KR20020085431A - 진동이 방지된 단상 브러시리스 직류 팬모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반파구동방식 단상 브러시리스 직류 팬모터는 상부에 서로 대칭하는 2개의 전기자코일이 형성되어 상기 전기자코일에 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생시키는 스테이터 요크와 검지회로가 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 2개의 전기자코일은 1회의 권선에 의해 각각 N/2씩 교대로 권선되어 하나의 층을 형성하는 복수의 층으로 이루어지며, 동일한 층의 전기자코일에는 전류가 인가되어 반파구동함으로써 상기 자계마그네트 전체에 걸쳐서 균일한 회전토크를 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

진동이 방지된 단상 브러시리스 직류 팬모터{A SINGLE PHASE BRUSHLESS DC FAN MOTOR HAVING VIBRATION PREVENTING FUNCTION}
본 발명은 단상 브러시리스 직류 팬모터에 관한 것으로, 특히 2개의 전기자코일을 각각 순차적인 구동신호가 인가되는 2개의 층으로 형성하여 계자마그네트전체에 균일한 토크를 발생시킴으로써 자기진동을 방지할 수 있는 단상 브러시리스 직류 팬모터에 관한 것이다.
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.
도 1에 상기한 종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 단상 브러시리스 직류 팬모터는 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생시키는 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.
코아리스 스테이터 전기자(7)는 상부에 전기자코일(9a,9b)이 형성된 스테이터요크(6)와 상기 스테이터요크(6)와 접착되는 배선기판(21)으로 이루어진다. 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.
회전팬(11)에는 N극 및 S극이 교대로 형성된 계자마그네트(5)가 형성되어 스테이터요크(6)의 전기자코일(9a,9b)에 전류가 인가됨에 따라 발생되는 회전토크에 의해 회전하며, 그 결과 임펠러(14)가 회전하여 의해 바람이 발생하게 된다. 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.
도 2에 상기 스테이터요크(6)가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 스테이크요크(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.
도 3에 상기와 같은 전기자코일(9a,9b)에 의해 형성되는 단상 브러시리스 직류 팬모터의 등가회로가 도시되어 있다. 도면에 도시된 단상 브러시리스 직류 팬모터는 전파구동방식의 단상 브러시리스 직류 팬모터이다. 도면에 도시된 바와 같이, 전압(V)이 인가됨에 따라 스테이터요크(6) 상부에 설치된 전기자코일(9a,9b)에 전류가 인가되며, 각각의 전기자코일(9a,9b)에는 인덕턴스(L1,L2)가 생성된다. 이때, 상기 전기자코일(9a,9b)은 각각 하나의 권선으로 이루어져 있으며, 각각의 전기자코일(9a,9b)은 회전팬(11)의 계자마그네트(5)의 N극 및 S극에 대향하고 있다. 따라서, 전기자코일(9a,9b)에 전류가 인가됨에 따라 전기자코일(즉, L1 및 L2)에는 차례로 회전토크가 발생하게 되고 그 결과 계자마그네트(5)가 회전하게 된다. 그러나, 상기 전기자코일(9a,9b)은 각각 하나의 권선으로 이루어져 있기 때문에, 신호가 인가되는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 우선 한쪽의 전기자코일(L1)에 의해 회전토크가 발생하여 계자마그네트(5)가 회전하고 이어서 다른 쪽의 전기자코일(L2)에 의해 회전토크가 발생하여 계자마그네트(5)가 회전하게 된다. 이러한 각각의 전기자코일(9a,9b)의 통전에 의한 회전토크의 발생에 의해 계자마그네트(5)가 계속 회전하여 임펠러(14)에 의한 송풍이 이루어진다.
