KR20160016243A

KR20160016243A - 단상 브러쉬리스 직류 모터

Info

Publication number: KR20160016243A
Application number: KR1020140099950A
Authority: KR
Inventors: 나영목; 최운호; 정상용
Original assignee: 주식회사 지이티코리아
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-02-15
Also published as: WO2016021852A1; US20170229949A1; KR101634985B9; KR101634985B1

Abstract

본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 직류 모터는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 회전 가능하도록 위치하는 로터를 포함하는 단상 브러쉬리스 직류 모터에 있어서, 상기 스테이터는 외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제1 코어편을 갖는 제1 고정자 코어; 상기 제1 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제2 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제2 고정자 코어; 및 상기 제1 고정자 코어 및 제2 고정자 코어 사이에 결합되며, 코일이 권선되는 보빈을 포함하여 이루어지고, 상기 로터는 샤프트를 중심으로 회전하는 컵 형상의 로터 본체와, 상기 로터 본체의 내주면에 형성되는 복수 개의 마그네트를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 코어편과 제2 코어편은 상기 마그네트에서 바라보았을 때 축방향으로 중첩되는 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

단상 브러쉬리스 직류 모터{Single Phase Brushless DC Motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 단일의 코일을 이용하여 간단한 구조를 통해 제조 비용을 절감할 수 있고 저전력으로 기동이 가능하며, 작동 효율이 높은 브러쉬리스 DC 모터에 관한 것이다.

일반적으로 브러쉬리스 직류(BLDC: Brushless Direct Current) 모터는 3상 권선으로 구성되며, 각 상의 전류를 구형파 또는 정현파의 교번전류로서 인가하여 구동하고 있다. 이러한 3상 브러쉬리스 직류 모터의 대표적인 종래기술로 대한민국 공개특허 제10-2011-0048661호(이하 "선행기술문헌 1"이라 한다)를 들 수 있다.

선행기술문헌 1에 따른 BLDC 모터는 환형의 스테이터 내측으로 돌출된 다수 개의 티스에 3상에 대응하는 코일을 권선하고, 각 상별로 결선을 하여야 한다. 각 상에 해당하는 코일에 공급되는 전류의 방향 및 위상을 제어하기 위하여 제어부를 구비하여야 한다. 이 제어부의 작동에 의해 스테이터의 코일에 교번전류를 인가하면 스테이터의 자극들에 N극 또는 S극의 교번자계가 발생하며, 스테이터의 자계와 로터의 영구자석이 상호작용하여 토크를 발생시킴으로써 로터와 샤프트를 함께 회전시킨다.

그런데, 이러한 3상 직류 모터는 3상 코일에 위상차를 갖는 3상 전류를 인가하여 로터의 기동토크와 회전방향을 제어하여야 하기 때문에 스테이터의 구조가 복잡하고 코일의 권선이 어려우며 각 상의 코일의 전기적 결선도 쉽지 않기 때문에 제조비가 상승되는 단점이 있다.

이러한 이유로 단상 모터를 사용하면 3상 BLDC 모터보다는 간단한 구조를 구현할 수 있으나, 단상 모터의 기동을 위해 전류의 위상차를 얻기 위한 별도의 기동 코일과 콘덴서를 포함하는 기동 회로를 사용해야 하고, 또 이에 따라 기동 전력이 보다 많이 소비되어 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

