KR20000075887A

KR20000075887A - 조절 가능한 모터 특성을 갖는 브러시 없는 직류 모터

Info

Publication number: KR20000075887A
Application number: KR1019997007966A
Authority: KR
Inventors: 앤더슨윌리암지
Original assignee: 앤더슨 데니스 에이치.; 엠티에스 시스템즈 코포레이숀
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2000-12-26
Also published as: CA2282752A1; WO1998039833A1; DE19782265T1; JP2001516552A; CN1247643A; US5821660A

Abstract

본 발명은 영구 자석 회전자(16) 및 한 세트의 고정자 권선(14)을 포함하는 브러시 없는 직류 모터(10)에 관한 것이다. 이 모터(10)는 그 고정자 권선의 세트(14)를 제1 전기적 구조 또는 제2 전기적 구조로 동작 시키도록 변경 가능하게 접속시키는 회로(22)를 더 포함한다. 이 제2 전기적 구조에 있어서, 그 회로(22)는 전류를 수용하는 일부 고정자 권선만을 접속시킨다. 그 회로(22)는 비사용 고정자 권선을 사용 또는 접속된 고정자 권선으로부터 전기적으로 분리시킨다.

Description

조절 가능한 모터 특성을 갖는 브러시 없는 직류 모터{BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR HAVING ADJUSTABLE MOTOR CHARACTERISTICS}

최근 들어, 전자적으로 정류(整流)된 고정자 권선 및 회전자에 마운팅된 영구 자석을 갖는 브러시 없는 직류 모터에 관한 관심이 부쩍 증가하고 있다. 이 모터는 증가하고 있는 전력 등급의 범위에 관하여 제어 가능하고, 고속이며, 저유지비의 모터에 대한 증가하는 요구를 충족시키는 수단을 제공한다. 이 모터는 고정자 권선의 각 위상에 정류된 전압 및 전류를 인가하는 인버터를 포함한다. 모터의 속도는 고정자 권선에 인가되는 전압의 진폭을 제어함으로써 제어되는 반면, 모터로부터의 토크 출력은 권선을 통과하는 전류에 비례한다. 통상적으로, 고정자 권선은 원하는 모터의 성능에 따라 델타(delta) 전기적 구성 또는 와이(wye) 전기적 구성으로 접속된다. 예컨대, 주어진 마력 등급의 모터로부터 최대 속도가 요구되면, 고정자 권선은 델타 전기적 구조로 하드 와이어링(hard wiring)된다. 한편, 그 모터로부터 최대 토크가 요구되면, 고정자 권선은 와이 전기적 구조로 하드 와이어링된다.

그러나, 여러 응용에 있어서, 주어진 기계적 부하에 대한 최적의 모터 특성을 갖는 종래의 브러시 없는 직류 모터를 선택하는 것은 불가능하다. 이는 많은 기계적 부하가 시간에 대해 일정하지 않기 때문이다. 더욱이, 모터로부터 요구되는 동작 속도 및 더욱 중요하게는 토크가 시간에 대해 변할 것이다. 모터가 제조 공정에 사용되면, 제품의 생산 속도를 증가시키기 위해 통상적으로 높은 동작 속도를 갖는 것이 좋다. 또한, 많은 양의 토크가 모터로부터 요구될 것이기 때문에, 통상적으로 그 모터는 그 의도된 사용에 비해 과속을 하게 된다. 브러시 없는 직류 모터에 있어서, 토크를 발생시키는 데 필요한 증가된 전류를 제어할 수 있는 고가의 인버터를 사용해야만 한다. 게다가, 증가된 전류를 제어하기 위해 모터 전체에 큰 직경의 전선을 사용해야만 하며, 이 큰 부품으로부터 발생된 열을 방산(放散)시키기 위해 추가적인 열 방산 장치를 사용해야만 한다. 따라서, 그 모터의 크기, 무게 및 복잡도가 더욱 증가하는 문제점이 있으며, 가격 상승으로 인해 필요한 사용에 대한 효용도가 떨어지게 된다.

본 발명은 정류(整流)된 고정자 권선 및 회전자에 마운팅(mounting)된 영구 자석을 갖는 브러시(brush) 없는 직류 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조절 가능한 속도 및 토크(torque) 특성을 갖는 브러시 없는 직류 모터에 관한 것이다.

도 1은 공정 라인 제어기에 접속된 본 발명의 브러시 없는 직류 모터를 도시한 도면.

