KR20130035680A - 스위치드 릴럭턴스 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는, 로터부와 결합되는 밸런싱부재에 로터부의 회전위치를 검출할 수 있는 위치검출부를 형성하고, 이에 대응되는 위치에 센서부를 위치시키되, 모터하우징의 내측의 커버면에 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 모터하우징에 내부에 센서부를 위치시킴으로써 센서부를 보호하고, 아울러 센서부에 의한 로터부의 회전위치의 센싱의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

스위치드 릴럭턴스 모터{Switched reluctance motor}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.

일반적으로 소위 SR 모터라고 하는 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM; Switched Reluctance Motor)는 공개특허 제10-2008-0026872호에서 주지된 바와 같이, 자기 저항(magnetic reluctance)의 변화에 따른 릴럭턴스 토크를 이용하여 로터를 회전시키는 것으로, 제조가격이 낮고 유지보수가 거의 필요 없으며 신뢰성이 높아 수명이 거의 영구적인 장점이 있다. 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)의 구조는 스테이터 요크 및 상기 스테이터 요크로부터 돌출형성되는 복수 개의 스테이터 돌극을 포함하는 스테이터부와, 로터 코어 및 상기 스테이터 돌극과 대향되도록 상기 로터 코어로부터 돌출형성되는 복수 개의 로터 돌극을 구비하고 상기 스테이터부에 회전 가능하도록 수용되는 로터부로 구성된다.

종래에는 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터부 회전 위치를 검출하기 위해서 상기 모터의 외부에 상기 로터부의 위치를 검출하기 위한 위치검출수단을 조립하여 상기 로터부의 위치를 검출하였다.

하지만, 이러한 종래의 방법은 스위치드 릴럭턴스 모터의 전체적인 크기를 증대시켰으며, 상기 위치검출수단이 상기 모터 외부에 위치하기 때문에 외부의 충격 또는 이물질에 의해 상기 위치검출수단이 파손 또는 손상되어 작동의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 상기 위치검출수단이 상기 모터의 외부에 위치하기 때문에 상기 로터부의 위치를 정확하게 센싱하기 위해서 고가의 센서를 장착함으로써, 제조비용이 증대되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터부 회전위치를 용이하게 검출하고, 센서부의 작동신뢰성을 향상시키기 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 센서부 결합구조를 포함하는 스위치드 릴럭턴스 모터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 모터의 회전중심을 이루는 회전축, 상기 회전축상에 회전 가능하도록 결합되는 로터부, 상기 로터부의 축방향 상부에 결합되어 상기 로터부를 지지하는 제1 스토퍼, 상기 로터부의 축방향 하부에 결합되어 상기 로터부를 지지하는 제2 스토퍼, 상기 회전축이 관통되는 개구부가 형성되고, 상기 제1 스토퍼의 축방향 상부를 커버하며, 상기 로터부 및 상기 제2 스토퍼의 외측을 감싸도록 결합되는 모터하우징, 상기 제1 스토퍼는 축방향 상단 상기 모터하우징의 커버면에 대응되는면에 위치검출부를 형성하며, 상기 위치검출부에 대응되도록 상기 모터하우징의 커버면에 센서부가 부착되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 로터부는 환형의 로터코어 및 상기 로터코어로부터 외측방향으로 돌출되는 복수의 로터폴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 스토퍼의 위치감출부는 상기 로터부의 외측으로 돌출된 상기 로터폴에 상보적인 위치에 센싱홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 스토퍼는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전 균형을 유지시키기 위한 밸런싱부재로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는 반사 타입(Reflective Type)의 포토 센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는 SMD 타입(Surface Mounted Device type)센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로터부를 수용하는 스테이터요크 및 상기 로터폴에 대응되도록 이격되어 형성되며, 상기 스테이터요크의 내측방향으로 돌출되어 형성되는 스테이터돌극;을 포함하는 스테이터부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터하우징의 내측면에는 상기 스테이터요크를 결합 지지하기 위한 스테이터걸림턱이 복수개 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터걸림턱의 일측방향으로 상기 스테이터요크가 결합되고, 상기 스테이터걸림턱의 타측방향의 상기 모터하우징에 외부와의 공기순환을 위한 공기순환홀이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

