KR20020069517A - 브러시리스 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러시리스 모터에 관한 것으로, 회전자의 위치검출수단으로 사용되는 홀센서를 회전자 자체에 구비된 영구자석을 이용하여 위치를 감지하도록 홀센서를 고정자의 내부에 위치시키되, 고정자 하우징의 내부 회전자의 외곽 측면 인접부에 설치함으로써 종래의 회전자의 위치를 검출하기 위해 회전자에 구비된 영구자석과 별도로 고정자 하우징의 외측에 설치함과 동시에 회전자의 영구자석과 동일한 자극 배열을 갖는 센싱자석을 설치함으로서 모터의 구조가 복잡해지는 것을 해결하여 고정자 내부 공간을 효율적으로 이용할 수 있고, 회전자의 영구자석과 위치감지용 센싱자석이 위치가 일치하지 않는 요인을 제거하여 모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

브러시리스 모터{Brushless Motor}

본 발명은 브러시리스 모터에 관한 것으로, 특히 회전자의 위치를 감지하기 위한 홀센서의 설치 위치를 합리화하여 브러시리스 모터 제조 공정 수율 및 성능을 향상시킬 수 있게 한 개량된 브러시리스 모터에 관한 것이다.

일반적으로 브러시리스 모터는 가변속제어가 가능한 모터로서, 특정 회전체를 필요에 따라 고속 또는 저속으로 회전시키기 위해 주로 사용된다.

이러한 종래의 브러시리스 모터의 구조를 도 1a 와 도 1b 에 도시하였다.

상기 도면을 참조하면, 종래의 브러시리스 모터는 전류를 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자(1)와, 상기 고정자(1) 내부에 회전가능하게 설치되어 고정자(1)에서 발생된 자기력에 의해 회전하는 회전자(2)와, 상기 고정자(1)에 공급되는 전류가 회전자(2)의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자(2)의 위치를 정확히 검출하는 회전자 위치 검출수단으로 구성되어 있다.

여기서 고정자(1)는 고정자 하우징(7)과, 일정 두께를 가지면서 서로 중첩되어 상기 고정자 하우징(7) 내부에 고정된 고정자 코아(8)와, 상기 고정자 코아(8)에 감겨져 전원을 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자 코일(9) 등으로 구성된다.

또한, 상기 회전자(2)는 도 1b 에 도시된 바와 같이, 고정자 하우징(7)의 양측에 베어링(3)으로 지지되는 회전축(10)과, 일정 두께를 가지고 서로 중첩되어 상기 회전축(10)에 압입된 회전자 코아(11)와, 상기 회전자 코아(11)의 가장자리 부분에 전체적으로 대략 사각형상을 이루도록 형성된 네 개의 삽입공(14)과, 상기 각 삽입공(14)에 각각 삽입되어 N, S 자극 배열을 순차적으로 갖는 주 마그네트(15)와, 상기 삽입공(14)의 내측으로 위치되게 회전자 코아(11)에 형성된 복수개의 코아 구멍(16)과, 상기 회전자 코아(22)의 양측면에 각각 접촉되는 고정판(20)과, 상기 회전자 코아(11)에 형성된 복수개의 코아 구멍(16)과 고정판 구멍(17)으로 끼워져 양측 끝 단부가 외부로 노출된 복수개의 고정봉(12)과, 상기 각 고정봉(12)의 양측 끝단부에 조임되어 상기 각 고정판(20)을 고정자 코아(11) 쪽으로 밀착시켜 주는 너트(29) 등으로 구성되어 있다.

또한 상기 회전자 검출수단은 회전자(2)를 구성하는 회전축(10)의 일측에 고정되어 영구자석(24)과 동일한 자극 배열을 갖는 센싱자석(4)과, 고정자(1)를 구성하는 고정자 하우징(7)의 일측에 고정된 센서 브래킷(5)과, 상기 센서 브래킷(5)에 120°간격으로 부착되어 전원을 공급받아 센싱신호를 발생하면서 센싱자석(4)의 자극배열을 감지하는 세 개의 홀센서(6)로 구성되어 있다.

