KR20110108742A

KR20110108742A - Ｂｌｄｃ 전동기의 센서 장치

Info

Publication number: KR20110108742A
Application number: KR1020100028120A
Authority: KR
Inventors: 김영균; 서정무; 유세현; 정인성
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-06
Also published as: KR101111263B1

Abstract

본 발명은 BLDC 전동기의 센서 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 센서 장치는 상부 커버, 축계 회전부, 하부 커버, 센서 회로를 포함한다. 여기서 상부 커버는 중앙에 홀이 형성되며, 상기 축계 회전부는 상기 홀에 관통하여 배치되고, 상기 하부 커버는 상기 상부 커버에 결합한다. 그리고 상기 센서 회로는 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이에 배치되며 상기 축계 회전부의 끝단과 일정 간격을 가지며 이격되어 배치된다. 여기서 상기 축계 회전부는 상기 홀을 관통하여 배치되는 몸체부, 상기 몸체부 끝단에서 상기 센서 회로와 일정 간격 이격되며 상기 상부 커버 내측에 배치되어 상기 몸체부의 회전에 따라 회전하는 센서 마그넷 및 센서 마그넷 홀더를 포함하는 구성을 개시한다.

Description

ＢＬＤＣ 전동기의 센서 장치{Sensor Device For BLDC Motor}

본 발명은 BLDC 전동기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BLDC 전동기의 회전자 위치를 검출하기 위한 BLDC 전동기의 센서 장치에 대한 것이다.

일반적으로 전동기의 구조는 고정자와 회전자의 구조로 이루어져 있다. 소형의 경우 고정자는 주로 영구자석을 사용하고, 회전자에는 코일을 감아 여기에 전류를 흘려 전자석이 되게 해서 고정자와 회전자 간의 상호작용으로 회전하도록 되어 있다. 이때 회전자가 돌아가는 상태에서도 계속 급전할 수 있도록 해주는 구조로 되어 있는 것이 브러시(brush) 부분이다.

그러나 최근 반도체의 발달로 회전자에는 영구자석을 사용하고 고정자에는 코일을 감아 여기에 전원를 공급하여 고정자들을 순차적으로 자화시킴으로써 마치 고정자가 돌아가는 것처럼 하면 여기에 자기적으로 대응하는 회전자도 함께 돌아가게 된다. 이러한 전동기를 브러시리스 전동기(brushless DC motor, BLDC motor)라 한다.

상기 BLDC 전동기는 회전자가 영구자석으로 되어 외부전원에 의하지 않고 자속이 발생하므로 전력소모를 최소화하고 전체 시스템의 효율 향상을 기대할 수 있다. 또한 종래 BLDC 전동기는 내고압 절연물의 개발 및 페라이트 자석의 성능 향상과 고성능 희토류 자석의 개발에 따라 출력이 증대되어 고토크와 소형화를 이루게 되었으며, 구조적인 면에서도 고정자에게만 전원이 공급되기 때문에 케이스를 통한 방열로 다른 전동기에 비해 우수한 냉각 특성을 가지고 있다.

이러한 종래 BLDC 전동기의 구성은 고정자, 회전자, 축계, 센서 마그넷 및 센서 회로(PCB)로 구성된다. 상기 BLDC 전동기는 전동기의 축계에 센서 마그넷을 장착하여 회전자와 동기가 되도록 구성하는 한편, 센서 회로를 외함 또는 고정자에 고정시켜 센서 마그넷의 자력변화를 검출함으로써 회전자의 위치를 판별하도록 하고 있다. 상술한 종래의 3상 BLDC 전동기는 모터에 사용되는 극수에 따라서 센서 마그넷 또한 동일한 극수를 사용하며, 센서 회로의 센서 또한 각 상마다 하나씩 필요하며, 서로의 각도는 전기적으로 120도 위상차를 유지하면서 장착된다. 또한 고정자의 각상의 코일과 센서 회로의 각 상의 센서는 소정의 정해진 위치에 정렬되어야 한다.

