KR102200746B1 - Bldc 모터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 BLDC 모터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전에 의해 임펠러를 구동시키는 회전자를 포함하는 BLDC 모터에 있어서, 회전자를 구성하는 자석부의 형상 제어를 통해 회전 불균형에 따른 불량률을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

BLDC 모터 및 이의 제조 방법{BLDC Motor and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 BLDC 모터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전에 의해 임펠러를 구동시키는 회전자를 포함하는 BLDC 모터에 있어서, 회전자를 구성하는 자석부의 형상 제어를 통해 회전 불균형에 따른 불량률을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
BLDC 모터는 브러시리스직류모터(brushless direct currency motor)의 약칭으로서, 직류모터에서 브러시와 정류자를 삭제하고 전자적인 정류 수단으로 대체한 것이다.
BLDC 모터는 일반적으로 외측의 고정자, 고정자 내부에 회전 가능하도록 구비되는 회전자를 포함하며, 회전자에는 회전자샤프트가 압입된다.
아울러, 고정자 외측에는 외부케이스가 결합된다.
회전자는 상술된 회전자샤프트가 강제 압입되도록 압입공이 형성되는 회전자코어를 포함하며, 회전자코어 외면에는 자석부가 배치된다.
상술된 구성을 통해 BLDC 모터는 고정자에 전류를 인가하면, 고정자는 순차적으로 N극과 S극의 교번극성을 갖게 되고, 이를 통해 고정자와 회전자의 자석부와의 자기력에 의해 발생되는 인력과 척력의 자력이 회전자의 접선 방향으로 작용함으로써, 회전자가 회전하게 된다.
이때, 회전자샤프트는 일측이 펌프아웃렛과 고정되며, 타측은 구동체를 포함하는 하부케이스에 고정됨으로써, 회전자샤프트의 회전에 의해 구동체(임펠러 등)를 회전시킴으로써, 유체의 유동 작동을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 원통형 형상으로 이루어지는 회전자샤프트(12)는 하부케이스와의 결합 및 회전을 시키기 위해 비대칭으로 형성되도록 선택되는 폭 방향 일부가 절삭되는 절삭부(12-1)가 형성되어 회전자코어(11)에 압입된다.
그러나 절삭부(12-1)가 형성된 회전자샤프트(12)를 포함하는 회전자(10)는 절삭부(12-1)에 의해 회전자(10)의 질량 불균형이 발생하며, 이는 BLDC 모터의 구동에 따른 일 방향으로의 치우침에 따라 소음 및 진동이 증대되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1232778호(2013.02.06.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전에 의해 임펠러를 구동시키는 회전자를 포함하는 BLDC 모터에 있어서, 회전자를 구성하는 자석부의 형상 제어를 통해 회전 불균형에 따른 불량률을 감소시킬 수 있는 BLDC 모터 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 BLDC 모터는 외부케이스(100)와, 상기 외부케이스(100)의 내부에 삽입되는 고정자(200)와, 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(300)와, 상기 외부케이스(100)의 상측을 밀폐하는 펌프아웃렛(400) 및, 상기 외부케이스(100)의 하부를 밀폐하며 회전자(300)의 회전에 의해 회전하는 구동체(510)를 포함하는 하부케이스(500)를 포함하는 BLDC 모터(1000)에 있어서, 상기 회전자(300)는 중앙에 삽입공이 형성되며, 원주 방향으로 다수 형성되는 회전자코어홀(311)을 포함하는 회전자코어(310)와, 상기 회전자코어(310)의 삽입공에 압입되며, 상기 하부케이스(500)와 고정되는 타단은 폭 방향 일부가 절삭되는 절삭부(321)를 포함하는 회전자샤프트(320) 및 상기 회전자코어(310)의 외주면에 구비되는 자석부(330)를 포함하되, 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321)는 원주 방향으로 다수 형성된 상기 회전자코어홀(311) 사이에 위치되며, 상기 자석부(330)는 상기 회전자샤프트(320)의 회전시 상기 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지하기 위한 균형부(331)를 포함하고, 상기 자석부(330)의 균형부(331)는 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321) 반대 위치에 자석부(330)의 원주 방향을 따라 일정 길이를 갖고, 상기 자석부(330)의 내측으로 일정 곡률을 갖도록 절삭되어 형성되며, 상기 자석부(330)의 균형부(331)가 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321) 질량과 동일한 질량으로 일정 곡률을 갖도록 내측으로 절삭 형성됨으로써, 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지함과 함께, 내측으로 일정 곡률을 갖도록 절삭된 형상을 통해 절삭에 의한 강도 저하를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 균형부(331)는 상기 절삭부(321)의 질량과 동일한 질량으로 절삭된 