KR20100005891A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착자 시 절연 파괴 등을 방지할 수 있는 모터를 개시한다.

본 발명에 따른 모터는 하우징과, 고정자 코일이 분산권 권선되는 복수개의 티스와 상기 하우징 내부에 고정되도록 복수개의 고정부를 구비하는 고정자와, 상기 고정자의 내부에 수용되며 복수개의 영구자석를 구비하는 회전자를 구비하고, 상기 고정부의 중심과 상기 티스에 권선되는 고정자 코일의 중심은 서로 대응되는 위치에 형성된다.

모터, 고정자, 회전자, 영구자석, 고정부, 착자, 고정자 코일

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 낮은 착자 전압을 사용하여 영구자석의 착자가 가능한 모터를 개시한다.

일반적으로 모터는 전기에너지를 기계에너지로 바꾸는 장치로서, 냉장고, 압축기 등과 같이 다양한 기계에 사용된다.

이러한 모터의 종류 중 하나로 브러쉬리스 모터가 있다.

일반적으로 브러쉬리스 모터는 모터에서 브러쉬와 정류자를 없애고 전자적인 정류 기구를 설치하여 기계적 또는 전기적인 노이즈를 발생시키지 않을 뿐만 아니라 저속부터 고속까지 다양한 속도로 모터의 제어가 가능하다. 또한, 다극으로 회전토크가 안정적이며, 긴 수명을 가지는 장점을 가진다.

도 1은 종래의 브러쉬리스 모터의 종단면도이고, 도 2는 종래의 브러쉬리스 모터의 측단면도 및 상기 모터에 발생하는 자속을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 브러쉬리스 모터는 소정의 내부 공간을 갖는 하우징(10)과 상기 하우징(10)의 내부에 고정 결합되는 고정자(20)와, 상기 고정자(20)의 내부에 회전 가능하도록 삽입되는 회전자(30)와, 상기 회전자(30)의 내 부에 압입 고정되어 회전자(30)와 함께 회전하는 회전축(40)을 구비한다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 고정자(20)는 내주면에 돌출 형성된 복수개의 티스(21)를 구비하고, 각 티스(21) 사이에 요홈지게 형성된 슬롯(22)이 형성되며, 상기 티스(21)의 내측 양단에 돌출 형성된 팁(23) 사이에 슬롯 개구부(24)가 형성된 고정자 코어(25)와, 상기 고정자 코어의 티스(21)에 권선되는 고정자 코일(26)을 포함한다.

상기 회전자(30)는 중심부에 회전축을 압입 고정하기 위한 축공(31)이 형성되며, 상기 축공(31) 외측에 대칭하는 두 개의 영구자석(50)을 고정하기 위한 자석 삽입공(32)이 원주를 따라 4개가 형성된 회전자 코어(35)를 적층시켜 결합되도록 구성된다.

상기 영구자석(50)은 상기 자석 삽입공(32)의 외측에 동일 극성을 갖도록 안착 결합되며, 인접한 자석 삽입공(32)에 고정된 영구자석(50)과는 다른 극성을 갖도록 한다.

한편, 고정자(20)를 하우징(10)에 고정시키기 위해 상기 고정자(20)는 복수개의 고정부(15)를 구비한다.

상기 각 고정부(15)는 60°간격을 가지도록 형성된다. 그리고 각 고정부(15) 사이에는 냉매와 같은 유체의 순환을 위한 에어컷(16)이 형성된다.

한편, 상기 영구자석(50)의 착자는 영구자석(50)이 회전자(30)에 고정된 상태에서 회전자(30)가 하우징(10)에 삽입된 상태로 진행된다.

이와 같이 영구자석(50)의 착자를 진행하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 고정자에 권선된 고정자 코일(26)에 3상 전압을 인가한다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 모터에서는 영구자석(50)의 착자 시에 고정자(20)의 코어(25)에만 자속 경로가 형성되기 때문에 착자 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 영구자석(50)을 착자하기 위해서는 높은 착자 전압을 인가하여야 한다.

