KR20080029132A - 비엘디씨 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 발명이다. 이를 위하여, 코일이 감긴 티스를 통하여 자기장을 발생시키는 스테이터, 영구자석이 구비되어 상기 스테이터와의 상호작용으로 회전하는 로터, 상기 로터의 회전을 제어하는 회로를 가지며, 상기 로터의 위치 또는 속도를 검지하는 홀센서가 구비된 인쇄회로기판, 그리고 상기 홀센서가 삽입되는 홀센서수용부와 상기 홀센서케이스를 상기 인쇄회로기판에 고정시키는 고정부를 가지는 홀센서케이스를 포함하여 구성되는 비엘디씨 모터를 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 비엘디씨 모터에서 홀센서를 보호하여 오작동 및 고장을 방지함으로써 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

비엘디씨 모터, 홀센서, 홀센서케이스

Description

비엘디씨 모터 {BLDC MOTOR}

도 1은 종래기술에 따른 비엘디씨 모터에서 홀센서가 설치된 모습을 나타내는 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터에서 홀센서에 홀센서케이스가 설치된 모습을 나타내는 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 홀센서케이스의 상면을 나타내는 평면도;

도 4는 도 3의 홀센서케이스의 사시도;

도 5는 홀센서케이스의 후크를 사출성형하기 위한 금형을 비교설명하기 위한 단면도;

도 6은 본 발명에 따른 후크를 사출성형하기 위한 금형을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 인쇄회로기판 30 : 홀센서

100 : 홀센서케이스 110 : 홀센서수용부

130 : 고정부 140 : 연결부

본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 것으로, 상세하게는 구조를 개선하여 홀센서를 보호하는 홀센서케이스를 구비한 비엘디씨 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 비엘디씨 모터는 디씨 모터에서 브러시와 정류자(Commutator)를 없애고 전자적인 정류 기구를 설치한 모터이다. 따라서, 기계적인 노이즈뿐만 아니라, 전기적인 노이즈도 발생되지 않는다.

이너로터형 비엘디씨 모터는 중심에 영구자석이 구비되어 회전하는 로터가 있고, 그 둘레에 구동코일이 설치된 스테이터가 있다.

비엘디씨 모터의 작동 원리는 디씨 모터와 동일하다. 다만, 비엘디씨 모터에는 정류자가 없기 때문에 이것에 대신하는 전자 정류회로가 필요하다.

상기 전자 정류회로는 홀센서 등의 자극 센서를 사용하여 로터가 어느 위치에 있는가를 검지하고, 이 신호를 기초로 전자 회로를 제어하여 회전 자기장을 발생시킨다.

상기 홀센서는 홀효과(Hall effect)라고 하는 전류자기효과를 응용한 것이다.

구체적으로, 홀효과를 간단히 설명하면, InSb(인듐 안티몬)이나 GaAs(갈륨 비소) 등의 화합물 반도체에 전류를 흐르게 하고 자기장을 직각으로 가하면 그 양단에 기전력(홀전압)이 발생한다.

상기한 현상을 이용하여 상기 홀전압을 측정하면, 가해지는 자기장이 N극인지 S극인지 판별할 수 있다.

홀센서는 상기와 같은 원리를 이용하여 로터에 구비되어 있는 영구자석의 극의 변화를 감지하여 상기 로터의 위치 또는 속도를 알 수 있게 하는 센서이다.

도 1을 참조하면, 종래의 홀센서는 보다 안정적으로 로터의 위치 또는 속도를 검지하기 위하여 복수 개가 인쇄회로기판 상에 구비된다. 상기 복수 개의 홀센서는 상기 인쇄회로기판에 별개로 하나하나 꽂아 설치된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 비엘디씨 모터에서 홀센서는 매우 민감한 소자이므로 외부환경에 의하여 그대로 노출되면 오동작 및 고장이 생길 염려가 있어 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 외부환경에 노출되어 사용하다 보면 인쇄회로기판과의 접점이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 비엘디씨 모터의 구조를 개선하여, 상기 홀센서를 보호하여 내구성을 향상시킨 비엘디씨 모터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 코일이 감긴 티스를 통하여 자기장을 발생시키는 스테이터, 영구자석이 구비되어 상기 스테이터와의 상호작용으로 회전하는 로터, 상기 로터의 회전을 제어하는 회로를 가지며, 상기 로터의 위치 또는 속도를 검지하는 홀센서가 구비된 인쇄회로기판, 그리고 상기 홀센서가 삽입되는 홀센서수용부와 상기 홀센서케이스를 상기 인쇄회로기판에 고정시키는 고정부를 가지는 홀센서케이스를 포함하여 구성되는 비엘디씨 모터를 제공한다.

