KR200296035Y1 - Aspiration Motor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 단상 구동-단일 위치검지소자를 채용한 브러시레스 직류(BLDC) 모터에서 코깅 노이즈를 최소화하면서 데드 포인트를 제거할 수 있는 요크 구조를 갖는 어스피레이션 모터에 관한 것이다.The present invention relates to an aspiration motor having a yoke structure capable of eliminating dead points while minimizing cogging noise in a brushless direct current (BLDC) motor employing a single phase drive-single position detector.
본 고안은 회전축(7)에 임펠러(2)가 일체로 구비되고 하측에 마그넷(14)이 형성된 로터와, 회전축을 지지하며 마그넷과 간격을 갖고 위치 고정된 지지 브라켓(3a)과, 지지 브라켓의 상부에 마그넷과 대향 배치되는 단일 스테이터 코일(13)과, 외주부(15a) 및 내주부(15b)가 정육각 밴드형상을 이루며 외주부의 각 모서리를 라운딩 처리된 스테이터 요크(15)와, 지지 브라켓의 하부에 결합되는 PCB(6)와, 스테이터 요크의 각 모서리가 각 마그넷의 센터와 대향할 때 마그넷의 경계면으로부터 1/4 자극폭 만큼 편이되도록 위치 설정되어 PCB에 설치되는 단일의 홀소자(19)로 구성되며, 로터가 정지할 때 요크의 모서리 부분이 각 마그넷의 센터를 향하는 위치에서 정지되고, 홀소자는 자극의 경계면으로부터 벗어난 지점에 정지하여 자기기동 불능상태를 해소하며 코깅 노이즈를 감소시키게 된다.The present invention is provided with an impeller (2) integrally provided on the rotary shaft (7) and a magnet (14) formed on the lower side, a support bracket (3a) that is supported by the rotation shaft and spaced apart from the magnet, and the support bracket A single stator coil 13 disposed opposite the magnet on the upper portion, the outer circumference portion 15a and the inner circumference portion 15b form a regular hexagonal band shape, and rounding the corners of the outer circumference portion with the stator yoke 15 and the support bracket. PCB (6) coupled to the bottom and a single Hall element (19) installed on the PCB is positioned so as to be shifted by 1/4 magnetic pole width from the boundary of the magnet when each corner of the stator yoke facing the center of each magnet When the rotor stops, the corner of the yoke stops at the position toward the center of each magnet, and the hole element stops at the point away from the boundary of the magnetic pole to solve the inability to start the cogging furnace. Reduce the ease.
Description
본 고안은 어스피레이션 모터에 관한 것으로, 특히 단상 구동-단일 위치검지소자를 채용한 브러시레스 직류(BLDC) 모터에서 코깅 노이즈(Cogging Noise)를 최소화하면서 데드 포인트를 제거할 수 있는 요크 구조를 갖는 어스피레이션 모터에 관한 것이다.The present invention relates to an aspiration motor, and particularly has a yoke structure capable of removing dead points while minimizing cogging noise in a brushless direct current (BLDC) motor employing a single phase drive-single position detector. It relates to an aspiration motor.
자동차 실내 공조를 목적으로 자동차 실내의 온도를 측정하기 위하여 실내의 공기를 흡입하는 용도로 도 1a 및 도 1b에 도시된 어스피레이션 모터(Aspiration Motor)가 사용되고 있다.An aspiration motor shown in FIGS. 1A and 1B is used to inhale indoor air in order to measure the temperature of the interior of a vehicle for the purpose of air conditioning in a vehicle.
어스피레이션 모터는 스테이터 코일(3)에 전원이 공급되면 그의 상측에 위치되어 로터를 이루는 마그넷(4)이 회전하게 되어 이와 일체로 형성된 임펠러(2)도 중앙부가 슬리브(8)에 의해 축(7)이 지지되어 회전이 이루어진다. 그 결과 하우징(1)의 상측 입구로부터 흡입된 공기가 하우징의 측면으로 배출된다.When the aspiration motor is supplied with power to the stator coil 3, the magnet 4 constituting the rotor is rotated so that the impeller 2 formed integrally therewith also has a central portion formed by the sleeve 8 with the shaft 8. 7) is supported to rotate. As a result, the air sucked in from the upper inlet of the housing 1 is discharged to the side of the housing.
