KR20110053812A

KR20110053812A - 브러시리스 직류모터

Info

Publication number: KR20110053812A
Application number: KR1020090110487A
Authority: KR
Inventors: 윤종민; 성낙윤; 원용호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-05-24
Also published as: JP2011109893A; CN102064653A; US20110115312A1; KR101077346B1

Abstract

본 발명은 브러시리스 직류모터에 관한 것으로, 회전축, 상기 회전축을 래디얼 방향으로 회전가능하게 지지하는 베어링, 상기 회전축의 하단과 상기 베어링의 외주면을 지지하는 일체형 와셔홀더, 내측에 로터 마그네트가 부착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 로터 케이스, 상기 로터 마그네트와 마주하도록 상기 일체형 와셔홀더의 외주면에 설치되며, 외부전원의 인가시 상기 로터 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 로터 케이스를 회전시키는 스테이터, 및 상기 일체형 와셔홀더가 체결되는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하며, 구조가 단순하고, 재료비와 조립비용을 절감할 수 있는 브러시리스 직류모터를 제공한다.

회전축, 베어링, 일체형 와셔홀더, 사출성형

Description

브러시리스 직류모터{A brushless DC motor}

본 발명은 브러시리스 직류모터에 관한 것이다.

일반적으로 광디스크와 하드디스크 등의 광기록매체를 고속으로 회전시키기 위한 브러시리스 직류모터는 베어링과 회전축 사이에 윤활유를 통한 유막을 형성하여 회전축을 회전가능하게 지지함으로써 고정도의 회전특성을 유지할 수 있고, 이로 인해 하드디스크 드라이브, 광디스크 드라이브 및 기타 고속회전을 요망하는 기록매체의 구동수단으로 널리 채용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 브러시리스 직류모터의 일부 단면도이고 도 2는 도 1에 도시된 브러시리스 직류모터의 일부구성에 대한 분해 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 종래기술에 따른 브러시리스 직류모터(10)에 대해 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 브러시리스 직류모터(10)는 회전축(12), 지지부재, 상기 회전축(12)과 함께 일체로 회전하며 로터 마그네트(30)를 구비하는 로터 케이스(28), 및 외부전원을 인가받아 전기장을 형성하는 코어(32a)에 코일(32b)이 권선된 스테이터(32)를 포함하여 구성된다.

여기서, 지지부재는 회전축(12)을 포함하여 브러시리스 직류모터를 구성하는 구성요소를 전체적으로 지지하기 위한 것으로서, 회전축(12)을 회전가능하게 지지하는 베어링부와 이를 지지하기 위한 지지부로 구성된다. 베어링부는 회전축(12)을 래디얼(radial) 방향으로 지지하는 베어링(16)과 회전축(12)를 축방향으로 지지하는 스러스트 와셔(18)로 구성된다. 지지부는 베어링(16)을 지지하는 베어링 홀더(22), 스러스트 와셔(18)를 지지하는 지지체(24), 및 베어링 홀더(22)를 지지하는 플레이트(26)로 구성된다. 이때, 베어링 홀더(22)의 하부 내주면에는 회전축(12)의 오목 홈부(14)에 삽입 수용되어 회전축(12)의 부상을 방지하기 위한 스토퍼(stopper; 20)가 설치된다.

이때, 지지부는 황동소재로 형성된 베어링 홀더(22)를 플레이트(26)에 코킹(caulking) 또는 스피닝(spinning)에 의해 결합하고, 철판소재로 형성된 지지체(24)를 베어링 홀더(22)에 결합함으로써 조립된다.

그러나, 이러한 구조 및 조립공정에 의해 제조되는 종래기술에 따른 브러시리스 직류모터(10)는 스러스트 와셔(18), 베어링 홀더(22), 지지체(24), 및 플레이트(26)로 구성되기 때문에, 추가적인 조립공정이 필요하고 이에 따라 조립비용이 추가적으로 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 베어링 홀더(22)와 플레이트(26), 및 베어링 홀더(22)와 지지체(24)를 코킹 또는 스피닝 가공에 의해 결합시에 소성변형에 의해 불량이 발생할 뿐만 아니라 불량발생시 재작업이 어려워 별도의 폐기비용이 문제점이 있었다.

