는 광학식, 자기식 등으로 구비되며 최근에는 광학식 엔코더가 주로 사용되고 있다.
그리고, 엔코더는 인크리멘트(increment) 방식과 앱솔루트(absolute) 방식으로 구분될 수 있다. 여기서, 인크리멘트 방식은 엔코더가 돌아갈 때 발생되는 파형의 횟수를 통해 회전축의 회전 속도를 측정하며, 앱솔로투 방식은 각 지점의 절대값을 설정하여 엔코더가 축을 중심으로 회전시 측정되는 해당 지점의 위치 값을 전달하는 방식이다.
여기서, 종래의 엔코더는 상기 전동기에 별도로 구비되어 상기 전동기의 일측에 설치된다. 그리고, 엔코더가 광학식으로 구비되는 경우 회전자의 회전축에 설치되는 패턴판과, 상기 패턴판에 광을 조사하는 광원과, 상기 패턴판에서 선택적으로 반사되는 광을 수광하는 광검출기를 포함하여, 상기 광검출기의 검출신호로부터 상기 회전자의 회전수를 검출한다
그러나, 엔코더가 전동기와는 별도로 더 구비되어야 하므로 추가 구입에 따른 경제성이 저하되는 문제점이 있으며, 전동기의 외면에 부착되는 방식으로 설치되므로 외관상 심미성이 저하되는 문제점이 있었다. 특히, 엔코더가 설치된 전동기가 운반되거나 외부 물체와의 충돌이 발생하면 엔코더가 쉽게 손상 및 파손되므로 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 내구성 및 경제성이 개선되는 속도감지회로 일체형 전동기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 외주에 구비되는 영구자석과, 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개로 구비되는 자석회전부를 포함하는 회전자; 중앙부에 상기 회전자가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어의 내부에 상기 회전자를 향하여 방사상으로 돌설되는 구동슬롯부와, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석과의 회전자계가 형성되도록 상기 구동슬롯부 사이에 분할 권선되는 코일을 포함하는 고정자; 및 상기 고정자의 일단부에 일체로 구비되되 상기 구동슬롯부와 구획되어 방사상 돌출되는 감지슬롯부와, 상기 회전자의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부와 근접시 유도기전력이 발생되도록 상기 감지슬롯부에 상이한 횟수로 각각 권선되는 감지코일이 구비되는 감지부를 포함하되, 상기 감지코일은 원주 일방향을 따라 인접한 상기 감지슬롯부에 연속적으로 상이한 횟수로 권선되어 배치되며, 각 상기 감지슬롯부에 권선되는 상기 감지코일의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가됨을 특징으로 하는 속도감지회로 일체형 전동기를 제공한다.
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그리고, 상기 감지슬롯부는 상기 자석회전부의 위치와 대향되도록 배치되되, 상기 구동슬롯부 및 상기 감지슬롯부가 상호 구획되어 상기 감지코일이 개별 권선되도록 상기 구동슬롯부의 단부 및 상기 감지슬롯부의 단부 사이에 반경방향 외측으로 함몰되는 함몰부가 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 감지슬롯부에 상이한 횟수로 권선된 상기 감지코일에 상기 회전자의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부가 근접함에 따라 발생되는 상이한 크기의 유도기전력을 검출하는 회로부가 더 포함되며, 상기 회로부로부터 검출된 유도기전력을 통해 상기 회전자의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 연산하는 연산부가 더 포함됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 감지슬롯부에 복수개소 연속 배치되되 상이한 횟수로 권선되는 감지코일은 회전자에 일단부에 구비된 자석회전부의 회전시 상기 감지코일에 발생되는 유도기전력을 회로부 및 연산부를 통해 직접 검출 및 판독하여 회전방향 및 회전속도를 파악할 수 있으므로 제품의 정확성이 현저히 증가될 수 있다.
둘째, 각 상기 감지슬롯부에 권선되는 상기 감지코일의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가됨에 따라 각 상기 감지코일에서 발생되는 유도기전력의 크기가 각각 상이하게 형성되므로 상기 회전자의 정확한 회전 각도 및 회전 위치를 판독할 수 있어 신뢰성이 현저히 증가될 수 있다.