그런데 기존의 BLDC 전동기의 센서 마그넷과 센서 회로의 구성은 각각이 개별적으로 장착되므로 장착에 어려움이 많고 고정자 각상의 코일과 센서 회로의 각상에 해당되는 센서의 위치를 정렬시키는 점에 있어서도 구조적으로 어려움이 많다. 따라서 3상 BLDC 모터의 센서 마그넷과 센서 회로의 장착에 있어서 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 BLDC 전동기의 회전자 위치를 검출하기 위한 센서 마그넷과 센서 회로가 일체화된 BLDC 전동기의 센서 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치는 상부 커버, 축계 회전부, 하부 커버, 센서 회로를 포함한다. 여기서 상부 커버는 중앙에 홀이 형성되며, 상기 축계 회전부는 상기 홀에 관통하여 배치되고, 상기 하부 커버는 상기 상부 커버에 결합한다. 그리고 상기 센서 회로는 상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이에 배치되며 상기 축계 회전부의 끝단과 일정 간격을 가지며 이격되어 배치된다. 여기서 상기 축계 회전부는 상기 홀을 관통하여 배치되는 몸체부, 상기 몸체부 끝단에서 상기 센서 회로와 일정 간격 이격되며 상기 상부 커버 내측에 배치되어 상기 몸체부의 회전에 따라 회전하는 센서 마그넷 및 센서 마그넷 홀더를 포함하는 구성을 개시한다.

또한 본 발명의 상기 센서 회로는 상기 센서 마그넷을 센싱하는 센서, 상기 센서가 배치되는 회로 기판, 상기 회로 기판과 연결되어 상기 센서 마그넷의 자력 정보를 인출하는 신호선 인출부를 포함할 수 있으며, 상기 센서는 상기 센서 마그넷에 포함된 마그넷의 각 부속에 개수에 대응하는 개수를 가질 수 있다.

또한 본 발명의 상기 상부 커버는 천장이 닫힌 원통, 상기 원통의 개구된 외주면에서 바깥쪽으로 형성되어 환 형태를 가지는 하부 커버 대면부를 포함하며, 상기 하부 커버는 바닥이 닫힌 원통, 상기 원통의 개구된 외주면에서 바깥쪽 방향으로 형성되어 환 형태를 가지는 상부 커버 대면부를 포함하되, 상기 상부 커버 대면부는 상기 하부 커버 대면부의 외주면보다 작은 크기를 가지며 형성될 수 있다. 그리고 상기 하부 커버 대면부의 일측 및 상기 상부 커버 대면부의 일측 중 적어도 하나는 상기 센서 회로 노출을 위해 제거될 수 있다.

또한 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치는 상기 하부 커버 대면부와 상기 상부 커버 대면부를 관통하여 상기 하부 커버와 상기 상부 커버를 체결하는 체결 구조물을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치에 따르면, 본 발명은 센서 마그넷과 센서 회로가 일체화된 형태로 제작함으로써, BLDC 전동기의 센서 장치 조립에 있어서 센서 마그넷과 센서 회로를 한 번에 장착할 수 있다. 이에 따라 센서 마그넷과 센서 회로의 일치를 위한 불필요한 작업 시간을 줄일 수 있다.

본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치에 따르면, 본 발명은 BLDC 전동기에 장착되는 센서 장치에 클립을 마련함으로써 센서 장치의 장착을 위한 작업을 용이하게 할 수 있으며, 장착 이후 보다 안정된 장착 상태를 유지할 수 있다.

또한 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치에 따르면, 본 발명은 센서 마그넷과 센서 회로를 일체화 하여 개발함으로써 3상 BLDC 모터에 장착이 매우 용이하고, 센서 회로의 위치 이동이 용이하여 고정자 상권선과의 정렬이 매우 편리하다.