상기 홀센서는 복수 개이고, 상기 홀센서케이스는 상기 복수 개의 홀센서를 고정하도록 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 홀센서케이스는 복수 개의 홀센서수용부와 상기 홀센서수용부를 연결하는 연결부를 포함할 수도 있다.

상기 홀센서수용부는 상기 홀센서가 소정 방향으로만 삽입되도록 상기 홀센서의 형상에 따라 비대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 홀센서수용부는 상기 홀센서수용부의 끝단으로 갈수록 내부 단면적의 크기가 작아지게 할 수 있다.

한편, 상기 고정부는 후크인 것이 바람직하다. 또한, 상기 후크는 상기 연결부에 구비되고, 상기 후크 사이에는 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 홀센서수용부는 상기 티스 사이에 끼워져 고정될 수도 있다.

본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

종래와 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비엘디씨 모터는 전류가 흐르는 코일을 통하여 자기장을 발생시키는 스테이터(미도시), 영구자석이 구비되어 상기 스테이터에서 발생된 자기장에 의하여 회전력을 받아 회전하는 로터(미도시), 상기 로터의 회전을 제어하는 회로를 가지는 인쇄회로기판(20), 상기 인쇄회로기판에 연결되어 상기 로터의 위치 또는 속도를 검지하는 홀센서(30), 상기 홀센서를 보호하는 홀센서케이스를 포함하여 구성된다.

각각의 구성을 설명하면 다음과 같다.

상기 스테이터는 복수 개의 코일이 감긴 티스가 원주 상에 배열된 형태로 되어 있으며, 보통 u,v,w의 3상으로 구성된 코일을 사용한다. 3상 모터는 단상 모터에 비하여 별도의 시동코일이 필요 없으며, 안정적이다.

상기 3상으로 구성된 코일에 의하여 회전자기장이 발생된다.

또한, 상기 코일의 양단은 절연체로 덮어진다.

상기 로터는 상기 스테이터의 코일에 대향하는 면에 영구자석이 구비되어 스테이터에서 발생되는 자기장에 의하여 힘을 받아 회전하게 된다.

상기 로터는 상기 스테이터의 안쪽에 구비되는 이너로터와 상기 스테이터의 외부에 구비되는 아우터로터 등이 있다.

상기 인쇄회로기판(20)은 상기 로터의 회전을 제어하는 회로를 가지며, 일반적으로 상기 스테이터 상에 구비된다.

비엘디씨 모터의 경우 일반 디씨 모터에 구비되는 브러시와 정류자(commutator)가 없으므로 전자적으로 그 역할을 하는 정류회로가 필요하다.

상기 로터의 회전을 제어하기 위해서 상기 로터의 위치 또는 속도를 검지할 필요가 있다.

상기 홀센서(30)는 상기 로터에 구비되어 있는 영구자석에서 발생되는 자기장의 크기 및 방향을 감지하여 자석의 극변화에 따라 상기 로터의 위치 또는 속도 를 검지할 수 있게 하는 역할을 한다.

따라서, 상기 홀센서(30)는 상기 로터의 영구자석과 대향되는 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 홀센서(30)는 안정성을 높이기 위하여 복수 개가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 홀센서(30)는 매우 민감한 소자이므로 외부환경에 노출되었을 경우 오작동 및 고장의 염려가 크다. 또한, 인쇄회로기판에서 접점이 떨어질 염려도 있다.

상기 홀센서케이스(100)는 상기와 같은 홀센서(30)의 취약점을 보호하기 위하여 상기 홀센서(30)를 감싸는 형태로 구비된다. 또한, 상기 홀센서케이스(100)는 전기가 통하지 않는 절연물질로 구성되며 비자성인 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 홀센서케이스(100)에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 3은 홀센서케이스(100)의 윗면에서 바라본 평면도이고, 도 4는 상기 홀센서케이스(100)의 사시도이다.

본 실시예에서 홀센서케이스(100)는 홀센서수용부(110), 고정부(130), 연결부(140)를 포함한다.

상기 홀센서수용부(110)는 상기 홀센서(30)가 삽입될 수 있도록 홀센서삽입홈(112)이 구비된다.

상기 홀센서(30)가 상기 홀센서수용부(110)에 삽입될 때, 반대 방향으로 삽입되면, 인쇄회로기판(20)에도 반대방향으로 설치된다. 이렇게 되면, 홀센서(30)의 기능을 제대로 발휘할 수 없다.