셋째, 상기 감지슬롯부 및 상기 감지코일을 포함하는 감지부는 고정자와 일체로 연결됨에 따라 내구성이 현저히 증가될 수 있으며, 컴팩트한 구성으로 제품이 소형화되고 슬림화되어 제작될 수 있으며, 소형화를 통한 생산단가 절감이 가능하여 제품의 생산경제성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 C-D 방향 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 2는 도 1의 C-D 방향 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기의 사용상태를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 C-D 방향 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기의 사용상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 속도감지회로 일체형 전동기(200)는 회전자(10), 고정자(20), 그리고 감지부(30)를 포함한다. 여기서, 상기 속도감지회로 일체형 전동기(200)는 외관을 형성하는 하우징부(1)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 회전자(10)는 외주측에 구비되는 영구자석(12)과, 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개의 자석회전부(14)를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 회전자(10)는 상기 고정자(20)의 내측에 원주방향을 따라 소정각도 간격으로 돌출 형성되는 구동슬롯부의 단부 내측에 회전 가능하게 배치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 회전자(10)는 상기 고정자(20)의 중앙부에 형성된 중공에 배치되되, 상기 고정자(20)의 반경방향 내측단을 따라 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 회전자(10)가 회전 가능하도록 상기 회전자(10) 및 상기 고정자(20)는 기설정된 간격을 두고 배치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 회전자(10)는 중앙측에 축방향을 따라 관통된 회전축홀(10a)이 형성될 수 있으며, 상기 회전축홀(10a)에 양단부가 베어링 등에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전축부(10b)가 삽입 및 고정될 수 있다.
여기서, 상기 회전축부(10b)는 알루미늄 등 가벼우면서도 높은 강도를 갖는 재질로 구비될 수 있으며, 상기 회전축부(10b)의 외주측으로 상기 영구자석(12)이 삽입되도록 함몰된 홈이 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 영구자석(12)은 반경방향 내측 및 외측으로 양극이 착자된 막대형, 원호형으로 구비되어 상기 회전축부(10b)의 외곽측으로 배치되되 상기 회전자(10)의 내부에 결합될 수 있다. 이때, 상기 영구자석(12)은 상기 고정자(20)에 인접되도록 상기 회전자(10)의 외곽측에 인접하도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 영구자석(12)은 양극이 N극과 S극으로 착자되어 배치됨이 바람직하다. 상세히, 상기 영구자석(12)의 착자 방향은 일방향으로 형성되고, 자극이 N극과 S극으로 서로 상하로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 영구자석(12)의 상면은 N극으로 형성되고, 하면은 S극으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 영구자석(12)은 한 쌍의 N극과 S극으로 착자되어 배치될 수 있으며, 더욱이, 복수개의 N극과 S극이 순차적으로 착자되되, 각각의 N극과 S극은 상하 대칭을 이루도록 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 영구자석(12)의 착자 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 영구자석(12)의 재료로 착자 대상물인 마그네트가 준비된다. 이때, 상기 마그네트는 페라이트, 알니코, 코발트, 인코넬 등의 소재로 준비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 마그네트는 별도의 착자장치 내에 배치되고, 상기 착자장치에 순간적으로 높은 착자 전원을 인가하게 되면 자장의 범위 내에 있는 상기 마그네트의 자구가 일정방향으로 배열되면서 상기 마그네트가 반영구적인 극성을 띠게된다.
이때, 상기 고정자(20)의 상기 구동슬롯부에 배치되는 구동코일이 여자되어 구동자계가 형성되면, 구동자계에 대응되는 방향으로 상기 영구자석(12)에 인력 및 척력이 가해지게 되고, 구동자계가 회전되면 인력 및 척력의 방향이 전환되며 상기 영구자석(12) 및 상기 회전자(10)에 회전토크가 발생된다.
