KR20080081412A

KR20080081412A - Ｂｌｄｃ 모터

Info

Publication number: KR20080081412A
Application number: KR1020070021333A
Authority: KR
Inventors: 채진원
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-10

Abstract

본 발명은 투스에 권선되는 코일의 절연을 위하여 스테이터에 인슐레이터가 설치됨과 아울러 로터에 설치된 마그네트의 자력을 센싱하기 위하여 홀센서가 마련되는 BLDC 모터에 있어서, 인슐레이터의 일측에 홀센서를 장착하는 센서장착수단이 마련된다. 따라서, 본 발명은 인슐레이터에 홀센서를 정확하게 고정시킴으로써 설계자의 노하우에 따라 홀센서의 높이나 각도에 대한 차이가 나지 않아 BLDC 모터가 일정한 특성을 가지도록 제어되도록 하고, 홀센서의 부착 위치가 작업자의 숙련도에 따라 차이가 나지 않게 됨으로써 BLDC 모터의 특성값 변화를 최소화하며, 구동시 진동에 의한 영향으로 인해 홀센서의 위치가 변화되는 것을 방지함으로써 홀센서에 의해 센싱되는 자력의 손실값을 감소시켜서 BLDC 모터의 정확한 제어 및 효율 증대를 가져오고, 홀센서의 조립 및 설치를 용이하도록 하여 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

스테이터, 투스, 홀센서, 연자성 분말, BLDC 모터

Description

ＢＬＤＣ 모터{BRUSHLESS DC MOTOR}

도 1은 종래의 기술에 따른 BLDC 모터를 도시한 평면도이고,

도 2는 종래의 기술에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 분해사시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 결합사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 스테이터 111 : 투스

120 : 인슐레이터 121 : 상부인슐레이터

122 : 하부인슐레이터 123,124 : 투스절연부

125,126 : 권선가이드 130 : 홀센서

131 : 케이블 140 : 센서장착수단

141 : 센서장착홈 142 : 개구

143 : 걸림턱 144 : 간격유지돌기

150 : 착탈수단 151 : 걸림홈

152 : 후크 153 : 위치결정홈

154 : 위치결정돌기

본 발명은 BLDC 모터에 관한 것으로서, 인슐레이터에 홀센서를 정확하게 고정시킴으로써 설계시 설계자의 노하우나 조립시 작업자의 숙련도에 따라 홀센서의 부착 위치가 차이나지 않을 뿐만 아니라 구동시 진동에 의한 영향으로 홀센서의 위치가 변화되는 것을 방지하는 BLDC 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터라 함은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.

다양한 모터중에서 BLDC 모터(Brushless DC Motor)는 로터에 계자, 스테이터에 전기자 권선을 설치하고, 홀센서(hall sensor), 보통 포토 다이오드(photo diode)를 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브러쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터로서, 일반적인 유도전동기나 AC 모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인터버를 이용하고 있는 것과는 달리 내부드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토오크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하고, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도조절을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히, BLDC 모터는 최근에 홀센서의 신뢰도가 향상되면서 매우 여러 가지의 형태로 개발되고 있다.

종래의 BLDC 모터를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 BLDC 모터를 도시한 평면도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 측면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 BLDC 모터(10)는 케이싱(11) 내주면에 고정됨과 아울러 코일(12a)이 권선되는 스테이터(stator; 12)와, 스테이터(12) 내측에 설치됨과 아울러 마그네트(magnet)(미도시)가 고정되는 로터(rotor; 13)와, 마그네트의 자력을 센싱하는 홀센서(hall sensor; 15)를 포함한다.

스테이터(12)는 박판의 규소 강판을 다수로 적층함으로써 형성되고, 다수의 투스(tooth)(12b)가 내주면을 따라 일정 간격으로 마련되며, 투스(12b)와 함께 투스(12b)에 의해 형성되는 슬롯(12c)을 코일(12a)로부터 절연시키기 위하여 인슐레이터(12d)가 설치되고, 내부에 로터(13)가 공극을 두고서 회전 가능하게 설치된다.

