KR20180046360A - 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터는 와인딩(winding), 자석 프레임, 베어링, 인쇄회로기판, 자석 및 베이스를 포함한다. 샤프트는 자석 프레임에 삽입되고, 와인딩은 샤프트 상에 슬리브되며 인쇄회로기판에 연결되며, 자석 프레임은 와인딩 상에 슬리브되며, 자석은 자석 프레임과 와인딩 사이에 위치하고, 베이스는 샤프트 상에 슬리브되어 와인딩으로 삽입된다. 베이스는 자석프레임에 접촉하는 일단 및 인쇄회로기판으로부터 돌출되는 타단을 가지며 베어링은 샤프트 상에 슬리브되어 베이스에 배치된다. 모터는 220V AC를 5V DC로 변환할 수 있으며, 5V에서 구동될 때 AC 모터에 의해 구동된 팬의 회전 속도, 공기압 및 공기흐름에 도달할 수 있으며, 이는 전력 소비를 감소시켜 전기에너지를 절약하고 방열에 대한 요구를 만족시킨다.

Description

가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터{three-phase brushless DC motor for a household fan}
본 발명은 팬의 모터 및 더 구체적으로는 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터에 관한 것이다.
현재 사용되는 가정용 전기 팬은 모두 220V(AC) 모터를 사용하는 바, 이는 고전력소모, 과도한 전력 손실 및 소음이 매우 크다. 220V AC 모터는 사용자의 높은 수준의 요구를 충족시킬 수 없다. 게다가, 현재 사용되는 가정용 전기 팬은 모터에 대해 제한된 설치 공간을 가지므로, 방열 효과가 불량하며, 이는 전기 모터의 사용 수명에 역효과를 줄 것이다.
또한, 현재 사용하는 팬용 직류모터는 제한된 전력을 공급하므로 일부 소형의 또는 미니 팬에만 사용될 수 있으며 고 전력의 가정용 팬에는 사용될 수 없다.
본 발명은 이러한 단점들을 경감 및/또는 제거하기 위해 안출되었다.
본 발명의 목적은 AC를 5V DC로 변환할 수 있는 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터를 제공하는 것이다. 3상 브러시리스 직류모터는 낮은 전력 소모, 작은 전력 손실, 좋은 방열 및 낮은 소음의 장점을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터는 와인딩(winding), 자석 프레임, 베어링, 인쇄회로기판, 자석 및 베이스를 포함하며, 샤프트는 자석 프레임에 삽입되고, 와인딩은 샤프트 상에 슬리브된(sleeved) 다음, 자석 프레임은 와인딩 상에 슬리브되며, 자석은 자석 프레임과 와인딩 사이에 위치하고, 와인딩은 인쇄회로기판에 연결되며, 베이스는 샤프트 상에 슬리브되어 와인딩의 내부 구멍으로 삽입되어, 베이스는 자석프레임에 접촉하는 일단 및 인쇄회로기판으로부터 돌출되는 타단을 가지며 베어링은 샤프트 상에 슬리브되어 베이스에 배치된다.
바람직하게는, 자석 프레임에는 일단이 자석 프레임에 고정되고, 타단이 베이스에 연결되는 베이스 프레임이 구비된다.
바람직하게는, 탄성 위치결정 부분이 베어링과 베이스 사이에 배치된다.
바람직하게는, 와인딩은 적어도 세 개의 와인딩 어셈블리가 구비되는 와인딩 브라켓을 포함하며, 각각의 와인딩 어셈블리는 네 개의 와인딩 포스트를 포함하며,매 두 개의 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 서로 연결되고, 정면 와인딩 어셈블리의 제1 와인딩 포스트 주변에 감긴 와이어는 후면 와인딩 어셈블리의 제3 와인딩 포스트의 와인딩 헤드에 연결되고, 각각의 와인딩 어셈블리의 제2 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 인쇄회로기판에 연결되며, 각각의 와인딩 어셈블리의 제4 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 공통 단부이다.
바람직하게는, 세 개의 와인딩 어셈블리가 있으며, 자석 프레임에는 세 개의 와인딩 어셈블리에 대응하는 10쌍 또는 14쌍의 자극(magnetic pole)이 구비된다.
