KR102587281B1 - 외전형 ｂｌｄｃ 전동기용 회전자 및 이를 구비하는 외전형 ｂｌｄｃ 전동기 - Google Patents

외전형 ｂｌｄｃ 전동기용 회전자 및 이를 구비하는 외전형 ｂｌｄｃ 전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 권선 코일 모듈을 구비하는 고정자; 및 상기 고정자에 대해 회전축선을 중심으로 축회전하도록 상기 고정자에 결합되는 회전자를 포함하며, 상기 권선 코일 모듈은, 원주방향을 따라 차례대로 배치되는 복수개의 치부들을 구비하는 코어와, 상기 복수개의 치부들에 각각 권취되는 권선 코일을 구비하며, 상기 회전자는 상기 회전축선을 중심으로 하는 링 형태의 측벽 부재와, 상기 측벽 부재의 내주면에 원주방향을 따라서 차례대로 배치되고 상기 권선 코일 모듈을 둘러싸는 복수개의 영구자석들을 구비하며, 상기 복수개의 영구자석들은 원주방향을 따라서 이웃하는 두 영구자석들 사이에 빈틈이 형성되지 않도록 배치되는 외전형 BLDC 전동기가 제공된다.

Description

외전형 ＢＬＤＣ 전동기용 회전자 및 이를 구비하는 외전형 ＢＬＤＣ 전동기 {ROTOR FOR OUTER ROTARY TYPE BLDC MOTOR AND BLDC MOTOR WITH THE SAME}
본 발명은 외전형 BLDC 전동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외전형 BLDC 전동기의 회전자에 관한 것이다.
도 1에는 종래의 외전형 BLDC 전동기용 회전자가 사시도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 외전형 BLDC 전동기용 회전자(10)는 덮개판(11)과, 덮개판(11)에 결합되어서 고정되는 링 형상의 측벽 부재(15)와, 측벽 부재(15)의 내주면에 고정되는 복수개의 영구자석(18)들과, 덮개판(11)에 결합되는 회전 샤프트(19)를 구비한다. 복수개의 영구자석(18)들은 원주방향을 따라서 일정 간격으로 이격되어서 차례대로 배치된다. 덮개판(11)에는 측벽 부재(15)의 내부에서 돌출되어서 형성되고 원주방향을 따라서 차례대로 이격되어서 배치되는 복수개의 스토퍼(stopper)(13)들이 형성된다. 복수개의 영구자석(18)들 각각은 복수개의 스토퍼(13)들 중 이웃한 두 스토퍼(13)들 사이에 끼워져서 조립된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-014743호 "드론용 모터" (2019.02.13)
본 발명의 목적은 제조비용을 절감할 수 있는 구조를 갖는 외전형 BLDC 전동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조립 공정을 단순화시킬 수 있는 구조를 갖는 외전형 BLDC 전동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기를 줄일 수 있는 구조를 갖는 외전형 BLDC 전동기를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 권선 코일 모듈을 구비하는 고정자; 및 상기 고정자에 대해 회전축선을 중심으로 축회전하도록 상기 고정자에 결합되는 회전자를 포함하며, 상기 권선 코일 모듈은, 원주방향을 따라 차례대로 배치되는 복수개의 치부들을 구비하는 코어와, 상기 복수개의 치부들에 각각 권취되는 권선 코일을 구비하며, 상기 회전자는 상기 회전축선을 중심으로 하는 링 형태의 측벽 부재와, 상기 측벽 부재의 내주면에 원주방향을 따라서 차례대로 배치되고 상기 권선 코일 모듈을 둘러싸는 복수개의 영구자석들을 구비하며, 상기 복수개의 영구자석들은 원주방향을 따라서 이웃하는 두 영구자석들 사이에 빈틈이 형성되지 않도록 배치되는 외전형 BLDC 전동기가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 복수개의 영구자석들이 원주방향을 따라서 빈틈 없이 이어지도록 배치되는 형태로 접합되므로 영구자석을 정위치시키기 위한 별도의 구조가 필요하지 않게 되어서 제조비용을 절감할 수 있고, 조립 과정이 단순화된다. 또한, 종래의 구조에 비해 직경을 축소시킬 수 있어서 전체 크기를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 외전형 BLDC 전동기용 회전자를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외전형 BLDC 전동기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 외전형 BLDC 전동기를 고정자와 회전자로 분리하여 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 회전자의 사시도로서 내부가 보이도록 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 회전자의 분해 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 영구자석들이 배치되는 상태를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 외전형 BLDC 전동기가 사시도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 외전형 BLDC 전동기(100)는 고정자(110)와, 고정자(110)에 대해 회전축선(A)을 중심으로 축회전하는 회전자(150)를 포함한다. 고정자(110)와 회전자(150)는 베어링(미도시)에 의해 결합되어서, 회전자(150)가 고정자(110)에 대해 회전축선(A)을 중심으로 축회전한다. 외전형 BLDC 전동기(100)는 대표적으로 드론에 사용되어서 회전익을 회전시키는 회전력을 발생시킬 수 있다.
