KR20080089161A

KR20080089161A - 고정자 및 그 갭 와인딩 모터

Info

Publication number: KR20080089161A
Application number: KR1020080014845A
Authority: KR
Inventors: 타카시 미야모토
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-10-06
Also published as: US8030811B2; JP4924158B2; KR100945642B1; JP2008259252A; US20080238226A1

Abstract

고정자 코일 결선부의 발생하는 잡음이 회전 검출기에 영향을 주지 않게 함으로써, 모터를 소형화할 수가 있음과 아울러 염가의 갭 와인딩 모터를 제공한다.

고정자 코어(10)와 고정자 코어(10)의 내주면에 공심 형상의 고정자 코일(11)을 복수개 장착하여 이루어지는 고정자로서, 복수개의 고정자 코일(11)을 매듭지어 결선하기 위해 환상을 이룬 코일 결선용 기판(3)이 이용되고, 그 양면에 환상의 쉴드 패턴(4)을 설치하고, 이들을 봉입 수지(8)로 봉입하고, 이 고정자 코어(10)의 내측의 공극부에 회전 검출기 프린트 기판(6)을 배치하였다.

고정자, 코일, 결선부, 검출기, 갭 와인딩 모터, 쉴드 패턴, 봉입 수지, 공극부, 프린트 기판

Description

고정자 및 그 갭 와인딩 모터{STATOR AND GAP WINDING MOTOR OF IT}

본 발명은 FA(Factory　Automation)나 OA(Office　Automation)에 사용되는 평활 전기자 권선형 브러시리스(brushless) DC(Direct Current) 모터, 이른바 갭 와인딩 모터(gap winding motor)에 관한 것으로, 특히 그 고정자에 관한 것이다.

종래의 모터는 회전 검출기의 설치 장소로서 모터 전자부로부터 충분히 떼어 놓은 위치에 설치하도록 되어 있었다. 예를 들면, 모터의 전자부와는 떼어 놓은 반부하측 브랙킷(bracket)에, 게다가 그 전자부와 반대측 부분에 설치하는 것 같은 일이 행해지고 있었다.

도 4는 종래의 모터의 축을 통과하는 수직면에서 절단한 종단면도이다. 도 4에 있어서 (41)은 고정자, (42)는 회전자, (43)은 프레임, (44)는 검출기 프린트(print) 기판, (45)은 프레임(frame), (46)은 브랙킷(bracket), (47)은 검출기 커버(cover)이다.

고정자(41)는 복수의 집중권선 코일을 고정자 코어에 등간격으로 배치하고, 상기 고정자 코일의 결선부를 포함하여 수지로 봉입한 것이다. 이 고정자(41)는 프레임(45) 내에 삽입 고정되어 있고, 프레임(45)의 단면에 브랙킷(46)이 고정되어 있다. (44)는 검출기 프린트 기판이고, 고정자에 대해서 반대측의 브랙킷 면에 배치되어 있다.

프레임(45)은 철 등의 도전성 물질로 형성되어 있고, 한편 외부 배선을 통해서 접지되어 있다. 프레임(45)과 브랙킷(46)은 도통되어 있고, 코일 결선부에서 발생하는 스위칭(switching) 잡음을 외부로 누설하지 않는 기능이 주어져 있다.

이와 같이 종래는 검출기 프린트 기판(44)을 고정자(41)의 외부에 설치하여 잡음 대책으로 하고 있었다.

또, 프린트 기판을 쉴드(shield)한다고 하는 공지예로서 특허 문헌 1을 들 수 있다.

　　<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2000-33395 공보

그렇지만, 특허 문헌 1에 기재의 모터의 고정자는 잡음이 발생하기 쉬운 독특한 형태의 고정자이다. 즉, 모터의 고정자 코어의 축방향 단면에 우선 다층 프린트 기판을 배치하여 설치하고, 코일을 이용하여 고정자 코어와 다층 프린트 기판을 감싸 토로이달(toroidal) 형상으로 정렬 권회하는 것으로 당연히 프린트 기판을 쉴드해야만 하는 것이다.

이에 대해서 본 발명이 취급하는 모터는 집중권선 코일을 고정자 코어의 내주면에 등간격으로 배치하여 이루어지는 것으로, 다층 프린트 기판은 집중권선 코일에 의해 권회되지 않기 때문에, 다층 프린트 기판과 코일은 근접 배치되지 있지 않으므로 특허 문헌 1에 기재와 같은 프린트 기판을 쉴드하는 것은 처음부터 필요가 없는 형태의 것이다.

잡음 대책으로서는 상기와 같이 검출기 프린트 기판(44)을 잡음으로부터 지키기 위해서 브랙킷의 접지(earth)로 충분하다. 즉, 종래의 모터는 도 4에서 설명한 것처럼 검출기 프린트 기판(44)을 브랙킷 면에 배치하고, 프레임(45)과 브랙킷(46)은 도통되어 있어 프레임(45)을 철 등의 도전성 물질로 형성하고, 한편 외부 배선을 통해서 접지함으로써 코일 결선부에서 발생하는 스위칭 잡음을 외부로 누설하지 않게 하고 있었다.

