KR20160071345A - 단상 브러시리스 모터 - Google Patents

Abstract

단상 브러시리스 모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 고정자는 고정자 코어 및 고정자 코어에 감겨진 고정자 권선을 포함한다. 고정자 코어는 요크부 및 요크부로부터 내부로 연장하는 제1 및 제2 극부를 포함한다. 제1 극부의 단부면은 제1 그루브를 갖는 제1 아크면을 포함한다. 제2 극부의 단부면은 제2 그루브를 갖는 제2 아크면을 포함한다. 제1 및 제2 아크면은 서로 대향하며 그 사이에서 수용 공간을 규정한다. 회전자는 회전자 샤프트 및 회전자 샤프트에 고정된 영구 자석 극을 포함한다. 영구 자석 극은 수용 공간 내에 수용된다. 제1 아크면과 제2 아크면과 영구 자석 극 사이에 실질적으로 균일한 갭이 형성된다.

Description

단상 브러시리스 모터{SINGLE PHASE BRUSHLESS MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고속 단상 브러시리스 모터에 관한 것이다.

전류 단상 브러시리스 모터에서, 스타트업 데드 포인트(startup dead point)를 회피하기 위해, 회전자와 고정자는 통상적으로 그 사이에 불균일한 간극(gap)을 형성한다. 그러나, 불균일한 간극을 갖는 모터는 통상적으로 큰 코깅 토크(cogging torque)를 가져서 큰 잡음을 야기한다.

따라서, 단상 브러시리스 모터의 코깅 토크를 감소시킬 수 있는 단상 브러시리스 모터가 요구된다.

본 발명은 고정자와 회전자를 포함하는 단상 브러시리스 모터를 제공한다. 상기 고정자는 고정자 코어(stator core)와 상기 고정자 코어 주위에 권취된 고정자 권선(stator winding)을 포함한다. 상기 고정자 코어는 요크(yoke) 부분과, 상기 요크 부분으로부터 내부쪽으로 연장하는 제1 극(pole) 부분과 제2 극 부분을 포함한다. 상기 제1 극 부분의 단부면은 제1 원호면(arc surface)을 포함하고, 상기 제1 원호면은 제1 홈(groove)을 포함한다. 상기 제2 극 부분의 단부면은 제2 원호면을 포함하고, 상기 제2 원호면은 제2 홈을 포함한다. 상기 제1 원호면과 상기 제2 원호면은 서로 대향해 있고 그 사이에 수용 공간을 한정한다. 상기 회전자는 회전 샤프트와, 상기 회전 샤프트에 고정된 영구 자극(permanent magnetic pole)을 포함한다. 상기 영구 자극은 상기 제1 원호면과 상기 제2 원호면 사이 상기 수용 공간에 수용된다. 그리하여 상기 제1 원호면과 상기 제2 원호면과 상기 영구 자극들 사이에 실질적으로 균일한 간극이 형성된다.

바람직하게는, 상기 요크 부분은 링-형상의 요크 부분이고, 상기 제1 요크 부분과 상기 제2 극 부분은 상기 링-형상의 요크 부분으로부터 내부쪽으로 연장하고, 상기 회전자는 2개의 영구 자극을 형성한다. 통전시에, 상기 고정자 권선은 상기 회전자를 관통하는 2개의 자기 루프(magnetic loop)를 생성한다.

바람직하게는, 제1 자기 브리지(magnetic bridge)와 제2 자기 브리지는 상기 제1 극 부분과 상기 제2 극 부분 사이에 형성되고, 상기 제1 자기 브리지의 중심과 상기 제2 자기 브리지의 중심을 연결하는 라인(line)과 상기 제1 극 부분의 중심선(center line)은 90도 이하의 각도를 형성한다.

바람직하게는, 상기 제1 극 부분의 2개의 원주 단부와 상기 제2 극 부분의 2개의 원주 단부 사이에 제1 슬롯(slot)과 제2 슬롯이 형성되어 상기 제1 극 부분과 제2 극 부분을 분리시킨다.

바람직하게는, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯의 폭은 0을 초과하고 균일한 간극의 폭의 3 배 이하이다.

바람직하게는, 상기 제1 슬롯의 중심과 상기 제2 슬롯의 중심을 연결하는 라인과 상기 제1 극 부분의 중심선 사이에 형성된 각도는 90도 미만이다.