도 3에는 고정자(110)와 회전자(150)가 분리된 상태의 외전형 BLDC 전동기(100)가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 고정자(110)는 고정자 몸체(120)와, 고정자 몸체(120)에 고정되는 권선 코일 모듈(130)을 구비한다.
고정자 몸체(120)는 회전축선(A)을 중심으로 하는 기둥 형상의 중심부(122)와, 중심부(122)로부터 반경방향 바깥쪽으로 확장되어 형성되는 기초판부(127)를 구비한다.
중심부(122)는 회전축선(A)을 중심으로 하는 원통형의 기둥 형상으로서, 중심부(122)의 내부에는 회전축선(A)을 따라 연장되는 중심 통로(123)가 형성된다. 중심 통로(123)에는 회전자(150)와의 결합을 위한 베어링(미도시)이 설치된다. 중심부(122)의 외주면에 권선 코일 모듈(130)이 결합된다.
기초판부(127)는 중심부(122)의 높이방향 일단(도면에서 하단)으로부터 반경방향 바깥으로 확장되어서 형성된다. 기초판부(127)는 대체로 회전축선(A)을 중심으로 하는 링 형태로서, 회전축선(A)과 직각을 이룬다.
권선 코일 모듈(130)은 코어(131)와, 코어(131)에 권취되는 권선코일(138)을 구비한다. 코어(131)는 링 형태의 요크부(132)와, 요크부(132)로부터 반경방향 바깥으로 돌출되어서 형성되는 복수개의 치부(134)들을 구비한다.
요크부(132)는 회전축선(A)을 중심으로 하는 링 형태로서, 고정자 몸체(120)의 중심부(122)의 외주면을 둘러싸도록 고정자 몸체(120)에 고정된다.
복수개의 치부(134)들은 요크부(132)의 외주면으로부터 반경방향 바깥으로 돌출되어서 형성되며, 원주방향을 따라서 등간격으로 배치된다. 복수개의 치부(134)들 각각에 권선코일(138)이 권취된다.
권선 코일(138)은 코어(131)에 구비되는 복수개의 치부(134)들 각각에 권취되어서 형성된다.
회전자(150)에 대한 구조가 도시된 도 3 내지 도 5를 참조하면, 회전자(150)는 고정자(110)에 대해 회전축선(A)을 중심으로 축회전하도록 베어링(미도시)에 의해 지지되어서 고정자(110)에 결합된다. 회전자(150)는 덮개판(160)과, 덮개판(160)에 고정되는 측벽 부재(170)과, 측벽 부재(170)에 고정되어서 설치되는 복수개의 영구자석(180)들과, 덮개판(160)에 고정되는 회전 샤프트(190)를 구비한다.