이러한 것을 방지하고, 조립을 용이하게 하기 위하여 상기 홀센서수용부(110)는 상기 홀센서(30)가 소정 방향으로만 삽입되도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 홀센서삽입홈(112)은 상기 홀센서(30)의 형상에 따라 비대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 홀센서삽입홈(112)에 모따기(114)를 하여 상기 홀센서(30)가 반대방향으로 삽입될 수 없도록 할 수 있다.

또한, 상기 홀센서(30)의 위 아래 방향이 잘못 삽입되는 것을 방지하기 위하여 상기 홀센서삽입홈(112)에 테이퍼를 주는 것이 바람직하다. 즉, 상기 홀센서삽입홈(112)은 상기 홀센서수용부(110)의 끝단으로 갈수록 단면적의 크기가 작아지게 하여 상기 홀센서(30)를 잘못 삽입하면 아예 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 테이퍼는 상기 홀센서수용부(110)의 일면에만 구비될 수도 있다.

상기 홀센서수용부(110)는 상기 홀센서(30)의 갯수만큼 구비되는 것이 바람직하며, 이때 상기 홀센서수용부(110)는 연결부(140)에 의하여 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 홀센서케이스(100)가 일체로 형성됨으로써 복수 개의 홀센서(30)를 한꺼번에 조립할 수 있어 생산성이 향상된다.

상기 홀센서수용부(110) 사이에 구비되는 연결부(140)에는 상기 홀센서케이스(100)를 고정시킬 수 있는 고정부(130)가 구비된다.

상기 홀센서케이스(100)는 상기 홀센서(30)가 인쇄회로기판(20)에 연결되므로 인쇄회로기판(20)에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 고정부(130)는 여러가지가 될 수 있지만 간편하게 조립되고, 다른 별도의 체결부재가 필요없는 후크로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 후크를 포함한 홀센서케이스(100)는 사출성형으로 제작되는 것이 바람직하며, 이때 상기 후크 사이에는 후크홀(120)이 형성되게 성형하는 것이 좋다. 그 이유는 다음과 같다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 후크를 사출성형하기 위한 금형에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 6은 모두 후크부분을 사출성형하기 위한 금형의 단면을 나타내며, 도 5는 상기 후크홀이 형성되지 않은 경우를 나타내고, 도 6은 후크홀이 형성된 경우를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 상기 후크 사이에 후크홀이 형성되지 않고 연결되어 있으면, 금형은 상부금형(1), 하부금형(2), 사이드금형(4)의 3개가 필요하다. 즉, 상기 사이드금형(3)은 사출성형후 위쪽으로 빼낼수가 없으므로 옆으로 빼내야 한다.

한편, 도 6을 참조하면, 후크홀(120)이 형성되는 경우에는 금형은 상부금형(1a)과 하부금형(2a)의 두 개만 필요하다.

따라서, 후크홀(120)이 형성되는 경우 제작시 금형을 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 후크홀(120)이 형성됨으로써 후크와 연결부(140)와의 라운드형 결합구조가 없어지므로 상기 후크의 탄성이 더 향상되어 고정시 삽입이 더욱 용이해진다.

본 발명에 따른 홀센서케이스는 인쇄회로기판상에서 로터의 영구자석과 마주 보는 위치에 구비되는 것이 바람직하며, 특히 상기 홀센서수용부의 폭은 상기 스테이터의 코일 사이의 폭과 대응되게 구비되어 상기 스테이터의 코어 티스 사이에 끼워져 고정될 수도 있다.

상술한 본 발명에 따른 비엘디씨 모터는 홀센서를 보호하여 오작동 및 고장을 방지함으로써 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 코일이 감긴 티스를 통하여 자기장을 발생시키는 스테이터;

   영구자석이 구비되어 상기 스테이터와의 상호작용으로 회전하는 로터;

   상기 로터의 회전을 제어하는 회로를 가지며, 상기 로터의 위치 또는 속도를 검지하는 홀센서가 구비된 인쇄회로기판; 그리고

   상기 홀센서가 삽입되는 홀센서수용부와 상기 홀센서케이스를 상기 인쇄회로기판에 고정시키는 고정부를 가지는 홀센서케이스를 포함하여 구성되는 비엘디씨 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 홀센서는 복수 개이고, 상기 홀센서케이스는 상기 복수 개의 홀센서를 고정하도록 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 홀센서케이스는 복수 개의 홀센서수용부와 상기 홀센서수용부를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 홀센서수용부는 상기 홀센서가 소정 방향으로만 삽입되도록 상기 홀센 서의 형상에 따라 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 고정부는 후크이며 상기 연결부에 구비되고, 상기 후크 사이에는 후크홀이 형성된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 홀센서수용부는 상기 티스 사이에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.

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