로터(13)는 스테이터(12)와 마찬가지로 다수의 규소 강판을 적층함으로써 원주형상으로 형성되고, 중심에 회전축(13a)이 관통하여 고정되며, 스테이터(12)에 권선된 코일(12a)에서 발생되는 자기장과의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 마그네트(미도시)가 외주면을 따라 일정 간격으로 삽입 고정된다.

홀센서(15)는 마그네트(미도시)의 자력을 센싱함으로써 로터(13)의 위치를 검출하며, 스테이터(12)의 하측에 설치되는 PCB(16) 상에 설치된다.

이와 같은 종래의 BLDC 모터(10)는 홀센서(15)가 로터(13)에 설치되는 마그네트(미도시)의 자극 위치를 센싱하고, 센싱된 값을 콘트롤러(미도시)로 전달함으로써 콘트롤러가 마그네트의 자극 배열에 맞도록 스테이터(12)에 권선된 코일(12a)에 특정 방향의 전류를 흘려준다. 따라서, 스테이터(12)의 코일(12a)에 전류 흐름 의 방향에 맞는 극성의 자기력이 발생함으로써 스테이터(12)의 코일(12a)에서 발생되는 자기력과 마그네트의 자극으로 인해 스테이터(12)와 로터(13)사이에 유도전류가 발생하여 로터(13)가 회전한다.

그러나, 이러한 종래의 BLDC 모터(10)는 홀센서(15)가 스테이터(12)로부터 이격된 PCB(16)상에 부착되어 마그네트의 자력을 센싱함으로써 홀센서(15)의 위치, 즉 높이나 각도가 설계자의 노하우에 따라서 차이가 나기 때문에 특성이 일정하지 못하며, 이로 인해 BLDC 모터(10)를 정확하게 제어하지 못할 뿐만 아니라 BLDC 모터(10)의 효율을 감소시키는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 홀센서(15)를 PCB(16)상에서 정확한 위치에 부착하기가 힘들뿐만 아니라 작업자의 부주의에 의해 미세하게 부착부위가 변화하게 되면, 이에 따라 BLDC 모터(10)의 특성값이 크게 변화되며, 홀센서(15)를 PCB(16)상에 부착하기 위해서 별도의 공간 확보가 필요하게 됨으로써 BLDC 모터(10)의 소형화에 어려움을 초래하는 원인이 되었다.

또한, 조립시 부주의로 PCB(16)를 정확한 위치에 고정시키지 못하거나, PCB(16)를 정확한 위치에 고정시키더라도 BLDC 모터(10)의 구동시 진동 등으로 인해 PCB(16)의 위치가 변화되는 경우 홀센서(15)의 위치 변동을 가져오며, 이로 인해 BLDC 모터(10)의 특성이 변하게 될 뿐만 아니라 BLDC 모터(10)의 효율을 감소시키는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적 은 인슐레이터에 홀센서를 정확하게 고정시킴으로써 설계자의 노하우에 따라 홀센서의 높이나 각도에 대한 차이가 나지 않아 BLDC 모터가 일정한 특성을 가지도록 제어되도록 하고, 홀센서의 부착 위치가 작업자의 숙련도에 따라 차이가 나지 않게 됨으로써 BLDC 모터의 특성값 변화를 최소화하며, 구동시 진동에 의한 영향으로 인해 홀센서의 위치가 변화되는 것을 방지함으로써 홀센서에 의해 센싱되는 자력의 손실값을 감소시켜서 BLDC 모터의 정확한 제어 및 효율 증대를 가져오는 BLDC 모터를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 투스에 권선되는 코일의 절연을 위하여 스테이터에 인슐레이터가 설치됨과 아울러 로터에 설치된 마그네트의 자력을 센싱하기 위하여 홀센서가 마련되는 BLDC 모터에 있어서, 인슐레이터의 일측에 홀센서를 장착하는 센서장착수단이 마련되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 BLDC 모터의 요부를 도시한 결합사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 BLDC 모터(100)는 케이싱(11; 도 1에 도시) 내주면에 고정됨과 아울러 코일(12a; 도 1에 도시)이 권선되는 투스(111)가 내주면을 따라 다수로 마련되는 스테이터(110)와, 스테이터(110)에 장착됨으로써 코일(12a; 도 1에 도시)을 스테이 터(110)로부터 절연시키는 인슐레이터(120)와, 스테이터(110) 내측에 회전 가능하도록 설치됨과 아울러 마그네트(magnet)(미도시)가 고정되는 로터(rotor; 13, 도 1에 도시)와, 마그네트의 자력을 센싱하는 홀센서(hall sensor; 130)와, 인슐레이터(120)상에 설치되어 홀센서(130)가 장착되는 센서장착수단(140)을 포함한다.

