KR19990028988U - 브러시리스 모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는 브러시리스 모터(switched reluctance motor)의 회전자 위치를 검출하는 광센서와 회전자의 설치구조에 관한 것이다. 이와 관련된 본 고안의 목적은 다수의 광센서를 동시에 조립할 수 있게하며, 모터커버에 형성되는 구멍의 수를 감소시켜 작업성을 향상시키는 데 있다. 상기 목적을 실현하기 위한 본 고안의 구성은 모터커버가 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 삽입 고정되며 자계를 형성하도록 코일이 권선된 고정자와, 상기 고정자 내측에 회전가능하게 설치되며 그 회전중심에 회전축이 설치된 회전자와, 상기 회전자의 회전위치를 검출하기 위한 다수의 광센서와, 상기 다수의 광센서에 의해 검출된 검출정보에 따라 상기 고정자 코일을 여자시켜 상기 회전자에 회전력을 발생시키는 모터에 있어서, 상기 모터커버(20)에는 다수의 광센서(6)가 납땜 고정된 PCB판(30)이 볼트결합되며, 상기 PCB판(30)에서 연장된 리드선은 모터커버(20)의 외측으로 인출된 것을 특징으로 한다. 이에 따른 본 고안에 의하면 회전자의 위치 검출을 위한 광센서가 PCB판에 일체로 부착된 구조이므로 모터커버에 조립하기가 용이하다는 이점이 있다.

Description

브러시리스 모터

본 고안은 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는 브러시리스 모터(switched reluctance motor)의 회전자 위치를 검출하는 광센서와 회전자의 설치구조에 관한 것이다.

일반적인 모터는 브러시와 정류자를 통해 회전자에 전원을 공급함으로써 회전자와 고정자 사이에서 발생되는 전자기적 현상을 이용하여 왔다.

그러나 브러시와 정류자를 구비한 모터는 고속회전시 브러시의 마모에 의해 전기적 장애를 일으키는 문제점이 발생되었다.

이러한 결점을 개선하기 위해 광전소자를 이용하여 회전자의 위치를 검출하고, 이 검출된 정보를 통해 스위칭소자를 온/오프하여 고정자의 각상에 전원을 공급하므로써 모터에 구동력을 발생시키는 브러시리스 모터가 개발되었다.

도 1은 일반적인 브러시리스 모터의 구조를 나타내는 단면도이다.

이러한 브러시리스 모터는 도시된 바와 같이, 하우징(1)의 내부에 코일(2a)이 권선된 고정자(2)가 압입된다. 그리고 상기 고정자(2)의 내부에는 회전축(3)이 설치되고, 상기 회전축(3)에는 고정자(2)와 상호 작용을 통해 회전되는 회전자(4)가 고정되어 있다.

물론, 상기 회전자(4)에는 다수의 영구자석(5)이 극을 달리하도록 교번되게 부착되어 있다.

또한, 상기 하우징(1)의 후방에는 모터의 내부를 보호하는 모터커버(7)가 고정되고, 상기 모터커버(7)의 내측에는 회전자(4)의 위치를 검출하는 복수개의 광센서(6,PHOTO INTERRUPTER)와 회전판(8)이 마련되어 있다.

상기 광센서(6)는 모터커버(7)의 내면에 고정되며, 그 형상이 "ㄷ"자 형으로 절곡된 구조로 내곡부의 마주보는 면에는 빛이 발생되는 광전소자(6a)와 빛이 수광되는 수광소자(6b)가 마련되어 상기 회전판(8)의 회전 위치를 감지하게 된다.

상기 회전판(8)은 모터커버(7)에 한 쌍의 베어링(9)으로 지지되게 설치된 회전축(3)에 고정되어 회전자(4)와 함께 회전하게 된다.

또한, 상기 회전판(8)은 원둘레의 끝단이 모터커버(7)쪽으로 절곡되어 연장된 테두리부(8a)를 가지며, 이 테두리부(8a)에는 등간격으로 마련된 다수의 관통홈(8b)이 형성되어 있다.

그리고 이 회전판(8)은 테두리부(8a)에 형성된 관통홈(8b)이 상기 광센서(6)의 내곡부에 위치되도록 설치됨으로써 회전자(4)의 회전 위치를 감지하게 된다.

이 검출된 정보를 통해 고정자(2)의 스위칭소자들이 온/오프되므로써 브러시리스 모터의 해당상에 전원이 인가되어 회전자(4)가 회전되게 된다.