이와 같이, 종래는 검출기 프린트 기판(44)을 고정자(41)의 외부에 설치하고, 프레임(45)과 브랙킷(46)을 접지시켜 잡음 대책을 하고 있었다.

이상과 같이, 종래는 검출기 프린트 기판(44)을 고정자(41)의 외부에 설치하고 있었기 때문에, 모터를 소형화하는 것이 어렵고, 부품 점수가 증가하여 비용증가의 요인으로 되고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 고정자 코일 결선부의 내경측 공극을 유효하게 이용하기 위해서 갭 와인딩 모터로 하고, 고정자 코일 결선부에 회전 검출기를 설치하고, 고정자 코일 결선부의 발생하는 잡음이 회전 검출기(검출기 프린트 기판)에 영향을 주지 않게 함으로써, 모터를 소형화할 수가 있음과 아울러 염가의 갭 와인딩 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재의 고정자의 발명은, 고정자 코 어와 이 고정자 코어의 내주면에 공심(空芯) 형상의 고정자 코일을 복수개 장착하여 이루어지는 고정자로서, 상기 복수개의 고정자 코일을 매듭지어 결선하기 위해 환상을 이룬 코일 결선용 기판이 이용되고, 한편 상기 코일 결선용 기판에는 그 양면에 환상의 쉴드 패턴이 설치된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 고정자에 있어서, 상기 코일 결선용 기판이 복수층으로 적층되어 있을 때는, 각 코일 결선용 기판마다 그 양면에 쉴드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 고정자에 있어서, 상기 고정자 코어와 상기 고정자 코일과 상기 코일 결선용 기판을 수지 봉입한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 고정자에 있어서, 상기 쉴드 패턴이 접지되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 고정자에 있어서, 상기 코일 결선용 기판이 상기 고정자 코어의 회전축 방향의 어느 쪽인가 한쪽에 배치되어 설치된 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6에 기재의 갭 와인딩 모터의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재의 고정자와, 상기 고정자 코일과 공극을 개재하여 대향 배치된 영구자석을 복수개 외주면 상에 부착한 회전자를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7에 기재의 발명은, 청구항 6에 기재의 갭 와인딩 모터에 있어서, 상기 환상을 이룬 코일 결선용 기판의 내경측의 공극부에 회전 검출기를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 1에 기재의 발명에 의하면, 코일 결선용 기판의 양면에 환상의 쉴드 패턴을 설치하고 있으므로, 그곳으로부터의 잡음은 외부에 대해서 차단되기 때문에 검출기를 코일 결선용 기판측에 근접 배치할 수 있어 모터를 축방향으로 소형화할 수가 있다.

청구항 2에 기재의 발명에 의하면, 각 코일 결선용 기판마다 그 양면에 쉴드가 형성되어 있으므로, 쉴드 패턴 내부에서 발생한 전하가 다른 코일에 방전하는 것 같은 일이 생기지 않게 되므로 코일의 열화나 손상이 발생하기 어려워지게 된다.

청구항 3에 기재의 발명에 의하면, 고정자 코어와 고정자 코일과 코일 결선용 기판을 수지 봉입하였으므로, 쉴드 패턴이 어긋나는 일이 없어지고, 취급도 하나의 부품으로서 취급할 수 있으므로 조립 작업의 수율, 생산성 향상이 된다.

청구항 4에 기재의 발명에 의하면, 쉴드 패턴이 접지되어 있으므로, 쉴드 패턴 내부에서의 전하의 축적이 일어나지 않게 되고, 따라서 방전 등도 없어지므로 부품의 열화나 손상이 발생하기 어려워지게 된다.

청구항 5에 기재의 발명에 의하면, 코일 결선용 기판이 종래 데드 스페이스(dead space) 이었던 고정자 코어의 회전축 방향으로 배치되어 설치되므로 모터의 소형화에 기여한다.

청구항 6에 기재의 발명에 의하면, 잡음이 외부로 누설되지 않는 갭 와인딩 모터가 얻어진다.

청구항 7에 기재의 발명에 의하면, 회전 검출기를 코일 결선용 기판의 내경측의 공극부에 설치할 수 있으므로, 잡음의 대책이 취해지고 더구나 소형화된 갭 와인딩 모터가 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태를 나타내는 갭 와인딩 모터의 축을 통과하는 수직면에서 자른 종단면도이다.

