KR20020085430A - Single phase brushless dc fan motor having improved strating voltage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단상 브러시리스 직류 팬모터에 관한 것으로, 특히 스테이터요크의 사점발생지점에 엠보싱을 형성하여 자계마그네트와 스테이터요크와의 거리를 최대한으로 가깝게 함으로써 팬모터의 기동시 기동전압을 저하시킬 수 있는 단상 브러시리스 직류 팬모터에 관한 것이다.The present invention relates to a single-phase brushless DC fan motor, and in particular, by forming embossing at the dead point of the stator yoke to close the distance between the magnetic field magnet and the stator yoke as close as possible to reduce the starting voltage at the start of the fan motor A single phase brushless direct current fan motor.
일반적으로 브러시리스 모터는 무정류자 모터라고 불리는 것으로, 토크가 크고 제어성이 우수할 뿐만 아니라 신속성을 도모할 수 있기 때문에 근래 광범위하게 사용되고 있다. 브러시리스모터로는 주로 2상 또는 3상 브러시리스모터가 주로 사용되고 있지만, 이러한 2상 또는 3상의 브러시리스모터에서는 상수가 증가하기 때문에, 고가의 구동회로 및 검지회로가 필요하게 된다. 따라서, 바람을 송풍함으로써 냉각목적에 사용되는 직류 팬모터로서는 구동회로와 검지회로가 1개만이 형성되는 저가의 단상 브러시리스 직류 팬모터가 바람직하다.In general, brushless motors are called non-commutator motors, and they are widely used in recent years because of their high torque, excellent controllability, and quickness. As brushless motors, two-phase or three-phase brushless motors are mainly used. However, since the constants increase in such two-phase or three-phase brushless motors, expensive driving circuits and detection circuits are required. Therefore, as a direct current fan motor used for cooling purposes by blowing air, a low cost single phase brushless direct current fan motor in which only one drive circuit and one detection circuit are formed is preferable.
도 1에 상기한 종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 단상 브러시리스 직류 팬모터는 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생하는 단상 코아리스 스테이터 전기자(7)와, 상기 전기자(7)의 회전토크에 의해 회전함에 따라 바람을 송풍하는 회전팬(11)과, 모터가 수납되는 모터수납부(13)로 구성된다.The conventional single phase brushless direct current fan motor described above is shown in FIG. 1. As shown in the figure, the single-phase brushless direct current fan motor blows wind as it rotates by the single-phase coreless stator armature 7 which generates rotational torque as a current is applied, and the rotational torque of the armature 7. It consists of a rotating fan 11 and a motor housing portion 13 in which the motor is accommodated.
코아리스 스테이터 전기자(7)는 상부에 전기자코일(9a,9b)이 형성된 스테이터요크(6)와 상기 스테이터요크(6)와 접착되는 배선기판(21)으로 이루어진다. 스테이터요크(6)의 전기자코일(9a,9b)은 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생시켜 계자마그네트(5)를 회전시킨다. 상기 배선기판(21)에는 구동회로용 IC(31)와 검지회로(도면표시하지 않음)이 설치되어 구동신호가 인가됨에 따라 각각의 전기자코일(9a,9b)에 전류를 인가하여 회전토크를 발생시킨다.The coreless stator armature 7 includes a stator yoke 6 having armature coils 9a and 9b formed thereon and a wiring board 21 bonded to the stator yoke 6. The armature coils 9a and 9b of the stator yoke 6 rotate the field magnet 5 by generating rotational torque as current is applied. The circuit board 21 is provided with a driving circuit IC 31 and a detection circuit (not shown) to generate a rotating torque by applying current to each armature coil 9a, 9b as a driving signal is applied. Let's do it.
