WO2011145791A1 - 비엘디씨모터 - Google Patents

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WO2011145791A1
WO2011145791A1 PCT/KR2010/008473 KR2010008473W WO2011145791A1 WO 2011145791 A1 WO2011145791 A1 WO 2011145791A1 KR 2010008473 W KR2010008473 W KR 2010008473W WO 2011145791 A1 WO2011145791 A1 WO 2011145791A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
rotational force
motor
bobbin
magnet
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/008473
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성장연
최수봉
Original Assignee
Seong Jang Yeon
Choi Soo Bong
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seong Jang Yeon, Choi Soo Bong filed Critical Seong Jang Yeon
Publication of WO2011145791A1 publication Critical patent/WO2011145791A1/ko

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/47Air-gap windings, i.e. iron-free windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a BCD motor (Brushless DC motor (hereinafter referred to as BLDC motor)), and more specifically, the rotor is a permanent magnet without a brush and a commutator and the field stimulation is arranged in a winding of a three-phase motor structure BLDC which detects the position of the rotor with a Hall sensor or a photo sensor and intercepts the current flowing in the corresponding field coil with a power element such as a field effect transistor (FET) to obtain rotational force through suction repulsion between the rotor magnet and the fixed coil.
  • FET field effect transistor
  • BLDC motor is an abbreviation of Brushless DC motor, and has high efficiency and easy control, compared to other electric motors, and is currently used most widely to implement variable speed operation of a compressor / washer for a refrigerator / air conditioner.
  • BLDC motor has rotor and permanent magnet without brush and commutator, and magnetic pole is arranged by winding of 3-phase motor structure.
  • the rotor's position is detected by Hall sensor or photo sensor and flows to the corresponding field coil.
  • It is a DC motor in which current is interrupted by a power element such as a FET (Field Effect Transistor) to induce suction repulsion between a rotating magnet and a fixed coil to rotate.
  • a power element such as a FET (Field Effect Transistor) to induce suction repulsion between a rotating magnet and a fixed coil to rotate.
  • a resolver In order to detect the position of the rotor, a resolver, an encoder, a hall sensor, etc. may be used, but in the case of a refrigerator / air conditioner compressor, environmental factors such as temperature / pressure Since the sensor is difficult to use, the position of the rotor is detected from the voltage or current applied to the motor.
  • the BLDC motor can easily adjust the speed and torque simply by changing the time (phase difference) of the sensor signal angle-to-current interruption time of the basic driving circuit, and the commutator affects the service life due to wear due to mechanical friction. Because it does not use a brush and its life is semi-permanently and noise is low, but it is more expensive than a brush-type motor, a large motor is not developed and expensive, and it is difficult to replace or repair the whole in case of failure. There is this.
  • the conventional BLDC motor is provided with a coil wound core, there is a problem that the volume of the motor is large and heavy.
  • the present invention which was created to solve the above problems of the prior art, aims to provide an invention motor which reduces the size (volume) and weight while increasing the output by winding the bobbin without winding the coil to the core. have.
  • the outer end is fixed to the inner wall of the motor housing (1), the inner end is located in the central portion of the motor housing (1) a plurality of bobbins provided radially (12); A coil 13 wound around the bobbin 12 to generate an electric field according to an alternating signal applied thereto; A plurality of magnets 14 penetrating each of the coils 13 of the bobbin 13 in a non-contact state to generate magnetic fields corresponding to the electric fields of the coils 13; A magnet support (15) which is formed in a ring shape and is supported at regular intervals by fitting both ends of the magnets (14) and rotates in association with the magnets (14); Both end portions are rotatably coupled to the motor housing (1), and portions adjacent to the tip portion are respectively in contact with the outer circumference of the magnet support (15), so as to rotate corresponding to the rotational force transmitting member (16); A rotational force transmission body 2 (17) contacting one end of the rotational force transmission body 16 to receive and rotate the rotation
  • the output can be increased while significantly reducing the size (volume) and weight compared to the existing BLDC motor, and compared with the existing BLDC motor
  • the weight can be similar, while the output can be increased significantly.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a separation attempt showing more specifically the configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a separation attempt showing more specifically the configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a separation attempt showing more specifically the configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a front cross-sectional view showing the configuration and operation of the coupling state in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a side cross-sectional view showing the configuration and operation of the coupled state according to an embodiment of the present invention.