바람직하게는, 상기 제1 원호면의 2개의 원주 단부와 상기 제2 원호면의 2개의 원주 단부 사이에 제1 슬롯과 제2 슬롯이 형성되고, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯의 폭은 0을 초과하고 균일한 간극의 폭의 3배 미만이다.

바람직하게는, 상기 제1 극 부분의 단부면은 상기 제1 원호면의 2개의 원주 단부에 위치된 제1 평탄면(flat surface)과 제2 평탄면을 더 포함한다. 상기 제2 극 부분의 단부면은 상기 제2 원호면의 2개의 원주 단부에 위치된 제3 평탄면과 제4 평탄면을 더 포함한다. 상기 제1 평탄면과 상기 제3 평탄면은 서로 실질적으로 평행하고, 균일한 폭을 가지는 상기 제1 슬롯을 형성하고, 상기 제2 평탄면과 상기 제4 평탄면은 서로 실질적으로 평행하고, 균일한 폭을 가지는 상기 제2 슬롯을 형성하고, 상기 제1 슬롯의 중심과 상기 제2 슬롯의 중심을 연결하는 라인은 상기 회전자의 회전 샤프트의 중심을 통과한다.

바람직하게는, 상기 제1 슬롯의 폭은 상기 제2 슬롯의 폭과 같다.

바람직하게는, 상기 제1 홈의 중심과 상기 제2 홈의 중심을 연결하는 라인은 상기 회전자의 회전 샤프트의 중심을 통과한다.

바람직하게는, 상기 고정자 코어는 동일한 형상을 가지는 2개의 F-형상의 부품(component)으로 구성되고, 하나의 부품은 상기 요크 부분과 상기 제1 극 부분의 절반을 형성하고, 다른 하나의 부품은 상기 요크 부분과 상기 제2 극 부분의 다른 절반을 형성한다.

바람직하게는, 상기 모터는 외부 하우징; 상기 외부 하우징의 일 단부에 배치된 단부 커버(end cover); 및 상기 외부 하우징에 장착된 지지 브라켓(support bracket)을 더 포함하고, 상기 지지 브라켓은 환형 부분과 상기 환형 부분으로부터 외부쪽으로 연장하는 복수의 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 지지 브라켓이 상기 단부 커버로부터 미리 결정된 거리만큼 이격되도록 상기 외부 하우징의 내부면에 장착된다.

바람직하게는, 상기 고정자 코어는 사각형 형상(square-shaped)이고, 외부쪽으로 연장하는 연결 부분은 각 정점 각도(vertex angle)에서 형성되고, 상기 외부 하우징의 내부면은 상기 연결 부분을 수용하는 대응하는 수용 부분을 형성한다.

바람직하게는, 다수의 환기 홀(ventilation hole)이 상기 외부 하우징의 대향하는 단부들에 형성되고, 상기 외부 하우징의 내부면과 상기 고정자 코어는 그 사이에 환기 홀과 연통하는 흐름 통로를 형성한다.

바람직하게는, 상기 모터는 회로 기판(circuit board)을 더 포함한다. 상기 회전자의 영구 자극의 축방향 단부에 인접한 위치에서 상기 회로 기판에 센서가 장착되고, 상기 영구 자극의 축방향 단부는 상기 고정자 코어를 넘어 축방향으로 연장하며 상기 센서와 협력하여 상기 회전자의 위치를 센싱할 수 있다.