회전팬(11)에는 N극 및 S극이 교대로 형성된 계자마그네트(5)가 형성되어 스테이터요크(6)의 전기자코일(9a,9b)에 전류가 인가됨에 따라 발생하는 회전토크에 의해 회전하게 되며, 그 결과 송풍이 이루어진다. 상기 모터수납부(13)는 벤츄리케이스(10)에 의해 형성된다. 상기 모터수납부(13)의 내부에는 베이링하우스(16)가 형성되어, 볼베이링(17)과 슬리브베어링(18)에 의해 회전팬(11)의 회전축(19)이 상기 베어링하우스(16)에 회전가능하게 삽입 고정된다.Rotating fan 11 is formed with a magnetic field magnet 5, the N and S poles are alternately rotated to rotate by the rotation torque generated when the current is applied to the armature coils (9a, 9b) of the stator yoke (6) As a result, blowing is achieved. The motor housing 13 is formed by the venturi case 10. A bearing house 16 is formed inside the motor accommodating part 13 so that the rotating shaft 19 of the rotating fan 11 is formed by the ball bearing 17 and the sleeve bearing 18. It is rotatably inserted into).
도 2에 상기 스테이터요크(6)가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 스테이터요크(6)의 상부에는 서로 대칭되는 위치에 2개의 전기자코일(9a,9b)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 전기자코일(9a,9b)은 각각 구동회로IC(31)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전기자코일(9a,9b)이 형성되는 스테이터요크(6)의 하부에는 검지회로를 수납하는 검지회로 수납공(35)이 형성되어 상기 스테이터요크(6)와 배선기판(21)이 합착되는 경우 상기 배선기판(21)에 설치된 검지회로(30)가 상기 수납공(35)으로 수납된다.The stator yoke 6 is shown in FIG. 2. As shown in the figure, two armature coils 9a and 9b are formed at positions symmetrical with each other on the top of the stator yoke 6. Although not shown in the figure, the armature coils 9a and 9b are electrically connected to the driving circuit IC 31, respectively. In addition, a detection circuit accommodating hole 35 for accommodating the detection circuit is formed in the lower portion of the stator yoke 6 in which the armature coils 9a and 9b are formed so that the stator yoke 6 and the wiring board 21 are joined together. In this case, the detection circuit 30 installed in the wiring board 21 is accommodated in the accommodation hole 35.
일반적으로 상기한 바와 같은 구조로 이루어진 단상 브러시리스 직류 팬모터에서는 팬모터를 구동하기 위해 기동전압이 인가된다. 이러한 기동전압은 단상 브러시리스 직류 팬모터를 최초에 기동시키기 위한 최소의 전압으로, 통상적으로 제품의 사양에 따라 다르게 설정되어 있다. 따라서, 상기 기동전압이 설정된 전압보다 낮은 전압으로 단상 브러시리스 직류 팬모터에 인가되는 경우, 모터의 기동시점이 지연될 뿐만 아니라 심지어는 모터가 기동하지 않게 되는 문제도 있었다.In general, in the single-phase brushless DC fan motor having the structure described above, a starting voltage is applied to drive the fan motor. This starting voltage is the minimum voltage for initially starting the single-phase brushless DC fan motor, and is usually set differently according to the specifications of the product. Therefore, when the starting voltage is applied to the single-phase brushless DC fan motor at a voltage lower than the set voltage, not only the starting point of the motor is delayed but also the motor does not start.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 스테이터 전기자의 사점발생지점에 엠보싱을 형성함으로써 기동전압을 저하시킬 수 있는 단상 브러시리스 직류 팬모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a single-phase brushless DC fan motor capable of reducing the starting voltage by forming embossing at the dead point occurrence point of the stator armature.