덮개판(160)는 회전축선(A)과 직각을 이루며 배치되는 원판 형상으로서, 회전축선(A)이 통과하는 덮개판(160)의 중심에는 회전 샤프트(190)가 관통하여 결합되는 결합 통로(161)가 형성된다. 덮개판(160)은 회전 샤프트(190)와 함께 회전축선(A)을 중심으로 축회전하게 된다. 덮개판(160)에서 고정자 몸체(120)의 기초판부(127)와 대향하는 일면(도면에서 하면)에는 고정자 몸체(120)의 기초판부(127)를 향해 아래로 돌출된 돌출부(162)가 형성된다. 돌출부(162)는 원주방향을 따라 원형으로 연장되어서 링 형태를 이룬다. 돌출부(162)가 측벽 부재(170)의 내부로 끼워지는 형태로 덮개판(160)과 측벽 부재(170)가 결합된다.
측벽 부재(170)은 링 형태로서, 덮개판(160)의 테두리에 고정된다. 측벽 부재(170)는 덮개판(160)의 테두리로부터 도면 상 아래로 연장되도록 형성되어서 고정자(110)의 권선코일(138)을 측면에서 빙둘러서 에워싸게 된다. 측벽 부재(170)는 덮개판(160)과 함께 회전축선(A)을 중심으로 축회전한다. 측벽 부재(170)의 상단은 덮개판(160)의 하면에서 돌출부(162)의 바깥 부분과 밀착하고, 측벽 부재(170)의 내주면(172) 상부는 덮개판(160)에 형성된 돌출부(162)의 외주면(163)과 밀착한다. 측벽 부재(170)의 내주면(172)에는 복수개의 영구자석(180)들이 고정되도록 결합된다. 본 실시예에서는 덮개판(160)과 측벽 부재(170)가 별도의 부재가 결합되어서 형성되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하나의 부재로서 일체로 형성되어서 회전자 몸체를 형성할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 복수개의 영구자석(180)들은 측벽 부재(170)의 내주면(172)에 원주방향을 따라서 배치되도록 고정되어서 결합된다. 복수개의 영구자석(180)들은 고정자(110)의 권선코일(138)과 상호작용하여 회전축선(A)을 중심으로 하는 회전력을 발생시켜서, 회전자(150)를 고정자(110)에 대해 회전축선(A)을 중심으로 축회전시키게 된다. 복수개의 영구자석(180)들은 원주방향을 따라서 이웃한 두 영구자석(180)들 사이에 빈틈이 형성되지 않도록 배치되어서 연속적으로 이어진다. 복수개의 영구자석(180)들이 원주방향을 따라서 빈틈 없이 연속적으로 이어지는 구조로 배치되므로, 도 1에 도시된 종래의 회전자(10)에서 요구되는 스토퍼(13)가 필요없게 된다. 그에 따라, 본 발명의 덮개판(160)의 가공비가 절감되고, 영구자석(180)의 조립 공정이 단순화된다. 또한, 도 1에 도시된 종래의 회전자(10)에 비해 본 발명에 의한 회전자(150)의 직경을 축소시킬 수 있으므로, 외전형 BLDC 전동기(100)의 크기를 줄일 수 있다. 복수개의 영구자석(180)들 각각은 측벽 부재(170)의 내주면(172)에 접착제와 같은 접착 수단으로 접착되어서 고정된다. 추가적으로, 복수개의 영구자석(180)들 각각은 일단면(도면에서 상단면)은 덮개판(160)의 형성되는 돌출부(162)의 끝단면(165)에 접착제와 같은 접착 수단으로 접착되어서 고정될 수 있다. 또한, 복수개의 영구자석(180)들 각각은 원주방향을 따라서 이웃하는 다른 영구자석(180)과 접착제와 같은 접착 수단으로 접착될 수 있다.