미국 특허 제4,899,075호(이하 "선행기술문헌 2"라 한다)에서는 스테이터의 구조를 간소화한 2상 BLDC 모터를 개시하고 있다. 선행기술문헌 2에 따른 모터 역시 2상의 전류를 인가하여야 하므로 3상 모터의 스테이터 구조보다는 간단해 지더라도 모터의 제어가 다소 복잡하며, 이 모터에 단상 전류를 적용하면 로터의 회전이 이루어지지 않는 사점(dead point)이 발생하는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 모터의 구조를 간단히 하면서도 높은 효율을 얻을 수 있는 새로운 구조의 브러쉬리스 직류 모터를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 구조가 간단하여 제조 비용을 낮출 수 있는 브러쉬리스 직류 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 제어회로나 기동회로가 없이도 기동토크를 발생시킬 수 있기 때문에 제어가 용이하고, 저전력 및 고효율의 브러쉬리스 직류 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 로터의 회전 방향을 기구적인 설계에 의하여 결정할 수 있기 때문에 회전 방향을 결정하기 위한 전기적인 제어가 필요없는 브러쉬리스 직류 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 직류 모터는

스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 회전 가능하도록 위치하는 로터를 포함하는 단상 브러쉬리스 직류 모터에 있어서, 상기 스테이터는

외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제1 코어편을 갖는 제1 고정자 코어;

상기 제1 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제2 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제2 고정자 코어; 및

상기 제1 고정자 코어 및 제2 고정자 코어 사이에 결합되며, 코일이 권선되는 보빈;

을 포함하여 이루어지고, 상기 로터는 샤프트를 중심으로 회전하는 컵 형상의 로터 본체와, 상기 로터 본체의 내주면에 형성되는 복수 개의 마그네트를 포함하여 이루어지며,

상기 제1 코어편과 제2 코어편은 상기 마그네트에서 바라보았을 때 축방향으로 중첩되는 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제1 코어편의 끝선과 제2 코어편의 끝선은 서로 일정한 간격을 이루도록 하여도 좋다.

본 발명에서, 상기 제1 고정자 코어편의 중심부와 상기 제2 고정자 코어의 중심부는 최소한 한 부분 이상이 서로 맞닿는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 중첩영역과 인접한 부분에 상기 제1 코어편과 제2 코어편이 중첩되지 않는 비중첩 영역이 위치하고, 상기 비중첩 영역과 중첩 영역은 서로 교대로 위치하여도 좋다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 단상 브러쉬리스 직류 모터는

상기 제1 고정자 코어 및 제2 고정자 코어 사이에 결합되며, 제1 코일이 권선되는 제1 보빈;

을 포함하는 제1 스테이터; 및

외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제3 코어편을 갖는 제3 고정자 코어;

상기 제3 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제4 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제4 고정자 코어; 및

상기 제3 고정자 코어 및 제4 고정자 코어 사이에 결합되며, 제2 코일이 권선되는 제2 보빈;

을 포함하는 제2 스테이터;

를 포함하여 이루어지고, 상기 로터는 샤프트를 중심으로 회전하는 로터 본체와, 상기 로터 본체의 내주면에 형성되는 복수 개의 마그네트를 포함하여 이루어지며,

상기 제1 코어편과 제2 코어편, 제3 코어편 및 제4 코어편은 상기 마그네트에서 바라보았을 때 축방향으로 중첩되는 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구조가 간단하여 제조 비용을 낮출 수 있고, 별도의 제어회로나 기동 회로가 없이도 기동 토크를 발생시킬 수 있기 때문에 제어가 용이하고 저전력 및 고효율을 달성할 수 있으며, 로터의 회전 방향을 기구적인 설계에 의하여 결정할 수 있기 때문에 회전 방향을 결정하기 위한 전기적인 제어가 필요없는 브러쉬리스 직류 모터를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터를 절단하여 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 코어편과 마그네트를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.
도 4는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 다른 형상의 코어편과 마그네트를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.
도 5는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 또 다른 형상의 코어편과 마그네트를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.
도 6은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 다른 실시예로서, 고정자 코어를 2 단으로 구성한 경우를 나타낸 코어편 전개도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터를 분해하여 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터를 절단하여 바라본 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단상 BLDC 모터는 제1 고정자 코어(1), 제2 고정자 코어(2), 보빈(3), 코일(4), 로터(5) 및 인쇄회로기판(6)을 포함한다.