상기 스테이터 코일(3)은 지지 브라켓(3a)에 고정되고 지지 브라켓(3a)은 그의 배면에 자기회로를 형성하는 백 요크(5)가 장착된 상태로 하우징(1)에 고정되며, 스테이터 코일에 대한 구동신호를 공급하는 제어용 PCB(6)는 지지 브라켓의 저면에 고정된다. 도 1b에서 부재번호 10은 슬리브 지지용 보스, 11은 임펠러의 상승을 저지하기 위한 스토퍼를 나타낸다.The stator coil 3 is fixed to the support bracket 3a, and the support bracket 3a is fixed to the housing 1 with the back yoke 5 mounted thereon to form a magnetic circuit on its back, and to the stator coil. The control PCB (6) for supplying a drive signal for is fixed to the bottom of the support bracket. In Fig. 1B, reference numeral 10 denotes a sleeve supporting boss, and 11 denotes a stopper for preventing the impeller from rising.
상기와 같은 어스피레이션 모터에는 토크가 크고 제어성이 좋은 브러시레스 직류 모터가 사용되며, 그 구조는 박형화를 위해 축방향에 공극을 갖는 액셜 갭 구조의 디스크형 브러시레스 직류 모터를 채용하고 있다.A brushless DC motor having a large torque and good control is used for the aspiration motor as described above, and the structure employs a disk-type brushless DC motor having an axial gap structure having air gaps in the axial direction for thinning.
이러한 브러시레스 직류 모터에서 마그넷 로터의 N극 및 S극 자극을 검출하여 스테이터 코일에 대한 구동전류의 절환신호를 발생하기 위한 위치검출용홀(Hall)소자는 고가이므로 1개만을 사용한 구동회로를 사용하고 있다.Since the brushless DC motor detects the N pole and the S pole stimulus of the magnet rotor and generates the switching signal of the drive current for the stator coil, the position detection Hall element is expensive, so use only one drive circuit. have.
이 경우 1개의 홀소자를 사용하는 경우는 홀소자가 로터 자극의 경계면에 위치할 때 홀소자의 자극검출이 이루어지지 않아 스테이터 코일에 대한 전류공급이 이루어지지 못하므로 기동이 이루어지지 못하는 데드 포인트(Dead Point)가 존재하게 되어 모터의 자기기동이 가능하게 하기 위한 방안이 강구되고 있다.In this case, when one Hall element is used, when the Hall element is located at the boundary of the rotor magnetic pole, the magnetic pole detection of the Hall element is not performed, and thus the current cannot be supplied to the stator coil. There is a plan to enable the self-start of the motor to exist.
이러한 단일 홀소자 방식에서는 자기기동 방안으로서 일본 특개소61-54860호에 개시된 바와 같이 스테이터에 고정용 자석을 이용하여 홀소자가 로터의 자극 경계면(즉, 중성점)을 벗어나도록 보조자석을 사용하는 방법과 도 2와 같은 스테이터 요크의 형상을 특수하게 설계하여 사용하는 방법이 있다.In the single-hole element method, as a method for starting a magnetic element, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-54860, a method of using an auxiliary magnet so that the hall element deviates from the magnetic pole boundary (ie, the neutral point) of the rotor by using a magnet fixed to the stator; There is a method of specially designing and using the shape of the stator yoke as shown in FIG.