따라서 전원이 공급되면 이 공급된 전원이 위치검출수단의 세 개의 홀센서(6)로 전달되므로 상기 각 홀센서(6)가 센싱신호를 발생시키는데, 이때에는 회전자(2)를 구성하는 회전축(10)의 일측으로 상기 회전자(2)의 영구자석(15)과 동일한 자극배열을 갖는 센싱자석(4)이 고정되어 있기 때문에 상기 각 홀센서(6)에 의해 발생된 센싱신호가 센싱자석(4)으로 전달되면서 상기 센싱자석(4)의 자극을감지하므로 이 검출값에 따라 회전자(2)의 위치를 검출하게 된다.

상기와 같이 콘트롤러에 의해 회전자(2)의 위치가 검출되면, 상기 콘트롤러는 회전자(2)를 구성하는 영구자석(15)의 N, S 자극 배열에 맞도록 고정자(1)를 구성하는 고정자 코일(9)에 특정 방향으로 전원을 흘려줌에 따라 상기 고정자 코일(9)에는 고정자 코일(9)의 전류 흐름 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생되고, 이 자기력과 회전자(2)를 구성하는 영구자석(15)의 자극에 의해 상기 고정자(1)와 회전자(2) 사이에는 유도전류가 발생되므로 상기 회전자(2)의 회전축(10)이 베어링(3)의 구름운동을 받으며 회전됨에 따라 결국 회전자(2)가 계속적으로 회전되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 구조로 된 종래의 브러시리스 모터에 있어서, 회전자(2)의 위치를 검출하기 위한 회전자 위치검출수단은 회전자(2)에 구비된 영구자석(15)과 별도로 회전자(2)의 회전축(10)의 일측에 설치되며, 더욱 회전자의 영구자석(15)과 동일한 자극 배열을 갖는 센싱자석(4)을 설치함으로서 고정자(1)의 구조가 복잡해지고, 회전자의 영구자석(15)과 위치감지용 센싱자석(4)과의 위치 불일치 등으로 인해 제조 공정상의 비용증대 및 제품의 성능저하가 발생되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 상기 위치검출수단으로 고정자 하우징의 외측에 독립하여 설치된 센싱자석을 이용하지 않고 회전자 구비된 영구자석의 위치를 직접 인식하도록 홀센서를 고정자 하우징 내부의 회전자의 영구자석 인접부에 위치시킴으로써 모터 전체의 크기를 감소시킴과 아울러 모터 내부의 공간을 효율적으로 이용할 수 있고, 모터의 성능을 향상시킬 수 있는 브러시리스 모터를 제공함에 목적이 있다.

도 1a 는 종래의 회전자 위치감지센서를 구비한 브러시리스 모터 요부 종단면도,

도 1b 는 종래 회전자의 종단면도,

도 1c 는 상기 도 1a 의 A-A 선 단면도,

도 1d 는 상기 도 1a 의 B-B 선 단면도,

도 2a 는 본 발명의 회전자 위치감지센서를 구비한 브러시리스 모터 요부 종단면도,

도 2b 는 상기 도 2a 의 C-C 선 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 고정자 2 : 회전자

3 : 베어링 4 : 센싱자석

5 : 센서 브래킷 6,6' : 홀센서

7 : 고정자 하우징 8 : 고정자 코어

9 : 고정자 코일 10 : 회전축

11: 회전자 코아 12 : 고정봉

13 : 고정너트 14 : 삽입공

15 : 영구자석 16,17 : 코아구멍

18 : 위치감지기 조립체 19 : 홀센서 결착용 보조지지부재

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 전류를 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자 내부에 회전가능하게 설치되어 고정자에서 발생된 자기력에 의해 회전하는 회전자와, 상기 고정자에 공급되는 전류가 회전자의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 위치를 검출하기위한 홀센서를 갖는 회전자 위치 검출수단으로 구성되는 브러시리스 모터에 있어서,

상기 회전자에 구비된 영구자석을 이용하여 회전자의 위치를 감지하는 홀센서를 고정자 하우징 내부의 회전자 측면 인접부에 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀센서는 회전자에 구비된 영구자석의 외곽에 3개가 설치되며, 한 개의 홀센서를 중심으로 120°의 각도로 이격되는 위치에 각각 설치되게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 브러시리스 모터의 적합한 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 2a 는 본 발명의 회전자 위치감지센서를 구비한 브러시리스 모터 요부 종단면도이고,

도 2b 는 상기 도 2a 의 C-C 선 단면도이다.