바람직하게는 각각의 와인딩 어셈블리에는 인쇄회로기판에 고정되는 적어도 하나의 돌출 기둥(column)이 구비된다.
바람직하게는, 샤프트는 나사산(thread)이 형성된 정면 단부를 갖는다.
바람직하게는, 베이스는 적어도 세 개의 고정 구멍이 형성된 그의 단부 표면을 갖는다.
바람직하게는, 고정 링이 베이스의 단부 표면 및 샤프트 사이에 배치된다.
바람직하게는, 3상 브러시리스 직류모터는 하우징 및 밀봉 플레이트(sealing plate)를 더 포함하며, 하우징은 자석 프레임의 외부 표면을 덮으며, 밀봉 플레이트는 인쇄회로기판 위에 위치하며 베이스에 맞춰진(matched) 구멍이 구비된다.
본 발명은 다음과 같은 장점들을 갖는다. 본 발명의 3상 브러시리스 직류모터는 자석 프레임의 샤프트를 통해 회전하기 위한 외부적으로-연결된 팬을 구동시킨다. 자석 프레임은 와인딩과 협력하며, 자석 프레임은 인쇄회로기판(PCB)에 의해 제공된 220V AC를 5V DC로 변환하는 바, 5V DC는 이어샤프트를 통해 팬에 공급되어 팬을 회전시킨다. 본 발명은 220V AC를 5V DC로 변환할 수 있으며, 이는 본 발명의 팬이 5V에서 구동될 때 AC 모터에 의해 구동된 팬의 회전 속도, 공기압 및 공기흐름에 도달할 수 있어 에너지 소비가 매우 감소됨으로써 전기에너지를 절약하고 방열에 대한 요구를 만족시킨다.
이러한 신규한 특징들과 함께 본 발명의 다른 목적들은 청구항에 제시되어 있으며 본 발명의 일부를 형성한다. 본 발명을 더 잘 이해하기 위해서, 장점들 및 특이한 목적들, 참고는 본 발명의 도면 및 상세한 설명에 수반되어 바람직한 실시예들로 도시된다.
도 1은 본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터의 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터의 와인딩을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터의 조립도이다.
본 발명은 수반된 도면 및 바람직한 실시예와 함께 하기에 도시된 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 상세한 설명을 위해 도 1-3을 참고하라.
본 발명에 따른 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터는 와인딩(winding), 자석 프레임(2), 베어링(3), 인쇄회로기판(PCB, 4), 자석(5) 및 베이스(6)를 포함한다. 샤프트(21)는 자석 프레임(2)에 삽입되고, 와인딩은 샤프트(21) 상에 슬리브된 다음, 자석 프레임(2)은 와인딩 상에 슬리브된다. 자석(5)은 자석 프레임(2)과 와인딩 사이에 위치한다. 와인딩은 PCB(4)에 연결되며, 베이스(6)는 샤프트(21) 상에 슬리브되어 와인딩의 내부 구멍으로 삽입되어, 베이스(6)는 자석프레임(2)에 접촉하는 일단 및 PCB(4)로부터 돌출되는 타단을 갖는다. 베어링(3)은 샤프트(21) 상에 슬리브되어 베이스(6)에 배치된다.
본 발명에서, 소형의 AC-DC 모터는 자석 프레임(2)의 샤프트(21)를 통해 회전하기 위해 외부적으로-연결된 팬(externally-connected fan)을 구동한다. 와인딩 및 자석 프레임(2)는 자석(5)에 의해 베이스(6)에 고정되며, PCB(4)에 의해 제공된 220V AC를 5V DC로 변환하며, 5V DC는 이어 샤프트(21)를 통해 팬에 공급되어 팬을 회전시킨다. 본 발명은 220V AC를 5V DC로 변환할 수 있으며, 이는 본 발명의 팬이 5V에서 구동될 때, AC 모터에 의해 구동된 팬의 회전 속도, 공기압 및 공기 흐름에 도달할 수 있음을 보장한다. 본 발명의 전력은 단지 5W로 이는 동일한 유형의 가정용 팬의 12%이며, 에너지 소모가 매우 감소됨으로써, 전기에너지를 절약하고 방열에 대한 요구를 만족시킨다. 본 발명의 완제품은 사용하기에 편리하고, 공통 USB 파워 뱅크(common USD power bank)는 본 발명의 팬에 대한 전력원으로 기능할 수 있어 전력 공급없이 실제로 사용자가 가정용 팬(c)의 시원한 느낌을 느낄 수 있다.
