KR900008749B1

KR900008749B1 - 소형 브러시레스 모우터

Info

Publication number: KR900008749B1
Application number: KR1019870012871A
Authority: KR
Inventors: 요리노부 사또오
Original assignee: 산요덴끼 가부시끼가이샤; 이우에 사또시
Priority date: 1987-01-14
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1990-11-29
Also published as: US4855629A; JPS63174545A; JP2604143B2; KR890009046A

Abstract

내용 없음.

Description

소형 브러시레스 모우터

제1도는 본 발명의 실시예를 표시하는 고정자 및 회전자의 정면도.

제2도는 제1도에 표시한 고정자 및 회전자에 축받침부를 부착한 부분의 사시도.

제3도는 제1도에 표시한 고정자에 사용하는 철심의 정면도.

제4도는 제1도에 표시한 고정자의 제1, 제2권선을 표시하는 정면도.

제5도는 제1, 제2권선의 전입인가 상태를 표시하는 설명도.

제6도는 제5도에 표시한 유형의 전압을 제1, 제2권선에 인가했을때의 회전자의 회전위치를 표시하는 설명도.

제7도는 제5도에 표시한 유형의 전압을 제1, 제2권선에 인가하기 위한 전기회로도.

제8도는 제7도에 표시한 마이크로 프로셋서의 주요동작을 표시하는 요부 플로우챠아트.

제9도는 제3도에 표시한 고정자 철심에 위치검출기를 부착한 부분의 정면도.

제10도는 제2도에 표시한 모우터의 운전효율을 표시하는 설명도.

제11도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 고정자 철심의 정면도.

제12도는 제11도에 표시한 고정자 철심에 코어부분을 떼어낸 부분의 고정자 철심의 정면도.

제13도는 본 발명의 또 다른 실시예를 표시하는 고정자 철심의 정면도.

제14도는 제13도에 표시한 고정자 철심으로부터 코어부분을 떼어낸 부분의 고정자 철심의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고정자 5 : 회전축

9 : 제1권선 10 : 제2권선

15 : 회전자 20 : 제1치형자극

21 : 제2치형자극 22 : 제3치형자극

23, 24, 25 : 극 분리흠 29, 30, 31, 30' : 위치검출기.

본 발명은 회전자와 제1치형자극 내지 제3치형자극을 고정자로 형성되는 브러시레스 모우터에 관한 것이다. 일반적으로 제1치형자극 내지 제3치형자극을 가지는 브러시레스 모우터의 종래예로서는 특공소 55-12835호 공보에 기재되어 있었던 것이 있었다. 이 공보에 기재되어 있는 모우터의 고정자는 영구자석 회전자의 회전축과 동심원 위에 3개의 고정자 자극(치형)을 등간격(120도 마다)으로 배설하고, 이들 고정자 자극을 회전축과 동심원상에 배설되는 판상으로 결합한 고정자 철심이 사용되어 있었다. 상깅 고정자 자극에는 각각 계자권선이 감겨 있었다. 따라서 합계 3개의 계자권선을 사용하여 상기 계자권선을 차례로 통전하여 회전자계를 발생시키고 있었다.

상술한 바와같이 구성된 종래의 브러시레스 모우터에서는 판상에 잘린 곳이 없기 때문에 자계권선을 고정자의 안쪽에서 감아 주어야 되기 때문에 작업성이 나쁘고, 이 작업시에 권선이 끊어지기 쉬운 결점이 있었으며, 계자권선의 수가 증가하면, 그 계자 권선간의 연결선의 접속개소가 증가하고, 그 몫 만큼 작업성이 더 나빠지는 것이었다. 또한 고정자 자극의 수에 따라서 모우터의 외형이 커지고, 이 종류의 모우터의 소형화를 기대할 수 없는 결점이 있었다. 이상과 같은 종래의 문제점에 대하여 고정자 권선의 수를 3개에서 2개로한 소형브러시레스 모우터를 시도하였지만, 고정자 권선을 2개로 한 몫 고정자 권선에의 통전의 짜맞춤과 타이밍을 맞추기가 어려우며, 운전효율의 향상을 저해하는등의 결점이 있었다.