그리고, 상기 회전축부(10b) 및 상기 영구자석(12)의 외주를 감싸도록 캔(13)이 더 구비될 수 있다. 여기서, 상기 캔(13)은 비자성 재질의 원통형 부재로 구비되어 상기 영구자석(12)의 표면을 감싸되, 상기 회전축부(10b)와 일체로 회전되도록 결합된다. 이에 따라, 상기 회전자(10)의 고속 회전시에도 영구자석(12) 및 상기 회전축부(10b)의 결합상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
여기서, 상기 캔(13)은 고속회전시 상기 영구자석(12)의 비산을 방지하고 변형을 최소화하기 위하여 충분한 강도를 갖고, 자력의 통과가 용이해질 수 있도록 인코넬 등의 비자성체로 이루어짐이 바람직하다.
한편, 상기 자석회전부(14)는 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개소 배치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 자석회전부(14)는 네오디움 자석 등으로 구비됨이 바람직하며, 후술되는 감지코일(33)의 배치 위치에 대응되어 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 배치되는 개수가 설정됨이 바람직하다. 이때, 상기 자석회전부(14)의 개수는 후술되는 상기 감지코일(33)이 감지슬롯부(32)에 개별 권선되는 부분의 수에 반비례되도록 구비될 수 있다.
예컨대, 도 2에서와 같이 상기 감지슬롯부(32)가 36개소 형성되어 그 중 인접한 어느 5개소에 연속적으로 상기 감지코일(33)이 권선되는 경우에는 상기 자석회전부(14)의 개수는 8개로 구비되어 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 배치될 수 있다.
또는, 상기 감지슬롯부(32)가 36개소 형성되어 그 중 인접한 어느 9개소에 연속적으로 상기 감지코일(33)이 권선되는 경우에는 상기 자석회전부(14)의 개수는 4개로 구비되어 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 배치될수 있다.
이에 따라, 최종 발생되는 유도기전력의 크기 및 주기가 상기 감지코일(33) 및 상기 자석회전부(14)의 개수에 의해 조정되어, 이를 통해 발생되는 유도기전력의 크기가 일정하게 유지되도록 설정될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 감지코일(33) 및 상기 자석회전부(14)의 개수는 상호 연관 관계없이 배치될 수도 있다. 상기 감지코일(33) 및 상기 감지슬롯부(32)의 상세한 설명은 후술된다.
한편, 상기 회전자(10)에는 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 상기 자석회전부(14)의 크기에 대응되어 삽입홈부(15)가 함몰 형성될 수 있다.
그리고, 상기 삽입홈부(15)는 상기 자석회전부(14)의 크기 및 개수에 대응되어 상기 회전자(10)의 일단부에 원주방향을 따라 배치되되, 반경방향 내측으로 복수개소 함몰 형성될 수 있다. 이때, 각 상기 삽입홈부(15)는 상기 회전자(10)의 일단부측으로 일측이 개구되고, 상기 회전자(10)의 외주면측으로 측면부가 개구된 형태로 이해함이 바람직하다.
또한, 경우에 따라 상기 삽입홈부(15)는 상기 회전자(10)의 일단부측이 개구되지 않는 상태로 상기 회전자(10)의 일단부 외주면에 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 복수개소 함몰 형성될 수도 있다. 또는, 상기 삽입홈부(15)가 상기 회전자(10)에 형성되지 않는 상태로 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)에 고정될 수도 있다.
그리고, 각 상기 삽입홈부(15)에 각 상기 자석회전부(14)가 삽입되어 상기 회전자(10)의 회전시 외부로의 이탈이 방지되도록 접착제, 나사 등의 고정수단에 의해 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)의 일단부에 형성되는 상기 삽입홈부(15)에 삽입 배치 및 고정되어 상기 회전자(10)의 회전시에도 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)로부터 이탈됨이 방지되므로 안정성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 고정자(20)는 중앙부에 상기 회전자(10)가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어(21)의 내부에 상기 회전자(10)를 향하여 방사상으로 복수개소 돌설되는 구동슬롯부와, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석(12)과의 회전자계가 형성되도록 상기 구동슬롯부 사이에 분할 권선되는 상기 구동코일을 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 고정자(20)는 상기 하우징부(1) 내에 고정되되, 규소강판 등으로 구비된 링형 판재가 다단 적층되는 코어가 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정자(20)의 중앙부에는 상기 회전자(10)가 관통 배치되도록 중공이 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 구동슬롯부는 중앙부에 상기 회전자(10)가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 상기 코어(21)의 내부에서 상기 회전자(10)를 향하여 방사상으로 복수개소 돌설 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 구동슬롯부는 복수개로 구비되되, 상기 고정자(20)의 내측에서 원주방향을 따라 기설정된 각도 및 간격으로 이격되어 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 구동슬롯부의 내측단 단부는 각 상기 구동슬롯부 사이에 권선되는 상기 구동코일이 반경방향 내측으로 이탈되지 않도록 상기 고정자(20)의 접선방향 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
그리고, 상기 구동슬롯부의 내측단은 상기 회전자(10)와 기설정된 간격으로 이격되어 배치됨이 바람직하다. 여기서, 상기 구동슬롯부와 상기 회전자(10) 사이에 이격 형성된 간격으로 외부로부터 공기가 유입됨에 따라 구동 중 발생되는 열이 냉각될 수 있다.