자석 프레임(2)에는 일단이 자석 프레임(2)에 고정되고, 타단이 베이스(6)에 연결되는 베이스 프레임(7)이 구비된다. 본 발명에서 베이스 프레임(7)을 자석 프레임(2)에 배열하는 것은 와인딩 및 베이스(6)를 더 고정할 수 있으며, 이는 본 발명의 안정성을 향상시켜, 작업 도중에 본 발명이 흔들리거나 소음을 발생시키는 것을 막을 수 있다.
탄성 위치결정 부분(8)은 베어링(3)과 베이스(6) 사이에 배치된다. 본 발명에서, 탄성 위치결정 부분(8)은 베어링(3)과 베이스(6) 사이에 쿠션 효과를 제공하기 위해 더블 볼 탄성 부분(double ball elastic piece)이며, 이는 본 발명의 사용 수명을 효과적으로 연장시키며 더 나아가 소음을 감소시킨다.
와인딩은 적어도 세 개의 와인딩 어셈블리가 구비되는 와인딩 브라켓(1)을 포함하며, 각각의 와인딩 어셈블리는 네 개의 와인딩 포스트(posts, 11)을 포함한다. 매 두 개의 와인딩 포스트(11)의 와인딩 헤드는 서로 연결된다. 정면 와인딩 어셈블리의 제1 와인딩 포스트(11) 주변에 감긴 와이어는 후면 와인딩 어셈블리의 제3 와인딩 포스트(11)의 와인딩 헤드에 연결된다. 각각의 와인딩 어셈블리의 제2 와인딩 포스트(11)의 와인딩 헤드는 PCB(4)에 연결되며, 각각의 와인딩 어셈블리의 제4 와인딩 포스트(11)의 와인딩 헤드는 공통 단부이다. 구체적으로, 본 발명에는 바람직하게 세 개의 와인딩 어셈블리가 구비된다. 자석 프레임(2)에는 세 개의 와인딩 어셈블리에 대응하는 10쌍 또는 14쌍의 자극(magnetic pole)이 구비된다. 와인딩 브라켓(1)은 12극 실리콘 스틸 시트로 제조되며, 이는 토크를 증가시키고 회전 속도를 향상시킬 수 있다. 자석 프레임(2)은 샤프트(21) 주위를 회전하는 외부 회전자로서 기능하며, 베어링(3)은 와인딩의 내부 구멍에 배치되어 자기장의 N/S 극을 전환하는 것에 의해 회전하도록 구동되는 외부 회전자 구조를 형성한다. 현재 사용되는 내부 회전자 구조와 비교할 때, 본 발명의 외부 회전자 구조는 조립하기에 용이하고 비용이 저렴하다. 본 발명의 자석 프레임(2)은 12개의 와인딩 포스트(11)에 대응되는 10쌍 또는 14쌍의 자극이 구비하여 본 발명의 3상 구동 모드를 형성하며, 이는 이제까지 실험을 통해 얻은 최상의 옵션이다. 물론, 본 발명은 다른 실험을 통한 다른 옵션들은 얻는 것을 배제하지 않는바, 예를 들면 본 발명의 자석 프레임(2)에는 다른 수의 와인딩 포스트(11)에 대응되는 다른 수의 자극 쌍이 제공되며 상기 옵션들은 본 발명의 범위에 해당된다.
본 발명의 세 개의 와인딩 어셈블리의 바람직한 와인딩 모드는 도 2를 참조하며, 특히 제1 내지 제3 와인딩 어셈블리의 와인딩 포스트(11)는 도면부호 1 내지 12로 표시되었으며, PCB(4)에 연결된 와인딩 어셈블리의 제2 와인딩 포스트(11)의 와인딩 헤드는 각각, A, B, 및 C로 표시되었으며, 와인딩 어셈블리의 제4 와인딩 포스트(11)는 공통 단부로서 기능한다.
더 구체적으로, 각각의 와인딩 어셈블리에는 PCB(4)에 고정되는 적어도 하나의 돌출 기둥(12)이 구비된다. 본 발명에서, 돌출 기둥(12)을 PCB(4)에 고정시키는 것은 와인딩 어셈블리와 PCB(4) 사이의 안정성을 강화시킬 수 있다.