  • housing body 1b side cap
  • the present invention in the BLDC motor, the outer end is fixed to the inner wall of the motor housing (1), the inner end is positioned to the center portion of the motor housing (1)
  • a plurality of bobbins 11 provided radially;
  • a plurality of magnets 13 penetrating the coil 12 of the bobbin 11 in a non-contact state, respectively, to generate a magnetic field corresponding to the electric field of the coil 12;
  • a magnet support 14 which is generally formed in a ring shape and is supported at a predetermined interval by fitting both ends of the magnets 14, while being interlocked with the magnets 13;
  • Both end portions are rotatably coupled to the motor housing (1), and portions adjacent to the tip portion are respectively in contact with the outer circumference of the magnet support (14), so as to rotate corresponding to the rotational force transmitting member (15);
  • a rotational force transmission body 2 (16) contacting with one end of the rotational force transmission body
  • the motor housing (1) of the present invention comprises a housing body (1a) through the center; It is coupled to both ends of the housing body (1a), the side cap (1b) for sealing the housing body (1a); may be configured to include.
  • the housing body (1a) has a square shape and the inner wall is a pipe through the circular, the inner wall of the circular pair may be provided with a pair of fixed ribs (1c) in the longitudinal direction at equal intervals.
  • the side cap (1b) is a rectangular plate body penetrating the center portion
  • the bearing (1d) is provided on the central surface of the housing body (1a) direction, that is, the inner direction, between the corners with each other Grooves 1e may be formed.
  • the bobbin 11 may be formed by providing flanges 11a at both ends of pipes having long and short axes having an arc shape.
  • the flange (11a) provided on both ends of the pipe having the long axis and the short axis is made in the form of a square plate having a long axis and a short axis, since the portion of the coil 12 is wound in an arc shape, the front When viewed from the symmetry, that is, may be provided in a "V" shape.
  • the open outer end of the flange (11a) is slide coupled to the rib provided on the inner wall of the motor housing (1), it can be supported in a fixed state.
  • four bobbins 11 may be radially located about the center of the motor housing 1.
  • the coil 12 may be single wound on each bobbin 11 or may be wound in a plurality of rows on one bobbin 11.
  • the magnet 13 is an arc-shaped magnet block body, the fitting protrusion 13a which is fitted and fixed to the magnet support 14 along both ends of the arc may be provided, both ends itself May be fitted to the magnet support 14 to be fixed.
  • the magnets 13 may be positioned while receiving the support of the magnet support 14 in a circular form at four intervals in the embodiment.
  • the magnet 13 may be formed by alternately magnetizing the "N" pole and the "S" pole to correspond to a plurality of rows of the coil 12 in a single magnet.
  • the magnet support 14 in the present invention is a curved block in an arc shape while the cross section is made in a square shape, a plurality of blocks may be coupled along the longitudinal direction to form a ring, the magnet on one side
  • a fitting groove 14a through which the end of the fitting 13 is fitted is provided, and teeth 14b are provided in an intaglio form at the outer peripheral portion of the other side of one side where the fitting groove 14a is formed, and at both ends in the longitudinal direction.
  • Coupling protrusion 14c and coupling groove 14d may be provided.
  • the magnet 13 and the magnet support 14 may be combined to rotate through the bobbin 11.