전술된 사항을 고려하여, 본 발명은 상기 모터의 코깅 효과를 감소시켜, 상기 모터의 스타트업 전류와 잡음을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명된다. 도면에서, 하나를 초과하는 도면에 있는 동일한 구조, 요소 또는 부분은 일반적으로 이 구조, 요소 또는 부분이 보이는 모든 도면에서 동일한 참조 부호로 지시된다. 도면에 도시된 부품과 특징부의 치수는 일반적으로 표현의 편의와 명료함을 위해 선택된 것일 뿐 반드시 축척에 맞게 도시된 것은 아니다. 도면은 아래에 나열된다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단상 브러시리스 모터를 도시한다.
도 2는 외부 하우징이 제거된 도 1의 단상 브러시리스 모터를 도시한다.
도 3은 도 1의 단상 브러시리스 모터의 외부 하우징을 도시한다.
도 4는 회로 기판이 제거된 도 1의 단상 브러시리스 모터를 도시한다.
도 5는 회로 기판이 제거된 도 1의 단상 브러시리스 모터의 단면도이다.
도 6은 도 1의 단상 브러시리스 모터의 고정자 코어와 고정자 권선의 단면도이다.
도 7은 도 6의 고정자 코어를 도시한다.
도 8은 도 7의 고정자 코어의 구조를 도시한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 단상 브러시리스 모터의 고정자 코어와 고정자 권선의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단상 브러시리스 모터는 고정자와 회전자를 포함한다. 고정자는 외부 하우징(31), 이 외부 하우징(31)의 일 단부에 장착된 정면 단부 커버(33), 상기 외부 하우징(31)의 다른 단부에 장착된 회로 기판(35), 및 상기 외부 하우징(31)에 장착된 고정자 코어(51)와 권선(53)을 포함한다. 회전자는 회전 샤프트(61)와, 이 회전 샤프트(61)에 고정 장착되고 영구 자석으로 만들어진 영구 자극(도 5의 영구 자극(63))을 포함한다. 회전자는 고정자에 회전가능하게 장착되고 고정자에 대해 회전가능하다. 회전 샤프트(61)의 출력 단부는 임펠러와 같은 디바이스에 연결되어 구동될 수 있다.

이 실시예에서, 다수의 개구(37)는 열 발산을 촉진하기 위해 외부 하우징(31)의 환형 측벽의 대향하는 단부들 각각에 형성된다. 연결 부분(39)은 2개의 인접한 개구(37)들 사이에 형성된다. 외부 하우징(31)은 정면 단부 커버(33)에 인접한 환형 단부벽을 더 포함하여 외부 하우징(31)에 정면 단부 커버(33)를 위치시킬 수 있다. 환형 단부벽과 환형 측벽은 복수의 연결 부분(39)에 의해 상호 연결된다. 인접한 연결 부분(39)들은 그 사이에 개구(37)를 한정한다. 외부 하우징(31)의 대향하는 단부들에 있는 개구(37)들은 고정자 코어(51)와 외부 하우징(31) 사이에 형성된 흐름 통로와 유체 연통된다. 회로 기판(35)은 정면 단부 커버(33)로부터 먼 쪽 외부 하우징(31)의 단부에 배치되고, 대응하는 연결 부분(39)에 의해 지지되어 위치된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 지지 브라켓(41)은 외부 하우징(31)에 장착된다. 지지 브라켓(41)은 환형 부분(41a)과 이 환형 부분(41a)으로부터 외부쪽으로 연장하는 복수의 연결 부재(41b)를 포함한다. 이 연결 부재(41b)는 외부 하우징(31)의 내부면에 장착된다. 구체적으로, 외부 하우징(31)의 내부면은 지지 브라켓(41)의 연결 부재(41b)를 수용하는 복수의 수용 부분(32a)을 형성하여, 지지 브라켓(41)이 단부 커버(33)로부터 미리 결정된 거리만큼 이격되게 한다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 단상 브러시리스 모터는 단부 커버(33)와 지지 브라켓(41)에 장착된 지지 구조물을 더 포함한다. 지지 구조물은 회전자를 회전가능하게 지지하도록 구성된다. 본 실시예에서, 지지 구조물은 단부 커버(33)와 지지 브라켓(41)에 고정된 배럴 부재(barrel member)(45)와, 이 배럴 부재(45)에 장착된 볼 베어링(ball bearing)과 같은 롤링 베어링(rolling bearing)(47)을 포함한다. 롤링 베어링(47)은 회전자의 회전 샤프트(61)를 롤링가능하게 지지한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 회전자의 영구 자극(63)은 회전 샤프트(61)에 고정된다. 균형판(balance plate)/블록(block)과 같은 균형 부재(balance member)(65)는 영구 자극의 대향하는 단부들 각각에 배치된다. 바람직하게는, 영구 자극(63)과 균형 부재(65)는 슬리브(67) 내에 위치되어 영구 자극(63)이 고속으로 회전하는 동안 파손될 때 영구 자극(63)의 파편이 튀는 것을 방지할 수 있다. 홀(Hall) 센서(48)와 같은 센서는 영구 자극(63)의 축방향 단부에 인접한 위치에서 회로 기판(35)에 장착된다. 영구 자극(63)의 축방향 단부는 고정자 코어(51)의 축방향 단부를 넘어 연장하고, 바람직하게는, 고정자 코어(51)의 축방향 단부를 넘어 0.2 mm만큼 연장한다. 그리하여 고정자 코어의 축방향 단부를 넘어 연장하는 영구 자극(63)의 축방향 단부는 홀 센서(48)와 협력하는 센싱 자기 링(sensing magnetic ring)으로 작용하여, 모터의 제어기가 이 센서(48)로부터 송신되는 신호에 기초하여 회전자의 위치를 알 수 있게 한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 고정자 코어(51)는 링-형상(이 실시예에서, 링 형상은 사각형 또는 원과 같은 임의의 폐-루프 형상을 말한다)의 요크 부분(55)과, 이 요크 부분(55)으로부터 내부쪽으로 연장하는 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57)을 포함한다. 바람직하게는, 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57)은 폭이 같고, 2개의 극 부분의 중심은 서로 정렬되고, 2개의 극 부분의 단부 면들은 서로 대향된다. 이 실시예에서, 고정자는 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57)의 대향하는 측면들에서 요크 부분(55) 주위에 각각 권취된 2개의 권선(53)을 포함한다. 통전시에, 각 권선(53)은 회전자를 통과하는 자기 회로(magnetic circuit)/루프를 생성하여, 상이한 경로를 따라 총 2개의 자기 루프가 생성된다. 권선(53)과 고정자 코어(51) 사이에 절연 권선 브라켓(winding bracket)(58)이 배치될 수 있다.