그러나, 고정자 코일(26)에 높은 착자 전압을 인가하게 되면 고정자 코일(26)의 절연이 파괴되는 것과 같이 모터에 손상이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 낮은 착자 전압을 이용하여 영구자석의 착자가 가능한 모터를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터는 하우징과, 고정자 코일이 분산권으로 권선되는 복수개의 티스와 상기 하우징 내부에 고정되도록 복수개의 고정부를 구비하는 고정자와, 상기 고정자의 내부에 수용되며 복수개의 영구자석를 구비하는 회전자를 구비하고, 상기 고정부의 중심과 상기 티스에 권선되는 고정자 코일의 중심은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정부는 서로 등간격을 가지고 상기 고정자의 반경 방향으로 돌출된 4개 돌기로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정자는 4개의 자속 경로를 형성하도록 4개의 극을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 영구자석의 착자는 상기 회전자가 상기 하우징 내부에 설치된 상태에서 행해지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 영구자석의 착자 시 상기 회전자의 중심과 고정부의 중심을 연결하는 선상에 상기 영구자석의 중심이 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징은 상기 영구자석의 착자 시 자속 경로의 일부를 형성하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 모터에 의하면, 낮은 착자 전압을 이용하여 영구자석의 착자가 가능하므로 영구자석의 착자 시에 고정자 코일의 절연이 파괴되는 것을 방지할 수 있어 모터의 손상을 방지할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터에 대해 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부에 고정 결합되는 고정자(200)와, 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하도록 삽입되는 회전자(300)와, 상기 회전자(300)의 내부에 압입 고정됨과 아울러 회전자(300)의 회전력을 외부로 전달하는 회전축(미도시)을 구비한다.

상기 고정자(200)는 내주면에서 돌출된 복수개의 티스(211)를 구비하고, 각 티스(211) 사이에 요홈지게 슬롯(215)이 형성된다. 그리고, 상기 티스(211)의 끝단 양측에 돌출 형성된 팁(212) 사이에 슬롯 개구부(213)가 형성된 고정자 코어(210)와 상기 고정자 코어(210)의 티스(211)의 양측 슬롯에 권선되는 고정자 코일(220)을 구비한다.

상기 고정자 코일(220)은 상기 티스(211)에 분산권으로 권선된다. 이때 고정자는 4개의 자속 경로를 형성하도록 4개의 극을 갖는다. 즉, 복수개의 티스(211)를 4등분하여 90°씩 나누어 권선되도록 한다.

상기 고정자(200)를 하우징(100)에 고정시키기 위해 상기 고정자(200)는 복 수개의 고정부(250)를 구비한다. 상기 각 고정부(250)는 서로 90°간격을 가지도록 형성된다. 그리고 각 고정부(250) 사이에는 냉매와 같은 유체가 순환할 수 있도록 에어컷(260)이 형성된다.

상기 회전자(300)는 중심부에 회전축을 압입 고정하기 위한 축공(301)을 구비하고, 상기 축공(301) 외측에 서로 대칭되는 2개의 영구자석(320)을 각각 고정하는 4개의 'V'자 형상의 자석 삽입공(302)이 원주를 따라 형성된 회전자 코어(303)를 적층시켜 구성된다.

상기 영구자석(320)은 서로 마주보는 자석 삽입공(302)에 고정된 영구자석끼리는 동일 극성을 갖고, 서로 인접한 자석 삽입공(302)에 고정된 영구자석(320)끼리는 다른 극성을 갖도록 형성된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 다른 모터의 착자 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

영구자석(320)의 착자는 영구자석(320)이 회전자(300)에 고정된 상태에서 회전자(300)가 하우징(100)에 삽입된 상태로 진행된다.

이와 같이 영구자석(320)의 착자를 진행하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 고정자 코일(220)에 3상 전압을 인가한다.

그러나, 종래의 모터에서는 영구자석(320)의 착자 시에 고정자 코어(210)에만 자속 경로가 형성되기 때문에 착자 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 영구자석(320)을 착자하기 위해서는 고정자 코일(220)에 높은 착자 전압을 인가하여야 한다.

그러나, 영구자석(320)의 착자를 위해 높은 전압을 인가하게 되면 모터에 손상이 발생할 수 있으므로 영구자석(320)을 착자할 때 되도록이면 낮은 전압을 고정자 코일(220)에 인가하는 것이 바람직하다.