한편, 각 상기 구동슬롯부 사이에는 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석(12)과 회전자계를 형성하도록 구리 재질 등의 재질로 구비되는 상기 구동코일이 분할 권선되는 코일권선부가 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 코일권선부는 상기 구동슬롯부 사이에 형성되는 공간으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 구동코일은 각 상기 코일권선부를 관통하여 상기 고정자(20)의 외곽을 감싸도록 순차적으로 권선될 수 있다. 또한, 상기 구동코일은 각 상기 코일권선부를 따라 나선형으로 권선될 수도 있다. 이때, 각 상기 코일권선부를 관통하는 상기 구동코일은 다발형태로 권선됨으로 이해됨이 바람직하다.
여기서, 각 상기 코일권선부에 권선된 상기 구동코일은 상기 고정자(20)의 접선방향 양측으로 돌출된 상기 구동슬롯부의 내측단 단부에 의해 걸림되어 지지될 수 있다. 이에 따라, 상기 구동코일이 상기 회전자(10)로 이탈됨이 방지되어 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
그리고, 상기 구동코일은 인가되는 전원의 위상 변화에 따라 회전자계가 형성되도록 상이한 상으로 분할 권선될 수 있다. 이때, 상기 구동코일은 3상 교류가 발생되도록 구비될 수 있다. 이때, 상이한 상의 전원이 인가된다는 표현은 각 상기 코일권선부에 분할 권선된 3상 코일에 120°위상으로 시프트된 교류 전원이 순차 공급된다는 의미로 이해됨이 바람직하다.
예컨대, 원주방향으로 배열된 상기 코일권선부의 개수가 36개인 경우에는 같은 상의 코일이 권선된 상기 코일권선부가 원주방향으로 6개씩 연속 배열되며 구비될 수 있다.
상세히, 상기 코일권선부의 개수가 36개인 경우에, 상부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 U상의 코일이 권선될 수 있다. 또한, 상부에서 시계방향으로, 우측상부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 -V상의 코일이 권선될 수 있다. 또한, 우측상부에서 시계방향으로, 우측하부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 W상의 코일이 권선될 수 있다.
또한, 우측하부에서 시계방향으로, 하부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 -U상의 코일이 권선될 수 있다. 또한, 하부에서 시계방향으로, 좌측하부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 V상의 코일이 권선될 수 있다. 또한, 좌측하부에서 시계방향으로, 좌측상부에 위치된 6개의 상기 코일권선부에는 -W상의 코일이 권선될 수 있다.
여기서, 상기 -U상, -V상, -W상의 코일은 상기 U상, V상, W상의 코일의 극성과 반대됨을 의미한다. 그리고, 상기 3상 코일의 배열 방법은 본 실시예에서 도시한 이외의 방법도 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해됨이 바람직하다.
이때, 상기 3상 코일에 120°위상으로 시프트된 교류 전원이 순차 공급됨으로써 전압이 높은 쪽의 코일에 N극, 전압이 낮은 쪽에 S극이 발생된다. 그리고 각각의 상은 정현파 상태로 변화하므로, 각 상기 3상 코일에서 발생하는 자극방향 및 자력이 변화된다.