이 실시예에서, 축방향에 수직인 고정자 코어(51)의 단면은 일반적으로 "日"자 형상이고, 외부쪽으로 연장하는 연결 부분(52)은 고정자 코어(51)의 각 코너에 형성된다. 수용 부분(도 3에서 수용 부분(32b))은 외부 하우징(31)의 내부면에 형성되어 연결 부분(52)을 수용한다. 본 실시예에서, 각 수용 부분(32b)은 축방향으로-연장하는 수용 슬롯을 형성한다. 조립시에, 고정자 코어(51)의 연결 부분(52)은 축방향을 따라 수용 슬롯(32b) 안으로 슬라이딩할 수 있다.

이 실시예에서, 제1 극 부분(56)의 단부면은 제1 원호면(56a)을 포함하고, 이 제1 원호면(56a)의 대향하는 측면들에 제1 평탄면(56b)과 제2 평탄면(56c)을 포함한다.

제2 극 부분(57)의 단부면은 제2 원호면(57a)을 포함하고, 이 제2 원호면(57a)의 대향하는 측면들에 제3 평탄면(57b)과 제4 평탄면(57c)을 포함한다.

제1 원호면(56a)과 제2 원호면(57a)은 서로 대향하고, 협력하여 회전자를 수용하는 수용 공간, 구체적으로, 회전자의 영구 자극(63)을 수용하는 수용 공간을 한정한다. 제1 평탄면(56b)과 제3 평탄면(57b)은 일반적으로 서로 평행하고, 협력하여 그 사이에 균일한 두께를 가지는 제1 슬롯(59a)을 한정한다. 제2 평탄면(56c)과 제4 평탄면(57c)은 일반적으로 서로 평행하고, 협력하여 그 사이에 균일한 두께를 가지는 제2 슬롯(59b)을 한정한다. 제1 슬롯(59a)과 제2 슬롯(59b)은 상대적으로 큰 자기 저항(magnetic resistance)을 가져서 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57) 사이에 자기 단락 회로(magnetic short-circuit)를 회피한다.

바람직하게는, 제1 슬롯(59a)과 제2 슬롯(59b)은 폭이 같다. 제1 슬롯(59a)의 중심선과 제2 슬롯(59b)의 중심선은 동일 선상에 있고 회전자의 회전 샤프트의 중심을 통과한다. 제1 슬롯(59a)과 제2 슬롯(59b)의 중심선(P1)은, 회전자의 중심(O)을 통과하는, 극 부분(56, 57)의 중심선(P2)에 대해 경사져 있고, 중심선(P1)과 중심선(P2) 사이의 각도는 90도 이하이다. 중심선(P1)과 중심선(P2) 사이의 각도가 90도 미만일 때, 제1 극 부분(56)은 그 중심선(P2)에 대해 비대칭적인 구조이고, 제2 극 부분(57)도 또한 그 중심선(P2)에 대해 비대칭적인 구조이다. 이 형태는 모터의 유도된 전위를 감소시켜, 모터의 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