제1 고정자 코어(1)는 제2 고정자 코어(2)와 마주보고 각각 서로 상부 및 하부에 위치하여 결합된다. 참고로 본 명세서에서 '상부'는 도 2에서 위쪽을 가리키는 것으로, '하부'는 도 2를 기준으로 아래쪽을 가리키는 것으로 사용한다. 코일(4)은 보빈(3)에 권선되는데, 단일의 코일이 수평 방향으로 권선수 n 만큼 권선된다. 권선수는 모터의 출력이나 필요 사양에 따라 적절하게 적용할 수 있다. 코일의 말단은 인쇄회로기판(6)에 전기적으로 연결된다.

보빈(3)은 코일(4)이 권선된 상태로 제1 고정자 코어(1)와 제2 고정자 코어(2) 사이에 위치한다. 제1 및 제2 고정자 코어(1, 2)는 코일(4)에 전류가 인가될 때, 자극을 띠게 되는 금속 소재를 사용한다. 보빈(3)은 코일(4)과 제1 및 제2 고정자 코어(1, 2) 사이를 절연하기 위한 절연 소재를 사용한다.

제1 고정자 코어(1)는 보빈(3)의 제1 절연부(31)가 위치하는 제1 보빈 안착부(10), 제1 보빈 안착부(10)로부터 하부로 돌출되어 형성되는 복수 개의 제1 코어편(11), 제1 코어편(11)의 내주 쪽의 공간으로서 베어링(9)이 삽입되는 중공부(12), 및 제1 보빈 안착부(10)의 중공부(12)로부터 하부로 연장되어 형성되는 제1 돌출부(13)로 이루어진다.

제1 보빈 안착부(10)는 그 하부 면에 보빈(3)의 제1 절연부(31)가 결합된다. 보다 정확한 위치 확보와 견고한 결합을 위해 제1 절연부(31)에는 복수 개의 제1 결합 돌기(31a)를 형성하고 제1 보빈 안착부(10)에는 제1 결합 돌기(31a)에 대응하는 위치에 제1 결합 홈(10a)을 형성하여, 제1 결합 돌기(31a)가 제1 결합 홈(10a)에 압입되도록 한다. 여기서 제1 결합 홈(10a)은 홈이 아닌 구멍의 형상을 가져도 좋다.

제1 코어편(11)은 복수 개로 형성되며, 각각의 제1 코어편(11)은 서로 일정한 간격을 이루면서 보빈(3)의 외주면를 따라 하부로 절곡된 형상을 갖는다. 바람직하게, 보빈(3)의 외주면, 즉 제1 절연부(31)의 둘레에 접하도록 한다. 제1 코어편(11)은 로터(5)의 마그네트(51)와 대향되도록 위치한다.

제1 돌출부(13)는 제1 보빈 안착부(10)의 중공부(33)에 압입되어 고정될 수 있다. 제1 돌출부(13)의 형상은 도 1에서와 같이 실린더와 같은 형상이지만, 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며 제1 코어편(11)과 유사하게 이빨 형태로 연장되어 형성될 수도 있다. 제1 돌출부(13)는 베어링(9)의 일부 또는 전부가 압입되도록 한다.

제2 보빈 안착부(20)는 보빈(3)의 제2 절연부(32)가 결합되는 부분이다. 보다 정확한 위치 확보와 견고한 결합을 위해 제2 절연부(32)에는 복수 개의 제2 결합 돌기(32a)를 형성하고 제2 보빈 안착부(20)에는 제2 결합 돌기(32a)에 대응하는 위치에 제2 결합 홈(20a)을 형성하여, 제2 결합 돌기(32a)가 제2 결합 홈(20a)에 압입되도록 한다. 한편, 제2 보빈 안착부(20)에 복수 개의 고정홀(20b)을 형성하여, 제1 케이스(7)에 제2 고정자 코어(2)를 고정함으로써 스테이터가 고정되도록 한다.