본 발명은 종래의 결점을 적게하기 위하여 고정자 권선에 대한 통전을 변환하기 위한 위치검출기의 부착위치를 개량하여 모우터의 운전효율의 향상을 시킬 수 있는 소형브러시레스 모우터를 제공하는 것이다.

본 발명은 회전축을 중심으로 회전하고, 또한 영구자석을 가지는 회전자 및 회전자가 수납되는 원형의 열린 구멍을 비치하며, 상기 열린구멍의 원주상에 대략 등간격마다 배설되는 제1치형자극 내지 제3치형자극을 가지는 고정자로 형성되는 소형브러시레스 모우터에 있어서 상기 고정자는 제1치형자극과 제2치형자극을 연결하는 제1판상부와 제2치형자극과 제3치형자극을 연결하는 제2판상부와, 제1판상부에 감는 제1권선과 제2판상부에 감는 제2권선을 가지며, 상기 고정자의 서로 인접하는 치형자극기리의 극분리 위치로부터 회전축을 중심으로 대략 20도 방향으로 회전한 위치에 각각 설치하는 위치검출기와 이들 위치검출기의 출력에 입각하여 제1, 제2권선의 통전을 제어하는 제어부를 비치하는 것이다.

상술한 바와같이 구성하는 소형전동기에서는 고정자권선 및 판상의 수를 감소하여 그 몫만큼 브러시레스 모우터의 소형화를 기할 수가 있는 동시에 그와같은 모우터에서는 위치검출기의 부착위치를 선정함으로서 모우터의 운전효율을 향상시킬 수 있는 것으로서, 본 발명의 실시예와 그 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제2도는 본 발명에 의한 브러시레스 모우터의 사시도로서 (1)은 고정자이고, 축받침부(2), (3)이 보울트(4)로 고정되어 있다. (5)는 회전자의 회전축이고, (6), (7)은 코어(8)에 설치된 보빈이고, 각각 보빈(6), (7)에 감긴 제1권선(9) 및 제2권선(10)을 가지고 있다. (11)은 제1권선(9)를 감기시작하기 위한 인출선(12)는 제1권선(9)의 감기 마침인출선, (13)은 제2권선(10)의 감기 마침 인출선으로서 제2권선(10)의 감기 시작은 인출선(12)에 접속되어 있다. (14)는 상기 모우터를 다른 기기에 부착할 때에 사용하는 관통구멍이다. 제1도는 제2도에 표시한 모우터에서 축받침부(2), (3)을 떼어낸 부분의 개략정면도로서 (15)는 회전자이고, 외주에 영구자석(16), (17)을 비치하고 있다. (18), (19)는 보울트(4), (4)를 삽입하는 관통구멍이다.

제3도는 제1도에 표시한 고정자 철심의 정면도로서 (20), (21), (22)는 회전자(15)를 수납하는 원형의 열린 구멍을 비치하고 그 열린 구멍의 원주위에 배설된 치형자극이고, 대략 120도 간격으로 설치되어 있다. (23), (24), (25)는 극분리흠이고, 각각의 치형자극(20), (21), (22)로 나누고 있다. 또한 상기 흠은 절결형상으로 만들어도 무방하다. (26)은 제1치형자극(20)에 설치된 판상부이고, 코어(8)의 단부(A)와 이어져 있다. (27)은 제2치형자극(21)에 설치된 판상부이고, 코어(8)의 중앙부(C)와 연결되어 있다. (28)은 제3치형자극(22)에 설치된 판상부이고, 코어(8)의 단부(B)와 연결되어 있다.

상기 판상부(26), 코어(8)의 단부(A)와 중앙부(C)와의 사이 및 판상부(27)이 연속하여 연결되고, 제1판상부를 구성하고 있다. 또한 판상부(27), 코어(8)의 중앙부(C)와 단부(B)과의 사이 및 판상부(28)이 연속하여 연결되어 제2판상부를 구성하고 있다. 상기한 바와같은 철심을 조립할 때에는 제1판상부, 제2판상부와 제1 내지 제3치형자극을 가지는 형성을 전기철판에서 도려내고, 이것을 여러장 겹쳐쌓아 올리면 된다.

