KR200222903Y1 - The structure of an installation part of a hall IC and the structure of the core with seperated pole-hall for a two phased BLDC MOTOR - Google Patents
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Abstract
본 고안은 2상 BLDC 모터의 홀 IC 취부구조 및 극분리 홈을 가진 코어구조에 관한 것으로, 스켈턴 타입 소형 2상 BLDC 모터에 있어서 코어의 내경 하단부를 절개하여 홀 IC가 수납되도록 한 홀 IC 수납부를 형성시키고, 홀 IC가 자석의 극분할된 경계면에 위치하지 않도록 코어 내경과 자석간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈을 홀 IC 수납부 중심과 코어 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 형성시키므로써 홀 IC가 자석의 극분할 된 경계면에 위치하지 않게되어 자속의 흐름이 원활하게 되어 DP(Dead Point)가 제거되게 되고, 이 극분리 홈과 자석간의 공극에 의해 코일을 흐르는 전류와 자계의 상호작용으로 발생되는 토크(Torque)가 상승하게 되어 자석이 원활하게 회전하게 되므로 모터의 성능을 향상 시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 저소비 전력화를 이룸으로써 에너지 절약에 기여할 수 있게 한 것이다.The present invention relates to a hole IC mounting structure of a two-phase BLDC motor and a core structure having a pole separation groove. In the Skelton-type small two-phase BLDC motor, a hole IC is accommodated so that the hole IC is stored by cutting the lower end of the inner diameter of the core. And the extension line connecting the hole IC center and the center of the core inner diameter to a hole separation groove, which is an air gap between the inner diameter of the core and the magnet, so that the hole IC is not located at the extremely divided interface of the magnet. By forming an angle, the Hall IC is not located at the polarized boundary of the magnet, so that the magnetic flux flows smoothly, so that the DP (dead point) is removed, and the coil flows through the gap between the pole separation groove and the magnet. The torque generated by the interaction between the current and the magnetic field is raised, and the magnet rotates smoothly, which not only improves the performance of the motor but also lowers power consumption. As a result, it is possible to contribute to energy saving.
Description
본 고안은 2상 BLDC 모터의 홀 IC 취부구조 및 극분리 홈을 가진 코어구조에 관한 것으로, 스켈턴 타입 소형 2상 BLDC 모터에 있어서 코어의 내경 하단부를 절개하여 홀 IC가 수납되도록 한 홀 IC 수납부를 형성시키고, 홀 IC가 자석의 극분할된 경계면에 위치하지 않도록 코어 내경과 자석간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈을 홀 IC 수납부 중심과 코어 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 형성시키므로써 전류의 흐름을 빠르게 절환시킬 수 있고, 고깅 토크를 줄일 수 있어 DP(Dead Point)를 제거할 수 있는 2상 BLDC 모터의 홀 IC 취부구조 및 극분리 홈을 가진 코어구조에 관한 것이다.The present invention relates to a hole IC mounting structure of a two-phase BLDC motor and a core structure having a pole separation groove. In the Skelton-type small two-phase BLDC motor, a hole IC is accommodated so that the hole IC is stored by cutting the lower end of the inner diameter of the core. And the extension line connecting the hole IC center and the center of the core inner diameter to a hole separation groove, which is an air gap between the inner diameter of the core and the magnet, so that the hole IC is not located at the extremely divided interface of the magnet. By forming the angle, it is possible to change the flow of current quickly, reduce the gogging torque, and eliminate the DP (Dead Point). It is about.
종래의 모터 대부분은 구동전원으로 상용 AC전원을 이용하고, 모터의 회전수를 이 상용 AC전원의 주파수에 의해 제어하고, 쉐이딩 코일(Shading Coil)에 의해회전자의 위치를 검출 할 수 있도록 구성되었다.Most conventional motors use commercial AC power as a driving power source, control the rotational speed of the motor by the frequency of the commercial AC power, and detect the position of the rotor by the shading coil. .
그러나, 각종의 정격 회전수를 사용하기 위해서는 복잡한 제어회로가 별도로 필요하였고, 이에 따른 에너지 손실율은 입력치의 80% 정도를 상회하므로써 심각한 에너지 낭비를 초래해 왔다.However, in order to use various rated rotation speeds, a complicated control circuit was separately required, and thus the energy loss rate was about 80% of the input value, causing serious energy waste.