또한, 베어링 홀더(22)가 황동소재로 형성되고, 지지체(24)와 플레이트(26)를 철판 소재로 형성되기 때문에, 재료비와 절삭가공비용이 비싸고 경량화에 역행하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고, 재료비와 조립비용을 절감할 수 있는 브러시리스 직류모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브러시리스 직류모터는, 회전축, 상기 회전축을 래디얼 방향으로 회전가능하게 지지하는 베어링, 상기 회전축의 하단과 상기 베어링의 외주면을 지지하는 일체형 와셔홀더, 내측에 로터 마그네트가 부착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 로터 케이스, 상기 로터 마그네트와 마주하도록 상기 일체형 와셔홀더의 외주면에 설치되며, 외부전원의 인가시 상기 로터 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 로터 케이스를 회전시키는 스테이터, 및 상기 일체형 와셔홀더가 체결되는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 일체형 와셔홀더는 사출성형에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일체형 와셔홀더는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일체형 와셔홀더는, 상기 회전축의 하단을 지지하는 원판부, 상기 원판부로부터 상부로 절곡되어 상기 베어링의 외주면을 지지하는 환형 기립부, 및 상기 환형 기립부의 외주면에 단차지게 형성되어 상기 스테이터가 안착되는 안 착면을 형성하는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 테두리부의 하측에는 상기 플레이트가 삽입되어 체결되는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일체형 와셔홀더의 내주면에는 스토퍼가 일체로 형성되고, 상기 스토퍼는 상기 회전축의 하부에 형성된 오목홈부에 수용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터의 상부에는 상기 로터 케이스의 부상을 방지하기 위한 흡인자석이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터 케이스의 하측에는 갈고리모양으로 형성된 계합부가 구비되고, 상기 계합부는 상기 일체형 와셔홀더에 일체로 형성된 돌출부에 계합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 일체형 와셔홀더가 종래의 베어링 홀더, 지지체, 스러스트 와셔가 일체화된 구조를 가짐으로써, 그 구조 및 조립공정이 단순화되고, 조립 비용을 절감할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 플라스틱 재질로 일체형 와셔홀더를 형성함으로써 브러시리스 직류모터의 경량화가 가능하게 되고 재료비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 스토퍼 또는 돌출부가 일체형 와셔홀더에 일체화된 구조를 가짐으로써, 그 구조 및 조립공정을 더욱 단순화하고 조립비용을 더욱 절감할 수 있게 된다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 브러시리스 직류모터의 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 브러시리스 직류모터의 절개 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 일체형 와셔홀더의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 브러시리스 직류모터(100a)에 대해 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 브러시리스 직류모터(100a)는 회전축(110), 베어링(120), 일체형 와셔홀더(130), 로터 케이스(140), 스테이터(150), 및 플레이트(160)를 포함하여 구성된다.

회전축(110)는 소정직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성되어, 로터 마그네트(144a)와 스테이터(150)의 상호작용에 의해 발생하는 전자기력에 의해 회전하는 구성으로, 상부에 고정된 로터 케이스(140)와 일체로 회전한다.

베어링(120)은 회전축(110)을 래디얼(radial) 방향으로 지지하기 위한 것으로, 내부에 회전축(110)이 수용되는 중공부를 갖는 중공 원통형으로 형성되어, 회전축(110)과의 사이에 개재되는 유체에 의해 회전축(110)을 회전가능하게 지지한다.

일체형 와셔홀더(130)는 회전축(110)의 하단과 베어링(120)의 외주면을 지지하기 위한 것으로서, 일체로 형성된다. 즉, 일체형 와셔홀더(130)는 종래기술에 따른 스러스트 와셔, 지지체, 및 베어링 홀더가 일체화된 구성으로서, 구조의 단순화, 조립공정의 단순화, 경량화를 가능하게 할 뿐만 아니라, 조립공정으로 인한 구성요소의 변형을 최소화할 수 있게 된다.