호 형상의 제1 홈(56d)은 제1 원호면(56a)에 형성되고, 호 형상의 제2 홈(57d)은 제2 원호면(57a)에 형성된다. 제1 홈(56d)과 제2 홈(57d)의 크기, 형상 및 위치는 설계 요구조건에 따라 변할 수 있다. 제1 홈(56d)과 제2 홈(57d)은 회전자의 초기 위치를 찾는데 사용될 수 있다. 원주 방향으로 제1 홈과 제2 홈(56d 및 57d)의 개구의 크기는 슬롯(59a 및 59b)의 크기를 초과한다. 바람직하게는, 원주 방향으로 제1 홈과 제2 홈(56d 및 57d)의 개구의 크기는 슬롯(59a 및 59b)의 크기의 1.5~3 배의 범위이다. 본 실시예에서, 회전자 자기 자극의 개수는 2이다. 회전자가 초기 위치에 있을 때, 하나의 회전자 자기 자극(남극 또는 북극)의 중심선(OA)은 고정자 코어(51)의 제1 극 부분(56)의 중심선(OB)으로부터 벗어나 있다. 라인(OA)과 라인(OB) 사이에 형성된 각도(θ)는 스타트업 각도(startup angle)라고 언급된다. 도시된 실시예에서, 스타트업 각도는 45도의 전기적 각도(electrical angle)를 초과하고 135도의 전기적 각도 미만이다. 모터의 고정자 권선(53)이 하나의 방향으로 전류가 통전될 때, 회전자는 하나의 방향으로 용이하게 회전될 수 있고; 고정자 권선(50)이 반대 방향으로 전류가 통전될 때, 회전자는 반대 방향으로 회전될 수 있다. 스타트업 각도(θ)가 90도의 전기적 각도와 같을 때, 회전자(70)는 두 방향으로 용이하게 시작될 수 있고, 이것은 모터의 양방향 스타트업을 달성하는데 최상의 상황인 것으로 이해된다. 스타트업 각도(θ)가 90도의 전기적 각도로부터 벗어나기 때문에, 하나의 방향으로 회전자의 스타트업은 반대 방향에서보다 더 용이하다. 스타트업 각도(θ)가 60도 내지 80도의 전기적 각도의 범위에 있을 때, 회전자는 하나의 방향으로 매우 용이하게 스타트될 수 있다. 스타트업 각도(θ)가 45도 내지 135도의 전기적 각도의 범위에 있을 때, 회전자는 양 방향으로 우수한 스타트업 신뢰성을 제공하는 것으로 발견된다. 이 실시예에서, 회전자 자기 자극의 중심선(OA)은 제1 홈(56d)에 더 근접한다. 그리하여 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자가 시계방향에서보다 반시계방향으로 회전하기 시작하는 것이 더 용이하다. 대안적으로, 이것은 또한 회전자 자기 자극의 중심선(OA)이 제2 슬롯(59b)에 더 근접하도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 회전자는 반시계방향에서보다 시계방향으로 회전하기 시작하는 것이 더 용이하다.

바람직하게는, 홈(56d 및 57d)과는 다른 제1 원호면(56a) 부분이 일반적으로 하나의 동일한 원통형 표면에 위치된다. 회전자 자기 자극(63)의 외부면은 일반적으로 하나의 동일한 원통형 표면에 위치되고, 제1 원호면(56a)과 방사방향으로 대향해 있어, 고정자와 회전자 사이에 실질적으로 균일한 간극이 형성된다. 본 명세서에서 사용된 "실질적으로 균일한 간극"이라는 용어는 고정자 극 부분의 대부분(60%를 초과하는 부분)과 회전자의 대부분이 이들 사이에 균일한 간극을 형성하고, 홈(56d)과 홈(57d), 슬롯(59a)과 슬롯(59b), 및 인접한 영구 자극들 사이에 중립 구역(neutral zone)에 대응하는 것과 같은 일부 부분에 불균일한 간극이 형성되는 것을 말한다.