샤프트(21)는 나사산(thread)이 형성된 정면 단부를 가져, 팬이 샤프트(21)에 나사결합되어 모터가 팬을 회전시켜 공기를 외부로 날려보낼 수 있다.
베이스(6)는 상이한 유형의 팬을 잠그기 위한 적어도 세 개의 고정 구멍이 형성된 그의 단부 표면을 가져 본 발명의 적용가능성이 향상된다.
고정 링(9)이 베이스(6)의 단부 표면 및 샤프트(21) 사이에 배치되어 베이스(6)가 샤프트(21)에 대해 흔들리는 것을 방지하며 이는 본 발명의 실용성을 더 향상시킨다.
본 발명은 하우징(101) 및 밀봉 플레이트(102)를 더 포함한다. 하우징(101)은 자석 프레임(2)의 외부 표면을 덮으며, 밀봉 플레이트(102)는 PCB(4)위에 위치하며 베이스(6)에 맞춰진(matched) 구멍이 구비된다. 본 발명에는 모터로 먼지가 들어가는 것을 막기 위해 하우징(101) 및 밀봉 플레이트(102)가 구비되어 본 발명의 사용 수명을 연장하게 된다.
본 발명에 따른 다양한 실시예를 개시하였으며 이는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 가능함은 당업자에게 명확할 것이다.

Claims (10)

  1. 와인딩(winding), 자석 프레임, 베어링, 인쇄회로기판, 자석 및 베이스를 포함하며,
    샤프트는 자석 프레임에 삽입되고, 와인딩은 샤프트 상에 슬리브되며, 자석 프레임은 와인딩 상에 슬리브되며, 자석은 자석 프레임과 와인딩 사이에 위치하고, 와인딩은 인쇄회로기판에 연결되며, 베이스는 샤프트 상에 슬리브되어 와인딩의 내부 구명으로 삽입되며, 베이스는 자석프레임에 접촉하는 일단 및 인쇄회로기판으로부터 돌출되는 타단을 가지며 베어링은 샤프트 상에 슬리브되어 베이스에 배치되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자석 프레임에는 일단이 자석 프레임에 고정되고, 타단이 베이스에 연결되는 베이스 프레임이 구비되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  3. 제 1항에 있어서, 탄성 위치결정 부분이 베어링과 베이스 사이에 배치되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와인딩은 적어도 세 개의 와인딩 어셈블리가 구비되는 와인딩 브라켓을 포함하며, 각각의 와인딩 어셈블리는 네 개의 와인딩 포스트를 포함하며, 매 두 개의 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 서로 연결되고, 정면 와인딩 어셈블리의 제1 와인딩 포스트 주변에 감긴 와이어는 후면 와인딩 어셈블리의 제3 와인딩 포스트의 와인딩 헤드에 연결되고, 각각의 와인딩 어셈블리의 제2 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 인쇄회로기판에 연결되며, 각각의 와인딩 어셈블리의 제4 와인딩 포스트의 와인딩 헤드는 공통 단부인, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  5. 제 4항에 있어서, 세 개의 와인딩 어셈블리가 있으며, 자석 프레임에는 세 개의 와인딩 어셈블리에 대응하는 10쌍 또는 14쌍의 자극(magnetic pole)이 구비되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  6. 제 4항에 있어서, 각각의 와인딩 어셈블리에는 인쇄회로기판에 고정되는 적어도 하나의 돌출 기둥(column)이 구비되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 샤프트는 나사산(thread)이 형성된 정면 단부를 갖는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 베이스는 적어도 세 개의 고정 구멍이 형성된 그의 단부 표면을 갖는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  9. 제 1항에 있어서, 고정 링이 베이스의 단부 표면 및 샤프트 사이에 배치되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
  10. 제 1항에 있어서, 하우징 및 밀봉 플레이트(sealing plate)를 더 포함하며, 하우징은 자석 프레임의 외부 표면을 덮으며, 밀봉 플레이트는 인쇄회로기판 위에 위치하며 베이스에 맞춰진(matched) 구멍이 구비되는, 가정용 팬을 위한 3상 브러시리스 직류모터.
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