도 2는 종래의 일 예에 의한 광센서의 설치 구조를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이 종래에는 세 개의 광센서(6)가 모터커버(7)에 설치된다. 이에 따라 상기 모터커버(7)에는 각각의 광센서(6)를 결합하기 위한 볼트구멍(7a)이 형성되어 있으며, 각각의 광센서(6)로부터 인출되는 리드선을 통과시키도록 두 개씩의 인출구멍(7b)이 형성되어 있다.

즉, 모터커버(7)에는 각각의 광센서(6)에 대하여 세 개씩의 구멍(7a,7b)이 형성되어 있는 것이다.

이와 같은 구조로 된 종래의 모터커버는 볼트구멍 및 인출구멍을 형성하기 위한 작업 공수가 많을 뿐만 아니라, 세 개의 광센서를 각각 볼트로 조립하여야 하기 때문에 조립 공수가 많아 조립성이 저하된다는 문제점이 있었다.

또한, 각각의 광센서에서 인출된 리드선이 각각의 인출구멍을 통하여 외부로 노출되는 구조이므로, 단락의 위험성이 컸다는 문제점도 있었다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 세 개의 광센서를 동시에 조립할 수 있게하며, 모터커버에 형성되는 구멍의 수를 감소시켜 작업성을 향상시키는 데 있다.

도 1은 일반적인 브러시리스 모터의 내부 구조를 보인 단면도,

도 2는 종래 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출 수단의 설치 구조를 보인 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 브러시리스 모터의 회전자 위치 검출 수단의 설치 구조를 보인 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 고정자 2a : 코일

3 : 회전축 4 : 회전자

5 : 영구자석 6 : 광센서

6a : 광전소자 6b : 수광소자

7 : 모터커버 8 : 회전판

8b : 관통홈 9 : 베어링

20 : 모터커버 30 : PCB판

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 모터커버가 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 삽입 고정되며 자계를 형성하도록 코일이 권선된 고정자와, 상기 고정자 내측에 회전가능하게 설치되며 그 회전중심에 회전축이 설치된 회전자와, 상기 회전자의 회전위치를 검출하기 위한 다수의 광센서와, 상기 다수의 광센서에 의해 검출된 검출정보에 따라 상기 고정자 코일을 여자시켜 상기 회전자에 회전력을 발생시키는 모터에 있어서,

상기 모터커버에는 다수의 광센서가 납땜 고정된 PCB판이 볼트결합되며, 상기 PCB판에서 연장된 리드선은 모터커버의 외측으로 인출된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 브러시리스 모터는 회전자의 위치를 검출하는 다수의 광센서가 PCB판에 고정되고, 이와 같이 일체로 결합된 PCB판을 모터커버에 결합시킴에 따라 조립성이 향상되는 것이다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 브러시리스 모터는 일반적인 구조를 나타내는 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 원통상의 하우징(10)의 내주면에 전원이 인가되면 자속이 발생되도록 코일(2a)이 권선된 고정자(2)가 압입되어 있다.

그리고, 상기 고정자(2)의 내부에는 고정자(2)와 상호 작용을 통해 회전되는 회전자(4)가 설치되고, 상기 회전자(4)에는 그 회전 중심에 회전축(3)이 압입 설치된다.

상기 회전축(3)은 후방의 모터커버(20)에 설치된 한 쌍의 베어링(9)에 의해 회동 가능하게 설치된다.

한편, 상기 모터커버(20)의 내측에는 회전자(4)의 위치를 검출하는 위치검출수단으로 복수개의 광센서(6)와 회전판(8)이 마련된다.

여기서, 상기 회전판(8)은 원판 형상으로 구비되며, 그 중심이 상기 회전축(3)에 고정되어 회전자(4)와 함께 회동하게 된다.

상기 회전판(8)은 외주연 가까이에 다수개의 관통홈(8b)이 등간격으로 마련되고, 이 관통홈(8b)이 형성된 부분이 상기 광센서(6)의 내곡부에 위치됨으로써 회전자(4)의 회전 위치를 감지할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 적용되는 회전자의 위치 검출수단은 도 3에 도시된 바와 같이 세 개의 광센서(6)가 등간격으로 PCB(30)판에 납땜 고정되어 있으며, 상기 PCB판(30)은 모터커버(20)의 내측면에 볼트로 결합된다.

또한, 이들 광센서(6)가 감지한 검출값을 CPU에 전달하기 위한 리드선은 상기 PCB판의 일측에서 연장되어 모터커버(20)의 외측으로 인출된다.

즉, 상기 다수개의 광센서(6)는 그 형상이 "ㄷ"자 형으로 절곡된 구조로, 내곡부에 상기 회전판(미도시)의 일부가 위치되도록 설치되어야 한다.