  • the rotation force transmitting member 1 is a rotating rod, and both end portions of the rod are inserted into and supported by the grooves 1e provided in the side caps 1b on both sides of the motor housing 1, and the both end portions Part 1 is provided with a gear 1 (15a) for receiving a rotational force that is engaged with the intaglio tooth (14b) provided on the outer periphery of the magnet support 14, one of the gear 1 (15a) of the gear 1 (15a) And a gear 2 (15b) engaged with the outer circumferential surface of the rotational force transmission body 2 (16) between the tip and the front end portion.
  • the torque transmission body 1 can be in contact with the teeth in the form of a satellite in the four directions of the teeth (14b) of the magnet support 14 is formed in a ring shape can maintain a stable rotation.
  • the torque transmission body 2 (16) is a gear that meshes with the gears 2 (15b) of the torque transmission body 1 (15), the tooth is also formed on the inner peripheral surface of the center through the center of the rotary shaft 17 Gear 3 (17a) can be engaged with the rotational force.
  • the rotary shaft 17 of the present invention may be provided with a gear 3 (17a) to be engaged with the teeth provided in the central portion of the rotational force transmission body 2 (16) on one side of the rod, the both ends of the motor housing ( It can rotate while being supported by the bearing 1d provided in the center of the side cap 1b of both sides which comprise 1).
  • one end of the rotary shaft 17 is protruded to the outside of the motor housing 1, to provide a rotational force to the outside.
  • the bobbin 11, the magnet support 14, the rotational force transmitters 1, 2 (15) 16 and the rotation shaft 17 may be a nonmagnetic material.
  • the present invention as shown in Figure 5, the current is applied to the coil 12, the "N" pole is formed on the left side of the coil 12 in the drawing and the "S" pole on the right side Is formed, the "N" pole of the magnet 13 located at the “N” pole portion of the coil 12 repels and tries to move in the direction of the "S” pole of the other coil 12, and the " The " S “ pole of the magnet 13 located at the S “ pole part is also repulsed, and a rotational force is obtained by a force trying to move in the direction of the " N " pole of the coil 12.
  • the polarity of the coil 12 is reversed according to the direction of the current applied to the coil 12, so that forward / reverse rotation is possible.
  • the rotational force obtained in this way rotates the magnet 13 and the magnet support 14, and the gear 1 of the rotational force transmission body 1 (15) engaged with the teeth 14b provided on the outer circumference of the magnet support 14.
  • Corresponding operation 15a rotates the rotational force transmitter 1 15.
  • the rotational force transmission body 1 (15) when the rotational force transmission body 1 (15) is rotated, the rotational force transmission body 2 (16), which is an air gear, rotates, thereby rotating the rotational shaft 17 engaged with the central portion, thereby generating rotational power.
  • the flux of stator must be controlled to be electrically or perpendicular to the flux of permanent magnet generated from the rotor. To this end, it is necessary to determine the switching state of the inverter switching elements so as to always detect where the rotor is located and determine the magnetic flux generation position of the stator according to the position of the rotor.
  • the BLDC motor 10 of the present invention has a rotor and the magnet 13 without a brush and a commutator, and the magnetic pole is arranged in the winding of the three-phase motor structure, the position of the magnet 13 as the rotor Detects the current flowing through the corresponding coil 12 by a Hall sensor or a photo sensor and intercepts it with a power element such as a field effect transistor (FET) to induce suction repulsion between the magnet 13 as a rotor and the coil 12 as a stator.
  • FET field effect transistor
  • a resolver In order to detect the position of the rotor, a resolver, an encoder, a hall sensor, or the like may be used, and the position of the rotor from a voltage or current applied to the BLDC motor 10. Can also be detected.
  • the BLDC motor can simply adjust the speed and torque simply by changing the time (phase difference) of the sensor signal angle-to-current interruption period of the basic driving circuit.
  • the generated heat is preferably cooled through heat exchange by circulating a fluid, for example, oil, through a circulation path on the outer surface or the inside of the motor housing.
  • a fluid for example, oil
  • the coil 12 is wound on a slim and light bobbin 11 without winding on a bulky and heavy core, thereby significantly reducing the size (volume) and weight compared to the existing BLDC motor, and outputting the same. Can be increased, while the size and weight are the same as the existing BLDC motor, but the output is significantly increased.