또한 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치에 따르면, 본 발명은 여려가지 조합의 극수에 대해서 제작이 가능하고 3상 BLDC 모터와는 독립적으로 제작되므로 특정 모터에 한정하여 사용할 수 있는 것이 아니라 120도 구동의 BLDC 모터에 범용적으로 사용할 수 있으므로 독립된 상품화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치의 단면을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 마그넷과 센서 마그넷 홀더를 보다 상세히 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 센서 회로의 형태를 보다 상세히 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치의 배면도를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치의 단면을 나타낸 단면도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치의 일 단면을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 2는 센서 마그넷 홀더와 센서 마그넷을 보다 상세히 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 센서 회로를 보다 상세히 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치를 후면에서 바라본 배면도를 나타낸 것이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 크게 센서 마그넷(110)을 포함하는 축계 회전부(100), 상기 축계 회전부(100)를 감싸는 상부 커버(200), 상기 상부 커버(200)와 맞물리며 배치되는 하부 커버(300), 상기 축계 회전부(100)에 마련된 센서 마그넷(110)을 센싱하는 센서 회로(400)를 포함할 수 있다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200)의 중앙에 마련된 홀(210)을 관통하여 축계 회전부(100)가 배치되고, 축계 회전부(100) 중 상부 커버(200) 내측에 위치하는 센서 마그넷(110)이 상기 상부 커버(200)와 하부 커버(300)가 맞물리는 영역에 배치되는 센서 회로(400)와 일정 간격 이격되어 대면되도록 배치된다. 이러한 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200)에 축계 회전부(100)를 장착하고 상부 커버(200)의 하단에 센서 회로(400)를 배치한 후 하부 커버(300)를 상부 커버(200)와 조립함으로써, 간단한 공정으로 BLDC 전동기의 센서 장치(10)의 조립을 완료할 수 있다. 또한 이러한 과정에서 센서 마그넷(110)과 센서 회로(400)가 서로 대면되도록 배치됨으로 센서 마그넷(110)과 센서 회로(400)의 정렬을 위한 별도의 작업이 불필요하다. 이하 상기 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 상부 커버(200)는 중앙에 축계 회전부(100)가 배치될 수 있는 홀(210)과, 하부 커버(300)의 테두리 영역과 대면되어 조립될 수 있는 형태로 제작될 수 있다. 이러한 상부 커버(200)는 전체적으로 천장(201)이 닫힌 원통형의 형태로 제작되며, 상기 천장(201)의 중앙에 홀(210)이 마련될 수 있고, 원통(220)의 개구된 부분에 배치된 원주에서 원통(220)의 중심에서 바깥 방향으로 일정한 길이를 가지며 형성되는 하부 커버 대면부(230)가 마련될 수 있다. 여기서 상기 상부 커버(200)의 천장(201)에 마련될 홀(210)의 주변 영역에는 상기 축계 회전부(100)가 배치된 이후 축계 회전부(100)의 회전이 용이하도록 베어링(240)이 마련될 수 있다. 즉 상기 베어링(240)은 축계 회전부(100)가 일정 방향으로 회전하는 동안 회전을 원활하게 지원하는 역할을 수행한다. 한편 상기 하부 커버 대면부(230)는 상기 원통(220)의 개구된 원주 둘레에 마련되는데, 이때 센서 회로(400)의 추가 구조물이 배치될 수 있도록 일정 부분의 원주 영역에는 하부 커버 대변부(230)를 이루는 신장 영역이 제한될 수 있다. 즉 상기 하부 커버 대면부(230)는 원통(220)의 개구된 원주에 따라 환형 고리로 형성되데, 일정 부분이 서로 연결되지 않고 끊어지도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 하부 커버 대면부(230)의 일측에는 상기 하부 커버(300)와의 조립을 위하여 조립공들이 다수개가 마련될 수 있다. 이러한 하부 커버 대면부(230)는 상기 하부 커버(300)의 전체 테두리 크기와 동일하게 형성되거나, 하부 커버(300) 전체 테두리 크기보다 크게 형성될 수 있다. 상기 하부 커버 대면부(230)가 상기 하부 커버(300)의 전체 테두리 영역보다 크게 형성되는 경우에는 하부 커버(300)와의 조립을 용이하게 하기 위하여 하부 커버 대면부(230)의 가장자리 영역에서 하부 커버(300)가 조립되는 방향으로 일정 높이를 가지는 돌출 영역이 마련될 수 있다. 이 돌출 영역은 상기 상부 커버(200)에 하부 커버(300)가 조립되는 동안 하부 커버(300)가 하부 커버 대면부(230)에 용이하게 안착되도록 가이드 하는 역할을 수행하는 한편, 조립된 이후 하부 커버(300)의 유동을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 축계 회전부(100)는 상기 상부 커버(200)에 마련된 홀(210)에 배치되는 몸체부(130)와, 상기 몸체부(130) 중 상기 상부 커버(200) 내측에 마련되는 끝단 부분에 배치되는 센서 마그넷(110) 및 센서 마그넷 홀더(120)를 포함할 수 있다. 이러한 축계 회전부(100)에서 몸체부(130)는 관통형 또는 돌출형으로 형성될 수 있으며, BLDC 모터의 축계와 연결될 수 있다. 즉 BLDC 모터(미도시)가 돌출형으로 형성되는 경우 상기 몸체부(130)는 관통형으로 마련될 수 있으며, 상기 BLDC 모터가 관통형으로 형성되는 경우 상기 몸체부(130)는 돌출형으로 형성될 수 있다. 상기 몸체부(130)의 상단 중 일부 외벽은 상기 상부 커버(200)에 마련된 베어링(240)과 접촉된다. 이에 따라 상기 몸체부(130)는 BLDC 모터가 회전하는 경우, 회전력이 몸체부(130)에 전달됨으로서 상기 베어링(240)과 접촉되면서 일정 방향으로 회전하게 된다. 한편 상기 몸체부(130) 하단에는 센서 마그넷 홀더(120)가 마련된다. 이하 상기 센서 마그넷 홀더(120)와 센서 마그넷(110) 등에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 센서 마그넷 홀더(120)는 상기 몸체부(130)가 삽입 고정될 수 있는 삽입공(121)과, 상기 센서 마그넷(110)이 배치될 수 있는 안착부(123)를 포함할 수 있다. 상기 안착부(123)는 상기 센서 마그넷(110)의 개수에 따라 각각의 센서 마그넷 부속들이 일정 간격을 가지며 배치될 수 있도록 일정 간격을 가지며 배치되는 분할벽(125)이 마련될 수 있다. 여기서 상기 분할벽(125)에 의하여 일정 공간으로 구획되는 안착부(123)의 형태는 상기 센서 마그넷(110)이 장착될 수 있도록 센서 마그넷 부속들의 형태와 동일한 형태로 제작될 수 있다. 이러한 센서 마그넷 홀더(120)는 몸체부(130) 회전에 따라 회전한다.