회전 샤프트(190)는 회전축선(A)을 따라서 연장되며, 덮개판(160)에 형성된 결합 통로(161)를 관통하며 덮개판(160)에 고정된다. 회전 샤프트(190)는 고정자(110)의 고정자 몸체(120)에 형성된 중심 통로(123)를 통과하며 중심 통로(123)에 설치된 베어링(미도시)에 회전축선(A)을 중심으로 축회전이 가능하게 결합된다. 회전 샤프트(190)의 일단(도면에서 상단)은 덮개판(160)의 바깥으로 돌출되며, 덮개판(160)의 바깥으로 돌출된 부분에 드론의 회전익(미도시)이 고정되도록 결합된다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 외전형 BLDC 전동기 110 : 고정자
120 : 고정자 몸체 122 : 중심부
127 : 기초판부 130 : 권선 코일 모듈
131 : 코어 132 : 요크부
134 : 치부 138 : 권선코일
150 : 회전자 160 : 덮개판
162 : 돌출부 170 : 측벽 부재
180 : 영구자석 190 : 회전 샤프트

Claims (6)

  1. 권선 코일 모듈을 구비하는 고정자; 및
    상기 고정자에 대해 회전축선을 중심으로 축회전하도록 상기 고정자에 결합되는 회전자를 포함하며,
    상기 권선 코일 모듈은, 원주방향을 따라 차례대로 배치되는 복수개의 치부들을 구비하는 코어와, 상기 복수개의 치부들에 각각 권취되는 권선 코일을 구비하며,
    상기 회전자는 상기 회전축선을 중심으로 하는 링 형태의 측벽 부재와, 상기 측벽 부재의 상단에 결합되는 덮개판과, 상기 측벽 부재의 내주면에 원주방향을 따라서 차례대로 배치되고 상기 권선 코일 모듈을 둘러싸는 복수개의 영구자석들을 구비하며,
    상기 덮개판은 링 형태의 돌출부를 구비하며,
    상기 측벽 부재의 상단은 상기 덮개판에서 상기 돌출부의 바깥 부분과 밀착하고, 상기 측벽 부재의 내주면 상부는 상기 돌출부의 외주면과 밀착하며,
    상기 복수개의 영구자석들은 원주방향을 따라서 이웃하는 두 영구자석들 사이에 빈틈이 형성되지 않도록 배치되며,
    상기 복수 개의 영구자석들은 상기 측벽 부재의 내주면에 접착제에 의해 접착되며,
    상기 복수 개의 영구자석들 각각은 원주방향을 따라서 이웃하는 다른 영구자석과 접착제에 의해 접착되며,
    상기 복수 개의 영구자석들 각각의 상단면은 상기 돌출부의 끝단면에 접착제에 의해 접착되는,
    외전형 BLDC 전동기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 외전형 BLDC 전동기용 회전자에 있어서,
    링 형태의 측벽 부재;
    상기 측벽 부재의 상단에 결합되는 덮개판; 및
    상기 측벽 부재의 내주면에 원주방향을 따라서 차례대로 배치되는 복수개의 영구자석들을 구비하며,
    상기 덮개판은 링 형태의 돌출부를 구비하며,
    상기 측벽 부재의 상단은 상기 덮개판에서 상기 돌출부의 바깥 부분과 밀착하고, 상기 측벽 부재의 내주면 상부는 상기 돌출부의 외주면과 밀착하며,
    상기 복수개의 영구자석들은 원주방향을 따라서 이웃하는 두 영구자석들 사이에 빈틈이 형성되지 않도록 배치되며,
    상기 복수 개의 영구자석들은 상기 측벽 부재의 내주면에 접착제에 의해 접착되며,
    상기 복수 개의 영구자석들 각각은 원주방향을 따라서 이웃하는 다른 영구자석과 접착제에 의해 접착되며,
    상기 복수 개의 영구자석들 각각의 상단면은 상기 돌출부의 끝단면에 접착제에 의해 접착되는,
    외전형 BLDC 전동기용 회전자.
  5. 삭제
  6. 삭제
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