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단상 브러시리스 직류 팬모터는 상부에 서로 대칭하는 2개의 전기자코일이 형성되어 상기 전기자코일에 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생시키는 스테이터 요크 및 검지회로와 구동회로IC가 설치된 배선기판으로 이루어진 스테이터 전기자와, 교대로 설치된 N극 및 S극으로 이루어진 자계마그네트 및 임펠러를 포함하여 상기 회전토크에 의한 자계마그네트가 회전에 의해 임펠러가 회전하여 바람을 송풍하는 회전팬과, 모터가 수납되는 모터수납부로 구성된 단상 브러시리스 직류 팬모터에 있어서, 상기 스테이터 전기자는 그 일부가 절개되어 S자 형상으로 이루어져 상기 전기자코일이 상기 스테이터 전기자의 절개되지 않은 영역에 형성되며, 그 사점발생위치에는 엠보싱이 형성되어 모터의 기동전압을 저하시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a single-phase brushless direct current fan motor according to the present invention has two armature coils symmetrically formed on the top thereof, and a stator yoke and detection circuit for generating a rotational torque as current is applied to the armature coils. And a stator armature consisting of a wiring board provided with a drive circuit IC, and magnetic magnets and impellers composed of alternating N poles and S poles so that the impeller rotates and blows wind by rotating the magnetic magnets by the rotating torque. In a single-phase brushless direct current fan motor comprising a rotating fan and a motor accommodating part for accommodating a motor, the stator armature is partially cut and formed into an S shape so that the armature coil is formed in an uncut area of the stator armature. The embossing is formed at the dead point occurrence position before starting the motor. Characterized in that the lowering.
상기 엠보싱은 스테이터 전기자의 중심을 기준으로 전기자코일의 유효도체부로부터 15도 각도 떨어진 곳에 형성되며, 원형상의 엠보싱인 경우 1.8mm의 직경과 1.45mm의 높이를 갖는다.The embossing is formed 15 degrees from the effective conductor portion of the armature coil relative to the center of the stator armature, in the case of circular embossing has a diameter of 1.8mm and a height of 1.45mm.
도 1은 종래의 일반적인 단상 브러시리스 직류 팬모터의 구조를 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional single-phase brushless direct current fan motor.
도 2는 본 발명에 따른 단상 브러시리스 직류 팬모터의 스테이터요크의 구조를 나타내는 도면.2 is a view showing the structure of the stator yoke of the single-phase brushless direct current fan motor according to the present invention.
도 3는 도 2의 A-A' 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
5 : 자계마그네트 6 : 스테이터요크5: magnetic field magnet 6: stator yoke
9a,9b : 전기자코일 10 : 벤츄리케이스9a, 9b: Electric coil 10: Venturi case
11 : 회전팬 13 : 모터수납부11: rotating fan 13: motor housing
30 : 검지회로 40 : 엠보싱30: detection circuit 40: embossing
본 발명은 기동전압을 저하시킬 수 있는 단상 브러시리스 직류 팬모터를 제공한다. 이를 위해, 본 발명에서는 자계마그네트에 토크를 발생시키는 스테이터요크에 엠보싱을 형성한다. 상기 엠보싱은 특히 스테이터요크의 사점발생지점에 형성된다. 상기 엠보싱은 스테이터요크로부터 일정 넓이 및 일정 높이로 볼록 솟아오른 것으로, 자계마그네트와 스테이터요크의 거리를 실질적으로 감소시킨다. 따라서, 자계마그네트가 자계에 민감하게 반응하여 결국 낮은 기동전압(낮은 자계)에도 단상 브러시리스 직류 팬모터를 원할하게 기동할 수 있게 된다.The present invention provides a single-phase brushless DC fan motor capable of lowering the starting voltage. To this end, in the present invention, embossing is formed in the stator yoke that generates torque in the magnetic field magnet. The embossing is formed in particular at the point of dead spot of the stator yoke. The embossed convexly rises from the stator yoke to a certain width and a certain height, substantially reducing the distance between the magnetic field magnet and the stator yoke. Therefore, the magnetic field magnets are sensitive to the magnetic field, and thus the single-phase brushless DC fan motor can be smoothly started even at a low starting voltage (low magnetic field).