마찬가지로하여 코어(8)도 철판을 겹쳐쌓아올려서 형성한다. 다음은 제4도에 표시하는 바와같이 코어(8)의 단부(B)와 중앙부(C)와의 사이에 보빈(6) 및 제1권선(9)를 부착하고, 또한 단자(A)와 중앙부(C)와의 사이에 보빈(7) 및 제2권선(10)을 부착한 코어(8)을 판상부(26), (27), (28)사이에 압입하면 제1도에 표시하는 고정자로 된다.

제1도에 표시한 바와같은 고정자(1)을 사용하여 회전자(15)를 회전시키기 위하여는(예컨데 우회전) 제1, 제2권선(9), (10)의 단자에 제5도에 표시하는 바와같은 전압을 인가하면 된다. 즉 회전자(15)의 1회전중에 Ⅰ 내지 Ⅵ에 표시하는 인가패턴을 부여하면 된다. 상기 패턴의 변환은 회전자(15)의 회전위치를 검출하여 약 60도마다 변환하면 된다. 또한 회전자(15)의 회전위치 검출의 일예는 제7도의 전기회로로 설명하기로 한다.

또한 제5도중에서 "H"는 대략 전원전압이고, "L"는 대체로 접지전압이고, 전류는 H→L방향으로 흐르는 것이다. 또한 「-」는 단자가 개방상태로 되어 있는 것을 표시하고 있다. 제6도는 패턴(Ⅰ) 내지 (Ⅵ)에 있어서의 각 치형자극(20), (21), (22)의 대자의 상태를 표시하는 설명도이다. 제6도 Ⅰ은 제5도의 패턴 Ⅰ을 사용했을 때의 각 치형자극(20), (21), (22)이 대자한 상태이고, 치형자극(20) N극 치형자극(21)은 S극 치형자극(22)는 S극이고, 회전자(15)의 정지위치는 제6도의(Ⅰ)에 표시하는 정지위치에서 우측으로 60도 회전한 위치가 된다. 다음은 권선(9), (10)의 전압인가 상태를 제5도의 패턴(Ⅱ)으로 하면 회전자(15)는 제6도의(Ⅲ)에 표시하는 위치까지 더욱 60도로 회전한다. 이러한 차례로 패턴을 변환함으로서 회전자(15)가 60도씩 회전한다. 또한 상기 실시예에서는 제1도에 표시하는 바와같이 제1, 제2권선(9), (10)을 감았을때의 것이고, 제1, 제2권선(9), (10)의 감는 방법을 변경했을 때는 제5도에 표시하는 패턴(Ⅰ) 내지 (Ⅵ)의 상태를 바꾸면 마찬가지로하여 회전자가 회전한다.

이와같이하여 구성된 본 발명의 브러시레스 모우터와 종래의 브러시레스 모우터셋의 치형자극으로 세 개의 권선을 가지는 것)와의 출력을 동일하게 설계하면 두 모우터의 전기자력도 동일하다. 이 경우에는 종래의 모우터(△결선)에 흐르는 평균전류는

이고, 이것에 대하여 본 발명의 것은 평균전류

이다. 따라서 본 발명의 모우터는 종래의 것에 비하여 111%

의 전류가 흐른다. 따라서 전기자력 N I(N는 권선의 감은수)를 같게하기 위하여는 본 발명은 각 코일의 감은 수를 1.11배로 하면 종래와 동일 전류로 동일출력을 얻을 수가 있다.

또한 본 발명은 권선이 두개이기 때문에 하나의 권선을 1.11배로 하더라도 전체의 권선의 양은 종래의 모우터보다도 적게하여도 좋고, 따라서 모우터의 소형화로서 중량을 줄일 수 있는 것이다. 제7도는 본 발명의 모우터에 사용하는 제어부의 일예를 표시하는 전기회로도로서 상기 도면에서 (29), (30), (31)은 회전자(15)의 회전위치를 검출하는 위치검출기(호울소자, 호울 IC등의 자기검출소자)이고, 회전자(15)의 회전축과 동심원의 위치에 60도 간격으로 배설되어 있다.

상기와 같이 위치검출기 (29), (30), (31)을 배설하면, 회전자(15)가 60도 회전할 때마다 상이한 짜맞춤의 출력을 얻을 수 있는 것이다. 상기 위치검출기(29), (30), (31)의 출력이 마이크로 프로셋서(32)에 부여된다.