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

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 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, 스위치드 릴럭턴스 모터의 로터부를 고정하기 위해 로터부의 축방향 상부와 하부에 스토퍼를 구성하고, 상기 스토퍼의 구조적인 변경을 통해 로터부의 회전을 센싱함으로써 별도의 센싱을 위한 부재가 필요없고, 모터의 조립 용이성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 스위치드 릴럭턴스 모터하우징 내부에 로터부의 회전위치 센싱을 위한 센서부가 포함됨으로써, 센서부를 외부충격 또는 외부의 이물질의 유입으로부터 보호하여 센서부의 작동성능 및 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 스위치드 릴럭턴스 모터 로터부의 축방향 일측면에서 지지하는 스토퍼를 밸런싱부로 사용하고, 밸런싱부의 축방향 상단부에 센서부에 의한 위치센싱을 위한 위치검출부를 형성함으로써 스위치드 릴럭턴스 모터의 작동 성능의 향상 및 센서부의 센싱의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 센서부를 SMD 타입(Surface mounted device type)센서를 적용함으로써, 스위치드 릴럭턴스 모터의 제조비용을 절감하여 제품 수율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 센서부 주변의 부분 확대 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터부가 결합된 단면도; 및
도 5는 도 4의 AA'에 따른 단면도이다.

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, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 "축방향"이란 모터의 회전중심인 회전축이 형성된 방향을 의미한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 단면도, 도 2는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 센서부 주변의 부분 확대 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터의 스테이터부가 결합된 단면도이고, 도 5는 도 4의 AA'에 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 모터의 회전중심을 이루는 회전축(10), 상기 회전축(10)상에 회전 가능하도록 결합되는 로터부(20), 상기 로터부(20)의 축방향 상부에 결합되어 상기 로터부(20)를 지지하는 제1 스토퍼(30), 상기 로터부(20)의 축방향 하부에 결합되어 상기 로터부(20)를 지지하는 제2 스토퍼(40), 상기 회전축(10)이 관통되는 개구부가 형성되고, 상기 제1 스토퍼(30)의 축방향 상부를 커버하며, 상기 로터부(20) 및 상기 제2 스토퍼(40)의 외측을 감싸도록 결합되는 모터하우징(80), 상기 제1 스토퍼(30)는 축방향 상단 상기 모터하우징(80)의 내측 커버면(82)에 대응되는면에 위치검출부(60)를 형성하며, 상기 위치검출부(60)에 대응되도록 상기 모터하우징(80)의 커버면(82)에 센서부(70)가 부착되는 것을 특징으로 한다.

회전축(10)은 모터의 회전중심을 이루며, 축방향으로 연장되게 형성된다. 특히, 본 발명에서의 축방향은 회전축(10)이 형성된 방향을 기준으로 하는 것으로, 도 1에 도시된 회전축(10)을 중심으로 상부 및 하부 방향을 특정하기로 한다.

로터부(20)는 환형의 로터코어(21) 및 상기 로터코어(21)로부터 외측방향으로 돌출되는 복수의 로터폴(22)을 포함하여 형성될 수 있다. 로터코어(21)는 중심부에 중공홀이 형성되고, 중공홀에 회전축(10)이 고정결합되어 로터부(20)의 회전을 외부로 전달한다. 로터폴(22)은 로터코어(21)의 외측 둘레면을 따라 외측으로 돌출되도록 복수개가 형성되며, 후술하는 스테이터돌극(52)에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.