따라서, 상기 다수개의 광센서(6)가 부착되는 PCB판(30)은 원호를 이루는 형상으로 되어 있다.

그리고, 상기 광센서(6)의 내곡부의 마주보는 양면 중에 일면에는 빛이 발생되는 광전소자(미도시)가 설치되어 회전판의 회전 위치를 감지할 수 있게 되어 있다. 그리고, 이와 마주보는 면에는 광전소자에서 발생된 빛을 수광하는 수광소자(6b)가 마련된다.

다음은 본 고안에 따른 브러시리스 모터의 동작을 설명한다.

이와 같이 구성된 브러시리스 모터는 전원이 인가되면 광센서(6)의 광전소자(6a)들이 빛을 발하게 된다. 이 빛은 회전판(8)의 관통홈(8b)중 어느 하나를 통과하여 수광소자(6b)에 전달되고, 수광소자(6b)는 이를 수광하여 회전자(4)의 위치를 검출할 수 있게 된다.

따라서, 어떤 수광소자(6b)가 수광하고 있는가에 따라 회전자(4)의 위치가 검출되게 되고, 이 검출된 정보를 통해 고정자(2)의 스위칭소자(미도시)들이 온/오프되므로써 브러시리스 모터의 해당상에 전원이 인가되어 회전자(4)가 회전되게 된다.

즉, 검출정보를 기초로하여 한 상의 고정자(2) 권선이 여자되면 가장 가까운 회전자(4) 극은 여자된 고정자(2)와 정렬이 되려는 방향으로 움직이게 된다.

이 회전자(4)의 회전으로 회전판(8) 역시 회전되어, 다른 광센서(6)는 다시 회전자(4)의 위치를 검출하게 되고, 재검출된 정보를 기초로 하여 고정자(2) 각상의 스위칭소자를 온/오프하게 된다.

이는 여자상과 회전자(4)의 극이 완전히 정렬되기 전에 스위칭된 것으로 여자상의 인가전압을 오프하고, 이웃한 상의 고정자(2) 권선을 여자시키면 같은 원리에 의해서 새로운 여자상에 가장 가까운 회전자(4)극이 정렬이 되려는 방향으로 움직이게 된다.

이와 같이 순차적으로 광센서(6)에 의해 회전자(4) 위치를 검출하고 검출된 신호를 기초로하여 각 상을 스위칭하고, 스위칭동작으로 인하여 고정자(2)의 극은 순차적으로 여자상을 바꾸게 되어 회전자(4)는 지속적으로 회전하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 브러시리스 모터는 회전자의 위치검출을 위한 검출 수단으로서의 광센서가 PCB판에 등간격으로 납땜 고정되고, 이와같이 고정된 PCB판을 모터커버에 조립하기 때문에, 모터커버에는 PCB판을 고정하기 위한 두 개의 볼트구멍과 리드선을 인출하기 위한 하나의 인출구멍이 형성된다.

즉, 3개의 구멍만이 형성되는 구조이기 때문에 종래에 비하여 6개의 구멍이 감소된 것이다.

또한, 이와 같은 구성에 의하여 다수개의 광센서를 한번에 조립할 수 있게됨에 따라 조립성이 향상되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 브러시리스 모터는 회전자의 위치 검출을 위한 광센서가 PCB판에 일체로 부착된 구조이므로 모터커버에 조립하기가 용이하다는 이점이 있다.

또한 모터커버에 가공하는 구멍의 숫자가 감소됨에 따라 공정수가 감소되어 제품의 생산성이 향상된다.

아울러, 각각의 광센서가 PCB판에 납땜된 구조이므로, 각각의 광센서로부터 인출되는 리드선이 없어지고 PCB판에서만 리드선이 인출되는 구조이기 때문에 단락의 위험성이 그만큼 감소된다는 이점도 있다.

Claims (1)

1. 모터커버가 결합되어 밀폐된 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 삽입 고정되며 자계를 형성하도록 코일이 권선된 고정자와, 상기 고정자 내측에 회전가능하게 설치되며 그 회전중심에 회전축이 설치된 회전자와, 상기 회전자의 회전위치를 검출하기 위한 다수의 광센서와, 상기 다수의 광센서에 의해 검출된 검출정보에 따라 상기 고정자 코일을 여자시켜 상기 회전자에 회전력을 발생시키는 모터에 있어서,

   상기 모터커버(20)에는 다수의 광센서(6)가 납땜 고정된 PCB판(30)이 볼트결합되며, 상기 PCB판(30)에서 연장된 리드선은 모터커버(20)의 외측으로 인출된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터