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 균형부(331)는 일정 곡률을 가지고 완곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 제조 방법은 상기 회전자코어(310)를 형성하는 회전자코어 형성단계와, 상기 회전자코어(310)의 선택되는 회전자코어홀(311) 사이에 상기 절삭부(321)가 위치되도록 상기 회전자샤프트(320)를 압입하는 회전자샤프트 압입단계 및 상기 절삭부(321)의 반대면에 균형부(331)가 형성되도록 상기 자석부(330)를 형성하는 자석부 형성단계를 포함하는 회전자 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회전자코어(310), 회전자샤프트(320) 및 자석부(330)는 사출에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 BLDC 모터 및 이의 제조 방법은 회전자를 구성하는 자석부의 형상 제어를 통해 균형부를 포함하도록 형성함으로써, 회전 불균형에 따른 불량률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 BLDC 모터 및 이의 제조 방법은 자석부의 형상 제어를 통해 회전 불균형을 방지할 수 있으므로, 회전 불균형에 따른 소음 및 진동의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 BLDC 모터 및 이의 제조 방법은 자석부의 형상 제어를 통해 회전 불균형을 방지할 수 있으므로, 회전 불균형을 방지하기 위한 별도의 수단을 추가적으로 필요하지 않아, BLDC 모터의 소음 및 진동을 감소시키기 위한 별도의 제조 비용이 증대되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 사시도로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 분해사시도로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 구성하는 회전자를 평면도로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 효과를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부를 단면도로 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부를 단면도로 나타낸 또 다른 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부의 형상에 따른 효과를 나타낸 도면
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 BLDC 모터 및 이의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 사시도로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 분해사시도로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터를 구성하는 회전자를 평면도로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)는 크게 외부케이스(100), 고정자(200), 회전자(300), 펌프아웃렛(400) 및 하부케이스(500)를 포함하여 이루어진다.
외부케이스(100)는 원통형으로 형성되며, 내부에 고정자(200) 및 회전자(300)가 삽입되도록 공간이 형성되고, 고정자(200) 및 회전자(300)의 삽입을 위해 상단과 하단은 개방되어 형성될 수 있다.
고정자(200)는 원통형으로 이루어지며, 내부에 회전자(300)가 축 방향으로 회전 가능하도록 삽입되는 공간이 형성된다.
고정자(200)는 통상의 BLDC 모터의 고정자와 같이, 스테이터, 코일, 커넥터 및 몰딩부를 포함하여 이루어질 수 있다.
회전자(300)는 고정자(200)의 내부에 삽입되어 고정자(200)의 자성에 의해 축 방향으로 회전 가능하게 구성된다.
이때, 회전자(300)는 회전자코어(310), 회전자샤프트(320) 및 자석부(330)를 포함하여 이루어진다.
펌프아울렛(400)은 외부케이스(100)의 상측을 밀폐하도록 외부케이스(100)의 상측에 결합되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 회전 동작을 제어하는 커넥터와 전기적으로 연결되기 위한 터미널 등이 형성된다.
하부케이스(500)는 외부케이스(100)의 하측을 밀폐하도록 외부케이스(100)의 하측에 결합되며, 회전자(300)의 회전을 회전자샤프트(320)의 타단 끝단을 통해 전달받아 회전하는 임펠러 등의 구동체(510)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전자(300)를 좀 더 상세하게 설명한다.
회전자(300)의 회전자샤프트(320)는 하부케이스(500)와 고정되는 타단이 폭 방향 일부가 절삭되는 절삭부(321)를 포함한다.
절삭부(321)는 회전자샤프트(320)의 타단 단면이 원형이 아닌 비대칭 형상을 이루도록 함으로써, 회전자샤프트(320)의 회전에 따른 회전력을 구동체(510)로 정확하게 전달하도록 하며, 이는 구동체(510)의 동작이 정확하게 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 회전자샤프트(320)는 절삭부(321)가 회전자코어(310)에 압입될 시, 회전자코어(310)에 형성되는 회전자코어홀(311) 사이에 위치되도록 압입되며, 자석부(330)는 절삭부(321)의 위치에 대응한 반대 방향에 절삭된 형상으로 형성되는 균형부(331)를 포함하여 이루어진다.