상기 스테이터 요크 방식에서는 도 2에 도시된 바와 같이 스테이터 요크(5)의 형상을 외주면이 육각형상을 이루며, 내주면이 원형을 갖도록 구성하여 로터 마그넷(4)과 요크(5) 사이의 자기현상에 의해 자극의 센터가 요크(5)의 면적이 넓은 지점에 위치시킴에 의해 홀소자(9)가 자극의 경계면으로부터 15˚만큼 벗어나도록 하여 자기기동 불능 현상을 피하고 있다.In the stator yoke method, as illustrated in FIG. 2, the outer circumferential surface of the stator yoke 5 has a hexagonal shape, and the inner circumferential surface of the stator yoke 5 has a circular shape, and is caused by a magnetic phenomenon between the rotor magnet 4 and the yoke 5. By locating the center of the magnetic pole at a point where the area of the yoke 5 is large, the Hall element 9 is shifted by 15 degrees from the boundary of the magnetic pole, thereby avoiding the magnetic starting impossibility.
도 2에서 도 1a와 동일한 요소에 대하여는 동일한 부재번호가 부여되었다.In Fig. 2, the same reference numerals are assigned to the same elements as in Fig. 1A.
이러한 종래의 자기기동 구조에서는 스테이터 요크에 의해 자기회로 내의 투자율이 변화하여 홀소자가 로터 마그넷의 자극을 감지하여 구형파의 출력을 발생할 때 요크의 구조가 육각형상을 이루고 있어, 상기 구형파 출력에 영향을 미쳐 코깅 노이즈(Cogging Noise)가 발생하며, 그 결과 차량의 실내공조용으로 사용되는 어스피레이션 모터에서 치명적인 진동 소음이 발생하게 된다.In the conventional self-starting structure, the permeability in the magnetic circuit is changed by the stator yoke, and when the Hall element senses the magnetic pole of the rotor magnet to generate the square wave output, the yoke structure is hexagonal, affecting the square wave output. Cogging noise is generated, and as a result, fatal vibration noise is generated in the aspiration motor used for the indoor air conditioning of the vehicle.
또한 특수한 형상을 갖는 스테이터 요크를 스테이터에 위치시킬 때 육각형 요크의 모서리와 홀소자 및 스테이터 코일 사이에 일정한 각도를 유지하도록 위치설정하는 것이 필요하며, 만약 요크의 위치가 틀어지는 경우 데드 포인트가 발생하여 자기기동이 이루어지지 못하는 문제가 존재한다.In addition, when the stator yoke having a special shape is placed on the stator, it is necessary to position it so as to maintain a constant angle between the corner of the hexagonal yoke and the hole element and the stator coil. If the yoke is misaligned, a dead point occurs and There is a problem that can not be activated.
더욱이, 상기 도2의 브러시레스 직류 모터에서는 2개의 스테이터 코일을 사용하고 있어 단일의 스테이터 코일을 사용하는 경우에 비하여 회전 토크는 크게 되나 제조비용이 증가하는 문제가 있다.Furthermore, in the brushless DC motor of FIG. 2, two stator coils are used. As a result, the rotational torque is larger than that of a single stator coil, but the manufacturing cost is increased.