스테이터(110)는 내주면에 코일(12a; 도 1에 도시)이 각각 권선되는 다수의 투스(111)가 마련되고, 본 실시예에서 내부에 로터(13; 도 1에 도시)가 공극을 두고서 회전 가능하도록 설치되나, 이에 한하지 않고, 외주면을 따라 투스가 형성됨과 아울러 로터가 외측에 공극을 두고서 설치되는 구조를 가질 수도 있다.

인슐레이터(120)는 스테이터(110)의 상측과 하측에 각각 장착되는 상부 및 하부인슐레이터(121,122)로 이루어지고, 스테이터(110)의 투스(111) 외주면을 감싸는 투스절연부(123,124)가 다수로 형성되며, 상측면과 하측면에 투스절연부(123,124)에 권선됨으로써 투스(111)에 위치하는 코일(12a; 도 1에 도시)의 권선을 가이드하는 권선가이드(125,126)가 원형으로 배열되도록 다수로 형성된다.

로터(13; 도 1에 도시)는 중심에 회전축(13a; 도 1에 도시)이 관통하여 고정되며, 스테이터(110)에 권선된 코일(12a; 도 1에 도시)에서 발생되는 자기장과의 상호작용에 의해 토오크를 발생시키는 마그네트(미도시)가 외주면을 따라 일정 간격으로 삽입 고정된다.

홀센서(130)는 로터(13; 도 1에 도시) 외주면을 따라 마련되는 마그네트(미도시)의 자력을 센싱함으로써 로터(13)의 위치, 즉 로터(13)에 마련되는 마그네트의 자극 위치를 검출하고, 모터(100)의 구동을 제어하는 콘트롤러(미도시)가 마그 네트의 자극 배열에 맞도록 코일(12a; 도 1에 도시)에 특정 방향의 전류를 흘려주게 되며, 신호를 콘트롤러(미도시)로 출력하기 위하여 플렉시블 PCB 타입 또는 피복에 의해 절연되는 구리선 등과 같은 케이블(131)을 가진다.

센서장착수단(140)은 홀센서(130)를 필요에 따라 일정한 힘을 가함으로써 분리 가능하도록 장착시키기 위하여 상측면에 센서장착홈(141)이 형성되고, 후측에 홀센서(130)의 케이블(131)이 인출되도록 개구(142)가 형성되며, 개구(142) 양측에 홀센서(130)가 걸림으로써 후방으로 이탈되지 못하도록 걸림턱(143)이 형성된다.

센서장착수단(140)은 인슐레이터(120), 본 실시예에서는 상부인슐레이터(121)의 상측면에 고정되고, 투스(111)와의 간격을 유지하도록 투스(111)를 향하는 끝단에 간격유지돌기(144)가 형성된다.

간격유지돌기(144)는 센서장착수단(140)의 끝단에 수직 하방으로 형성됨으로써 투스(111)의 선단부 사이에 끼워짐과 아울러 양측에 형성되는 턱부분이 투스(111)의 선단부 모서리에 걸림으로써 투스(111)와의 간격을 유지한다.

센서장착수단(140)은 착탈수단(150)에 의하여 인슐레이터(120)로부터 분리 가능하게 장착된다.

착탈수단(150)은 센서장착수단(140)의 양측에 각각 형성되는 한 쌍이 걸림홈(151)과, 걸림홈(151)에 후크 결합하도록 상부인슐레이터(121)상에 일정 간격을 두고서 수직되게 형성되는 한 쌍의 후크(152)를 포함한다. 따라서, 센서장착수단(140)이 걸림홀(151)과 후크(152)의 후크 결합에 의해 인슐레이터(120)상에 손쉽게 장착되거나 분리될 수 있도록 한다.