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단상 브러시리스 직류 팬모터에 대해 상세히 설명한다. 도면에 도시된 단상 브러시리스 직류 팬모터의 전체적인 구조는 스테이터요크와를 제외하고는 도 1에 도시된 일반적인 단상 브러시리스 직류 팬모터와는 동일하게 구성되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명을 전체적으로 설명하기 위해 상기 도 1을 참조하며, 이때 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a single-phase brushless DC fan motor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the overall structure of the single-phase brushless DC fan motor shown in the drawings is the same as the general single-phase brushless DC fan motor shown in FIG. 1 except for the stator yoke, a detailed description thereof will be omitted. In addition, to describe the present invention as a whole reference to Figure 1, wherein the same configuration as the configuration shown in Figure 1 will be described with reference to the same reference numerals.
도 2는 본 발명에 따른 단상 브러시리스 직류 팬모터의 스테이터요크(6)의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스테이터요크(6)는 원판형상의 종래의 스테이터요크에 비해 그 일부분이 절개된 S자형상을 이루고 있다.2 is a view showing the structure of the stator yoke 6 of the single-phase brushless direct current fan motor according to the present invention. As shown in the figure, the stator yoke 6 of the present invention has an S-shape in which a part of the stator yoke of the present invention is cut out compared to a conventional stator yoke.
일반적으로, 단상 브러시리스 직류모터에서는 전원이 인가되지 않는 경우 회전하고 있던 자계마그네트(5)는 관성에 의해 서서히 회전하면서 정지하게 된다. 따라서, 상기 자계마그네트(5)는 그 위치가 불규칙하게 정지하게 되고, 그 결과 정지했을 때는 자계마그네트의 자극위치(자계마그네트와 스테이터요크의 상대적인 우치)를 정확하게 파악할 수 없게 된다. 상기와 같이 자계마그네트의 자극위치를 파악할 수 없는 경우에는 다시 전원을 인가할 때 전원의 인가순서를 알 수 없게 되어전원에 대해 단상 브러시리스 모터가 민감하게 반응하지 않게 된다.In general, in a single-phase brushless DC motor, when the power is not applied, the magnetic field magnet 5 that is rotating is stopped while gradually rotating by inertia. Therefore, the magnetic field magnet 5 stops at an irregular position. As a result, when the magnetic field magnet is stopped, the magnetic pole position of the magnetic field magnet (relative value between the magnetic field magnet and the stator yoke) cannot be accurately determined. When the magnetic pole position of the magnetic field magnet cannot be determined as described above, when the power is applied again, the order of power supply is not known so that the single-phase brushless motor does not react sensitively to the power supply.
본 발명에서는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터요크(6)를 일부가 절개된 S자 형상으로 형성함으로써 상기 문제를 해결한다. 즉, 스테이터요크(6) 일부가 절개됨으로써 상기 스테이터요크(6)의 계자마그네트(5)에 대항하는 면의 크기가 달라지게 된다. 따라서, 스테이터요크(6)의 위치에 따라 상기 계자마그네트(5) 사이에 발생하는 자계의 크기가 달라지게 되어, 결국 상기 계자마그네트(5)는 전원의 인가가 중지되는 경우 항상 일정한 위치에 정지하게 한다.In the present invention, as shown in the figure, the above problem is solved by forming the stator yoke 6 in an S-shape cut in part. That is, the part of the stator yoke 6 is cut so that the size of the surface of the stator yoke 6 that faces the field magnet 5 is changed. Accordingly, the magnitude of the magnetic field generated between the field magnets 5 varies according to the position of the stator yoke 6, so that the field magnets 5 always stop at a constant position when the power supply is stopped. do.