그리고, 각 상기 3상 코일에 전원이 인가되면 권선된 상기 3상 코일 내의 전류 흐름에 대응하여 상기 코일권선부를 따라 반경방향의 구동자계가 회전될 수 있다. 여기서, 회전자계는 순차적인 전원 공급에 따라 회전되는 구동자계를 의미하는 것으로 이해됨이 바람직하다.
한편, 상기 감지부(30)는 상기 고정자(20)의 일단부에 일체로 구비되되 상기 구동슬롯부와 구획되어 방사상으로 돌출되는 상기 감지슬롯부(32)와, 상기 회전자(10)의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부(14)와 근접시 유도기전력이 발생되도록 상기 감지슬롯부(32) 중 일부에 상이한 횟수로 각각 권선되는 상기 감지코일(33)을 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 감지코일(33)은 상기 회전자(10)의 일단부에 배치되는 상기 자석회전부(14)의 위치에 대향되도록 상기 고정자(20)의 일단부에 형성됨으로 이해함이 바람직하다. 또한, 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)의 타단부에 배치되는 경우에는 상기 감지코일(33)은 이에 대응되어 상기 고정자(20)의 타단부에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 감지부(30)에는 상기 고정자(20)의 일단부에 규소강판 등의 재질로 다단 적층되는 감지몸체부(31)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 감지부(30)는 상기 고정자(20)와 일체로 구비될 수 있으며, 경우에 따라 상기 감지부(30)는 상기 고정자(20)와 별개로 구비되어 연결 및 고정될 수도 있다.
이에 따라, 상기 감지부(30)는 상기 고정자(20)의 일단부를 상기 감지부(30)로 사용하여 상기 고정자(20) 및 상기 감지부(30)가 일체로 연결되므로 내구성이 현저히 증가될 수 있다. 또한, 상기 감지부(30)는 상기 고정자(20)와 일체로 연결됨에 따라 컴팩트한 구성으로 제품이 소형화되고 슬림화되어 제작될 수 있으며, 소형화를 통한 생산단가 절감이 가능하여 제품의 생산경제성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 감지부(30)의 중앙부에는 상기 회전자(10)가 관통 배치되도록 중공이 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 감지슬롯부(32)는 상기 감지몸체부(31)의 내부로부터 상기 회전자(10)를 향하여 방사상으로 돌설 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 감지슬롯부(32)는 복수개로 구비되되, 상기 감지부(30)의 내측에서 원주방향을 따라 기설정된 각도 및 간격으로 이격되어 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 감지슬롯부(32)의 내측단 단부는 상기 감지부(30)의 접선방향 양측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 감지슬롯부(32)는 상기 구동슬롯부의 형상 및 개수에 대응되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 감지슬롯부(32)는 상기 자석회전부(14)의 위치와 대향되도록 배치됨이 바람직하다. 또한, 상기 구동슬롯부 및 상기 감지슬롯부(32)가 상호 구획되어 상기 감지코일(33)이 개별 권선되도록 상기 구동슬롯부의 단부 및 상기 감지슬롯부의 단부 사이에 상기 고정자(20)의 반경방향 외측으로 함몰되는 함몰부(34)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 고정자(20)의 코어(21) 및 상기 감지부(30)의 감지몸체부(31)는 각각 규소강판 등으로 적층되는 적층면이 연속되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 코어(21) 및 상기 감지몸체부(31)는 일체형 또는 각각 구비되어 연결 및 결합됨에 따라 연속된 적층면을 형성함으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 구동슬롯부 및 상기 감지슬롯부(32)는 상기 함몰부(34)에 의해 구획될 수 있다. 이때, 상기 구동슬롯부에 배치된 상기 구동코일이 여자되어 구동자계가 형성되면, 구동자계에 대응되는 방향으로 상기 영구자석(12)에 인력 및 척력이 가해지게 되고, 구동자계가 회전되면 인력 및 척력의 방향이 전환되며 상기 영구자석(12) 및 상기 회전자(10)에 회전토크가 발생된다. 이를 위해, 상기 구동슬롯부는 상기 영구자석(12)과 대향되는 위치에 배치됨이 바람직하다.