여기서, 일체형 와셔홀더(130)는 일체형으로 성형이 가능하면서, 회전축(110)의 하단을 회전가능하게 지지할 수 있는 재질, 즉 플라스틱 재질을 사출성형함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy molding Compound; EMC)로 형성될 수 있다.

구체적으로, 일체형 와셔홀더(130)는 회전축(110)의 하단을 회전가능하게 지지하는 원판부(132), 상기 원판부(132)의 말단으로부터 상부로 절곡되어 베어링(120)의 외주면을 지지하는 환형 기립부(134), 및 상기 환형 기립부(134)의 외주면에 단차지게 형성되어 스테이터(150)가 안착되는 안착면(136a)을 형성하는 테두리부(136)를 포함하여 구성된다. 여기서, 테두리부(136)는 그 하측에 플레이트(160)가 십입되어 체결되는 단차부(136b)를 구비한다.

한편, 일체형 와셔홀더(130)의 내주면 하부에는 회전축(110)의 오목홈부(112)에 삽입 수용되어 회전축(110)의 부상(浮上)을 방지하기 위한 스토퍼(134a)가 일체로 형성되어, 스토퍼(134a)까지 일체화된 구조를 가질 수 있다.

로터 케이스(140)는 회전축(110)에 중앙부가 삽입되어 회전축(110)과 함께 회전하는 구성으로서, 예를 들어 중심부가 회전축(110)에 삽입되어 회전축(110)의 외측방향으로 연장되는 원판부(142)와 상기 원판부(142)의 말단으로부터 하부로 절곡되며, 그 내주면에 로터 마그네트(144a)가 결합되는 환형 테두리부(144)로 구성된다. 이러한 구조를 갖는 로터 케이스(140)는 프레스 가공에 의한 벤딩(bending) 공정을 통해 형성가능하다.

여기서, 원판부(142)의 상면 중앙부에는 탑재되는 디스크를 척킹(chucking)하기 위한 척킹 조립체(chucking assembly; 142a)가 구비되고, 상면 외측에는 디스크의 슬립(slip)을 방지하기 위한 슬립방지부재(142b)가 구비된다. 또한, 도면에는 로터 케이스(140)의 상부에 디스크(D)가 탑재되는 것으로 도시되어 있으나, 디스크 탑재용 턴테이블(turntable)이 별도로 구비되는 것도 가능하다 할 것이며, 이 또한 본 발명에 포함된다 할 것이다.

또한, 환형 테두리부(144)의 내주면에는 내주면에는 스테이터(150)와의 작용에 의해 전자기력을 발생시키는 로터 마그네트(144a)가 결합된다. 이때, 로터 마그네트(144a)는 스테이터(150)와의 작용에 의해 로터 케이스(140)를 회전시키는 힘을 발생시키는 역할을 수행하며 원주방향으로 자극이 교대로 착자된 환고리형 구조를 갖는다.

스테이터(150)는 외부전원을 인가받아 전기장을 형성하기 위한 것으로, 코어(152)와 상기 코어(152)에 권선되는 코일(154)로 구성된다. 코일(154)에 전류가 공급되면, 공급된 전류를 따라 전기자 자속이 여자되고, 이 전기자 자속이 로터 마그네트(144a)에서 발생하는 자속과 쇄교함으로써 토크가 발생하고 이에 따라 로터 케이스(140)가 회전하게 된다.

여기서, 스테이터(150)는 일체형 와셔홀더(130)의 외주면, 바람직하게는 테두리부(136)가 형성하는 안착면(136a)에 안착되어 결합된다.