그러므로, 전원이 인가되지 않은 경우 상기 계자마그네트(5)의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 되며, 전원을 다시 인가할 때 상기 파악된 위치에 기초하여 구동신호를 인가할 수 있기 때문에 전원의 인가에 민감하게 단상 브러시리스 직류 팬모터가 동작하게 된다.Therefore, when the power is not applied, the position of the field magnet 5 can be accurately determined, and when the power is applied again, the driving signal can be applied based on the determined position, so that it is sensitive to the application of the power. Single-phase brushless DC fan motor is operated.
전기자코일(9a,9b)은 각각 상기 스테이터요크(6)의 절개되지 않은 부분에 형성된다. 상기 전기자코일(9a,9b)은 스테이터요크(6)의 중심을 기준으로 약 90도 각도의 폭을 가진다. 이때, 상기 전기자코일(9a,9b)의 각도폭은 임의로 정할 수 있다. 즉, 설계되는 팬모터의 사양에 따라 상기 전기자코일(9a,9b)의 크기는 변동 가능한 것으로, 상기에 설명된 90도의 각도폭은 다양한 크기의 전기자코일의 일례를 나타내는 것이다.The armature coils 9a and 9b are formed in the uncut portions of the stator yoke 6, respectively. The armature coils 9a and 9b have a width of about 90 degrees with respect to the center of the stator yoke 6. At this time, the angular width of the armature coil (9a, 9b) can be arbitrarily determined. That is, the sizes of the armature coils 9a and 9b may vary depending on the specifications of the fan motor to be designed, and the angle width of 90 degrees described above represents an example of armature coils of various sizes.
한편, 상기 스테이터요크(6)는 배선기판(도 1에 도시)과 부착된다. 도 2에서 도면부호 31은 홀센서와 같은 검지소자를 나타낸다. 상기 검지소자(혹은, 검지회로)(31)는 상기 배선기판에 설치되는 것으로, 전기자코일(9a,9b)의 일측단(이를,토크를 실제적으로 발생시키는 유효도체부라 한다)의 중앙부에 위치한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 전기자코일(9a,9b)의 유효도체부 중앙 하부에는 검지회로 수납공이 형성되어 상기 스테이터요크(6)와 배선기판이 부착될 때 상기 검지회로(31)가 검지회로 수납공에 수납된다.On the other hand, the stator yoke 6 is attached to a wiring board (shown in FIG. 1). In FIG. 2, reference numeral 31 denotes a detection element such as a hall sensor. The detection element (or detection circuit) 31 is provided on the wiring board, and is located at the center of one end of the armature coils 9a and 9b (which is called an effective conductor portion that actually generates torque). . Although not shown in the drawing, a detection circuit accommodating hole is formed in the lower center of the effective conductor portion of the armature coils 9a and 9b so that the detection circuit 31 is accommodated in the detection circuit when the stator yoke 6 and the wiring board are attached. It is stored in the ball.
상기와 같은 구조의 스테이터요크(6)에서는 상기 전기자코일(9a,9b)의 유효도체부로부터 θ의 각도 만큼 떨어진 위치에 각각 사점이 존재한다. 이때, 사점발생위치(θ)는 제작되는 팬모터 마다 변할 수 있지만, 상기한 구조의 단상 브러시리스 직류 팬모터에서는 전기자코일(9a,9b)의 유도도체부로부터 각각 약 15도 각도 떨어진 곳에 위치한다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 사점발생지점에는 스테이터요크(6)의 일정 영역을 프레스장치에 의해 압력을 가하여 스테이터요크(6)로부터 일정 높이 솟아오른 엠보싱(40)을 형성한다.In the stator yoke 6 having the above structure, dead spots exist at positions separated by the angle θ from the effective conductor portions of the armature coils 9a and 9b. At this time, the dead-point generating position (θ) may vary for each fan motor to be manufactured, but in the single-phase brushless DC fan motor of the above-described structure is located at an angle of about 15 degrees from the induction conductor portion of the armature coil (9a, 9b), respectively. . As shown in the figure, at the dead point occurrence point, a certain area of the stator yoke 6 is applied by a press device to form an embossing 40 that rises a certain height from the stator yoke 6.