마이크로 프로셋서(32)는 상기 출력에 입각하여 트랜지스터(33) 내지 (38)의 ON OFF를 제어하여 제5도에 표시하는 바와같은 패턴(Ⅰ) 내지 (Ⅵ)의 전압이 권선(9), (10)에 인가되도록 하고 있다. 또한 위치검출기(29), (30), (31)을 제7도에 표시하는 바와같은 위치에 배설하였을 경우 마이크로 프로셋서(32)의 요부동작을 표시하는 플로우챠아트는 제8도에 표시한 바와같이 된다. 또한 제어부의 구성으로서는 상기 실시예에 예컨데 본 발명과 동일 출원인에 의하여 추원된 특개소 59-139883호에 기재되어 있는 바와같은 전자회로를 사용하더라도 구동할 수가 있다. 이보다 앞서 출원된 것은 권선에 유기하는 접합에서 회전자의 회전위치를 검출하고, 권선의 통전을 변환하는 것이었다. 상기 회로의 출력단에 본 발명의 단자(a), (b), (c)를 직접 접속하면 된다.

제9도는 제3도에 표시한 고정자 철심에 위치검출기(29), (30), (31)을 실제로 부착한 부분의 정면도로서 0은 회전축(5)의 중심위치 즉 회전자(15)를 수납하는 열린구멍의 중심위치이며, 위치검출기(29), (31)은 극분리흠(24), (25)로부터 중심위치(0)을 중심으로 동심원 상부를 좌로 α₁, α₂(=약 20도)회전한 위치에 설치되어 있다. 또한 위치검출기(30)은 위치검출기(29), (30), (31)의 중간위치(위치검출기 (29), (31))에서 각각 60도 회전한 위치에 설치되어 있다.

상기 위치는 중심위치(0)을 중심으로 하여 위치검출기(30')의 설치위치와 점대상의 위치이다. 상기 두 위치는 서로 검출하는 자계의 극성이 N→S로 반전하고 있는 위치이고, 위치검출기(30)이 검출하는 자계의 극성을 반전하면 위치검출기(30')의 검출치와 같게 된다. 즉 상기 위치검출기(30')의 설치 위치는 극분리홈(23)에서 중심위치(0)을 중심으로 동심원 상부를 좌로 α₃(=약 20)도 회전한 위치에 부착된 것으로 되고, 실질적으로는 위치검출기(29), (30), (31)를 중심위치(0)을 중심으로하여 각각 120도마다 설치한 것과 동일한 효과를 얻을 수가 있다.

제10도는 상술한 바와같은 브러시레스 모우터의 위치검출기(29), (31)을 부착할때의 극분리홈과의 회전각 α와 모우터의 효율과의 관계를 실험으로 얻어진 설명도로서 상기 도면에서 회전각 α을 대략 α=20°로 했을때의 효율이 좋아지는 것을 알 수 있다. 제11도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 고정자(1)의 정면도이고, 제12도는 제11도에 표시한 고정자(1)에서 코어(40)을 떼어낸 부분의 분해정면도이며, 제1도에 표시한 고정자와의 상이점은 코어(40)의 형상이다. 판상부(26)과 코어(40)과의 접합부(41) 및 판상부(28)과 코어(40)과의 접합부(42)의 형상은 어느 것이나 중심점(0)을 중심으로 한 반경(R)의 원호이며, 판상부(27)과 코어(40)과의 접합부(43)의 형상은 중심점(0)을 중심으로 한 반경(r)의 원호이다. 또한 상기 반경(r)는 반경(R)보다 작은 값이다.