도 2A는 제1 전기적 구성으로 접속된 본 발명의 모터의 고정자 권선을 도시한 도면.

도 2B는 제2 전기적 구성으로 접속된 본 발명의 모터의 고정자 권선을 도시한 도면.

도 2C는 제3 전기적 구성으로 접속된 본 발명의 모터의 고정자 권선을 도시한 도면.

도 2D는 제4 전기적 구성으로 접속된 본 발명의 모터의 고정자 권선을 도시한 도면.

도 3은 도 2A 내지 도 2D의 전기적 구성에 관한 모터 토크에 대한 모터 속도를 나타낸 그래프.

도 4는 모터 드라이브(drive)를 도시한 도면.

브러시 없는 직류 모터는 영구 자석 회전자 및 고정자 권선 세트를 포함한다. 그 모터는 제1 전기적 구조 또는 제2 전기적 구조로 고정자 권선의 세트를 변경 가능하게 접속시키는 회로를 포함한다. 제2 전기적 구조에 있어서, 상기 회로는 전류를 수용하는 고정자 권선의 일부만을 접속시킨다. 상기 회로는 사용 또는 접속된 고정자 권선으로부터 비사용 고정자 권선을 전기적으로 분리시킨다.

또한, 상이한 토크 및 속도 특성을 갖도록 브러시 없는 직류 모터를 구성하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 영구 자석을 갖는 회전자에 동작 가능하게 결합 가능한 복수 개의 고정자 권선을 제공하는 단계, 모든 고정자 권선이 사용되는 제1 전기적 구조 또는 모든 고정자 권선 보다 적은 고정자 권선이 사용되는 제2 전기적 구조로 복수 개의 고정자 권선을 접속시키는 단계 및 고정자 권선이 제2 전기적 구조로 접속되어 있을 때 이 접속된 고정자 권선으로부터 비사용 고정자 권선을 전기적으로 분리시키는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 사용된 "전기적으로 분리된"이란 용어는 회전자의 영구 자석이 비사용 권선과 상호 작용할 때 역기전력으로부터 발생된 전압이 접속 또는 사용 권선의 전압에 직렬로 첨가되지 않는다는 것을 의미할 것이다. 정류 회로는 제1 전기적 구조 또는 제2 전기적 구조로 접속된 고정자 권선을 정류하기 위해 제공된다.

하나의 실시예에 있어서, 한 쌍의 고정자 권선은 제1 권선수를 갖는 제1 복수의 권선, 제2 권선수를 갖는 제2 복수의 권선, 제3 권선수를 갖는 제3 복수의 권선 및 제4 권선수를 갖는 제4 복수의 권선을 포함하는데, 제4 권선수는 제3 권선수보다 크고, 제3 권선수는 제2 권선수 보다 크며, 제2 권선수는 제1 권선수 보다 크다. 상기 회로는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 권선 중 하나 또는 이를 직렬로 선택적으로 접속시켜, 각각 와이 구조인 제1 전기적 구조, 제2 전기적 구조, 제3 전기적 구조 및 제4 전기적 구조를 형성한다.

예컨대, 주어진 기계적 부하에 대해 토크는 낮으나 높은 속도가 요구되면, 고정자 권선의 세트를 변경 가능하게 접속시키는 회로는 와이 구조로 제1 복수의 고정자 권선만을 접속시킨다. 각 나머지 고정자 권선의 제2, 제3 및 제4 복수의 고정자 권선은 제1 복수 개의 고정자 권선으로부터 분리되고, 기타 복수 개의 고정자 권선과 각각 분리되는 것이 좋다. 각 비사용 복수 개의 권선을 전기적으로 분리시킴으로써, 과도한 전압이 억제되어 넓은 범위의 토크 및 속도 특성을 제공하면서도 요구되는 절연체를 감소시킨다.

본 발명은 동작 중에 상이한 속도 및 토크가 요구되는 적용에 적합한 모터를 제공한다. 예컨대, 본 발명은 기계 가공 장치에서 드라이브 모터로 사용될 수 있다. 드라이브 모터는 테이블의 이동을 제어한다. 그 테이블은 기계 가공될 작업편을 지지하고, 이를 기계 가공축에 대해 이동시킨다. 많은 기계 가공 장치에 있어서, 드라이브 모터 상의 부하는 작업편의 기계 가공 도중에 주기적으로 변한다. 예컨대, 그 기계가 작업편의 표면을 절단 또는 준비할 때, 작업편을 절단기와 맞물리도록 이동시키는 데 요구되는 토크는 매우 높은 반면, 절단기를 그 표면으로 이동시키는 속도는 다소 낮다. 기계 가공축이 가공될 표면의 단부에 이르면, 드라이브 모터는 테이블 및 작업편을 시작 위치 또는 거의 그 근처로 복귀시킨다. 이 복귀 도중에 절단기는 작업편을 잡고 있지 않아서, 드라이브 모터에 위치한 토크는 낮다.