이러한 단점을 극복하기 위해 등장한 것이 큰 전류가 흘러 효율 저하를 일으키는 쉐이딩 코일(Shading Coil) 대신 홀 IC를 사용하여 회전자의 위치를 검출하므로써 소비전력을 줄일 수 있고, 구동전원으로 DC전원을 사용하여 전압에 의해 회전수를 제어할 수 있도록 한 홀 IC를 이용한 모터이다.In order to overcome this drawback, the power consumption can be reduced by detecting the position of the rotor using Hall IC instead of the Shading Coil which causes large current flow and decreases efficiency. It is a motor using Hall IC that can control the rotation speed by voltage.
그러나, 홀 IC를 채택한 모터에 있어서 가장 중요한 것은 모터가 구동되는 상태에서 전원을 오프(OFF)했다 다시 온(ON)시킬 경우 모터가 회전하지 않거나, 모터의 회전이 원활하지 않는 요인인 DP(Dead Point)를 최소화 해야 한다는 것이다.However, the most important thing in a motor adopting Hall IC is DP (Dead), which is a factor in which the motor does not rotate or the motor does not rotate smoothly when the power is turned off and on again when the motor is driven. Point must be minimized.
이러한 DP(Dead Point)를 제거하기 위해서는 코어와 자석의 간격을 조절하거나 코어의 형상에 변경을 주는 등 매우 다양한 방법들이 사용되어 왔다.In order to remove the dead point (DP), a variety of methods have been used, such as adjusting the distance between the core and the magnet or changing the shape of the core.
본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 스켈턴 타입 소형 2상 BLDC 모터에 있어서 코어의 내경 하단부를 절개하여 홀 IC가 수납되도록 한 홀 IC 수납부를 형성시키고, 홀 IC가 자석의 극분할 된 경계면에 위치하지 않도록 코어 내경과 자석간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈을 홀 IC 수납부 중심과 코어 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 형성시키므로써 전류의 흐름을 빠르게 절환시킬 수 있고, 고깅 토크를 줄일 수 있어 DP(Dead Point)를 제거할 수 있는 2상 BLDC 모터의 홀 IC 취부구조 및 극분리 홈을 가진 코어구조를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and in the Skelton type small two-phase BLDC motor, the lower portion of the inner diameter of the core is cut to form a hall IC accommodating part for accommodating the hall IC, and the hall IC is a magnet. The polarization groove, which is the air gap between the core inner diameter and the magnet, is formed to form a predetermined angle with an extension line connecting the center of the hole IC accommodating portion and the center of the inner diameter of the core so as not to be located at the polarly divided boundary of the current. The object of the present invention is to provide a core structure having a hole IC mounting structure and a pole separation groove of a two-phase BLDC motor capable of quickly changing the flow and reducing the goging torque to remove a dead point (DP).
도 1 은 본 고안의 전체 구성을 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the present invention,
도 2 는 본 고안의 요부 사시도,2 is a perspective view of main parts of the present invention,
도 3 은 본 고안 중 코어의 단면도,3 is a cross-sectional view of the core of the present invention,
도 4 는 본 고안 중 PCB 기판측의 브라켓 측면도,Figure 4 is a side view of the bracket on the PCB substrate side of the present invention,
도 5 는 본 고안의 PCB 기판에 모듈되는 제어회로도.5 is a control circuit diagram module to the PCB substrate of the present invention.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 : 자석11 : 회전축10 magnet 11 rotation axis
20, 20a : 코어22 : 결합돌기20, 20a: core 22: coupling protrusion
22a : 결합 홈23 : 홀 IC 수납부22a: coupling groove 23: Hall IC housing
26, 26a : 극분리 홈30, 30a : 브라켓26, 26a: pole separation groove 30, 30a: bracket
s40 : 보빈43, 43a : 코일s40: bobbin 43, 43a: coil
45, 45a : 고정홈46 : PCB 기판 고정부재45, 45a: fixing groove 46: PCB substrate fixing member
50 : PCB 기판51 : 센서커버50: PCB substrate 51: sensor cover
52, 52a : 안내홈60 : 홀 IC52, 52a: Guide groove 60: Hall IC
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 동작효과를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the subject innovation.