상기한 바와 같이, 종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터는 계자마그네트(5)의 인접하는 N극 및 S극에 대응하는 전기자코일에 전류를 흘려 회전토크를 발생시킨 후 다시 다른 N극 및 S극에 대응하는 전기자코일에 전류를 인가함으로써 계속적인 회전토크를 발생시키는 전파구동방식 단상 브러시리스 직류 팬모터이다. 그런데, 회전토크를 발생시키기 위해, 한쪽의 전기자코일에 전류를 인가할 때 자계마그네트(5)의 한쪽(즉, 4개의 자극중 인접하는 2개의 서로 다른 자극)에만 회전토크가 발생하기 때문에 상기 자계마그네트(5)의 회전시 진동이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 진동의 발생은 팬모터의 내구성을 저하시킬 뿐만 아니라 소음을 발생시킨다는 점에는 커다란 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 전기자코일을 2층으로 형성하여 반파구동에 의해 자계마그네트 전체에 걸쳐 균일한 회전토크를 인가함으로써 팬모터의 구동시 발생하는 자기진동을 방지할 수 있는 단상 브러시리스 직류 팬모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 검지회로가 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 2개의 전기자코일은 1회의 권선에 의해 각각 N/2씩 교대로 권선되어 하나의 층을 형성하는 복수의 층으로 이루어지며, 동일한 층의 전기자코일에는 전류가 인가되어 반파구동함으로써 상기 자계마그네트 전체에 걸쳐서 균일한 회전토크를 인가하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 단상 브러시리스 직류 팬모터의 구조를 나타내는 분해사시도.
도 2는 도 1의 스테이터요크를 나타내는 도면.
도 3은 종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 단상 브러시리스 직류 팬모터의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
5 : 자계마그네트 6 : 스테이터요크
9a,9b : 전기자코일 10 : 벤츄리케이스
11 : 회전팬 13 : 모터수납부
30 : 검지회로
본 발명은 구동시 진동이 발생하는 것을 방지함으로써 저소음의 효율적인 단상 브러시리스 직류 팬모터를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 전기자코일의 권선방법을 개선하여 팬모터를 반파구동함으로써 간단하게 팬모터의 진동을 방지할 수 있게 된다. 종래에는 2개의 서로 대칭된 전기자코일 각각을 하나의 권선으로 형성하는데, 비해 본 발명에서는 각각의 전기자코일을 2층으로 형성한다.
이를 도 2를 기초로 설명하면, 다음과 같다. 이때, 본 발명의 단상 브러시리스 직류 팬모터의 기본적인 구성은 스테이터요크의 전기자코일(9a,9b)을 제외한 모든 부분이 동일하게 이루어져 있으므로 이들 부분에 대한 설명은 생략한다.
종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터의 전기자코일(9a,9b)은 각각 N턴으로 이루어져 있다. 따라서, 상기 전기자코일(9a,9b)에 순차적으로 전류가 인가되는 경우 계자마그네트(5)에는 회전토크가 발생한다. 반면에, 본 발명에서는 각각의 전기자코일(9a,9b)이 N/2 권선된 2층의 코일로 이루어진다. 다시 말해서, 최초의 1회 코일권선이 한쪽의 전기자코일 형성영역에만 이루어지는 것이 아니라, 양쪽의 전기자코일 형성영역에 각각 N/2 권선되며, 다음의 코일권선 역시 양쪽의 전기자코일 형성영역에 이루어진다. 따라서, 2회의 코일권선에 의해 각각의 전기자코일 형성영역에는 N/2권선된 2층의 전기자코일이 형성되며, 각층의 전기자코일에 전류가 인가된다.
도 4에 상기한 바와 같이 각각의 전기자코일이 2층의 N/2권선으로 이루어진 단상 브러시리스 직류 팬모터의 회로도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 팬모터(도 3에 도시된)와 본 발명의 팬모터의 차이는 형성되는 인덕터에 있다. 즉, 종래의 단상 브러시리스 직류 팬모터에서는 각각의 전기자코일이 하나의 인덕터를 형성되어 검지회로(30)에 접속되는데 비해, 본 발명에서는 2층의 권선으로 이루어진 각각의 전기자코일이 2개의 인덕터를 형성하여 검지회로(30)에 접속되어 각 층의 전기자코일에 해당하는 인덕터에 순차적으로(교대로) 전류가 인가된다. 이러한 2개의 인덕턴스는 2층의 권선에 의해 발생한다. 이때, 도면에서 L1 및 L2는 최초의 권선에 의해 각각의 전기자코일 형성영역에 형성되는 1층ㅇ의 전기자코일을 나타내며 L3및 L4는 2번째의 권선에 의해 형성되는 2층의 전기자코일을나타낸다.