바람직하게는, 제1 슬롯(59a)의 폭(즉, 제1 평탄면(56b)과 수직인 방향으로 제1 슬롯(59a)의 크기)은 고정자와 회전자 사이에 균일한 간극의 폭의 3배 미만이다. 보다 바람직하게는, 제1 슬롯(59a)의 폭은 고정자와 회전자 사이에 균일한 간극의 폭의 2배 미만이다.

도 8을 참조하면, 고정자 코어는 동일한 형상/구조를 갖는 2개의 F-형상의 부품으로 구성될 수 있고, 하나의 부품은 요크 부분의 절반과 제1 극 부분을 형성하고, 다른 부품은 요크 부분의 다른 절반과 제2 극 부분을 형성한다. 각 부품의 일 단부는 제비꼬리-형상(swallowtail-shaped)의 연결 슬롯(51a)을 구비하고, 다른 단부는 제비꼬리-형상의 연결 부분(51b)을 구비한다. 조립시에, 하나의 부품의 연결 슬롯과 연결 부분은 다른 부품의 연결 부분과 연결 슬롯과 각각 맞물린다.

도 9를 참조하면, 고정자 권선(53)은 고정자 코어(51)의 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57) 주위에도 권취될 수 있다.

본 발명에서, 2개의 권선(53)은 단상 전력에 전기적으로 연결되어, 본 발명의 단상 브러시리스 모터는 핸드 드라이어와 진공 클리너와 같은 고속 회전(예를 들어, 100krpm를 초과하는 회전) 응용에 사용하기에 특히 적합한 단상 브러시리스 직류 전류 모터로 사용될 수 있다. 본 발명의 모터의 최대 속력은 120krpm만큼 높을 수 있다. 본 발명의 설계는 단상 동기 모터에 사용될 수도 있는 것으로 이해된다.

본 출원의 설명과 청구범위에서, "포함하는", "구비하는", "함유하는" 및 "가지는" 이라는 동사와 그 변형어 각각은 포괄하는 의미로 사용되어, 언급된 항목이 존재하는 것을 적시하는 것일 뿐 추가적인 항목이 존재하는 것을 배재하는 것이 아닌 것으로 이해된다.

본 발명은 하나 이상의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 여러 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 슬롯(59a)과 슬롯(59b)은 극 부분(56)과 극 부분(57)을 방사방향으로 통과하지 않고, 극 부분(56)과 극 부분(57)의 내부면 또는 외부면에만 형성되어 2개의 극 부분들 사이에 큰 자기 저항을 가지는 자기 브리지를 형성하는 것도 가능하다. 슬롯(59a)과 슬롯(59b)은 다른 형상일 수 있고, 균일한 폭을 구비하거나 또는 불균일한 폭을 구비할 수 있다. 불균일한 폭의 경우에, 슬롯(59a)과 슬롯(59b)의 폭은 그 인접한 단부들에 극 부분(56)과 극 부분(57)의 내부면들 사이의 폭을 말한다. 제1 홈(56d)과 제2 홈(57d)은 또한 다른 형상일 수 있다. 사각형 형상 외에, 고정자 코어(51)의 단면은 원 형상과 같은 다른 링 형상일 수 있다. 영구 자극은 회전자 샤프트에 직접 고정되거나 또는 회전자 샤프트에 직접 고정된 회전자 코어에 의해 회전자 샤프트에 간접 고정될 수 있다. 그리하여, 본 발명의 범위는 이하 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (18)