제2 코어편(21)은 복수 개로 형성되며, 각각의 제2 코어편(11)은 서로 일정한 간격을 이루면서 제2 보빈 안착부(20)의 외주를 따라 상부로 절곡된 형상을 갖는다. 인접한 제1 코어편(11) 사이의 공간에 제2 코어편(21)이 위치하도록 한다. 즉, 제1 및 제2 코어편(11, 21)은 서로 번갈아 위치하게 된다. 제2 코어편(21)은 제1 코어편(11)과 마찬가지로 로터(5)의 마그네트(51)와 대향되도록 위치한다.

제2 돌출부(23)는 보빈(3)의 중공부(30)에 압입되어 결합될 수 있다. 제2 ㄷ돌출(23)의 형상은 도 1에서와 같이 실린더와 같은 형상이지만, 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며 제2 코어편(21)과 유사하게 이빨 형태로 연장되어 형성될 수도 있다. 제1 돌출부(13)와 제2 돌출부(23)는 보빈(3)과 결합되었을 때, 서로 접하는 부분이 존재하여야 한다. 즉, 제1 및 제2 돌출부(13, 23)가 도 1에서와 같이 실린더 형상을 갖는 경우 서로의 경계면이 접하도록 한다. 이렇게 서로 접하여야 이 둘이 하나의 자성체로서 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)이 서로 다른 자극을 갖도록 자화시킬 수 있다. 만일, 제1 측면부(13)과 제2 측면부(23)가 이빨 형태를 갖는다면, 각 이빨 중의 최소한 하나 이상은 서로 맞닿도록 구성한다.

보빈(3)의 권선부(30)에는 코일(4)이 권선되며, 권선부(30)의 내측에는 중공부(30)가 형성되어 있다. 중공부(30)에는 제1 돌출부(13)와 제2 돌출부(23)가 서로 접하는 부분을 가지면서 결합되어 있다. 제1 및 제2 코어편(11, 21)은 보빈(3)의 외주를 따라 교대로 위치한다. 제1 및 제2 코어편(11, 21)은 로터(5)의 마그네트(51)와 대향되어 위치한다. 코일(4)이 권선되어 있는 보빈(3)과, 보빈(3)을 감싸는 제1 및 제2 고정자 코어(1, 2)는 하나의 스테이터를 이루게 되며, 이 스테이터의 외측에 로터(5)가 위치하여 회전하는 것이다.

로터(5)는 컵 형상의 로터 본체(50), 로터 본체(50)의 내주면에 위치하는 복수 개의 마그네트(51), 및 로터 본체(50)의 정 중앙부에 결합되어 로터 본체(50)와 함께 회전하는 샤프트(52)를 포함한다. 로터 본체(50)의 중앙에는 하부로 돌출되어 샤프트(52)가 압입되는 샤프트 홀(50a)이 형성된다. 복수 개의 마그네트(51)는 제1 및 제2 코어편(11, 21)과 마주보며 위치하게 되고, 제1 및 제2 코어편(11, 21)에 의하여 형성되는 자기장의 방향에 따라 로터 본체(50)를 회전시키는 힘을 받게 된다. 제1 및 제2 코어편(11, 21)의 구조와 마그네트(51)와의 상호 작용은 아래에서 다시 설명하기로 한다.

인쇄회로기판(6)은 코일(4)과 전기적으로 연결되며 외부의 전원과 전기적으로 연결된다. 인쇄회로기판(6)은 모터를 제어하는 회로 등을 포함하고 있으나 종래의 단상 모터와 같이 초기 로터를 회전시키기 위한 기동 회로는 포함하지 않는다. 인쇄회로기판(6)에는 홀 센서(61)가 전기적으로 연결되며, 홀 센서(61)는 로터(5)의 위치 등을 검출한다. 인쇄회로기판(6)의 위치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 고정자 코어(2)의 하부 쪽, 제1 케이스(7) 내측으로 하여도 좋고, 아니면 제1 케이스(7)의 상부 쪽에 위치하여도 무방하다. 이러한 인쇄회로기판(6)의 위치는 설계 사양 등에 따라 정하면 된다.

