KR20150115463A

KR20150115463A - 모터

Info

Publication number: KR20150115463A
Application number: KR1020140040564A
Authority: KR
Inventors: 여재영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-10-14
Also published as: KR102158263B1

Abstract

모터가 개시된다. 상기 모터는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 스테이터; 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 로터 상측에 설치되어, 상기 로터의 위치를 감지하는 센싱 마그네트 모듈; 상기 센싱 마그네트 모듈의 자기력을 감지하도록 상기 센싱 마그네트 모듈과 마주보게 배치되는 자기소자가 실장되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 하우징을 연결하며 특정 주파수 대역의 신호를 차단하는 필터부를 포함한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원을 공급받아 고속 회전력을 발생시키는 모터에 관한 것이다.

모터는 회전축, 회전축에 형성된 마그네트를 포함하는 회전자 및 회전자의 주변에 배치된 코어에 권선 되어 전류에 의하여 전자기력을 발생시키는 코일을 포함하는 고정자를 포함한다.

회전수 및 회전 속도가 중요한 요소로 작용하는 일부 모터는 회전축의 단부에 회전축의 회전수를 카운트하는 센싱 마그네트가 배치될 수 있고, 센싱 마그네트와 마주하는 위치에는 센싱 마그네트로부터 발생 된 자기장을 디텍팅하여 회전축의 실제 회전수 및 회전 속도를 산출하는 자기소자가 배치된다.

자기소자는 인쇄회로기판에 실장되어 모터 하우징 내부에 배치될 수 있는데 모터 구동시 로터의 회전에 따라 발생되는 전자기장은 노이즈를 야기한다. 모터 구동에 따라 야기된 노이즈는 하우징과 직접 연결된(short) 인쇄회로기판에 영향을 미치게 되어 동작의 정확성 및 신뢰성을 저하시킨다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모터 구동시 로터의 회전에 의하여 발생하는 전기적, 자기적 노이즈를 제거함으로써 센싱 마그네트 모듈 및 자기소자의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 하우징; 상기 하우징 내에 배치된 스테이터; 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터; 상기 로터 상측에 설치되어, 상기 로터의 위치를 감지하는 센싱 마그네트 모듈; 상기 센싱 마그네트 모듈의 자기력을 감지하도록 상기 센싱 마그네트 모듈과 마주보게 배치되는 자기소자가 실장되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 하우징을 연결하며 특정 주파수 대역의 신호를 차단하는 필터부를 포함하는 모터를 제공한다.

상기 필터부는 고역 통과 필터(HFP, high-pass filter)특성을 가질 수 있다.

상기 필터부는 대역 소거 필터(BSF, band-stop filter)특성을 가질 수 있다.

상기 필터부는 집중 상수 회로(lumped parameter circuit) 및 피씨비 패턴(PCB pattern)중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

상기 피씨비 패턴은 마이크로스트립(Microstrip) 또는 스트립라인(Stripline)방식으로 구현될 수 있다.

상기 인쇄회로기판은 상기 모터 하우징 상단에 결합되는 브라켓의 내면에 결합될 수 있다.

상기 필터부는 70 내지 80MHz의 주파수 대역의 신호를 차단할 수 있다.

본 발명인 모터는 모터 구동시 로터의 회전에 의하여 발생하는 전기적, 자기적 노이즈를 제거함으로써 센싱 마그네트 모듈 및 자기소자의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 단면도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 분해도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판, 필터부 및 하우징간의 연결 관계를 설명하기 위한 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 필터부의 개념도,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터부의 개념도, 및
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 필터부의 주파수 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 단면도, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터의 분해도 및 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판, 필터부 및 하우징간의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 모터는 하우징, 스테이터, 로터, 센싱 마그네트 모듈, 인쇄회로기판 및 필터부를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 하우징(10)은 내부에 수용공간을 구비하고 길이방향으로 일정 직경을 가지는 단면이 원형인 관으로 형성될 수 있다. 하우징(10)의 상단에는 브라켓(11)이 결합됨으로써 본 발명의 일실시예에 따른 모터(100)는 원기둥의 형상을 가질 수 있다.

그러나, 이와는 달리 하우징(10)의 단면이 다각형으로 구성될 수 있으며, 스테이터(20)의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수도 있다. 브라켓(11)은 하우징(10)의 상단에 결합되며, 하우징(10)의 상단 둘레에 대응되는 형상으로 제작될 수 있다.