  • BLDC motor 10 may be used as a motor itself to obtain a rotational force, it may also be used as a generator.
  • the magnet 13 may be positioned and fixed to the bobbin 11, and the coil 12 may be wound around the magnet support 14 to rotate.
  • the BLDC motor 10 of the present invention is particularly useful as a driving device and a generator of an electric vehicle, which has recently shown a rapid growth in technology, and is also used as a device for implementing variable speed operation of a compressor and a washing machine for a refrigerator / air conditioner. It can be applied as needed to various fields throughout the industry.

Abstract

본 발명은 비엘디씨모터(Brushless DC모터(이하 BLDC모터라 함))에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브러시와 정류자가 없이 회전자를 영구자석으로 하고 계자극이 3상 모터 구조의 권선으로 배치하고, 회전자의 위치를 홀 센서나 포토 센서로 검출하여 해당하는 계자코일에 흐르는 전류를 FET(전계효과트랜지스터) 등의 파워 소자로 단속하여, 회전자석과 고정코일 간에 흡입 반발을 통해 회전력을 얻는 BLDC모터에 관한 것이며, 상기 BLDC모터에 구비되는 코일을 코어에 권취시키지 않고 보빈에 권취시킨 BLDC모터에 관한 것이다. 본 발명은 코일(12)을 부피와 중량이 크고 무거운 코어에 권취시키지 않고, 슬림하고 가벼운 보빈(11)에 권취시킴으로써, 기존 BLDC모터에 비해 크기(부피)와 중량을 현저히 줄이면서도 출력은 증대시킬 수 있으며, 기존 BLDC모터와 크기와 중량은 동일 유사하게 하면서도 출력은 현저히 증대된다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 03.01.2011] 비엘디씨모터
본 발명은 비엘디씨모터(Brushless DC모터(이하 BLDC모터라 함))에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브러시와 정류자가 없이 회전자를 영구자석으로 하고 계자극이 3상 모터 구조의 권선으로 배치하고, 회전자의 위치를 홀 센서나 포토 센서로 검출하여 해당하는 계자코일에 흐르는 전류를 FET(전계효과트랜지스터) 등의 파워 소자로 단속하여, 회전자석과 고정코일 간에 흡입 반발을 통해 회전력을 얻는 BLDC모터에 관한 것이며, 상기 BLDC모터에 구비되는 코일을 코어에 권취시키지 않고 보빈에 권취시킨 코어레스(Coreless) BLDC모터에 관한 것이다.
일반적으로, BLDC모터는 Brushless DC모터의 약자로서, 다른 전동기에 비해 효율이 높고 제어가 용이하여, 냉장고/에어컨용 압축기 및 세탁기의 가변속 운전을 구현하기 위하여 현재 가장 많이 사용되고 있다.
이러한, 브러시가 없는 직류 전동기인 BLDC모터를 운전하기 위해서는 회전자에서 발생하는 영구자석의 자속(flux)과 전기적으로 직각 또는 임의의 각도를 갖도록 고정자의 자속을 제어해야 한다. 이를 위해서는 회전자가 어느 위치에 있는가를 항상 검출하여 회전자의 위치에 따라 고정자의 자속 발생위치를 결정하도록 인버터 스위칭 소자들의 스위칭 상태를 결정해야 한다.
즉, BLDC모터는 브러시와 정류자가 없이 회전자를 영구자석으로 하고 계자극이 3상 모터 구조의 권선으로 배치되어 있는데, 회전자의 위치를 홀 센서나 포토 센서로 검출하여 해당하는 계자코일에 흐르는 전류를 FET(전계효과트랜지스터) 등의 파워 소자로 단속하여, 회전자석과 고정코일 간에 흡입 반발을 유도하여 회전하게 되어 있는 직류모터이다.