따라서 본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 단상 구동-단일 위치검지소자를 채용한 모터에서 코깅 노이즈(Cogging Noise)를 최소화하면서 요크의 조립 작업성이 높고 데드 포인트를 제거할 수 있는 요크 구조를 갖는 어스피레이션 모터를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and its purpose is to minimize the cogging noise in the motor employing the single-phase drive-single position detection element while assembling the yoke and increasing the dead point. It is to provide an aspiration motor having a yoke structure that can be removed.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 어스피레이션 모터의 평면도 및 도 1a의 X-X선 단면도,1A and 1B are a plan view of a conventional aspiration motor and an X-X cross-sectional view of FIG. 1A, respectively;
도 2는 종래의 2상 구동방식 어스피레이션 모터의 구성도,2 is a configuration diagram of a conventional two-phase drive type aspiration motor,
도 3은 본 고안에 따른 단상 구동방식 어스피레이션 모터의 구성도,3 is a configuration diagram of a single phase drive type aspiration motor according to the present invention,
도 4는 본 고안에 따른 백 요크를 나타내는 평면도이다.Figure 4 is a plan view showing a back yoke according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
1 ; 하우징 2 ; 임펠러One ; Housing 2; Impeller
3a ;지지 브라켓 6 ; PCB3a; support bracket 6; PCB
7 ; 회전축 13 ; 스테이터 코일7; Axis of rotation 13; Stator coils
14 ; 마그넷 15 ; 스테이터 요크14; Magnet 15; Stator York
15a ; 외주부 15b ; 내주부15a; Outer periphery 15b; Housewife
19 ; 홀소자19; Hall element
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 회전축에 방사상으로 뻗어 있는 다수의 임펠러가 일체로 구비되고 하측에 2N(N은 양의 정수)개 원환상으로 다수의 마그넷이 형성된 로터와, 중앙부에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하며 상기 다수의 마그넷과 소정의 간격을 갖고 위치 고정된 지지 브라켓과, 상기지지 브라켓의 상부에 마그넷과 대향하여 배치되며 삼각형상으로 이루어진 단일 스테이터 코일과, 상기 지지 브라켓의 배면에 설치되며 외주부 및 내주부가 정육각 형상을 이루는 밴드 형상으로서 외주부의 각 모서리를 라운딩 처리하여 전체적으로 원형에 근접한형상을 갖는 스테이터 요크와, 상기 지지 브라켓의 하부에 결합되며 스테이터 코일에 대한 구동신호를 공급하는 제어용 인쇄회로기판(PCB)과, 상기 스테이터 요크의 각 모서리가 각 마그넷의 센터와 대향할 때 마그넷의 경계면으로부터 1/4 자극폭 만큼 편이되도록 위치 설정되어 상기 PCB에 설치되며 로터의 회전시에 자극의 위치감지신호를 발생하는 단일의 홀소자로 구성되며, 상기 로터가 정지하는 경우 로터 마그넷과 요크 사이의 자기현상에 의해 각 마그넷의 센터가 요크(15)의 실효면적 폭이 가장 넓은 지점과 대향하도록 요크의 모서리 부분이 각 마그넷의 센터를 향하는 위치에서 정지되고, 홀소자는 자극의 경계면으로부터 1/4 자극폭 만큼 벗어난 지점에서 정지하는 것을 특징으로 하는 어스피레이션 모터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a rotor provided with a plurality of impellers extending radially on the rotating shaft integrally and a plurality of magnets in a 2N (N is a positive integer) annular on the lower side, and the center A support bracket fixed to a plurality of magnets and rotatably positioned at a predetermined distance from the plurality of magnets, a single stator coil disposed on an upper portion of the support bracket so as to face the magnet, and having a triangular shape, and a rear surface of the support bracket; It is installed in the outer periphery and the inner periphery is a band shape that forms a regular hexagon, rounding each corner of the outer periphery of the stator yoke having a shape almost close to the circular, and coupled to the lower portion of the support bracket and driving signal for the stator coil A control printed circuit board (PCB) to be supplied and each corner of the stator yoke are each When it is opposed to the center of the magnet, it is positioned so as to be shifted by 1/4 magnetic pole width from the boundary of the magnet, and is installed on the PCB, and consists of a single Hall element that generates a position sensing signal of the magnetic pole when the rotor rotates. In the case of stopping, the magnetic phenomenon between the rotor magnet and the yoke stops at the position where the edge of the yoke faces the center of each magnet so that the center of each magnet faces the point where the effective area width of the yoke 15 is widest. The ruler provides an aspiration motor characterized in that it stops at a point away from the interface of the magnetic poles by a quarter magnetic pole width.