상술한 바와같이 구성된 고정자(1)에 코어(40)을 압입할 때에 코어(40)이 벗어나는 방향은 중심점(0)을 중심으로한 회전방향으로만 벗어난다. 따라서 상길 벗어나는 방향만 주의하게 되면 쉽게 압입할 수가 있음은 물론 중심점(9)을 중심으로하여 코어(40)이 아주 작은 각도로 벗어나더라도 압입할 수가 있는 것이며, 이러한 상태에서 압입하게 되면 각각의 접합부(41a), (41b), (42a), (42b), (43a), (43b)의 접합상태가 항상 일정하여, 전동기의 성능이 저하되는 일이없는 것이다. 또한 (44), (45)는 고정자 철심(1)에 코어부(2)를 압입할 때에 사용하는 치구의 가이드핀을 삽입하는 관통구멍이다. 제13도 및 제14도는 또한 다른 실시예를 표시하는 고정자 철심의 정면도 및 코어부를 떼어낸 고정자 철심의 정면도로서 상기 실시예와의 차이는 중심점(0)를 판상부(27)로부터 코어(40)으로 옮긴 점에 있다. 이에 의하여 각각의 접합부(41a), (41b), (42a), (42b), (43a), (43b)의 형상이 변화하고 있는 것이다. 또한 (46)은 절결부이고, 이 절결부(46)은 코어(40)의 돌부(47)이 끼워 넣어진 형상으로 되어 있다.

이에 의하여 철심용의 전기철판을 연속적으로 잘라낼 수 있고, 스크랩을 적게할 수가 있다. 또한 중심점(0)이 코어(40)의 아래쪽에 있기 때문에 코어(40)을 압입할 때 힘이 각 접합면(41a), (41b), (42a), (42b), (43a), (43b)에 균일하게 분산되고, 압입을 용이하게 할 수 있는 것이다.

이와같이된 본 발명은 회전축을 중심으로 회전하고, 또한 영구자석을 가지는 회전자 및 회전자를 수납하는 원형의 열린구멍을 비치하고, 이 열린 구멍의 원주상에 대략 같은 간격마다 배설되는 제1치형자극 내지 제3치형자극을 가지는 고정자로 형성되는 소형브러시레스 모우터에 있어서 상기 고정자는 제1치형자극과 제3치형자극을 가지는 고정자로 형성되는 소형브러시레스 모우터에 있어서 상기 고정자는 제1치형자극과 제2치형자극을 연결하는 제1판상부와 제2치형자극과 제3치형자극을 연결하는 제2판상부와 제1판상부에 감는 제1권선과 제2판상부에 감는 제2권선을 가지며, 상기 고정자의 인접하는 치형자극끼리의 극분리 위치로부터 회전축을 중심으로 하여, 대략 20도 방향으로 회전한 위치에 각각 설치하는 위치검출기와 이들 위치검출기의 출력에 입각하여 제1, 제2권선의 통전을 제어하는 제어부를 구비하였기 때문에 상술한 바와 같은 구성의 모우터에서는 2개의 권선으로 세치형자극의 브러시레스 모우터를 구동할 수가 있고, 모우터의 권선이 감소한 몫만큼 모우터의 소형화를 기할 수가 있는 동시에 위치검출기의 부착각도가 정해지고, 그 모우터의 운전효율이 양호해지는 것이다.

따라서 고정자의 형상과 위치검출기의 부착위치에 의하여 모우터의 소형화와 고효율화의 효를 동시에 얻을 수 있는 것이다.

Claims

회전축(5)를 중심으로 회전하고, 또한 영구자석(16), (17)을 가지는 회전자(15) 및 회전자(15)가 수납되는 원형의 열린구멍을 가지며, 이 열린구멍의 원주위에는 대략 동일한 간격마다 배설되는 제1치형자극(20) 내지 제3치형자극(22)을 가지는 고정자(1)로 형성되는 소형브러시레스 모우터에 있어서, 상기 고정자(1)는 제1치형자극(20)과 제2치형자극(21)을 연결하는 제1판상부와 제2치형자극(21) 및 제3치형자극(22)를 연결하는 제2판상부와 제1판상부에 감는 제1권선과 제2판상부에 감는 제2권선을 가지며, 상기 고정자(1)의 서로 인접하는 치형자극끼리의 극분리 위치로부터 회전축(5)를 중심으로 대략 20도를 같은 방향으로 회전한 위치에 각각 설치하는 위치검출기 (29), (30), (31), (30')과 이들 위치검출기 (29), (30), (31), (30')의 출력에 입각하여 제1, 제2권선의 통전을 제어하는 제어부를 비치한 것을 특징으로 하는 소형 브러시레스 모우터.