1. 단상 브러시리스 모터로서,
   고정자 - 상기 고정자는 고정자 코어와 상기 고정자 코어 주위에 권취된 고정자 권선을 포함하고, 상기 고정자 코어는 요크(yoke) 부분(55)과, 상기 요크 부분으로부터 내부쪽으로 연장하는 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57)을 포함하고, 상기 제1 극 부분(56)의 단부면은 제1 원호면(arc surface)(56a)을 포함하고, 상기 제2 극 부분(57)의 단부면은 제2 원호면(57a)을 포함하고, 상기 제1 원호면(56a)과 상기 제2 원호면(57a)은 서로 대향하고 그 사이에 수용 공간을 한정함 - ; 및
   회전자 - 상기 회전자는 회전 샤프트(61)와 상기 회전 샤프트(61)에 고정된 영구 자극(63)을 포함하고, 상기 영구 자극(63)은 상기 제1 원호면(56a)과 상기 제2 원호면(57a) 사이에 형성된 수용 공간에 수용됨 - 를 포함하고,
   상기 제1 원호면(56a)은 제1 홈(56d)을 포함하고 상기 제2 원호면(57a)은 제2 홈(57d)을 포함하고;
   상기 제1 원호면과 상기 제2 원호면의 대부분은 상기 회전자와 동심(concentric)인 원에 위치되고;
   상기 제1 극 부분(56)과 상기 제2 극 부분(57)의 원주 단부들은 자기 브리지(magnetic bridge)에 의해 연결되거나 또는 슬롯(slot)에 의해 분리되고, 상기 회전자의 중심과 상기 자기 브리지 또는 상기 슬롯의 중심을 연결하는 라인과 상기 제1 극 부분의 중심선 사이에 형성된 각도는 90도 미만인 것을 특징으로 하는 단상 브러시리스 모터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 요크 부분(55)은 링-형상의 요크 부분(55)이고, 상기 제1 극 부분(56)과 상기 제2 극 부분(57)은 상기 링-형상의 요크 부분(55)으로부터 내부쪽으로 연장하고, 상기 회전자는 2개의 영구 자극을 형성하고, 통전시, 상기 고정자 권선은 상기 회전자를 통과하는 2개의 자기 회로(magnetic circuit)를 생성하는 단상 브러시리스 모터.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 극 부분(56)과 상기 제2 극 부분(57)의 원주 단부들 사이에는 각각 제1 자기 브리지와 제2 자기 브리지가 형성되고, 상기 제1 자기 브리지의 중심과 상기 제2 자기 브리지의 중심을 연결하는 라인과 상기 제1 극 부분의 중심선 사이에 형성된 각도는 90도 미만인 단상 브러시리스 모터.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 극 부분의 2개의 원주 단부와 상기 제2 극 부분의 2개의 원주 단부 사이에는 제1 슬롯(59a)과 제2 슬롯(59b)이 형성되어 상기 제1 극 부분과 제2 극 부분을 분리시키는 단상 브러시리스 모터.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 슬롯(59a)과 상기 제2 슬롯(59b)의 원주 폭은 균일한 간극의 폭의 3배 미만인 단상 브러시리스 모터.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 슬롯의 중심과 상기 제2 슬롯의 중심을 연결하는 라인과 상기 제1 극 부분의 중심선 사이에 형성된 각도는 90도 미만인 단상 브러시리스 모터.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 극 부분(56)의 단부면은 상기 제1 원호면(56a)의 2개의 원주 단부들에 위치된 제1 평탄면(56b)과 제2 평탄면(56c)을 더 포함하고;
   상기 제2 극 부분(57)의 단부면은 상기 제2 원호면(57a)의 2개의 원주 단부에 위치된 제3 평탄면(57b)과 제4 평탄면(57c)을 더 포함하고;
   상기 제1 평탄면(56b)과 상기 제3 평탄면(57b)은 서로 실질적으로 평행하고, 균일한 폭을 구비하는 상기 제1 슬롯(59a)을 형성하고, 상기 제2 평탄면(56c)과 상기 제4 평탄면(57c)은 서로 실질적으로 평행하고, 균일한 폭을 가지는 상기 제2 슬롯(59b)을 형성하고, 상기 제1 슬롯(59a)의 중심과 상기 제2 슬롯(59b)의 중심을 연결하는 라인은 상기 회전자의 회전 샤프트의 중심을 통과하는 단상 브러시리스 모터.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 슬롯(59a)의 폭은 상기 제2 슬롯(59b)의 폭과 같은 단상 브러시리스 모터.
9. 청구항 4에 있어서, 상기 회전자의 원주 방향으로 상기 제1 홈의 개구의 크기는 상기 제1 및/또는 제2 슬롯의 원주 폭의 1.5~3 배이고, 및/또는