본 발명은 이 주기적인 부하의 형태에 대해 매우 적합하다. 그 부하가 높은 토크 및 낮은 속도를 요구하면, 그 모터는 적절한 전기적 구조, 예컨대 모든 고정자 권선이 직렬로 적절히 접속된 와이형의 전기적 구조로 접속된다. 이와 유사하게, 증가된 모터의 속도가 낮은 토크로 요구되면, 일부 권선만이 나머지 전기적으로 분리된 권선과 함께 사용된다.

본 발명은 기계 도구 분야에만 한정되는 것이 아니라, 단지 가능한 적용의 목적으로 설명한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 자동차에 대한 드라이브 모터와 같은 기타 기계적인 장치에도 매우 적합하다.

도 1의 도면 부호 10은 본 발명의 조절 가능한 모터 특성을 갖는 브러시 없는 직류 모터를 도시하고 있다. 모터(10)는 기계 가공 장치에 사용되는 생산 선로 제어기와 같은 제어기(12)에 접속되어 그로부터 속도 제어 신호를 수신한다. 통상적으로, 모터(10)는 도시되지 않은 적절한 프레임(frame)에 마운팅(mounting)된 정지 고정자 권선(14)을 포함한다. 또한, 도면 부호 16으로 도시된 회전자는 중심축에 대한 회전을 위하여 프레임에 마운팅되어 있다. 회전자(16)는 통상적으로 그 회전자에 고정된 다수의 영구 자석을 포함한다. 이 영구 자석은 네오디뮴-철-붕소(NdFeB) 물질로 형성되는 것이 좋다. 브러시 없는 직류 모터에 NdFeB 자성체의 사용은 윌리엄 지(William G.) 및 앤더슨(Anderson)에 의한 모션 콘트롤 매거진(Motion Control Magazine) 1992년 3월호의 "브러시 없는 고성능 서보 모터에 있어서의 NdFeB 자성체(NdFeB Magnetic Material in High Performance Brushless Servo Mortors)"에 개시되어 있다.

모터(10)는 고정자 권선(14)의 세트에 정류된 전류 파형을 제공하는 모터 드라이브(drive)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고정자 권선(14)은 접촉자 제어기(24)에 의해 선택적으로 제어되는 복수 개의 접촉자(22)에 의해 상호간 및 모터 드라이브에 접속되어 있다. 접촉자 제어기(24)는 후술하는 바와 같이 모터(10)에 원하는 속도 및 토크 특성을 제공하기 위하여 다양한 전기적 구성으로 고정자 권선(14)의 세트를 접속시킨다. 통상적으로 공지된 바와 같이, 고정자 권선(14)에 직사각형 전류 파형이 인가될 때 고정 토크가 발생한다. 교류 모터에서 사인 곡선의 전류가 180 도에 걸쳐 연속적으로 인가되는 반면, 상기 직사각형 전류 파형은 120 도에 걸쳐 불연속적으로 인가된다. 모터(10) 내의 전압의 진폭은 회전자의 속도에 비례하며, 따라서 모터의 속도는 고정자 권선(14)에 인가되는 신호의 전압 진폭을 조절함으로써 제어된다. 균일한 토크 발생을 위해서는, 회전자의 위치에 상관 없이 소정의 회전자의 각도에서 전류를 정류해야 한다.

이 실시예에 있어서, 고정자 권선(14)은 4 개의 복수 세트를 포함하는데, 제1 복수 세트는 권선(30A, 30B, 30C)을 포함하고, 제2 복수 세트는 권선(32A, 32B, 32C)을 포함하고, 제3 복수 세트는 권선(34A, 34B, 34C)을 포함하고, 제4 복수 세트는 권선(36A, 36B, 36C)을 포함한다[각 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)은 3 개의 동일한 권선을 포함함].

모터(10)는 고정자 권선(14)이 3 개의 위상(19A, 19B, 19C)으로 구성되어 있는 3 상 모터이다. 3 개의 도선(15A, 15B, 15C)을 통해 모터 드라이브(20)로부터 고정자 권선(14)으로 전압이 인가된다.