상기한 바와 같이 본 고안에서는 스테이터 요크의 외각 모양은 정육각형에서 원형에 근접하게 모서리를 라운딩 처리하여 원형에 근접하게 형성함에 의해 코깅 노이즈(Cogging Noise)를 최소화함과 동시에 내측에 원이 아닌 정육각 모양을 줘서 스테이터 기판과 정확한 위치에 위치 설정될 수 있고 기판 고정작업의 작업성을 높일 수 있다.As described above, in the present design, the outer shape of the stator yoke is rounded from the regular hexagon to the round to form a round shape, thereby minimizing the cogging noise and at the same time not the circular hexagon inside. It can be positioned in the correct position with the stator board and improves the workability of the board fixing operation.
(실시예)(Example)
이하에 상기한 본 고안을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 3은 본 고안에 따른 단상 구동방식 어스피레이션 모터의 구성도, 도 4는 본 고안에 따른 백 요크를 나타내는 평면도이다.3 is a block diagram of a single phase drive type aspiration motor according to the present invention, Figure 4 is a plan view showing a back yoke according to the present invention.
도 3을 참고하면 본 고안에 따른 어스피레이션 모터는 단상 구동방식으로서,삼각형으로 이루어진 단일의 스테이터 코일(13)과 6개의 N극 및 S극 마그넷(14)이 교대로 분할 착자된 로터 구조를 갖고 있다.Referring to Figure 3, the aspiration motor according to the present invention is a single-phase driving method, a single stator coil 13 consisting of a triangle and six N-pole and S-pole magnet 14 alternately magnetized divided rotor structure Have
상기 로터에는 도 1b의 종래와 같이 임펠러(도시되지 않음)가 일체로 결합되어 있고, 상기 스테이터 코일(13)은 지지 브라켓에 고정되며 지지 브라켓의 배면에 자기회로를 형성하는 스테이터 요크(15)가 장착된 상태로 외주부가 하우징에 고정되고, 그의 하면에는 스테이터 코일에 대한 구동신호를 공급하는 제어용 PCB가 고정된다.An impeller (not shown) is integrally coupled to the rotor as in the conventional art of FIG. 1B, and the stator coil 13 is fixed to the support bracket and has a stator yoke 15 for forming a magnetic circuit on the back of the support bracket. The outer peripheral portion is fixed to the housing in a mounted state, and a control PCB for supplying a driving signal for the stator coil is fixed to the lower surface thereof.
본 고안에서는 스테이터 요크(15)의 형상을 종래의 요크에서 변형시켜 도 4에 도시된 형상을 갖는다. 즉, 요크(15)의 외주부(15a)는 로터의 자극수와 동일한 수의 정육각형에서 원형에 근접하게 각각의 모서리를 라운딩 처리하여 전체적으로 원형에 근접한 형상을 취하고, 동시에 내주부는 외주부와 반대로 원이 아닌 정육각 모양을 갖도록 형성하였다.In the present invention, the shape of the stator yoke 15 is modified from the conventional yoke to have the shape shown in FIG. That is, the outer circumferential portion 15a of the yoke 15 has rounded corners close to the circle in the same number of regular hexagons as the number of poles of the rotor, thereby taking a shape near the circle as a whole, and at the same time, the inner circumferential portion has a circle opposite to the outer circumferential portion. It was formed to have a regular hexagonal shape.
또한 홀소자(19)는 육각형 스테이터 요크(15)의 모서리 및 자극의 경계면으로부터 대략 1/4 자극폭, 즉 15˚ 만큼 편이시켜서 위치 설정시킨다. 상기 홀소자의 편이각도는 자석에서 자석의 세기가 가장 센곳이 자석의 1/4 또는 3/4 부분이기 때문이다. 도 3에서 부재번호 17은 슬리브 지지용 보스로서 스테이터 요크를 지지하는 지지 브라켓(3a)의 중앙부로부터 연장 형성된다.Further, the Hall element 19 is positioned by shifting approximately 1/4 magnetic pole width, that is, 15 °, from the edge of the hexagonal stator yoke 15 and the boundary surface of the magnetic pole. This is because the deviation angle of the Hall element is the 1/4 or 3/4 portion of the magnet where the strength of the magnet is the strongest in the magnet. In Fig. 3, reference numeral 17 extends from the center of the support bracket 3a for supporting the stator yoke as a sleeve support boss.