상기 엠보싱(40)은 일정 높이 및 일정 넓이로 형성된다. 도면에서는 비록 상기 엠보싱(40)이 원형상으로 형성되어 있지만, 상기 엠보싱(40)이 이러한 원형상에만 국한되는 것이 아니라 원형상, 직각형상, 삼각형상, 사다리꼴형상과 같은 어떠한 형상도 가능하다.The embossing 40 is formed to a predetermined height and a predetermined width. Although the embossing 40 is formed in a circular shape in the drawing, the embossing 40 is not limited to such a circular shape, but may be any shape such as a circular shape, a rectangular shape, a triangular shape, and a trapezoidal shape.
상기 엠보싱(40)에 의해 자계마그네트(5)와 스테이터요크(6) 사이의 거리가 감소하게 된다. 이러한 거리감소에 의해 동일한 전압이 전기자코일(9a,9b)에 인가되는 경우 종래 단상 브러시리스 직류 팬모터의 자계마그네트 보다 본 발명의 자계마그네트(5)가 자계에 더욱 민감하게 반응하게 된다. 다시 말해서, 동일한 전압이 전기코일(9a,9b)에 인가되는 경우 거리가 가깝기 때문에 자계가 더 세지게 되며,또한 통상의 전압 보다 작은 전압이 인가되는 경우에도 거리가 가깝기 때문에 통상의 전압을 인가할 때와 동일한 세기의 자계에 의해 자계마그네트가 영향을 받게 된다. 따라서, 더 낮은 전압에 의해 발생하는 자계에서도 상기 자계마그네트(5)가 회전 가능하게 되어, 결국 단상 브러시리스 직류 팬모터의 기동전압을 낮을 수 있는 효과가 있다.The embossing 40 reduces the distance between the magnetic field magnet 5 and the stator yoke 6. When the same voltage is applied to the armature coils 9a and 9b by this distance reduction, the magnetic field magnet 5 of the present invention is more sensitive to the magnetic field than that of the conventional single-phase brushless DC fan motor. In other words, when the same voltage is applied to the electric coils 9a and 9b, the magnetic field is stronger because the distance is close, and even when a voltage smaller than the normal voltage is applied, the normal voltage is not applied. Magnetic field magnets are affected by the same magnetic field as time. Therefore, the magnetic field magnet 5 can be rotated even in the magnetic field generated by the lower voltage, so that the starting voltage of the single-phase brushless DC fan motor can be lowered.
상기 엠보싱(40)은 어떠한 형상도 가능하며 특정 크기나 높이로 한정되지는 않지만, 원형상으로 형성하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 그 직경을 1.8mm이고 높이를 약 1.45mm로 하는 것이 바람직하다.The embossing 40 may be any shape and is not limited to a specific size or height, but when formed in a circular shape, the embossing 40 has a diameter of 1.8 mm and a height of about 1.45 mm. .
상술한 바와 같이, 본 발명의 단상 브러시리스 직류 팬모터에서는 스테이터요크의 사점발생지점에 일정 크기의 엠보싱을 형성하여 작은 자계에도 기동이 가능하게 함으로써 기동전압을 낮출 수 있게 된다. 따라서, 낮은 전압이 인가됨에 따라 발생하는 단상 브러시리스 직류 팬모터의 기동불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 소모전력을 대폭 감소할 수 있게 된다.As described above, in the single-phase brushless DC fan motor of the present invention, embossing of a certain size is formed at the dead point occurrence point of the stator yoke, so that the starting voltage can be lowered by enabling a small magnetic field to be started. Therefore, it is possible to prevent starting failure of the single-phase brushless DC fan motor generated when a low voltage is applied, and to significantly reduce power consumption.
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- 2001-05-08 KR KR1020010024938A patent/KR20020085430A/en not_active Application Discontinuation
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