본 발명의 브러시리스 모터에서는, 상기 도면에 도시된 바와 같이, 고정자 하우징(1)의 내측에 위치한 회전자(2)의 영구자석(15)과 인접한 측면 공간부에 바로 홀센서(6′)를 설치한다. 이때 상기 홀센서(6')는 홀센서(6') 결착용 보조지지부재(19)를 이용하여 고정자 하우징(1)의 내부에 용이하게 설치될 수 있다.

예컨데 상기 홀센서(6') 결착용 보조지지부재(19)는 도시된 예에서는 그 중앙부를 통해서 회전축(10)이 통과하고 적정 위치에 홀센서(6')를 결착시킬 수 있는 평판형의 형태로 하였으나 회전자의 영구자석(15)을 이용하여 회전자(2)의 위치를 정확히 검출할 수 있는 최적의 위치에 결착될 수 있도록 임의의 형상으로 변형시킬 수 있다. 이때 상기 보조지지부재(19)는 고정자 하우징(7)의 내부에 설치되므로 허용된 공간 내부에서 점유하는 공간의 크기가 가장 작도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 도면상에는 홀센서(6')로부터 감지된 신호의 전달과정은 생략하였다.

그리고 설치되는 본 발명의 홀센서(6')는 종래의 별도로 설치된 위치감지기용 자석인 센싱자석(4)을 이용하지 않고 회전자(2)에 구비된 영구자석(15)의 위치를 정확히 검출하도록 영구자석(15)의 외곽에 3개 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우 홀센서(6')는 도2b 에 도시된 바와 같이, 한 개의 홀센서(6)를 중심으로 120°의 각도로 이격되는 위치에 각각 설치된다.

상기한 본 발명의 구조는 고정자 하우징(1)의 외측으로 센서 브래킷(5)을 이용하여 위치감지용 센싱자석(4)을 형성하고, 상기 센싱자석(4)을 이용하여 회전자의 위치를 감지하는 홀센서(6)를 구비한 종래의 모터 구조와는 전혀 다른 것으로, 회전자(1)에 구비된 영구자석(15)을 그대로 이용할 수 있어 모터의 성능을 향상시킬 수 있고, 고정자 하우징(7)의 내측 회전자(1)의 인접부에 설치됨으로 모터 구조상의 공간활용을 보다 효율적으로 도모할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 브러시리스 모터는 회전자의 위치를 감지하기 위해 회전자를 구성하는 회전축의 측면 공간부에 별도의 센싱자석과 홀센서를 설치하지 않고, 회전자에 구비된 영구자석을 그대로 이용하도록 홀센서를 고정자 하우징의 내부 회전자의 측면 인접부에 설치함으로써 브러시리스 모터 자체의 구조를 단순화하고 회전자의 영구자석과 위치감지용 센싱자석과의 위치 불일치로 인해 제품의 성능저하를 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 전류를 공급받아 자기력을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자 내부에 회전가능하게 설치되어 고정자에서 발생된 자기력에 의해 회전하는 회전자와, 상기 고정자에 공급되는 전류가 회전자의 자극에 맞게 흐르도록 상기 회전자의 위치를 검출하기위한 홀센서를 갖는 회전자 위치 검출수단으로 구성되는 브러시리스 모터에 있어서,

   상기 회전자에 구비된 영구자석을 이용하여 회전자의 위치를 감지하는 홀센서를 고정자 하우징 내부의 회전자 측면 인접부에 설치한 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터
2. 제 1 항에 있어서

   상기 홀센서는 회전자에 구비된 영구자석의 외곽에 3개가 설치되며, 한 개의 홀센서를 중심으로 120°의 각도로 이격되는 위치에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터