이하, 상기한 구조의 단상 브러시리스 직류 팬모터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도면에 도시된 바와 같이, 전기자코일(9a,9b)에 전압(V)이 인가되면, 트랜지스터(Q1)가 온되어 인덕터(L1,L2)에는 전류가 인가된다. 상기 인덕터(L1,L2)는 각각 2층으로 이루어진 전기자코일(9a,9b) 중 1층의 전기자코일을 의미하는 것으로, 결국 전류가 인가됨에 따라 대향하는 자계마그네트(5)에 회전토크가 발생하게 된다. 이때, 상기 인덕터(L1,L2)에 대응하는 1층의 전기자코일은 2개의 N극 및 S극이 교대로 형성된 자계마그네트(5) 전체에 대향되어 있다. 따라서, 회전토크는 자계마그네트(5) 전체에 걸쳐 발생하게 된다.
또한, 트랜지스터(Q2)가 온되는 경우에는 인덕터(L3,L4)에 전류가 인가된다. 상기 인덕터(L3,L4)는 각각 2층의 전기자코일(9a,9b)을 나타내는 것으로, 전류가 인가됨에 따라 자계마그네트(5) 전체에 걸쳐 회전토크가 발생하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 스테이터요크(6)에 형성되는 전기자코일(9a,9b)를 우선 양쪽의 전기자코일 형성영역에 각각 N/2권선하여 N권선을 실행한 후 그위에 다시 N/2권선하여 N권선을 실행한다. 따라서, 각각의 전기자코일 형성영역에는 N/2권선된 2층의 전기자코일이 형성된다.
그러므로, 전류가 인가되는 경우 양쪽의 전기자코일 형성영역에 형성되는 1층의 전기자코일에 전류가 인가되어 자계마그네트(5) 전체에 걸쳐서 회전토크가 발생한다. 다시 말해서, 각각의 전기자코일 형성영역에 형성된 1층의 전기자코일(N/2권선된)이 각각 반파구동한다. 이후, 다시 2층의 전기자코일에 전류가 인가되어 회전토크가 발생하여 회전팬(11)이 회전하게 된다. 상기와 같이, 자계마그네트(5) 전체에 걸친 회전토크의 발생은 자계마그네트(5) 전체에 걸친 균일한 토크발생을 의미하는 것으로, 결국 종래와 같은 국부적인(자계마그네트의 절반에 대응하는) 회전토크에 의한 진동을 방지할 수 있게 된다.
상기한 설명 및 도면에는 비록 2층으로 형성된 전기자코일이 형성된 단상 브러시리스 직류 팬모터에 대해서만 개시하고 있지만, 본 발명의 전기자코일이 상기와 같은 2층 구조로만 형성되는 것은 아니다. 즉, 3층 이상의 복수층으로 형성하는 것은 본 발명의 기본적인 개념을 응용하여 용이하게 창안할 수 있는 것으로, 본 발명은 이러한 3층 이상의 복수층으로 이루어진 전기자코일도 포함할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 스테이터요크의 전기자코일을 2층으로 형성하여 자계마그네트 전체에 걸쳐 균일한 회전토크를 인가함으로써 팬모터의 구동시 발생하는 자기진동을 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 상부에 서로 대칭하는 2개의 전기자코일이 형성되어 상기 전기자코일에 전류가 인가됨에 따라 회전토크를 발생시키는 스테이터 요크 및 검지회로가 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 2개의 전기자코일은 1회의 권선에 의해 각각 N/2씩 교대로 권선되어 하나의 층을 형성하는 복수의 층으로 이루어지며, 동일한 층의 전기자코일에는 전류가 인가되어 반파구동함으로써 상기 자계마그네트 전체에 걸쳐서 균일한 회전토크를 인가하는 것을 특징으로 하는 단상 브러시리스 직류 팬모터.
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