도 2A 내지 도 2D는 다양한 속도 및 토크 특성을 얻기 위하여 모터(10)를 구동시키기 위한 4 개의 전기적 구성을 도시하고 있다. 설명의 목적으로 도 1에 도시된 복수의 접촉자(22)는 주 접촉자(38A, 38B, 38C), 중립 형성 접촉자(40A, 40B) 및 직렬 접촉자(42A, 42B, 42C, 43A, 43B, 43C, 44A, 44B, 44C)로 표시된 부 복수 세트로 분리되어 있다. 접촉자(38A 내지 38C, 40A, 40B, 42A 내지 42C)는 4 개의 복수의 고정자 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)을 도 2A 내지 도 2D에 도시된 다양한 구조로 접속시키거나 전기적으로 분리시키는데, 여기서 와이 구조이지만 적절한 접촉자를 사용하여 델타 구조로 구성될 수 있다. 또한, 본 출원인에게 양도되고 본 명세서의 일부를 이루는 1996년 1월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제08/582,029호에 개시된 와이 및 델타 구조간의 스위칭(switching)은 정류 신호 내의 적절한 위상 쉬프트(shift) 및 적절한 접촉자로 수행될 수 있다.

구체적으로, 도 2A에 도시된 제1 전기적 구조를 구현하기 위해서는, 중립 형성 접촉자(40A, 40B) 및 직렬 접촉자(42A 내지 44C)는 개방되고, 주 접촉자(38A, 38B, 38C)는 각 단자(48A, 48B, 48C)에 전력을 인가시키기 위해 작동된다. 도 2B에 도시된 제2 전기적 구조를 구현하기 위해서는, 중립 형성 접촉자(40A, 40B)는 단락되고, 직렬 접촉자(42A 내지 44C)는 개방되고, 주 접촉자(38A, 38B, 38C)는 각 단자(50A, 50B, 50C)에 전력을 인가시키기 위해 작동된다. 도 2C에 도시된 제3 전기적 구조를 구현하기 위해서는, 중립 형성 접촉자(40A, 40B) 및 직렬 접촉자(44A 내지 44C)는 단락되고, 직렬 접촉자(42A 내지 43C)는 개방되고, 주 접촉자(38A, 38B, 38C)는 각 단자(52A, 52B, 52C)에 전력을 인가시키기 위해 작동된다. 도 2D에 도시된 제4 전기적 구조를 구현하기 위해서는, 중립 형성 접촉자(40A, 40B)는 개방되고, 직렬 접촉자(42A 내지 44C)는 단락되고, 주 접촉자(38A, 38B, 38C)는 각 단자(52A, 52B, 52C)에 전력을 인가시키기 위해 작동된다.

넓은 영역의 토크 및 속도 특성을 제공하기 위해서, 각 복수의 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)의 권선수는 상이하다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 권선(30A 내지 30C)의 각 권선수는 2이고, 권선(32A 내지 32C)의 각 권선수는 8이고, 권선(34A 내지 34C)의 권선수는 5이고, 권선(36A 내지 36C)의 권선수는 11이다. 이 예시적인 실시예에 있어서, 모터(10)의 최대 속도는 도 2의 구조로 작동할 때 얻어지며, 이는 도 2D의 구조로부터 가능한 속도의 약 13배이다. [병렬로 연결된 3 개의 동일한 권선수 2의 권선을 사용함으로써, 각 권선(30A, 30B, 30C)의 유효 권선수는 1 보다 작게됨.] 또한, 도 2D의 구조로 모터(10)가 작동할 때 최대 토크가 얻어지며, 이는 도 2A의 구조로부터 가능한 속도의 약 13배이다.

비사용 권선을 전기적으로 분리시킴으로써 이전에 불가능했던 모터의 속도 및 토크의 범위가 가능해진다고 알려져 있다. 비사용 권선의 전기적 분리는 필요한 절연체의 양을 감소시켜, 모터의 크기, 무게 및 가격을 감소시킨다. 비사용 권선의 전기적 분리는 약 6 배 큰 속도 및 토크의 범위가 필요할 때 특히 이로우며, 약 10 배 큰 속도 및 토크의 범위가 필요할 때 훨씬 더 이롭게 된다.