착탈수단(150)은 센서장착수단(140)의 하측에 형성되는 위치결정홈(153)과, 위치결정홈(153)에 억지 끼워지도록 상부인슐레이터(121)상에 형성되는 위치결정돌기(154)를 더 포함한다. 따라서, 센서장착수단(140)이 상부인슐레이터(121)상에 후크 결합시 위치결정홈(153)과 위치결정돌기(154)와의 억지 끼움에 의해 정해진 위치에 제대로 결합되도록 함과 아울러 센서장착수단(140)의 위치 변화를 억제한다.

이와 같은 구조로 이루어진 BLDC 모터의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

센서장착수단(140)에 정해진 위치, 즉 센서장착홈(141)에 홀센서(130)를 장착시킨 다음 센서장착수단(140)을 상부인슐레이터(121)상의 정해진 위치에 장착시킴으로써 작업자의 숙련도 등에 따라 홀센서(130)의 높이, 각도, 위치 등에 대한 차이가 나지 않게 됨으로써 BLDC 모터(100)의 특성을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.

또한, 걸림홈(151)과 후크(152)에 의한 후크 결합 및 위치결정홈(153)과 위치결정돌기(154)에 의한 억지 끼움에 의하여 상부인슐레이터(121)상에 센서장착수단(140)을 용이하게 설치하거나 분리시킬 수 있도록 함으로써 조립성이 뛰어나며, 센서장착수단(140)을 상부인슐레이터(121)상에 장착시 간격유지돌기(144)가 투스(111)선단에 끼워져서 걸림으로써 센서장착수단(140)이 투스(111)와의 간격을 일정하게 유지토록 하여 홀센서(130)가 진동이나 충격 등에 의해 위치, 높이, 각도 등이 변화되는 것을 억제하며, 이로 인해 홀센서(120,220)에 의해 센싱되는 자력의 손실값을 감소시켜서 BLDC 모터의 정확한 제어를 가능하게 할 뿐만 아니라 효율 증대를 가져온다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 BLDC 모터는 인슐레이터에 홀센서를 정확하게 고정시킴으로써 설계자의 노하우에 따라 홀센서의 높이나 각도에 대한 차이가 나지 않아 BLDC 모터가 일정한 특성을 가지도록 제어되도록 하고, 홀센서의 부착 위치가 작업자의 숙련도에 따라 차이가 나지 않게 됨으로써 BLDC 모터의 특성값 변화를 최소화하며, 구동시 진동에 의한 영향으로 인해 홀센서의 위치가 변화되는 것을 방지함으로써 홀센서에 의해 센싱되는 자력의 손실값을 감소시켜서 BLDC 모터의 정확한 제어 및 효율 증대를 가져오고, 홀센서의 조립 및 설치를 용이하도록 하여 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 BLDC 모터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

투스에 권선되는 코일의 절연을 위하여 스테이터에 인슐레이터가 설치됨과 아울러 로터에 설치된 마그네트의 자력을 센싱하기 위하여 홀센서가 마련되는 BLDC 모터에 있어서,

상기 인슐레이터의 일측에 상기 홀센서를 장착하는 센서장착수단이 마련되는 것

을 특징으로 하는 BLDC 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 센서장착수단은,

상기 홀센서가 분리 가능하게 장착되도록 상측면에 센서장착홈이 형성되는 것

을 특징으로 하는 BLDC 모터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 센서장착수단은,

인슐레이터의 상측면에 고정되고, 상기 투스와의 간격을 유지하도록 상기 투스사이에 끼워지는 간격유지돌기가 끝단에 형성되는 것

을 특징으로 하는 BLDC 모터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 센서장착수단은,

인슐레이터에 착탈수단에 의하여 분리 가능하게 장착되는 것

을 특징으로 하는 BLDC 모터.
제 4 항에 있어서,

상기 착탈수단은,

상기 센서장착수단의 양측에 각각 형성되는 한 쌍의 걸림홈과,

상기 걸림홈에 후크 결합하도록 상기 인슐레이터상에 형성되는 한 쌍의 후크

를 포함하는 BLDC 모터.
제 5 항에 있어서,

상기 착탈수단은,

상기 센서장착수단의 하측에 형성되는 위치결정홈과,

상기 위치결정홈에 억지 끼워지도록 상기 인슐레이터상에 형성되는 위치결정돌기

를 더 포함하는 BLDC 모터.