브라켓(11)에는 회전축(50)의 회전을 지지할 수 있도록 전단 베어링(61)과 커플러(70)가 구비될 수 있다.

스테이터(20)는 하우징(10)의 내부 수용공간에 설치되어 자력을 생성할 수 있다. 스테이터(20)는 하우징(10)의 내주면에 인접하여 배치되며, 코어에 권선되는 코일(21)을 포함하여 구성될 수 있다.

스테이터(20)는 양단이 개방되어 있으며, 중앙에는 로터(30)가 회전 가능하게 수용되는 원형의 수용공간이 형성될 수 있다. 스테이터(20)의 내경부에는 로터(30)를 수용하는 공간의 원주방향을 따라 복수의 슬롯 및 티스가 형성될 수 있다.

스테이터(20)에 전류가 인가되어 자력이 발생하면, 로터(30)의 전자기유도에 의해 회전자가 회전하게 되는데, 이 때 고출력 밀도로 인하여 스테이터(20) 및 로터(30)에 열이 발생하게 된다.

스테이터(20)의 상측에는 버스바(Busbar)(40)의 결합을 위하여 각각의 권선된 코일의 코일 단자가 배치되고, 버스바(40)는 코일 단자에 연결된다. 버스바(40)에는 코일 단자와 전기적으로 연결되는 복수의 금속 부재들이 인슐레이터에 의해 절연되면서 고정되어 배치될 수 있다. 버스바는 도넛 형상으로 스테이터의 상면과 대응되도록 이루어 질 수 있다. 버스바의 외주면에는 코일 단자와 접속하기 위한 터미널들이 배치된다. 버스바의 형상은 연결되는 전원선(41)에 따라 달라질 수 있다.

로터(30)는 로터코어와, 로터코어에 결합되는 복수의 도체바 및 도체바를 통전가능하게 연결하는 엔드링을 구비한 소위 인덕션 로터(induction rotor)로 구성될 수 있다.

로터코어의 중앙에는 회전축(50)이 일체로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 로터(30)가 인덕션 로터로 구성된 경우를 예로 들고 있지만, 영구자석을 구비한 소위 영구자석로터를 이용하여 구성될 수도 있다. 회전축(50)에는 전단 베어링(61)과 후단 베어링(62)이 각각 회전축(50)의 양단에 결합될 수 있다.

또한, 로터(30)는 자기저항의 차를 이용한 동기로터로 구성될 수 있으며, 자기저항 차 및 영구자석을 동시에 구비한 하이브리드 로터로 구성될 수 있다.

센싱 마그네트 모듈(80)은 플레이트와 센싱 마그네트를 포함하여 구성될 수 있다. 플레이트는 예를 들면 디스크 형상일 수 있으며 상측에 센싱 마그네트가 고정될 수 있다. 센싱 마그네트는 중앙에 통공을 가지는 도넛 형상으로 마련될 수 있다.

자기소자(91)는 센싱 마그네트의 자기장 변화를 감지하는 것으로 센싱 마그네트와 마주보도록 인쇄회로기판(90)에 설치될 수 있다. 인쇄회로기판(90)은 로터 (30)및 센싱 마그네트 모듈(80)의 상측에 배치되며 브라켓(11)의 내면에 결합되어 하우징(10)의 내부에 마련될 수 있다.

필터부(100)는 인쇄회로기판(90)과 하우징(10)을 연결하며 특정 주파수 대역의 신호를 차단할 수 있다. 필터부(100)는 전자 소자를 피씨비(PCB) 기판에 전기적으로 배치한 집중상수회로(lumped parameter circuit) 방식 및 피씨비 회로 상에 전송 선로 패턴을 구현한 피씨비 패턴 방식 중 적어도 하나를 이용하여 구현할 수 있다.

필터부(100)는 모터의 구동시 로터의 회전에 따라 발생하는 전자기장으로 인한 컨덕션 노이즈 및 레디에이션 노이즈를 제거하기 위하여 특정 주파수 대역의 신호를 차단하는 역할을 수행할 수 있다.