또한, 코어(152)의 상부에는 로터 케이스(140)의 원판부(142)와의 자기인력 에 의해 로터 케이스(140)의 부상을 방지하는 역할을 수행하는 흡인자석(156)이 구비될 수 있다. 비록, 도면에는 흡인자석(156)이 코어(152)의 상부에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 원판부(142)의 하부에 구비되어, 스테이터(150)와의 자기인력에 의해 로터 케이스(140)의 부상을 방지하기 위한 구조를 갖는 것도 가능하다 할 것이다.

플레이트(160)는 브러시리스 직류모터의 구성요소를 전체적으로 지지하고, 브러시리스 직류모터가 하드 디스크 드라이브 등의 장치에 고정되게 설치되는 부분으로서, 일체형 와셔홀더(130)가 체결되어 결합지지된다.

여기서, 플레이트(160)는 일체형 와셔홀더(130)의 테두리부(136)의 외측 하단에 수평방향으로 형성된 단차부(136b)에 체결되어, 일체형 와셔홀더(130)를 지지한다.

이때, 플레이트(160)의 상부에는 엔코더(encoder), 커넥터, 수동소자와 같은 전자소자가 실장된 회로기판(미도시)이 결합된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 브러시리스 직류모터의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 브러시리스 직류모터(100b)에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예를 설명함에 있어, 이전 실시예와 동일 또는 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 브러시리스 직류모터(100b)는 별도의 스토퍼를 구비하지 않고, 일체형 와셔홀더(130)의 상측 외주면에 돌출부(134b)가 일체로 형성되고, 로터 케이스(140)의 원판부(142)에 구비되어 돌출부(134b)에 계합되는 갈고리 모양의 계합부(142c)를 구비하여, 로터 케이스(140)의 부상을 방지하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 이때, 돌출부(134b)도 플라스틱 재질로 일체형 와셔홀더(130)를 사출성형에 의해 형성하는 과정에서 일체로 형성될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 브러시리스 직류모터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 브러시리스 직류모터의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 브러시리스 직류모터의 일부구성에 대한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 브러시리스 직류모터의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 브러시리스 직류모터의 절개 사시도이다.

도 5는 도 3에 도시된 일체형 와셔홀더의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 브러시리스 직류모터의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 회전축 120 : 베어링

122 : 스러스트 와셔 130 : 일체형 와셔홀더

132 : 원판부 134 : 환형 기립부

134a: 스토퍼 134b: 돌출부

136 : 테두리부 140 : 로터 케이스

142c : 돌출부 150 : 스테이터

160 : 플레이트

Claims

회전축;

상기 회전축을 래디얼 방향으로 회전가능하게 지지하는 베어링;

상기 회전축의 하단과 상기 베어링의 외주면을 지지하는 일체형 와셔홀더;

내측에 로터 마그네트가 부착되고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 로터 케이스;

상기 로터 마그네트와 마주하도록 상기 일체형 와셔홀더의 외주면에 설치되며, 외부전원의 인가시 상기 로터 마그네트와의 상호 작용에 의해 상기 로터 케이스를 회전시키는 스테이터; 및

상기 일체형 와셔홀더가 체결되는 플레이트;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 일체형 와셔홀더는 사출성형에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 일체형 와셔홀더는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 일체형 와셔홀더는,

상기 회전축의 하단을 지지하는 원판부;

상기 원판부로부터 상부로 절곡되어 상기 베어링의 외주면을 지지하는 환형 기립부; 및

상기 환형 기립부의 외주면에 단차지게 형성되어 상기 스테이터가 안착되는 안착면을 형성하는 테두리부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 테두리부의 하측에는 상기 플레이트가 삽입되어 체결되는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 일체형 와셔홀더의 내주면에는 스토퍼가 일체로 형성되고, 상기 스토퍼는 상기 회전축의 하부에 형성된 오목홈부에 수용되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 스테이터의 상부에는 상기 로터 케이스의 부상을 방지하기 위한 흡인자석이 구비되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.
청구항 1에 있어서,

상기 로터 케이스의 하측에는 갈고리모양으로 형성된 계합부가 구비되고,

상기 계합부는 상기 일체형 와셔홀더에 일체로 형성된 돌출부에 계합되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터.