제1 스토퍼(30)는 로터부(20)의 축방향 상부에 결합되어 상기 로터부(20)를 지지하는 역할을 한다. 제1 스토퍼(30)는 로터부(20)를 지지하며 회전축(10)에 결합됨으로써, 로터부(20)와 함께 회전하게 된다. 제1 스토퍼(30)는 로터부(20)를 축방향으로 지지할 뿐만 아니라, 플라스틱 등의 수지로 제작됨으로써 모터 회전시의 회전균형을 조절할 수 있는 밸런싱부재로 형성될 수도 있다. 밸런싱부재로 사용되는 경우에는, 모터 회전시에 회전불균형이 발생되는 위치를 감지하여 커팅(cutting)가공 함으로써 모터 회전의 균형을 맞출 수 있다. 밸런싱부재의 제작은 플라스틱 등을 가공하거나, 사출로서 로터부(20)와 함께 일체로 형성될 수 있다. 제1 스토퍼(30)는 로터부(20)와 함께 회전함으로써, 로터부(20)의 로터폴(22)의 위치를 통한 회전위치를 감지하기 위한 위치검출부(60)를 형성할 수 있다.

위치검출부(60)는 로터부(20)의 로터폴(22)의 위치를 감지하여 로터부(20)의 회전위치를 감지하기 위한 것으로, 로터코어(21)로부터 돌출된 로터폴(22)의 위치와 상보적인 위치에 센싱홈(61)을 형성할 수 있다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 제1 스토퍼(30)에는 축방향 상단부를 커버하고 있는 모터하우징(80)의 내측 커버면(82)과 대응되는 제1 스토퍼(30)의 상단면에 센싱홈(61)을 형성하는 것이 바람직하다. 축방향으로 센싱홈(61)에 수직 방향으로 대응되도록 모터하우징(80) 내측 커버면(82)에 센서부(70)를 설치할 수 있다. 센서부(70)는 인쇄회로기판(71)에 센서를 부착하여 형성될 수 있으며, 그 구성은 센서부(70)로 사용되는 센서에 적합하도록 적절히 설계변경할 수 있음은 물론이다.

센서부(70)는 상기에서 설명한 위치검출부(60)에 대응되는 위치에 형성된다. 즉, 제1 스토퍼(30)의 상단면에 센싱홈(61)이 형성되며, 센싱홈(61)의 수직방향으로 이격되어 모터하우징(80)의 내측 커버면(82)에 부착된다. 센서부(70)는 반사 타입(Reflective Type)의 포토 센서를 사용할 수 있다. 센싱홈(61)에 수직으로 광을 조사하도록 포토센서를 모터하우징(80)의 커버면(82)에 부착하여, 모터의 회전시에 센싱홈(61)이 형성된 부분과 그렇지 않은 부분에서의 광 조사에 의한 반사로 얻어지는 센싱값의 차이를 통해 로터부(20)의 회전위치를 검출할 수 있다. 센서부(70)는 SMD 타입(Surface Mounted Device type)의 센서를 적용하여, 종래의 구조에 따른 센서보다 비용의 절감 및 센싱의 정확도와 신뢰성을 확보할 수 있다.

제2 스토퍼(40)는 로터부(20)의 축방향 하부에 결합되어 로터부(20)를 지지하는 역할을 한다. 제2 스토퍼(40)는 상기의 제1 스토퍼(30)와 유사한 구성으로, 그 재질 및 제작방법은 제1 스토퍼(30)에서 설명한 바와 같다. 제2 스토퍼(40)도 플라스택 재질로 형성하여 로터부(20)의 회전에 따른 균형을 유지하기 위해 밸런싱부재로 사용될 수 있음은 물론이다. 도면에 도시되지 않았지만, 제2 스토퍼(40)의 축방향 하단면에도 센싱홈(61)을 형성하고, 제2 스토퍼(40)의 하단면의 센싱홈(61)에 대응되는 위치에 센서부(70)를 형성함으로써 로터부(20)의 회전위치를 검출할 수 있도록 설계변경 하는 것은 당업자에게 자명한 사항이라고 할 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스테이터부(50)는 스테이터요크(51) 및 스테이터돌극(52)을 포함하여 형성된다. 스테이터요크(51)는 로터부(20)를 수용하도록 중공홀이 형성되며, 스테이터요크(51)외 내측면에 돌출되고, 로터부(20)의 로터폴(22)에 대응되도록 스테이터돌극(52)이 복수개 형성될 수 있다. 스테이터요크(51)의 스테이터돌극(52)에 전류가 인가되어 스테이터돌극(52)과 마주보는 로터부(20)의 로터폴(22)을 통해 자속경로(flux path)가 형성됨으로써 로터부(20)가 회전하게 된다.