상기 센서 마그넷(110)은 상기 센서 마그넷 홀더(120)에 마련된 안착부(123) 및 안착부(123)의 공간을 구획하는 분할벽(125)들에 의하여 일정한 크기별로 안착부(123)에 안착될 수 있다. 이러한 센서 마그넷(110)은 센서 마그넷 홀더(120)에 의해 고정된 상태가 되어, 센서 마그넷 홀더(120)가 몸체부(130) 회전과 함께 회전하는 경우 동기되어 회전하게 된다.

한편, 상기 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 센서 회로(400)는 가장자리 영역이 상기 상부 커버(200)의 하부 커버 대면부(230) 및 하부 커버(300)의 테두리 사이에 배치되어 고정된다. 이러한 상기 센서 회로(400)는 회로 기판(420)과, 회로 기판(420) 상에 형성되는 센서(410), 상기 회로 기판(420)과 연결되어 검출된 자력을 외부로 인출하는 신호선 인출부(430)를 포함할 수 있다. 상기 센서 회로(400)는 상기 센서 마그넷(110)의 자력 검출을 위하여 센서 마그넷(110)에 대응하는 형태 예를 들면 환형으로 형성되며, 환형으로 형성된 일정 면 상에는 상기 센서 마그넷 부속들 각각에 대응하는 센서(410)들이 배치될 수 있다. 이에 따라 센서 마그넷(110)이 회전하는 경우 상기 센서 회로(400)에 마련된 센서(410)가 센서 마그넷(110)의 회전에 따른 자력을 검출하여 회로 기판(420)에 전달한다. 그러면 상기 회로 기판(420)과 연결된 신호선 인출부(430)는 수집된 자력 정보를 외부에 전달할 수 있다.