또한, 상기 감지슬롯부(32)는 상기 자석회전부(14)의 위치와 대향되는 위치에 배치됨이 바람직하다. 이에 따라, 회전토크에 의해 회전되는 상기 회전자(10)의 일단부에 배치된 상기 자석회전부(14)가 회전됨에 따라 상기 감지슬롯부(32)에 구비된 상기 감지코일(33)에 유도기전력이 발생될 수 있다.
따라서, 상기 구동슬롯부 및 상기 감지슬롯부(32)는 각각 상이한 기능을 하므로 상기 함몰부(34)에 의해 구획되어 상호간 자계 간섭이 최소화되도록 각각 배치될 수 있다. 여기서, 상기 함몰부(34)에는 경우에 따라 상기 감지코일(33) 및 상기 구동코일의 자계 간섭을 최소화하도록 자계를 차단하는 재질로 차폐부재가 더 구비되어 삽입될 수도 있다.
한편, 상기 감지코일(33)은 상기 감지슬롯부(32)에 복수개소 연속 배치되되, 상기 감지슬롯부(32) 중 어느 인접한 부분의 감지슬롯부(32)에 상이한 횟수로 권선되어 배치됨이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 기설정된 간격을 두고 8개소 배치되는 경우에, 상기 감지코일(33)은 도 2에 도시된 36개소의 상기 감지슬롯부(32) 중 연속된 5개소의 감지슬롯부(32)에 권선될 수 있다. 이때, 상기 5개소를 제외한 나머지 감지슬롯부(32)에는 상기 감지코일(33)이 권선되지 않을 수 있다.
이에 따라, 상기 회전자(10)가 회전됨에 따라 각 상기 자석회전부(14)가 상기 감지코일(33)을 인접하게 지나가는 경우에 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선된 상기 감지코일(33)로부터 유도전류 및 유도기전력이 발생된다.
또한, 상기 자석회전부(14)가 상기 회전자(10)의 일단부 외곽측에 기설정된 간격을 두고 9개소 배치되는 경우에는 상기 감지코일(33)이 연속된 9개소의 감지슬롯부(32)에 권선될 수 있다. 즉, 상기 감지코일(33)이 상기 감지슬롯부(32)에 연속적으로 개별 권선되는 수는 상기 자석회전부(14)의 개수에 반비례되도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 최종 발생되는 유도기전력의 크기 및 주기가 상기 감지코일(33) 및 상기 자석회전부(14)의 개수에 의해 조정되어 일정하게 설정될 수 있다.
물론, 경우에 따라 상기 감지코일(33) 및 상기 자석회전부(14)의 개수는 상호 연관 관계없이 배치될 수도 있으며, 경우에 따라 상기 감지코일(33)이 상기 감지슬롯부(32) 전체에 권설될 수도 있다.
한편, 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선되는 상기 감지코일(33)의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가됨이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 상기 연속된 5개소의 감지슬롯부(32)에 권선되는 상기 감지코일(33)의 권선 횟수는 반시계방향으로 갈수록 순차적으로 증가되도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 회전자(10)가 회전됨에 따라 각 상기 자석회전부(14)가 상기 감지코일(33)을 인접하게 지나가는 경우에 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선횟수가 순차적으로 증가되도록 권선된 감지코일(33)로부터 각각 순차적으로 증가되는 크기로 유도전류 및 유도기전력이 발생된다.
물론, 경우에 따라 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선되는 상기 감지코일(33)의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 감소되도록 형성될 수도 있으며, 상기 감지코일(33)의 권선 횟수가 랜덤으로 권선되되 각각의 권선 횟수가 상이하도록 형성될 수도 있다. 이때, 상기 자석회전부(14)가 상기 감지코일(33)을 인접하게 지나가감에 따라 발생되는 각각의 유도기전력의 크기가 상이하게 형성되도록 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선되는 상기 감지코일(33)의 권선 횟수가 상이하게 권선됨이 바람직하다.
따라서, 상기 감지슬롯부(32)에 복수개소 연속 배치되되 상이한 횟수로 권선되는 상기 감지코일(33)은 상기 회전자(10)에 일단부에 구비된 상기 자석회전부(14)의 회전시 상기 감지코일(33)에 발생되는 유도기전력을 회로부 및 연산부를 통해 직접 검출 및 판독하여 회전방향을 포함한 회전속도를 파악할 수 있으므로 제품의 정확성이 현저히 증가될 수 있다.