본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터는 제1 케이스(7)와 제2 케이스(8)를 포함하여도 좋다. 제1 케이스(7)의 상부에는 제2 코정자 코어(2)가 결합된다. 결합되는 방식은 알려진 다양한 방식을 적용하여도 좋다. 도 1에서는 제2 고정자 코어(2)에 고정홀(20b)을 형성하고, 제1 케이스(7)의 고정홀(20b)에 대응하는 위치에 제1 결합홀(71)을 형성하여 고정홀(20b)과 제1 결합홀(71)을 관통하는 나사나 볼트 등에 의해 결합할 수 있는 구조를 도시하고 있다.

제1 케이스(7)의 상부 중앙에 형성된 샤프트 홈(70)에는 샤프트(70)의 말단 부분이 위치하도록 한다. 다른 형태로, 샤프트 홈(70)에 베어링(9)의 말단이 위치하거나 압입되어 고정되도록 할 수도 있다. 제1 케이스(7)에 홀센서부(73)을 형성하여 인쇄회로기판(6)과 전기적으로 연결되는 홀센서(61)를 위치시킬 수 있다. 제2 케이스(8)는 제1 케이스(7)의 하부에 결합되며, 결합되는 방식은 다양하게 적용이 가능하다. 도 1에 도시된 제2 결합홀(81)에 볼트나 나사를 이용해 결합하여도 좋고, 아니면 다른 알려진 결합 방법을 적용하여도 좋다. 도 1에서 제1 케이스(7)의 내측에 인쇄회로기판(6)이 위치하기 때문에, 코일(4)의 말단은 제1 케이스(7)에 형성된 코일 통로(72)를 지나 인쇄회로기판(6)에 전기적으로 연결된다. 코일 통로(72)의 위치는 도 1에서와 같이 제1 케이스(7) 상부에 형성할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 케이스(7)의 측면이나 제2 케이스(8)의 측면 또는 하면 등에 적절히 형성할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 코어편(11, 21)과 마그네트(51)를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터는 보빈(3)의 상부 및 하부에 각각 결합되어 보빈(3)을 감싸고 있는 제1 고정자 코어(1)와 제2 고정자 코어(2)를 포함한다. 제1 및 제2 고정자 코어(1, 2)에 각각 형성된 제1 및 제2 코어편(11, 21)은 로터(5)의 마그네트(51)와 대향하는 위치에 서로 번갈아 위치하게 된다.

제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)은 샤프트(52) 또는 마그네트(51)에서 보았을 때 수직 방향 또는 축방향으로 서로 중첩되는 중첩 영역(S₁)과 중첩되지 않는 비중첩 영역(S₂)을 교대로 가지고 있다. 이를 위하여 제1 코어편(11)은 사선 부분을 가지며, 제1 코어편(11)의 사선 부분과 대향하는 제2 코어편(21) 역시 사선 부분을 갖는다. 도 3에 도시된 제1 코어편(11)과 같이 사선의 일부 부분은 노치된(notched) 형상을 가져도 좋다. 즉, 중첩 영역(S₁) 중의 어느 한 코어편은 그 일부가 노치된 형상을 가질 수 있다. 제1 코어편(11)의 하부 끝선은 제2 코어편(21)의 상부 끝선과 서로 일정한 간격(A)을 갖는다. 간격의 크기는 특별히 한정되지 않으며 모터의 설계 사양에 따라 다양하게 변경하여 적용이 가능하다.