상기 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 하부 커버(300)는 상기 상부 커버(200)와 대면되는 위치로 바닥(301)이 닫힌 원통형으로 형성되며, 상기 원통의 원주에서 바깥방향으로 일정폭만큼 원통에 수직하게 신장하는 상부 커버 대면부(310)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 상부 커버 대면부(310)는 상기 상부 커버(200)의 하부 커버 대면부(230)와 대면되는 구성이다. 상기 상부 커버 대면부(310)는 하부 커버 대면부(230)와 유사하게 다수개의 조립공(320)들이 마련될 수 있다. 그리고 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상기 하부 커버 대면부(230)와 상부 커버 대면부(310)들에 마련된 조립공(320)들을 관통하여 상기 하부 커버(300)와 상부 커버(200)를 고정시키는 피스(330)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 조립공(320)의 형태에 따라 상기 피스(330)의 형태가 달라질 수 있다. 즉 상기 상부 커버(200) 및 하부 커버(300)들에 형성되는 조립공(320) 내측벽이 나사산 형태로 마련되는 경우 상기 피스(330)는 상기 조립공(320)에 마련된 나사산과 나사 결합을 가질 수 있는 형태를 가질 수 있다. 또한 상기 조립공(320)의 내측벽이 별도의 굴곡이 없는 경우 상기 피스(330)는 상기 조립공(320)을 관통한 후 일정한 압력에 의하여 상기 하부 커버 대면부(230)와 상부 커버 대면부(310)의 외표면에 밀착될 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 또한 상기 피스(330)는 끝단에만 나사산이 형성된 볼트와 상기 조립공(320)을 관통한 끝단과 나사결합을 하는 너트가 될 수 도 있다. 이와 같이 상기 조립공(320)과 상기 피스(330)는 상기 하부 커버(300)와 상기 상부 커버(200)를 체결하는 체결 구조물이 될 수 있다.

또한 상기 하부 커버(300)의 일측에는 상기 상부 커버 대면부(310)가 부분적으로 형성되지 않을 수 있다. 즉 상기 하부 커버(300)의 일측 중 상기 하부 커버 대면부(230)가 형성되지 않는 상부 커버(200) 영역과 나란한 위치에 상기 상부 커버 대면부(310)가 형성되지 않는다. 이에 따라 상기 하부 커버(300)의 일측과 상기 상부 커버(200)의 일측에 상기 부분적으로 연결되지 않은 환형의 하부 커버 대면부(230) 및 상기 커버 대면부(310)에 의하여 상기 센서 회로(400)가 노출되고, 상기 노출된 센서 회로(400) 일측에 신호선 인출부(430)가 배치될 수 있다.

한편 상기 하부 커버(300) 중 상기 상부 커버 대면부(310)와 대면되는 내측면은 상기 센서 회로(400)가 배치되는 것을 고려하여 일정한 단턱이 마련될 수 있다. 또한 상기 상부 커버(200)의 하부 커버 대면부(230) 내측면에도 단턱이 마련될 수 있다. 상기 상부 커버 대면부(310)와 상기 하부 커버 대면부(230) 내측에 마련된 단턱들이 서로 맞물림으로 인해서 생기는 홈의 높이는 상기 센서 회로(400)의 회로 기판(420)을 견고하게 고정시킬 수 있도록 상기 회로 기판(420)의 높이 이하인 것이 바람직하다. 여기서 상기 단턱들은 상기 BLDC 전동기의 센서 장치(10)를 설계하는 설계자의 의도에 따라 생략될 수 도 있다. 그리고 상기 상부 커버 대면부(310)의 원주는 상기 하부 커버 대면부(230)의 원주보다 작게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 상부 커버 대면부(310)의 외주면이 상기 하부 커버 대면부(230)에 마련된 돌출 영역의 측벽에 접촉될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)의 단면을 나타낸 단면도이다.