즉, 종래의 절삭부가 형성된 회전자샤프트를 포함하는 BLDC 모터는 절삭부에 의한 질량 감소에 따라, 회전자샤프트가 회전할 시, 질량 불균형에 따라 소음 및 진동이 발생할 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 회전자(300)는 회전자샤프트(320)가 절삭부(321)를 포함하되, 절삭부(321)의 반대 위치의 자석부(330)에는 절삭된 형상으로 형성되는 균형부(331)를 포함함으로써, 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 균형부(331)를 통해 보완함으로써, 회전자샤프트(320)의 회전 시 질량 불균형에 따른 BLDC 모터의 불량률을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 효과를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 종래의 BLDC 모터에서의 질량 분포를 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 질량 분포를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 절삭부(321)의 형상에 따른 질량 불균형을 보완하기 위한 균형부(331)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)는 회전자(300)의 회전에 따른 치우침 분포가 자석부(330)의 좌우 값이 차이가 크지 않은데 반해, 균형부(331)를 포함하지 않고 절삭부만을 포함하는 종래의 BLDC 모터는 자석부의 좌우 값 차이가 큰 것을 알 수 있다.
즉, 절삭부를 포함하는 종래의 BLDC 모터에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)는 자석부(330)에 형성되는 균형부(331)를 통해 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지하여, 질량 불균형에 따라 진동 및 소음 증대를 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부를 단면도로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부를 단면도로 나타낸 또 다른 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 회전자를 구성하는 균형부의 형상에 따른 효과를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 균형부(331)는 자석부(330)의 동작 및 강도 저하를 방지하도록 절삭된 형상의 높이(h)는 0.5mm 내지 1.5mm의 높이로 절삭된 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 균형부(331)는 1mm의 높이로 절삭된 형상으로 형성됨으로써, 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지하는 것이 바람직하다.
아울러, 균형부(331)는 원주 방향으로 절삭된 형상으로의 길이(l)는 6mm 내지 12mm의 길이 형상을 가지는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는 균형부(331)는 도 8에 도시된 바와 같이, 1mm의 높이로 절삭된 형상으로 형성될 시, 원주 방향으로는 10mm의 길이로 절삭된 형상을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
다만, 상술된 균형부(331)의 형상 구간인 높이(h)와 길이(l)는 절삭부(321)에 의한 질량 감소에 대응하고, BLDC 모터의 크기 및 형상 또는 회전자코어(310)의 형상 등에 따라 다양한 실시예가 가능하므로 한정하지는 않는다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 균형부(331)는 일정 곡률을 가지는 완곡된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 균형부(331)는 절삭부(321)에 대응하여 절삭되는 형상을 가지도록 자석부(330)에 형성되며, 이는 균형부(331)에 의한 강도 저하에 따라 자석부(330)의 크랙 발생 우려가 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)의 균형부(331)는 일정 곡률로 완곡되는 형상을 가지도록 형성됨으로써, 직선으로 형성되는 균형부에 비해 자석부(330)의 강도를 증대시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 제조 방법은 회전자(300)를 형성하는 회전자 형성단계를 포함하며, 회전자 형상단계는 크게 회전자코어 형성단계, 회전자샤프트 압입단계 및 자석부 형성단계를 포함하여 이루어진다.
우선 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터(1000)를 구성하는 외부케이스(100), 고정자(200), 펌프아웃렛(400) 및 하부케이스(500)의 제조 방법은 종래의 BLDC 모터의 제조 방법과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
회전자 형성단계에서의 회전자코어 형성단계는 상술된 회전자코어홀(311)을 포함하는 회전자코어(310)를 형성하는 단계로서, 이때 회전자코어 형성단계에서의 회전자코어(310)는 사출을 통해 형성될 수 있다.
이때 회전자코어 형성단계에서 사출을 통해 형성되는 회전자코어(310)는 종래의 BLDC 모터를 구성하는 회전자코어와 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 크기 및 형상 등에 따라 일부 상이한 형상으로 형성될 수 있는 등 다양한 형상 실시예가 가능하다.
회전자샤프트 압입단계는 회전자코어(310)에 회전자샤프트(320)를 압입하여 위치시키는 단계이며, 이때 회전자샤프트 압입단계는 회전자코어(310)의 선택되는 회전자코어홀(311) 사이에 절삭부(321)가 위치되도록 회전자샤프트(320)를 압입하는 단계이다.