이렇게 중첩 영역(S₁)과 비중첩 영역(S₂)이 교대로 위치하게 되면 이들 코어편(11, 21)과 대향하고 있는 마그네트(51)의 자극의 면적과 일정한 상관관계를 갖게 된다. 즉, 하나의 자극과 대향하고 있는 제1 및 제2 코어편(11, 21) 각각의 면적을 비교하여 보면, 제1 코어편(11) 또는 제2 코어편(21) 중 하나의 면적이 다른 하나의 면적보다 큰 쪽이 존재하게 된다. 그리고, 이 부분의 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)은 서로 다른 극성을 갖는다. 따라서, 마그네트(51)의 하나의 자극은 면적이 큰 코어편 쪽으로 인력을 받게 되고, 순차적으로 인접한 코어편과 마그네트도 같은 작용을 반복함으로써 로터의 기동토크를 발생시킨다. 여기서, 마그네트와 대향하는 제1 코어편과 제2 코어편의 면적이 서로 상이하게 되는 한 비중첩영역(S₂)이 존재하지 않고 중첩영역(S₁)만이 존재할 수도 있다. 반대로, 중첩영역(S₁)이 존재하지 않고 비중첩영역(S₂)만으로 설계할 경우 로터가 회전하는 방향의 힘을 받지 않게 되는 사점(dead point)이 존재할 수 있으므로, 반드시 중첩영역(S₁)이 존재하여야 한다.

도 3의 좌측 위 그림은 중첩 영역(S₁)과 비중첩영역(S₂)이 가질 수 있는 하나의 예를 나타내고 있다. 좌측 아래 그림은 제1 코어편(11) 및 제2 코어편(21)이 마그네트(51)와 대향되고 있을 때의 면적을 비교하기 위한 것이다. 마그네트(51)의 하나의 자극과 대향하는 제1 코어편(11) 및 제2 코어편(21)의 면적을 비교하면 어느 하나의 면적이 다른 하나의 면적보다 항상 크다. 우측 그림과 같이 제1 및 제2 코어편(11, 21)의 극성이 바뀌는 경우에도 마찬가지이다. 코일에 교번전류를 인가하여 좌측 및 우측 그림과 같이 극성을 변화시키면 로터는 회전방향으로 회전하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 다른 형상의 코어편과 마그네트를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.

도 4를 참조하면, 중첩 영역(S₁)의 형상이 도 3과 다른 점을 제외하고는 앞의 예와 거의 동일하다. 도 3에서는 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)이 사선 형태로 서로 중첩되는데 비해, 도 4에서는 직선 형태를 갖는다. 이러한 형상을 갖더라도, 마그네트의 하나의 자극이 대향하는 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)의 면적은 서로 상이하게 된다. 한편, 비중첩 영역(S₂)에서의 코어편의 일부는 노치된 형상을 가져도 좋다.

도 3 및 도 4에서 중첩영역(S₁)의 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)의 각각의 면적을 비교하면 서로 면적이 상이한 비대칭 형상을 갖게 된다. 물론, 다음의 예에서와 같이 대칭 구조를 가질 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터의 구동 원리를 설명하기 위하여 또 다른 형상의 코어편과 마그네트를 펼쳐서 나타낸 전개도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도 3 및 도 4에서 중첩영역(S₁)의 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)의 각각의 면적을 비교하면 서로 면적이 같은 대칭 형상을 갖게 된다. 이러한 형상을 갖더라도 마그네트의 하나의 자극이 대향하는 제1 코어편(11)과 제2 코어편(21)의 면적은 서로 상이하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 단상 브러쉬리스 모터로서, 고정자 코어를 2 단으로 구성한 경우를 나타낸 코어편 전개도이다.