또한, 각 상기 감지슬롯부(32)에 권선되는 상기 감지코일(33)의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가되어 이에 대응되어 상기 회로부 및 상기 연산부에 검출되는 유도기전력의 크기가 각각 상이하게 형성됨에 따라 상기 회전자(10)의 정확한 회전 각도 및 회전 위치를 판독할 수 있어 신뢰성이 현저히 증가될 수 있다.
한편, 상기 속도감지회로 일체형 전동기(200)에는 상기 감지슬롯부(32)에 상이한 횟수로 권선된 상기 감지코일(33)에 상기 회전자(10)의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부(14)가 근접함에 따라 발생되는 상이한 크기의 유도기전력을 검출하는 상기 회로부가 더 포함됨이 바람직하다.
그리고, 상기 속도감지회로 일체형 전동기(200)에는 상기 회로부로부터 검출된 유도전류 및 유도기전력을 통해 상기 회전자(10)의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 연산하는 상기 연산부가 더 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 회로부는 상기 감지코일(33)에 연결되는 구리 재질 등으로 구비되는 회로 도선으로 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 회로부는 상기 속도감지회로 일체형 전동기(200)에 구비되는 회로로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 회로부에는 상기 회전자(10)가 회전됨에 따라 동시에 회전되는 각 상기 자석회전부(14)가 각 감지코일(33)을 인접하게 지나감에 따라 유도전류 및 유도기전력이 발생됨이 바람직하다.
그리고, 상기 연산부는 상기 회로부와 연결되어 상기 회로부에 검출되는 유도전류 및 유도기전력을 통해 상기 회전자(10)의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 연산함이 바람직하다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 자석회전부(14)가 회전됨에 따라 상이한 횟수로 순차적으로 증가되도록 상기 감지슬롯부(32)에 권선된 각 상기 감지코일(33)을 인접하게 지나가면, 각 상기 감지코일(33)로부터 유도전류가 발생됨이 바람직하다.
여기서, 도 3은 상기 자석회전부(14)가 회전됨에 따라 상기 감지슬롯부(32)에 권선된 각 상기 감지코일(33)을 지나감에 따라 발생되는 상태를 도시한 예시도로 이해함이 바람직하며, 도 3 아래의 그래프는 상기 감지코일(33) 및 상기 자석회전부(14)의 상호 작용에 의해 발생되는 시간에 따른 유도 전압을 나타낸 그래프로 이해함이 바람직하다.
이때, 각 상기 감지코일(33)의 권선횟수가 순차적으로 증가되도록 권선되어 상기 자석회전부(14)가 회전됨에 따라 각 상기 감지코일(33)에 상이한 크기의 유도전류 및 유도기전력이 각각 발생됨이 바람직하다.
그리고, 각 상기 감지코일(33)로부터 발생되는 유도전류 및 유도기전력이 상기 회로부를 따라 이동되어 상기 연산부를 통해 검출됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 연산부는 상기 회로부로부터 검출된 유도전류 및 유도기전력을 통해 상기 회전자(10)의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 연산함이 바람직하다.
여기서, 상기 연산부는 상기 회로부에 검출되는 유도기전력이 순차적으로 증가되는 경우 상기 회전자(10)가 순방향 회전됨으로 판독할 수 있으며, 상기 유도기전력이 순차적으로 감소되는 경우 상기 회전자(10)가 역방향으로 회전됨으로 판독할 수 있다. 이때, 상기 순방향 및 상기 역방향이라 함은 상기 회전자(10)의 방향성을 나타내는 의미로 이해함이 바람직하며, 상술된 구성과 반대로 구성되는 경우도 본 발명의 범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다. 즉, 상기 유도기전력이 순차적으로 증가시 상기 회전자(10)가 역방향 회전됨으로 판독할 수도 있으며, 상기 유도기전력이 순차적으로 감소시 상기 회전자(10)가 순방향으로 회전됨으로 판독할 수도 있다.