전술한 예시적인 실시예의 권선수 및 도 2A 내지 도 2D에 도시된 구조에 대한 토크대 속도의 모터 특성은 도 3에 도시되어 있다. 실선(60A)은 도 2A에 도시된 제1 전기적 구조의 토크에 대한 속도 특성을 나타낸다. 모터(10)는 이 구조로 주어진 전류량 및 주어진 마력에 대한 최고 속도가 가능하다. 또한, 제2 복수 세트(32A 내지 32C), 제3 복수 세트(34A 내지 34C) 및 제4 복수 세트(36A 내지 36C)의 각 나머지 고정자 권선은 제1 복수 세트(30A 내지 30C)의 해당 권선으로부터 전기적으로 분리되어 있고, 고정자 권선의 각 기타 복수 세트와 전기적으로 분리되는 것이 좋다. 이 구조에 있어서, 비접속 고정자 권선(32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)의 총 권선수는 접속된 고정자 권선(30A 내지 30C) 보다 많다. 각 비사용 복수 세트의 권선(32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)을 사용하면, 각 권선 양단에 발생한 전압이 연속해서 부가되지 않기 때문에, 과도한 과전압을 피할 수 있다. 이 구조는 비사용 권선이 가장 많기 때문에 역기전력으로부터 발생한 최대 전압을 갖게 된다.

점선(60B)은 도 2B에 도시된 구조의 토크에 대한 속도의 특성을 나타낸다. 이 구조에 있어서, 제3 복수 세트의 권선(34A 내지 34C)만이 동작적으로 접속되어 있다. 나머지 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C, 36A 내지 36C)은 전기적으로 분리되는 것이 좋다.

세 번째의 점선(60C)은 도 2C에 도시된 구조에서 주어진 전류량에 대한 모터(10)의 토크대 속도의 특성을 나타낸다. 이 구조에 있어서, 제3 복수 세트의 권선(34A 내지 34C) 및 제4 복수 세트의 권선(36A 내지 36C)만이 동작적으로 접속되어 있다. 나머지 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C)은 전기적으로 분리되어 있다.

네 번째 점선(60D)은 도 2D에 도시된 구조에서 주어진 전류량에 대한 모터(10)의 토크대 속도의 특성을 나타낸다. 이 구조에 있어서, 모든 복수 세트의 권선(30A 내지 30C, 32A 내지 32C, 34A 내지 34C, 36A 내지 36C)은 동작적으로 접속되며, 최대 토크가 얻어진다.

원한다면 기타 속도 및 토크 특성이 얻어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 제2 복수 세트의 권선(32A 내지 32C) 및 제4 복수 세트의 권선(36A 내지 36C)에 대한 추가적인 중립 형성 접촉자가 제공될 수 있다. 또한, 기타 조합을 형성하기 위해서는 추가적인 접속을 제공할 수 있다.

도 4는 모터 드라이브(20)의 구성을 도시하고 있다. 정류기(80)는 양의 버스(bus)(84) 및 음의 버스(86) 상에 고정된 양 및 음의 DC 전압을 제공하도록 신호선(82)에서 적절한 교류 전류 입력 신호를 수신할 수 있다. 적절한 한계 이내로 양의 버스(84) 및 음의 버스(86)를 유지하기 위해 커패시터(88)가 제공된다. 3 상 인버터(90)는 도 1에 도시되어 있는 고정자 권선(14)의 세트에 접속된 전력 신호선(15A, 15B, 15C) 상에 3 상의 정류된 전류를 제공하기 위해, 종래 방법으로 양의 버스(84) 및 음의 버스(86)에 접속되어 있다. 상기 인버터(90)는 각 신호선(15A 내지 15C)을 개방 회로 상태로부터 양의 버스(84) 또는 음의 버스(86)로 스위칭(switching)시키는 전력 트랜지스터 브릿지(bridge)로 구성된다. 각 트랜지스터 브릿지의 듀티 사이클(duty cycle)은 롬(ROM)에 저장된 로직 어레이(logic array)로 도시된 인버터 드라이버(94)에 의해 제어된다. 롬에 저장된 로직 어레이(100)는 리졸버(resolver)로부터 제공된 회전자 위치 귀환 신호에 응답한다. 리졸버대 디지탈 변환기(98)는 리졸버(96)로부터 아날로그 신호를 수신하여 그 신호를 인버터 드라이버(94)에 적합한 바이너리(binary) 형태로 변환시킨다. 리졸버(96)는 회전자(16)의 각위치를 감지하기 위한 단지 하나의 실시예라는 것을 알아야 한다. 또한, 인코더 또는 홀 효과(Hall effect) 감지기와 같은 임의의 적절한 감지기를 사용할 수 있다. 또한, 롬에 저장된 로직 어레이 대신에 적절한 조합 로직이 사용될 수 있다. 제어기(12)로부터의 신호선(101)은 선택된 전기적 구조를 가리킨다.