도 6을 참조하면, 제1 코어편(1)과 제2 코어편(2)을 포함하는 하나의 스테이터와 또 다른 제3 코어편(1') 및 제4 코어편(2')을 포함하는 다른 스테이터를 2단으로 적재하여 구성하고 있다. 각 스테이터는 보빈과 코일을 포함하며, 각 스테이터로부터의 코일은 인쇄회로기판에 함께 전기적으로 연결되어 두 코일에 흐르는 전류 방향이 같도록 병렬로 연결된다. 마그네트(51)는 두 스테이터의 모든 코어편과 대향하는 면적을 갖는다. 이러한 구성을 통해, 마그네트의 하나의 자극이 대향하는 코어편의 같은 극성의 면적과 다른 극성의 면적은 어느 하나의 면적이 크도록 형성할 수 있다. 이와 같이, 2개 또는 그 이상의 스테이터를 적재하여 모터의 출력을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 제1 고정자 코어 2: 제2 고정자 코어
3: 보빈 4: 코일
5: 로터 6: 인쇄회로기판
7: 제1 케이스 8: 제2 케이스
10: 제1 보빈 안착부 11: 제1 코어편
12: 중공부 13: 제1 측면부
20: 제2 보빈 안착부 21: 제2 코어편
22: 중공부 23: 제2 측면부
30: 권선부 31: 제1 절연부
32: 제2 절연부 33: 중공부
50: 로터 본체 51: 마그네트
52: 샤프트 61: 홀센서
70: 제1 베어링 80: 제2 베어링

Claims

스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 회전 가능하도록 위치하는 로터를 포함하는 단상 브러쉬리스 직류 모터에 있어서, 상기 스테이터는
외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제1 코어편을 갖는 제1 고정자 코어;
상기 제1 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제2 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제2 고정자 코어; 및
상기 제1 고정자 코어 및 제2 고정자 코어 사이에 결합되며, 코일이 권선되는 보빈;
을 포함하여 이루어지고, 상기 로터는 샤프트를 중심으로 회전하는 컵 형상의 로터 본체와, 상기 로터 본체의 내주면에 형성되는 복수 개의 마그네트를 포함하여 이루어지며,
상기 제1 코어편과 제2 코어편은 상기 마그네트에서 바라보았을 때 축방향으로 중첩되는 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 단상 브러쉬리스 직류 모터.
제1항에 있어서, 상기 제1 코어편의 끝선과 제2 코어편의 끝선은 서로 일정한 간격을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 단상 브러쉬리스 직류 모터.
제1항에 있어서, 상기 제1 고정자 코어편의 중심부와 상기 제2 고정자 코어의 중심부는 최소한 한 부분 이상이 서로 맞닿는 것을 특징으로 하는 단상 브러쉬리스 직류 모터.
제1항에 있어서, 상기 중첩영역과 인접한 부분에 상기 제1 코어편과 제2 코어편이 중첩되지 않는 비중첩 영역이 위치하고, 상기 비중첩 영역과 중첩 영역은 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 단상 브러쉬리스 직류 모터.
스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 회전 가능하도록 위치하는 로터를 포함하는 단상 브러쉬리스 직류 모터에 있어서, 상기 스테이터는
외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제1 코어편을 갖는 제1 고정자 코어;
상기 제1 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제2 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제2 고정자 코어; 및
상기 제1 고정자 코어 및 제2 고정자 코어 사이에 결합되며, 제1 코일이 권선되는 제1 보빈;
을 포함하는 제1 스테이터; 및
외측으로부터 절곡되어 형성되는 복수 개의 제3 코어편을 갖는 제3 고정자 코어;
상기 제3 코어편 사이에 각각 위치하는 복수 개의 제4 코어편이 외측으로부터 절곡되어 형성되는 제4 고정자 코어; 및
상기 제3 고정자 코어 및 제4 고정자 코어 사이에 결합되며, 제2 코일이 권선되는 제2 보빈;
을 포함하는 제2 스테이터;
를 포함하여 이루어지고, 상기 로터는 샤프트를 중심으로 회전하는 로터 본체와, 상기 로터 본체의 내주면에 형성되는 복수 개의 마그네트를 포함하여 이루어지며,
상기 제1 코어편과 제2 코어편, 제3 코어편 및 제4 코어편은 상기 마그네트에서 바라보았을 때 축방향으로 중첩되는 중첩 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 단상 브러쉬리스 직류 모터.