회전자샤프트 압입단계에서 회전자코어(310)에 압입되는 회전자샤프트(320)는 절삭부(321)가 형성되도록 사출되어 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 회전자샤프트 압입단계는 회전자코어(310)를 회전시키면서 선택되는 위치결정핀에 의해 회전이 정지되며, 회전자샤프트(320)는 회전자코어(310)에 압입될 시, 센서 등을 이용한 위치제어수단을 통해 절삭부(321)가 회전자코어(310)의 선택되는 회전자코어홀(311) 사이에 위치되도록 정렬하여 압입하는 것이 바람직하다.
상기 자석부 형성단계는 자석부(330)를 형성하는 단계이며, 이때 자석부 형성단계에서의 자석부(330)는 절삭부(321)의 반대면에 균형부(331)가 형성되도록 자석부(330)를 형성하는 단계이다.
이때 자석부 형성단계에서의 자석부(330)는 상술된 회전자코어(310), 회전자샤프트(320)와 마찬가지로 절삭부(321)의 반대면에 균형부(331)가 형성되어 균형을 이루도록 사출되어 형성될 수 있다.
상술된 BLDC 모터의 제조 방법(S1000)에서의 회전자 형성단계는 회전자샤프트(320)의 절삭부(321)가 회전자코어홀(311) 사이에 위치되도록 압입되고, 자석부 형성단계에서 절삭부(321)의 반대면에 균형부(331)가 형성되도록 자석부(330)를 형성함으로써, 절삭부(321)에 따른 질량 불균형을 해소할 수 있어, BLDC 모터의 회전 동작에 따른 불량률을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정하지 않으며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : BLDC 모터
100 : 외부케이스
200 : 고정자
300 : 회전자
310 : 회전자코어 311 : 회전자코어홀
320 : 회전자샤프트 321 : 절삭부
330 : 자석부 331 : 균형부
400 : 펌프아울렛
500 : 하부케이스 510 : 구동체

Claims (5)

  1. 외부케이스(100)와, 상기 외부케이스(100)의 내부에 삽입되는 고정자(200)와, 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(300)와, 상기 외부케이스(100)의 상측을 밀폐하는 펌프아웃렛(400) 및, 상기 외부케이스(100)의 하부를 밀폐하며 회전자(300)의 회전에 의해 회전하는 구동체(510)를 포함하는 하부케이스(500)를 포함하는 BLDC 모터(1000)에 있어서,
    상기 회전자(300)는
    중앙에 삽입공이 형성되며, 원주 방향으로 다수 형성되는 회전자코어홀(311)을 포함하는 회전자코어(310)와,
    상기 회전자코어(310)의 삽입공에 압입되며, 상기 하부케이스(500)와 고정되는 타단은 폭 방향 일부가 절삭되는 절삭부(321)를 포함하는 회전자샤프트(320) 및
    상기 회전자코어(310)의 외주면에 구비되는 자석부(330)를 포함하되,
    상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321)는 원주 방향으로 다수 형성된 상기 회전자코어홀(311) 사이에 위치되며,
    상기 자석부(330)는 상기 회전자샤프트(320)의 회전시 상기 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지하기 위한 균형부(331)를 포함하되,
    상기 자석부(330)의 균형부(331)는 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321) 반대 위치에 자석부(330)의 원주 방향을 따라 일정 길이를 갖고, 상기 자석부(330)의 내측으로 일정 곡률을 갖도록 절삭되어 형성되며,
    상기 자석부(330)의 균형부(331)가 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321) 질량과 동일한 질량으로 일정 곡률을 갖도록 내측으로 절삭 형성됨으로써, 상기 회전자샤프트(320)의 절삭부(321)에 의한 질량 불균형을 방지함과 함께, 내측으로 일정 곡률을 갖도록 절삭된 형상을 통해 절삭에 의한 강도 저하를 방지하는 것을 특징으로 하는, BLDC 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 기재된 BLDC 모터의 제조 방법에 있어서,
    상기 회전자코어(310)를 형성하는 회전자코어 형성단계와,
    상기 회전자코어(310)의 선택되는 회전자코어홀(311) 사이에 상기 절삭부(321)가 위치되도록 상기 회전자샤프트(320)를 압입하는 회전자샤프트 압입단계 및
    상기 절삭부(321)의 반대면에 균형부(331)가 형성되도록 상기 자석부(330)를 형성하는 자석부 형성단계를 포함하는 회전자 형성단계;를 포함하는, BLDC 모터의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 회전자코어(310), 회전자샤프트(320) 및 자석부(330)는
    사출에 의해 형성되는, BLDC 모터의 제조 방법.
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