이와 같은 스테이터 요크(15)를 채용하는 경우 본 고안의 모터에서는 종래와 유사하게 모터의 구동이 정지되면 로터 마그넷(14)과 요크(15) 사이의 자기현상에 의해 각 마그넷(14)의 센터가 요크(15)의 실효면적(마그넷과 요크가 겹치는 부분의면적) 폭이 가장 넓은 지점, 즉 요크(15)의 모서리 부분이 각 마그넷(14)의 센터를 향하도록 위치된 각도에서 정지하게 된다.In the case of employing such a stator yoke 15, in the motor of the present invention, when the driving of the motor is stopped similarly to the conventional art, the center of each magnet 14 is caused by the magnetic phenomenon between the rotor magnet 14 and the yoke 15. The effective area of the yoke 15 (area of the portion where the magnet and the yoke overlap) is stopped at the point where the width is widest, that is, the corner portion of the yoke 15 faces the center of each magnet 14.
그 결과 홀소자(19)는 도 3과 같이 자동적으로 자극의 경계면으로부터 15˚만큼 벗어난 지점에서 정지하게 되어, 홀소자(19)도 마그넷의 극을 감지할 수 있어 코일에 전류를 흐를 수 있게 하여, 모터를 구동시킬 수 있다. 따라서, 재 기동시에 자기기동 불능 현상을 피하게 된다. 이 경우 상기 요크(15)는 외주부(15a)의 모서리가 원형에 근접하게 되어 있어 코깅 노이즈(Cogging Noise)를 최소화할 수 있게 된다.As a result, as shown in Fig. 3, the Hall element 19 automatically stops at a point 15 degrees away from the boundary of the magnetic pole, and the Hall element 19 can also detect the pole of the magnet so that a current can flow through the coil. Can drive the motor. Therefore, the self-inability phenomenon is avoided at the restart. In this case, the yoke 15 has a corner of the outer circumferential portion 15a close to a circle, thereby minimizing cogging noise.
더욱이, 요크(15)의 내주부는 6각 형상 구조를 이루고 있으므로 스테이터 코일(13)을 지지하기 위한 지지 브라켓의 배면에 고정될 때 PCB에 장착되는 홀소자(19)와 설정된 각도로 배치하는 작업이 매우 용이하게 이루어질 수 있게 된다.Furthermore, since the inner circumferential portion of the yoke 15 has a hexagonal structure, the inner circumferential portion of the yoke 15 is disposed at a set angle with the hall element 19 mounted on the PCB when it is fixed to the rear surface of the support bracket for supporting the stator coil 13. This can be done very easily.
그 결과 홀소자가 장착된 PCB와 요크 사이의 위치설정이 쉽게 정확하게 될 수 있고 기판 고정작업의 작업성을 높일 수 있다.As a result, the positioning between the yoke-mounted PCB and the yoke can be easily and accurately improved, and the workability of the substrate fixing work can be increased.
상기한 바와 같이 본 고안에서는 스테이터 요크의 형상을 변경시킴에 의해 코깅 노이즈(Cogging Noise)를 최소화함과 동시에 홀소자가 장착된 PCB와 요크 사이의 위치설정이 쉽고 정확하게 이루어질 수 있어 기판 고정작업의 작업성을 높일 수 있다. 또한 단상 코일-단일 위치검지소자를 채용함에 의해 제조비용의 절감과 효과적인 데드 포인트를 제거할 수 있게 된다.As described above, the present invention minimizes cogging noise by changing the shape of the stator yoke, and at the same time, positioning between the PCB and the yoke on which the hall element is mounted can be easily and accurately performed, thereby improving the workability of the substrate fixing work. Can increase. In addition, by adopting a single-phase coil-single position detector, it is possible to reduce manufacturing costs and eliminate effective dead points.
이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described by way of specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the general knowledge in the art to which the present invention belongs without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have
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