   상기 회전자의 원주 방향으로 상기 제2 홈의 개구의 크기는 상기 제1 및/또는 제2 슬롯의 것의 1.5~3 배인 단상 브러시리스 모터.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 홈(56d)의 중심과 상기 제2 홈(57d)의 중심을 연결하는 라인은 상기 회전자의 회전 샤프트의 중심을 통과하는 단상 브러시리스 모터.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정자 코어는 동일한 형태를 가지는 2개의 F-형상의 부품으로 구성되고, 하나의 부품은 상기 요크 부분의 절반과 상기 제1 극 부분을 형성하고, 다른 하나의 부품은 상기 요크 부분의 다른 절반과 상기 제2 극 부분을 형성하는 단상 브러시리스 모터.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 하우징(31);
    상기 외부 하우징(31)의 일 단부에 배치된 단부 커버(33);
    상기 외부 하우징(31)에 장착된 지지 브라켓(41)을 더 포함하고,
    상기 지지 브라켓(41)은 환형 부분(41a)과 상기 환형 부분(41a)으로부터 외부쪽으로 연장하는 복수의 연결 부재(41b)를 포함하고, 상기 연결 부재(41b)는 상기 외부 하우징(31)의 내부면에 장착되어 상기 지지 브라켓(41)이 미리 결정된 거리만큼 상기 단부 커버(33)로부터 이격되게 하는 단상 브러시리스 모터.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 고정자 코어(51)는 사각형 형상(square-shaped)이고, 외부쪽으로 연장하는 연결 부분(52)은 각 정점 각도(vertex angle)에서 형성되고, 상기 외부 하우징(31)의 내부면은 상기 연결 부분(52)을 수용하는 대응하는 수용 부분(32b)을 형성하는 단상 브러시리스 모터.
14. 청구항 13에 있어서, 다수의 환기 홀(ventilation hole)(37)은 상기 외부 하우징의 대향하는 단부들에 형성되고, 상기 환기 홀과 연통하는 흐름 통로는 상기 외부 하우징의 내부면과 상기 고정자 코어 사이에 형성된 단상 브러시리스 모터.
15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터는 회로 기판을 더 포함하고, 상기 회전자의 영구 자극의 축방향 단부에 인접한 위치에서 상기 회로 기판에 센서가 장착되고, 상기 회전자의 위치를 센싱할 수 있도록 상기 센서와 협력하기 위해 상기 영구 자극의 축방향 단부는 상기 고정자 코어를 넘어 축방향으로 연장하는 단상 브러시리스 모터.
16. 단상 브러시리스 모터로서,
    고정자 - 상기 고정자는 고정자 코어와 상기 고정자 코어 주위에 권취된 고정자 권선을 포함하고, 상기 고정자 코어는 요크 부분(55) 및 상기 요크 부분으로부터 내부쪽으로 연장하는 제1 극 부분(56)과 제2 극 부분(57)을 포함하고, 상기 제1 극 부분(56)의 단부면은 제1 원호면(56a)을 포함하고, 상기 제1 원호면(56a)은 제1 홈(56d)을 포함하고, 상기 제2 극 부분(57)의 단부면은 제2 원호면(57a)을 포함하고, 상기 제2 원호면(57a)은 제2 홈(57d)을 포함하고, 상기 제1 원호면(56a)과 상기 제2 원호면(57a)은 서로 대향하고, 그 사이에 수용 공간을 한정함 - ; 및
    회전자 - 상기 회전자는 회전 샤프트(61)와, 상기 회전 샤프트(61)에 고정된 영구 자극(63)을 포함하고, 상기 영구 자극(63)은 상기 제1 원호면(56a)과 상기 제2 원호면(57a) 사이에 형성된 수용 공간에 수용되고, 상기 제1 원호면(56a)과 상기 제2 원호면(57a)과 상기 회전자 사이에 실질적으로 균일한 간극이 형성됨 -
    를 포함하는 단상 브러시리스 모터.
17. 청구항 16에 있어서, 상기 제1 극 부분(56)과 상기 제2 극 부분(57)의 원주 단부들은 자기 브리지에 의해 연결되거나 또는 슬롯에 의해 분리되고, 상기 회전자의 중심과 상기 자기 브리지 또는 상기 슬롯의 중심을 연결하는 라인과 상기 제1 극 부분의 중심선 사이에 형성된 각도는 90도 미만인 단상 브러시리스 모터.
18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 제1 극 부분의 2개의 원주 단부와 상기 제2 극 부분의 2개의 원주 단부 사이에 제1 슬롯(59a)과 제2 슬롯(59b)이 형성되어 상기 제1 극 부분과 제2 극 부분을 분리시키고, 상기 제1 슬롯(59a)과 상기 제2 슬롯(59b)의 원주 폭은 상기 균일한 간극의 폭의 3배 미만인 단상 브러시리스 모터.

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