도 1 은 본 고안의 전체 구성을 나타낸 단면도, 도 2 는 본 고안의 요부 사시도, 도 3 은 본 고안 중 코어의 단면도, 도 4 는 본 고안 중 PCB 기판측의 브라켓 측면도, 도 5 는 본 고안의 PCB 기판에 모듈되는 제어회로도로서, 본 고안의 구성은 도 1 내지 도 4 에 도시한 바와 같이 회전축(11)에 결합된 자석(10)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 분리형의 코어(20)(20a)와, 상기 코어(20)(20a)의 좌, 우측에 결합되는 브라켓(30)(30a)과, 상기 코어(20)(20a)가 결합되어 형성된 보빈 결합홈(21)에 결합되는 보빈(40) 및 상기 보빈(40)의 결합방향의 일측 양단면에 형성된 PCB 기판 결합부재(41)에 의해 결합고정되되, 그 상부측에 결합한 센서커버(51)에 의해 홀 IC(60)를 지지토록 한 PCB 기판(50)으로 이루어져 있다.1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the main part of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the core of the present invention, Figure 4 is a side view of the bracket on the PCB substrate side of the present invention, Figure 5 As a control circuit diagram modularized to a PCB substrate, the configuration of the present invention is a separate core 20 having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the magnet 10 coupled to the rotating shaft 11 as shown in Figs. 20a, a bobbin coupled to the bobbin coupling groove 21 formed by coupling the brackets 30 and 30a coupled to the left and right sides of the cores 20 and 20a and the cores 20 and 20a. 40 is fixed by the PCB substrate coupling member 41 formed on both sides of one side of the bobbin 40 in the coupling direction, and supports the hall IC 60 by the sensor cover 51 coupled to the upper side thereof. It consists of a PCB substrate 50.
상기한 자석(10)과 브라켓(30)(30a) 사이에는 자석(10)측으로 부터 대칭으로 칼라(31)(31a)와, 와셔(32)(32a)와, 베어링(33)(33a)이 각각 설치되며, 상기 브라켓(30)(30a)의 내측에 결합되도록 가스킷(34)(34a)이 각각 설치된다.Between the magnet 10 and the brackets 30 and 30a, the collars 31, 31a, the washers 32, 32a, and the bearings 33, 33a are symmetrically from the magnet 10 side. Each is installed, and gaskets 34 and 34a are respectively installed to be coupled to the inside of the brackets 30 and 30a.
또한, 브라켓(30)(30a)에는 오일홈(35)(35a)이 형성되어 고무패킹(35)(35a)이 결합될 수 있도록 되어 있다.In addition, the oil grooves 35 and 35a are formed in the brackets 30 and 30a so that the rubber packings 35 and 35a can be coupled.
상기의 분리형 코어(20)(20a)는 그 하단부에 각각 서로 결합할 수 있도록 결합돌기(22) 및 결합홈(22a)을 형성시켜 서로 결합하여 보빈 결합홈(21)이 형성되도록 하고, 그 일측 코어(20)의 내경 하단을 일부 절개하여 홀 IC 수납부(23)를 형성하며, 상기 브라켓(30)(30a)에 결합되도록 하는 브라켓 결합홈(24)(24a) 및 상기 브라켓(30)(30a)에 형성된 가이드 부재(도면 도시 생략 함)가 가이드 되어 결합을 용이하도록 하는 가이드 홈(25)(25a)이 형성되어 있다.The detachable cores 20 and 20a form a coupling protrusion 22 and a coupling groove 22a to be coupled to each other at the lower end thereof so that the bobbin coupling groove 21 is formed by coupling to each other. The lower portion of the inner diameter of the core 20 is partially cut to form the hole IC accommodating portion 23, and the bracket coupling grooves 24 and 24a and the bracket 30 are coupled to the brackets 30 and 30a. Guide grooves 25 and 25a are formed to guide the guide members (not shown in the drawing) formed at 30a to facilitate engagement.
또한, 코어(20)(20a) 분리면 일측에는 그 내경보다 큰 구경을 가지도록 일부를 절개하여 코어(20)(20a) 내경과 자석(10)간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈(26)(26a)를 형성시키되, 이는 홀 IC(60)가 자석(10)의 극분할 된 경계면에 위치하지 않도록 홀 IC 수납부(23) 중심과 서로 결합된 코어(20)(20a) 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 한다.In addition, a part of the core 20 (20a) separated surface is cut to have a larger diameter than the inner diameter of the core 20 (20a) so that the pole separation groove which is an air gap between the inner diameter of the core 20 (20a) and the magnet 10 ( 26) 26a, which is the center of the inner diameter of the cores 20 and 20a coupled with the center of the hole IC accommodating portion 23 so that the hole IC 60 is not located at the polarized interface of the magnet 10. Make a predetermined angle with the extension line connecting the.