과속 제한 회로(108)는 모터 속도가, 예컨대 여기서 200 RPM의 선택된 레벨 이상이면 접촉자(22)(도 1)가 하나의 전기적 구조로부터 또 다른 전기적 구조로 스위칭되는 것을 억제시킨다. 이 회로(108)는 신호선(112)을 통해 회전자(16)의 속도에 비례하는 신호를 수신하는 비교기(110)를 포함한다. 신호선(114)에 제공되는 제2 기준 신호는 전기적인 구조가 변경될 수 있는 선택된 최대 모터 속도에 해당한다. 모터의 속도가 소정의 한계를 초과하면, 신호선(116) 상의 신호는 스위칭을 억제하기 위해 생산 선로 제어기(12)에 제공된다. 권선으로부터 유도된 전압이 인버터(90)의 가능 출력을 초과할 때 스위칭되는 것은 좋지 않다. 도 2A 내지 도 2D에 도시된 구조에 있어서, 도 2A의 구조로부터 도 2B, 도 2C 또는 도 2D 중 임의의 구조로 스위칭될 때, 도 2B의 구조로부터 도 2C 또는 도 2D의 구조로 스위칭될 때, 또는 도 2C의 구조로부터 도 2D의 구조로 스위칭될 때, 과전압 상태가 발생할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당업자가 그 형태 및 세부 구조를 변경할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 본 명세서에서는 2 개의 세트의 고정자 권선을 상호 연결시킴으로써 권선을 형성하였지만, 상이한 전기적 구조로 영구적으로 접속된 각 개별적인 세트의 권선을 인버터에 개별적으로 접속시키기 위해 적절한 회로를 사용하는 것도 본 발명의 범위 내이다. 그 다음, 그 모터를 작동시키기 위해 선택된 전기적 구조를 접속시키도록 스위칭 가능한 접촉자를 제공할 것이다.

Claims

브러시(brush) 없는 직류 모터에 있어서,

영구 자석 회전자와,

한 세트의 고정자 권선과,

상기 고정자 권선의 세트를 제1 전기적 구조 또는 모든 고정자 권선의 세트 보다 적은 고정자 권선을 포함하고 비접속된 고정자 권선이 접속된 고정자 권선으로부터 전기적으로 분리되어 있는 제2 전기적 구조로 동작시키도록 변경 가능하게 접속시키는 수단과,

제1 전기적 구조 또는 제2 전기적 구조로 접속되어 있는 상기 고정자 권선을 정류(整流)하는 정류 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 없는 직류 모터.
제1항에 있어서, 제1 전기적 구조는 와이(Y)형으로 접속된 구조를 포함하고, 제2 전기적 구조는 와이형으로 접속된 구조를 포함하는 것인 브러시 없는 직류 모터.
제2항에 있어서, 제1 전기적 구조는 각 위상에서 직렬로 접속된 복수의 고정자 권선을 포함하는 것인 브러시 없는 직류 모터.
제1항에 있어서, 제1 전기적 구조는 각 위상에서 직렬로 접속된 복수의 고정자 권선을 포함하는 것인 브러시 없는 직류 모터.
제4항에 있어서, 상기 제2 전기적 구조 내의 비접속된 고정자 권선은 접속된 고정자 권선 보다 총 권선수가 더 많은 것인 브러시 없는 직류 모터.
제1항에 있어서, 상기 제2 전기적 구조 내의 비접속된 고정자 권선은 접속된 고정자 권선 보다 총 권선수가 더 많은 것인 브러시 없는 직류 모터.
상이한 토크(torque) 및 속도 특성을 갖는 브러시 없는 직류 모터를 구성하는 방법에 있어서,

영구 자석을 갖는 회전자에 동작 가능하도록 결합 가능한 복수의 고정자 권선을 제공하는 단계와,

복수의 고정자 권선을 모든 고정자 권선이 사용되는 제1 전기적 구조 또는 모든 고정자 권선 보다 적은 고정자 권선이 사용되는 제2 전기적 구조로 접속시키는 단계와,

상기 고정자 권선이 제2 전기적 구조로 접속되어 있을 때, 비사용된 고정자 권선을 접속된 고정자 권선으로부터 전기적으로 분리시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.