도 1에 있어서 본 발명의 갭 와인딩 모터의 고정자와 고정자 내부의 코일 결선용 기판, 검출기 프린트 기판의 위치 관계의 도이고, 고정자(1)와 고정자의 내경측에 베어링을 개재하여 회전 자유롭게 보유된 회전자(2)로 구성되어 있고, 회전자(2)는 원통형의 영구자석 배치면을 가진 요크(8)와 요크(8)의 표면에 계자 코일(11)과 자기 공극부를 개재하여 대향하도록 등간격으로 배치된 영구자석(7)으로 구성되어 있다.

그리고, 검출기 프린트 기판(6)이 고정자(1)의 코일 결선용 기판(3)의 내경측 공간부에 인접하여 배치되어 있다.

도 2는 도 1의 코일 결선용 기판부를 중심으로 한 확대 단면도이다.

도 2에 있어서 고정자(1)는 원통 형상의 코어(10)의 내주면에 복수개의 집중권선 코일(11)을 등간격으로 배치하고, 회전 자계를 형성하도록 코일간을 결선한 코일 결선용 기판(3)을 봉입 수지(9)로 일체화 하여 구성되어 있다.

검출기 프린트 기판(6)은 고정자(1)에 있어서의 코일 결선용 기판(3) 부근의 봉입 수지(9)와 인접하여 배치되어 있고, 코일 결선용 기판(3)의 양면에 쉴드(4)가 패턴에 의해 형성되어 있다. 또, 쉴드(4)는 배선(4a)(도 3)에 의해 접지되어 있다.

도 3은 코일 결선용 기판의 단체 구성을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.

도 3으로부터 알 수 있듯이 코일 배선 패턴을 가진 코일 결선용 기판(3)의 양면에 쉴드(4)가 형성되어 있고, 쉴드(4)는 접지용 배선(4a)에 의해 접지되어 있고, 코일 내에 발생한 전하(charge)를 상시 접지로 방전하고 있다.

이상은 코일 결선용 기판의 단체(單體) 구성이고, 이것이 다층으로 적층되어 있을 때는, 다층 적층 구성의 전체를 쉴드(4)로 쉴드하는 것보다도, 개개의 코일 결선용 기판의 단체마다 그 양면에 쉴드를 행하는 쪽이 쉴드 패턴 내부에서 발생한 전하가 다른 코일로 방전하는 것 같은 일이 생기지 않게 되고, 따라서 코일의 열화나 손상이 발생하기 어려워지므로 바람직하다.

그 동작은 고정자(1)의 코일 결선용 기판(3)으로부터 방사된 PWM(Pulse　Width　Modulation) 잡음은 코일 결선용 기판 상에 형성된 쉴드에 의해 차단되므로 검출기 프린트 기판에는 영향을 주지 않게 되고, 따라서 검출기 프린트 기판을 코일 결선용 기판에 접근해 배치할 수 있기 때문에 모터를 소형화 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명을 나타내는 갭 와인딩 모터의 축을 통과하는 수직면에서 자른 종단면도이다.

도 2는 도 1의 코일 결선용 기판부를 중심으로 한 확대측 단면도이다.

도 3은 본 발명의 코일 결선용 기판의 단체 구성을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.

도 4는 종래의 갭 와인딩 모터의 축을 통과하는 수직면에서 자른 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 고정자 2 회전자

3 코일 결선용 기판

4 쉴드 패턴

4a 접지용 배선 5 프레임

6 검출기 프린트 기판

7 영구자석

8 회전자 요크 9 봉입 수지

10 고정자 코어

11 집중권선 코일

12 브랙킷 1 13 브랙킷 2

14 검출기 커버

Claims

고정자 코어와 이 고정자 코어의 내주면에 공심 형상의 고정자 코일을 복수개 장착하여 이루어지는 고정자로서,

상기 복수개의 고정자 코일을 매듭지어 결선하기 위해 환상을 이룬 코일 결선용 기판이 이용되고, 한편 상기 코일 결선용 기판에는 그 양면에 환상의 쉴드 패턴이 설치된 것을 특징으로 하는 고정자.
제1항에 있어서,

상기 코일 결선용 기판이 복수층으로 적층되어 있을 때는, 각 코일 결선용 기판마다 그 양면에 쉴드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자.
제1항에 있어서,

상기 고정자 코어와 상기 고정자 코일과 상기 코일 결선용 기판을 수지 봉입한 것을 특징으로 하는 고정자.
제1항에 있어서,

상기 쉴드 패턴이 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 고정자.
제1항에 있어서,

상기 코일 결선용 기판이 상기 고정자 코어의 회전축 방향의 어느 쪽인가 한쪽에 배치되어 설치된 것을 특징으로 하는 고정자.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재의 고정자와, 상기 고정자 코일과 공극을 개재하여 대향 배치된 영구자석을 복수개 외주면 상에 부착한 회전자를 가지는 것을 특징으로 하는 갭 와인딩 모터.
제6항에 있어서,

상기 환상을 이룬 코일 결선용 기판의 내경측의 공극부에 회전 검출기를 설치한 것을 특징으로 하는 갭 와인딩 모터.