한편, 보빈(40)은 중앙의 분리벽(42)을 대칭으로 코일(43)(43a)이 감겨져 있고, 상기의 보빈결합홈(21)에 결합되도록 코어(20a)의 하단부가 삽입되는 삽입홈(44)과 그 결합방향의 일측 양단면에 형성된 PCB 기판(50)을 결합 고정하기 위한 결합부재(41)가 형성되어 있으며, 상기 두 결합부재(41)에 대칭으로 각각 형성한 고정홈(45)(45a)이 형성되어 있어 고정부재(46)가 결합되도록 구성되어 있다.On the other hand, the bobbin 40 is a coil 43, 43a is wound symmetrically around the center separating wall 42, the insertion groove is inserted into the lower end of the core 20a to be coupled to the bobbin coupling groove 21 A coupling member 41 for coupling and fixing the PCB substrate 50 formed at both end surfaces of one side in the coupling direction thereof is formed, and the fixing grooves 45 formed in the two coupling members 41 symmetrically, respectively. 45a is formed and is configured to couple the fixing member 46.
PCB 기판(50)은 그 상부측에 센서커버(51)를 결합시켜 홀 IC(60)를 지지토록 하였으며, 좌우측에 각각 한 쌍의 안내홈(52)(52a)을 형성시켜 상기의 고정홈(45)(45a)에 대응되어 고정부재(46)에 의해 고정되도록 하였다.The PCB substrate 50 supports the hall IC 60 by coupling the sensor cover 51 to the upper side thereof, and a pair of guide grooves 52 and 52a are formed on the left and right sides, respectively, to fix the grooves. Corresponding to 45) (45a) was to be fixed by the fixing member 46.
한편, 상기의 일측 브라켓(30a)의 형상은 그 하단부를 절개하여 상기 센서커버(51)가 안내되도록 하는 센서커버 가이드홈(36)이 형성되어 있으며, 좌, 우측에 형성된 결합홈(37)(37a)은 상기 코어(20)의 브라켓 결합홈(24)(24a) 대응하기 위해 형성시킨 것이다.On the other hand, the shape of the one side bracket (30a) has a sensor cover guide groove 36 is formed to cut the lower end portion to guide the sensor cover 51, the coupling groove 37 formed on the left, right ( 37a is formed to correspond to the bracket coupling grooves 24 and 24a of the core 20.
상기에 설명한 PCB 기판(50)에는 모터의 구동을 제어하는 공지의 제어회로가 모듈(Modules)되어 있으며, 이 회로의 동작을 참조하여 본 고안이 달성하고자하는 목표인 전류의 흐름을 빠르게 절환시키고, 고깅 토크를 줄일 수 있어 DP(Dead Point)를 제거할 수 있는 동작을 설명한다. 여기서, 이 제어회로는 공지의 회로이므로 자세한 회로 구성은 생략하고자 한다.The PCB substrate 50 described above is a module (Modules) known control circuit for controlling the drive of the motor, by referring to the operation of this circuit to quickly switch the flow of current, which is the aim of the present invention to achieve, The operation to remove the dead point (DP) by reducing the gogging torque will be described. Here, since this control circuit is a known circuit, a detailed circuit configuration is omitted.
홀 IC(60)에서 자석(10)의 움직임을 감지하여 구형파 형태의 전압을 발생시키고, 그 구형파 신호는 스위치 Q1의 베이스에 인가되어 전류가 흐르도록 스위칭 동작한다. 이와 동시에 스위치 Q1의 컬렉터 부분의 신호가 스위치 Q2의 베이스에 인가되어 스위치 Q1의 컬렉터 파형과 위상이 180°변경되어 출력된다.The hall IC 60 senses the movement of the magnet 10 to generate a square wave voltage, and the square wave signal is applied to the base of the switch Q1 to perform a switching operation so that a current flows. At the same time, the signal of the collector portion of the switch Q1 is applied to the base of the switch Q2, and the collector waveform and phase of the switch Q1 are changed 180 degrees and output.
저항 R1과 R2는 홀 IC(60)의 입력부의 풀 업(Pull Up) 저항으로 사용되고, 저항 R3와 R4는 스위치 Q2의 베이스측에 충분한 전류를 공급하기 위해 사용된 것이다.The resistors R1 and R2 are used as pull up resistors at the input of the hall IC 60, and the resistors R3 and R4 are used to supply sufficient current to the base side of the switch Q2.
다이오드 D1은 정전압을 위해 사용되었으며, 스위칭시 역기전압을 방지하기 위해 제너다이오드 ZD1, ZD2이 사용되었고, 모터의 회전방향 및 토크(Torque)를 증가시키기 위해서 보조전원 역할의 컨덴서 C1, C2를 사용하였다.Diode D1 was used for constant voltage, Zener diodes ZD1 and ZD2 were used to prevent counter voltage during switching, and capacitors C1 and C2 used as auxiliary power supplies were used to increase the rotation direction and torque of the motor. .