이와 같이 낮은 전압을 인가하여도 영구자석(320)의 착자가 잘 진행되도록 도 4에 도시된 바와 같이 고정부(250)의 중심과 티스(211)에 권선되는 고정자 코일(220)의 중심이 서로 대응되는 위치에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 회전자(300)의 중심(O)과 고정부(250)의 중심을 연결하는 선(L)상에 하나의 극을 형성하는 고정자 코일(220)의 중심이 위치하는 것이 바람직하다.

그리고, 회전자(300)를 하우징(100)에 삽입한 상태로 영구자석(320)의 착자를 진행할 때, 회전자(300)의 중심(O)과 고정부(250)의 중심을 연결하는 선(L)상에 V자 형상의 자석 삽입공(302)의 중심이 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 착자 시 하우징(100)에도 자속 경로의 일부가 형성되도록, 상기 하우징(100)은 고정자 코일(220)에 의해 발생된 자속이 통과하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5는 도 4에 도시된 모터에서 고정자 코일(220)에 착자 전압을 인가하였을 때 발생하는 자속을 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이 고정자 코일(200)에 착자 전압을 인가하게 되면 고정자(200)에는 자속이 발생하게 된다. 이때, 자속 경로는 고정자 코어(210) 뿐만 아니라 하우징(100)을 통해서도 형성된다.

따라서 낮은 착자 전압을 이용하여 영구자석(320)을 착자할 수 있으므로, 영 구자석(320)의 착자 시에 고정자 코일(220)의 절연이 파괴되는 것과 같이 모터에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 모터의 신뢰성을 확보할 수 있다.

다음으로 상기와 같이 착자된 영구자석(320)을 구비하는 모터의 동작에 대해 설명한다.

모터의 작동은 상기 고정자(200)의 각 티스(211)에 권취된 고정자 코일(220)에 순차적으로 전류가 인가되면, 각 티스(211)가 N극과 S극의 교번 극성을 갖게 되어 상기 고정자의 티스(211)에 인접한 회전자(300)의 영구자석(320)과의 자기 플럭스에 의하여 회전자(300)가 회전하게 된다.

이때 N극의 극성을 갖는 영구자석(320)과 N극의 극성을 갖는 티스(211)가 접하는 부분에서는 자력이 반발하여 서로 미는 힘인 척력이 발생하게 되고, 인접한 N극의 영구자석(320)과 S극의 극성을 띄는 티스(211)가 접하는 부분에서는 활발한 자기 플럭스가 형성되어 자속 밀도가 집중되어 서로 잡아당기려는 인력이 작용하게 된다. 상기와 같은 척력 및 인력에 의해 회전자(300)는 회전하게 된다.

본 발명에서는 영구자석(320)의 착자 시에 고정자 코일(220)의 절연이 파괴되는 것과 같이 모터가 손상되는 것을 방지할 수 있어 모터를 안정적으로 운전시킬 수 있다.

도 1은 종래의 브러쉬리스 직류 모터의 종단면도.

도 2는 종래의 브러쉬리스 직류 모터의 측단면도.

도 3은 종래의 브러쉬리스 직류 모터의 자속 밀도 해석도.

도 4는 본 발명의 브러쉬리스 직류 모터의 회전자의 측단면도.

도 5는 본 발명의 브러쉬리스 직류 모터에 자속이 자속 밀도 비교 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 설명 **

100: 하우징 200: 고정자

220: 고정자 코일 300: 회전자

320: 영구자석

Claims (6)

1. 하우징과,

   고정자 코일이 분산권으로 권선되는 복수개의 티스와 상기 하우징 내부에 고정되도록 복수개의 고정부를 구비하는 고정자와,

   상기 고정자의 내부에 수용되며 복수개의 영구자석를 구비하는 회전자를 구비하고,

   상기 고정부의 중심과 상기 티스에 권선되는 고정자 코일의 중심은 서로 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정부는 서로 등간격을 가지고 상기 고정자의 반경 방향으로 돌출된 4개 돌기로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고정자는 4개의 자속 경로를 형성하도록 4개의 극을 가지는 것을 특징으로 하는 모터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 영구자석의 착자는 상기 회전자가 상기 하우징 내부에 설치된 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 모터.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 영구자석의 착자 시 상기 회전자의 중심과 상기 고정부의 중심을 연결하는 선상에 상기 영구자석의 중심이 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 모터.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 하우징은 상기 영구자석의 착자 시 자속 경로의 일부를 형성하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.

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