상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 축계 회전부(100), 상부 커버(200), 하부 커버(300), 센서 회로(400) 및 클립(500)을 포함할 수 있다. 여기서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상기 클립(500)을 제외하고 기타 구성들이 상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 BLDC 전동기의 센서 장치(10)와 동일한 구성을 가질 수 있으므로 클립(500)을 제외한 기타 구성에 대해서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200)의 중앙에 마련된 홀(210)을 관통하여 축계 회전부(100)가 배치되고, 축계 회전부(100) 중 상부 커버(200) 내측에 위치하는 센서 마그넷(110)이 상기 상부 커버(200)와 하부 커버(300)가 맞물리는 영역에 배치되는 센서 회로(400)와 대면되도록 배치된다. 특히 상기 상부 커버(200) 일측에는 클립(500)이 배치될 수 있다. 이러한 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200)에 축계 회전부(100)를 장착하고 상부 커버(200)의 하단에 센서 회로(400)를 배치한 후 하부 커버(300)를 상부 커버(200)와 조립함으로써, 간단한 공정으로 BLDC 전동기의 센서 장치(10)의 조립을 완료할 수 있다. 그리고 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상기 클립(500)을 이용하여 BLDC 전동기(미도시)에 견고하게 체결될 수 있다. 여기서 상기 클립(500)은 상기 BLDC 전동기의 일측에 마련된 클립(500)과 결합될 수 있는 구조물과 체결되어 상기 BLDC 전동기의 센서 장치(10)가 상기 BLDC 전동기에 견고하게 고정될 수 있도록 지원한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)에서는 상기 센서 장치(10)를 BLDC 전동기에 고정시키기 위하여 클립(500) 구조물을 예로 하여 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 클립(500)은 BLDC 전동기의 센서 장치(10)를 상기 BLDC 전동기에 고정시킬 수 있는 다양한 결합 구조물이 될 수 있으며, 예를 들면 도 5에 도시된 형태와는 다른 클립의 형태로 제작될 수 있을 것이다.

또한 상술한 설명에서는 환 형태를 가지는 상부 커버(200)에 형성된 하부 커버 대면부(230)와 상기 하부 커버(300)에 형성된 상부 커버 대면부(310)의 일측이 제거된 형태로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상기 하부 커버 대면부(230)의 일측만 제거되거나, 상기 상부 커버 대면부(310)의 일측만이 제거된 형태를 가지도록 설계될 수 도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200)와 하부 커버(300)에 마련된 하부 커버 대면부(230)와 상부 커버 대면부(310) 사이에 센서 회로(400)를 배치하는 한편, 상기 상부 커버(200)에 배치되는 축계 회전부(100)의 하단부에 센서 마그넷(110)을 배치하되 상기 센서 회로(400)와 대면되도록 배치할 수 있는 구조를 제공한다. 이에 따라 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 별도로 센서 마그넷(110)과 센서 회로(400)를 정렬하기 위한 동작을 수행하지 않고도 센서 장치(10) 조립을 위한 과정만을 수행하여 센서 마그넷(110)과 센서 회로(400)를 정렬시킬 수 있다. 한편 상기 축계 회전부(100)에 연결되는 BLDC 전동기로부터 모터의 회전력을 전달받게 되면, 상기 축계 회전부(100)가 회전하게 되고, 이때 상기 축계 회전부(100)에 포함된 상기 센서 마그넷(110)이 축계 회전부(100)의 몸체부(130)에 동기되어 회전함으로써 자력 변화를 생성할 수 있다. 이러한 과정에서 상기 센서 회로(400)가 상기 센서 마그넷(110)에 대면되어 센서 마그넷(110)의 움직임에 따른 자력의 변화를 검출한 후 센서 회로(400)의 일측에 배치된 신호선 인출부(430)를 통하여 외부로 전달함으로서 BLDC 전동기의 자력 변화를 센싱할 수 있도록 지원한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 상부 커버(200) 일측에 클립(500)을 마련하고, 상기 클립(500)은 BLDC 전동기 일측과 결합시킴으로써 상기 센서 장치(10)를 상기 BLDC 전동기에 견착함으로써 보다 용이한 센서 마그넷(110)의 자력 검출을 지원할 수 있다.

이러한 본 발명은 3상 BLDC 모터의 회전자 위치를 판별하여 120도 구동의 스위칭 동작 운전이 원활하도록 센서마그넷 및 센서 회로를 쉽게 장착할 수 있도록 지원한다.

또한 기존의 3상 BLDC 모터용 센서 장치는 센서 마그넷과 센서 회로가 개별적으로 구성되어 장착 및 고정자 코일과의 정렬이 매우 어려운 상태이며, 특정 모터 사용에만 한정되었지만, 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 센서 마그넷(110)과 센서 회로(400)를 일체화하여 개발함으로써 3상 BLDC 모터에 장착이 매우 쉬우며, 센서 회로(400)의 위치 이동이 용이하여 고정자 상권선과의 정렬이 매우 쉽다.