따라서, 코일(43)(43a)에 전류가 흐르고 스위치 Q1, Q2는 스위칭 동작하여 자석(10)이 회전하게 된다. 이 자석의 회전으로 홀 IC(60)의 출력이 변화되며, 자석이 180°로 회전했을 때 스위치 Q1, Q2의 파형이 절환된다.Therefore, a current flows through the coils 43 and 43a, and the switches Q1 and Q2 are switched to cause the magnet 10 to rotate. The rotation of this magnet changes the output of the hall IC 60, and the waveforms of the switches Q1 and Q2 are switched when the magnet is rotated by 180 degrees.
이것에 의해 코일(43)(43a)에 전류가 흘러 홀 IC(60)가 모터(10)의 신호를 받아 좌회전의 관성력과 새로생긴 자석의 흡인, 반발력으로 자석(10)의 좌회전은 연속적으로 유지되게 된다.As a result, current flows in the coils 43 and 43a, and the Hall IC 60 receives the signal from the motor 10, and the left rotation of the magnet 10 is continuously maintained by the inertia force of the left turn and the suction and repulsion force of the new magnet. Will be.
이 때, 코어(20)(20a) 내경과 자석(10)간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈(26)(26a)이 홀 IC 수납부(23) 중심과 코어(20)(20a) 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 형성되어 있기 때문에 홀 IC(60)는 자석(10)의 극분할된 경계면에 위치하지 않게되어 자속의 흐름이 원활하게 되어 DP(Dead Point)가 제거되게 되고, 이 극분리 홈(26)(26a)과 자석(10)간의 공극에 의해 코일(43)(43a)을 흐르는 전류와 자계의 상호작용으로 발생되는 토크(Torque)가 상승하게 되어 자석(10)이 원활하게 회전하게 된다.At this time, the pole separation grooves 26 and 26a, which are the air gaps between the inner diameters of the cores 20 and 20a and the magnets 10, are centered in the center of the hole IC accommodating portion 23 and the cores 20 and 20a. Since the hole IC 60 is not positioned at the extremely divided interface of the magnet 10, the magnetic flux flows smoothly, and the DP (Dead Point) is formed. The torque generated by the interaction between the current flowing through the coils 43 and 43a and the magnetic field is increased by the gap between the pole separation grooves 26 and 26a and the magnet 10. 10 rotates smoothly.
따라서, 위에 설명한 바와 같은 동작에 의해 본 고안이 달성하고자 하는 목표인 전류의 흐름을 빠르게 절환시키고, 고깅 토크를 줄일 수 있어 DP(Dead Point)를 제거할 수 있는 2상 BLDC 모터의 홀 IC 취부구조 및 극분리 홈을 가진 코어구조를 제공할 수 있게 된다.Therefore, the Hall IC mounting structure of the two-phase BLDC motor that can quickly switch the flow of current which is the aim of the present invention and reduce the gogging torque by the operation as described above, can eliminate the dead point (DP). And a core structure having polar separation grooves.
이상에서 설명한 바와 같은 구성 및 동작을 갖는 본 고안을 사용함에 의해 얻을 수 있는 효과는 2상 BLDC 스켈턴 타입 소형전동기에 있어서, 회전자로 사용한 영구자석과 회전자의 위치를 검출하는 홀 IC를 사용한 모터의 코어를 분리형으로 하고, 코어 내경과 자석간의 에어 갭(Air Gap)인 극분리 홈이 홀 IC 수납부 중심과 코어 내경 중심을 연결한 연장선상과 소정의 각을 이루도록 형성하므로써 홀 IC가 자석의 극분할된 경계면에 위치하지 않게되어 자속의 흐름이 원활하게 되어 DP(Dead Point)가 제거되어 모터의 성능을 향상 시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 저소비 전력화를 이루므로써 에너지 절약에 기여할 수 있는 등의 매우 유용한 효과가 있다.The effect obtained by using the present invention having the configuration and operation as described above is a two-phase BLDC Skelton type small motor, which uses a Hall IC for detecting the position of the permanent magnet and the rotor used as the rotor. The hole IC is formed by separating the core of the motor and forming the pole separation groove, which is an air gap between the core inner diameter and the magnet, to form a predetermined angle with an extension line connecting the center of the hole IC housing and the core inner diameter. It is not located on the boundary of the dividing line, so the flow of magnetic flux is smooth and DP (Dead Point) is removed, which not only improves the performance of the motor, but also contributes to energy saving by achieving low power consumption. This is a very useful effect.
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