또한, 상기 연산부는 상기 회로부로부터 검출되는 상기 유도기전력의 세기를 통해 상기 회전자(10)의 회전각도를 판독할 수 있으며, 상기 유도기전력의 발생 주기를 연산하여 상기 회전자(10)의 회전속도를 판독할 수 있다.
이때, 경우에 따라, 상기 감지슬롯부(32)에 각 상기 감지코일(33)이 순차적으로 권선되지 않고 기설정된 무작위적인 패턴으로 권선되는 경우에도, 상기 무작위적인 패턴에 대응되어 발생되는 각 유도기전력의 크기를 연산하여 상기 회전자(10)의 회전 각도를 판독할 수도 있다.
더욱이, 감지슬롯부에 복수개소 연속 배치되되 상이한 횟수로 권선되는 감지코일은 회전자에 일단부에 구비된 자석회전부의 회전시 상기 감지코일에 발생되는 유도기전력을 회로부 및 연산부를 통해 검출 및 판독하여 회전방향을 포함한 회전속도를 파악할 수 있으므로 제품의 정확성이 현저히 증가될 수 있다.
또한, 각 감지슬롯부에 권선되는 상기 감지코일의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가되어 이에 대응되어 상기 회로부 및 연산부에 검출되는 유도기전력의 크기가 각각 상이하게 형성됨에 따라 상기 회전자의 정확한 회전 각도 및 회전 위치를 판독할 수 있어 신뢰성이 현저히 증가될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해됨과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정됨은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시됨은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 속도감지회로 일체형 전동기 1: 하우징부
10: 회전자 14: 자석회전부
20: 고정자 30: 감지부
32: 감지슬롯부 33: 감지코일
10: 회전자 14: 자석회전부
20: 고정자 30: 감지부
32: 감지슬롯부 33: 감지코일
Claims (5)
- 외주에 구비되는 영구자석과, 일단부 외곽측에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개로 구비되는 자석회전부를 포함하는 회전자;
중앙부에 상기 회전자가 관통 배치되도록 중공이 형성된 다수의 적층판들이 적층된 코어의 내부에 상기 회전자를 향하여 방사상으로 돌설되는 구동슬롯부와, 전류가 인가됨에 따라 상기 영구자석과의 회전자계가 형성되도록 상기 구동슬롯부 사이에 분할 권선되는 코일을 포함하는 고정자; 및
상기 고정자의 일단부에 일체로 구비되되 상기 구동슬롯부와 구획되어 방사상 돌출되는 감지슬롯부와, 상기 회전자의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부와 근접시 유도기전력이 발생되도록 상기 감지슬롯부에 상이한 횟수로 각각 권선되는 감지코일이 구비되는 감지부를 포함하되,
상기 감지코일은 원주 일방향을 따라 인접한 상기 감지슬롯부에 연속적으로 상이한 횟수로 권선되어 배치되며, 각 상기 감지슬롯부에 권선되는 상기 감지코일의 권선 횟수는 기설정된 권선 횟수만큼 순차적으로 증가됨을 특징으로 하는 속도감지회로 일체형 전동기. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 감지슬롯부는 상기 자석회전부의 위치와 대향되도록 배치되되,
상기 구동슬롯부 및 상기 감지슬롯부가 상호 구획되어 상기 감지코일이 개별 권선되도록 상기 구동슬롯부의 단부 및 상기 감지슬롯부의 단부 사이에 반경방향 외측으로 함몰되는 함몰부가 형성됨을 특징으로 하는 속도감지회로 일체형 전동기. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지슬롯부에 상이한 횟수로 권선된 상기 감지코일에 상기 회전자의 회전에 따라 이동되는 상기 자석회전부가 근접함에 따라 발생되는 상이한 크기의 유도기전력을 검출하는 회로부가 더 포함되며,
상기 회로부로부터 검출된 유도기전력을 통해 상기 회전자의 회전방향을 포함한 회전속도 및 회전각도를 연산하는 연산부가 더 포함됨을 특징으로 하는 속도감지회로 일체형 전동기.
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| KR1020180045580A KR102030063B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 속도감지회로 일체형 전동기 |
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| KR1020180045580A KR102030063B1 (ko) | 2018-04-19 | 2018-04-19 | 속도감지회로 일체형 전동기 |
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