또한, 본 발명의 BLDC 전동기의 센서 장치(10)는 여려가지 조합의 극수에 대해서도 제작이 가능하고 3상 BLDC 전동기와는 독립적으로 제작되므로 특정 모터에 한정하여 사용할 수 있는 것이 아니라 120도 구동의 BLDC 모터에 범용적으로 사용할 수 있으므로 하나의 독립적인 상품으로 이용될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나 본 발명의 BLDC 전동기는 BLDC 모터와, 소정의 직류전압을 입력받아 상기 BLDC 모터에 3상(A/B/C)전압(Va/Vb/Vc)을 공급하기 위한 인버터와, 상기 인버터로부터 공급되는 3상전압(Va/Vb/Vc)을 입력받아 구동되는 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 검출하기 전술한 바와 같은 BLDC 전동기의 센서 장치(10)와, 상기 센서 장치(10)에서 감지된 회전자 위치신호가 영점 위상과 교차함을 검출하여 인버터 구동신호를 출력하여 상기 인버터가 구동되도록 제어하는 마이컴을 포함하여 구성될 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10 : BLDC 전동기의 센서 장치 100 : 축계 회전부
130 : 몸체부 110 : 센서 마그넷
120 : 센서 마그넷 홀더 200 : 상부 커버
210 : 홀 240 : 베어링
220 : 원통 230 : 하부 커버 대면부
300 : 하부 커버 310 : 상부 커버 대면부
400 : 센서 회로 410 : 센서
420 : 회로 기판 430 : 신호선 인출부
500 : 클립

Claims

중앙에 홀이 형성된 상부 커버;
상기 홀에 관통하여 배치되는 축계 회전부;
상기 상부 커버에 결합하는 하부 커버;
상기 상부 커버와 상기 하부 커버 사이에 배치되며 상기 축계 회전부의 끝단과 일정 간격을 가지며 이격되어 배치되는 센서 회로;를 포함하고,
상기 축계 회전부는
상기 홀을 관통하여 배치되는 몸체부;
상기 몸체부 끝단에서 상기 센서 회로와 일정 간격 이격되며 상기 상부 커버 내측에 배치되어 상기 몸체부의 회전에 따라 회전하는 센서 마그넷 및 센서 마그넷 홀더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 회로는
상기 센서 마그넷을 센싱하는 센서;
상기 센서가 배치되는 회로 기판;
상기 회로 기판과 연결되어 상기 센서 마그넷의 자력 정보를 인출하는 신호선 인출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제2항에 있어서,
상기 센서는
상기 센서 마그넷에 포함된 마그넷의 각 부속에 개수에 대응하는 개수를 가지는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 커버는
천장이 닫힌 원통;
상기 원통의 개구된 외주면에서 바깥쪽으로 형성되어 환 형태를 가지는 하부 커버 대면부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제4항에 있어서,
상기 하부 커버는
바닥이 닫힌 원통;
상기 원통의 개구된 외주면에서 바깥쪽 방향으로 형성되어 환 형태를 가지는 상부 커버 대면부;를 포함하되,
상기 상부 커버 대면부는 상기 하부 커버 대면부의 외주면보다 작은 크기를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제5항에 있어서,
상기 하부 커버 대면부와 상기 상부 커버 대면부를 관통하여 상기 하부 커버와 상기 상부 커버를 체결하는 체결 구조물;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
상기 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 커버 대면부의 일측이 상기 센서 회로 노출을 위해 제거되거나,
상기 상부 커버 대면부의 일측이 상기 센서 회로 노출을 위해 제거되거나,
상기 하부 커버 대면부 및 상기 하부 커버 대면부의 일측이 상기 센서 회로 노출을 위해 제거되는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 커버 일측에 마련되어 BLDC 전동기와 상기 센서 장치를 견착시키는 클립;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 커버 홀 주변 영역에 배치되어 상기 몸체부의 회전을 지지하는 베어링;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 전동기의 센서 장치.