스테이터부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터하우징(80)의 내측면에 형성된 스테이터걸림턱(83)에 걸치게 하여 결합할 수 있다. 스테이터부(50)는 모터하우징(80)의 내측면에 형성된 공기순환홀(81)을 방해하지 않으면서 로터부(20) 외측을 감싸도록 결합될 수 있다. 공기순환홀(81)은 외부와 공기를 순환하게 함으로써, 모터하우징(80) 내부에서 발생되는 열 또는 기타의 공기들을 순환시키는 역할을 한다.

모터하우징(80)은 제1 스토퍼(30)와 로터부(20) 및 제2 스토퍼(40)를 감싸도록 형성되고, 이미 살펴본 바와 같이, 제1 스토퍼(30)의 축방향 상단면을 커버하는 커버면(82)을 포함하며, 커버면(82)에는 축방향으로 회전축(10)이 관통될 수 있도록 개구부(84)가 형성될 수 있다. 모터하우징(80)은 로터부(20) 및 스테이터부(50) 등 모터하우징(80)의 내부의 부품을 보호하며 기타 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지하여, 모터의 작동신뢰성을 향상시킨다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 스위치드 릴럭턴스 모터는 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.

10: 회전축 20: 로터부
21: 로터코어 22: 로터폴
30: 제1 스토퍼 40: 제2 스토퍼
50: 스테이터부 51: 스테이터요크
52: 스테이터돌극 60: 위치검출부
61: 센싱홈 70: 센서부
80: 모터하우징 81: 공기순환홀
82: 모터하우징 커버면 83: 스테이터걸림턱
84: 개구부

Claims (9)

1. 모터의 회전중심을 이루는 회전축;
   상기 회전축상에 회전 가능하도록 결합되는 로터부;
   상기 로터부의 축방향 상부에 결합되어 상기 로터부를 지지하는 제1 스토퍼;
   상기 로터부의 축방향 하부에 결합되어 상기 로터부를 지지하는 제2 스토퍼;
   상기 회전축이 관통되는 개구부가 형성되고, 상기 제1 스토퍼의 축방향 상부를 커버하며, 상기 로터부 및 상기 제2 스토퍼의 외측을 감싸도록 결합되는 모터하우징;
   상기 제1 스토퍼는 축방향 상단 상기 모터하우징의 커버면에 대응되는면에 위치검출부를 형성하며, 상기 위치검출부에 대응되도록 상기 모터하우징의 커버면에 센서부가 부착되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 로터부는 환형의 로터코어 및 상기 로터코어로부터 외측방향으로 돌출되는 복수의 로터폴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 스토퍼의 위치감출부는 상기 로터부의 외측으로 돌출된 상기 로터폴에 상보적인 위치에 센싱홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 스토퍼는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전 균형을 유지시키기 위한 밸런싱부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서부는 반사 타입(Reflective Type)의 포토 센서인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서부는 SMD 타입(Surface Mounted Device type)센서인 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 로터부를 수용하는 스테이터요크 및
   상기 로터폴에 대응되도록 이격되어 형성되며, 상기 스테이터요크의 내측방향으로 돌출되어 형성되는 스테이터돌극;을 포함하는 스테이터부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 모터하우징의 내측면에는 상기 스테이터요크를 결합 지지하기 위한 스테이터걸림턱이 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 스테이터걸림턱의 일측방향으로 상기 스테이터요크가 결합되고, 상기 스테이터걸림턱의 타측방향의 상기 모터하우징에 외부와의 공기순환을 위한 공기순환홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스위치드 릴럭턴스 모터.
   
   

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