필터부(100)는 예를 들면 70 내지 80 MHz 주파수 대역의 신호를 차단함으로써 컨덕션 노이즈 및 레디에이션 노이즈를 제거할 수 있는데, 고역 통과 필터(HFP, high-pass filter)로 설계되어 80MHz이하 주파수 대역의 신호를 차단하거나 또는 대역 소거 필터(BSF, band-stop filter)로 설계되어 70 내지 80MHz 주파수 대역의 신호만을 선별적으로 차단할 수 있다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 필터부의 개념도이다.

도4를 참조하면 필터부는 인쇄회로기판과 하우징에 연결되며 저항소자, 캐패시터, 인덕터 및 연산 증폭기(OP-amp)의 조합을 통한 집중상수회로로 구현될 수 있다.

도4(a) 내지 도4(c)는 고역통과필터 특성을 가지는 필터부를 집중상수회로로 구현한 것이며, 도4(d) 내지 도4(e)는 대역소거필터 특성을 가지는 필터부를 집중상수회로로 구현한 것이다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터부의 개념도이다.

도5를 참조하면 필터부는 피씨비에 전송 경로를 구현하여 필터로 구현될 수 있다. 필터부는 피씨비의 상부면과 하부면에 전송 경로를 패턴화 한 마이크로스트립(Microstrip) 또는 피씨비의 내부에 전송 경로를 패턴화 한 스트립라인(Stripline)으로 구현될 수 있다.

도5(a)는 고역통과필터 특성을 가지는 필터부를 피씨비 패턴으로 구현한 것이며, 도5(b)는 대역소거필터 특성을 가지는 필터부를 피씨비 패턴으로 구현한 것이다.

도4 내지 도5에 따른 필터부의 실시예는 한정되지 않으며, 로터의 회전에 따라 발생하는 노이즈를 제거하기 위하여 특정 주파수 대역을 차단할 수 있는 고역통과필터 또는 대역소거필터와 동일한 주파수 응답 특성을 가지는 다양한 회로로 설계될 수 있음은 본 발명의 기술사상 범위에 포함된다 할 것이다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 필터부의 주파수 응답 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도6(a)를 참조하면 인쇄회로기판과 하우징을 직접 쇼트(short) 시키는 경우 컨덕션 노이즈와 레디에이션 노이즈를 발생시키는 70 내지 80MHz 주파수 대역에서의 신호 크기가 약 20(dB)임을 알 수 있다.

하지만, 도6(b)를 참조하면, 필터부를 인쇄회로기판과 하우징 사이에 연결하는 경우 컨덕션 노이즈와 레디에이션 노이즈를 발생시키는 70 내지 80MHz 주파수 대역에서의 신호 크기가 10(dB)이하로 감소되는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라 로터의 구동에 의하여 발생되는 노이즈를 제거함으로써 이로 인하여 야기되는 모터 구동시 많은 문제점을 해결할 수 있게 된다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 하우징
11: 브라켓
20: 스테이터
30: 로터
40: 버스바
41: 버스바 전원선
50: 회전축
61, 62: 베어링
70: 커플러
80: 센싱 마그네트 모듈
90: 인쇄회로기판
91: 자기소자
100: 필터부

Claims

하우징;
상기 하우징 내에 배치된 스테이터;
상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터;
상기 로터 상측에 설치되어, 상기 로터의 위치를 감지하는 센싱 마그네트 모듈;
상기 센싱 마그네트 모듈의 자기력을 감지하도록 상기 센싱 마그네트 모듈과 마주보게 배치되는 자기소자가 실장되는 인쇄회로기판; 및
상기 인쇄회로기판과 상기 하우징을 연결하며 특정 주파수 대역의 신호를 차단하는 필터부를 포함하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 필터부는 고역 통과 필터(HFP, high-pass filter)특성을 갖는 모터.
제1항에 있어서,
상기 필터부는 대역 소거 필터(BSF, band-stop filter)특성을 갖는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 필터부는 집중 상수 회로(lumped parameter circuit) 및 피씨비 패턴(PCB pattern)중 적어도 하나로 구현되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 피씨비 패턴은 마이크로스트립(Microstrip) 또는 스트립라인(Stripline)방식으로 구현되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 모터 하우징 상단에 결합되는 브라켓의 내면에 결합되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 필터부는 70 내지 80MHz의 주파수 대역의 신호를 차단하는 모터.