상기, 회전자의 위치를 검출하기 위해서는 레졸버(resolver), 엔코더(absolute encoder), 홀센서(hall sensor) 등을 사용할 수 있으나, 냉장고/에어컨용 압축기의 경우에는 온도/압력 등의 환경적인 요인에 의해 센서를 사용하기 어려우므로, 전동기에 인가되는 전압 또는 전류로부터 회전자의 위치를 검출한다.
상기와 같은 BLDC모터는 기본적인 구동회로의 센서 신호각대전류단속시기의 시간을(위상차)가변 하는 것만으로 속도와 토크를 간단하게 조절 할 수가 있고, 기계적인 마찰로 마모가 되어 수명에 영향을 주는 정류자와 브러시를 사용하지 않으므로 그 수명이 반영구적으로 길고 소음 또한 적으나, 브러시형 모터에 비해 가격이 비싸고 대형의 모터가 개발되어 있지 않고 가격이 비싸며, 고장 시에 전체를 교체 내지는 수리에 어려움이 많은 문제점이 있다.
또한, 종래 BLDC모터는 코일이 권취된 코어가 구비되어 있어, 모터의 부피가 커지고 중량이 무거운 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은 코일을 코어에 권취시키지 않고 보빈에 권취시킴으로써, 크기(부피)와 중량은 줄이는 한편, 출력은 증대시키는 이건발명모터를 제공하는데 목적을 두고 있다.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 BLDC모터에 있어서, 외측 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 고정되고, 내측 단부는 모터하우징(1)의 중앙부분으로 위치하여 방사상으로 마련되는 다수의 보빈(12); 상기 보빈(12)에 각각 권취되어, 인가되는 교번신호에 따라 전기장을 발생시키는 코일(13); 상기 보빈(13)의 코일(13)이 권취된 부분을 각각 비 접촉 상태로 관통하여, 코일(13)의 전기장에 대응하는 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트(14); 전체적으로는 링 형상으로 이루어져, 상기 각 마그네트(14)의 양단을 끼움 결합을 통해 일정 간격을 두고 지지하는 한편, 상기 마그네트(14)와 연동 회전하는 마그네트지지구(15); 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)에 회전 가능상태로 결합되고, 선단부와 인접한 부분은 상기 마그네트지지구(15) 외주연과 각각 접촉되어져, 대응 회전하는 회전력전달체1(16); 상기 회전력전달체(16)의 일측 단과 접촉되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전력전달체2(17); 상기 회전력 전달체2(17)의 중앙에 관통 치합되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전축(18);을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제해결수단의 본 발명은 코일을 코어에 권취시키지 않고 보빈에 권취시킴으로써, 기존 BLDC모터에 비해 크기(부피)와 중량을 현저히 줄이면서도 출력은 증대시킬 수 있으며, 기존 BLDC모터와 크기와 중량은 동일 유사하게 하면서도 출력은 현저히 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외형 구성을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성을 좀더 구체적으로 도시한 분리시시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성을 보다 구체적으로 도시한 분리시시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구성을 보다 더 구체적으로 도시한 분리시시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 결합상태의 구성 및 동작상태를 도시한 정 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 결합상태의 구성 및 동작상태를 도시한 측 단면도.
10 : BLDC모터 11 : 보빈
11a : 플랜지 12 : 코일
13 : 마그네트 13a : 끼움돌기
14 : 마그네트지지구 14a : 끼움홈
14b : 톱니 15 : 회전력전달체1
15a : 기어1 15b : 기어2
16 : 회전력전달체2 17 : 회전축
17a : 기어3 1 : 모터하우징
1a : 하우징본체 1b : 사이드캡
이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, BLDC모터에 있어서, 외측 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 고정되고, 내측 단부는 모터하우징(1)의 중앙부분으로 위치하여 방사상으로 마련되는 다수의 보빈(11); 상기 보빈(11)에 각각 권취되어, 인가되는 신호에 따라 전기장을 발생시키는 코일(12); 상기 보빈(11)의 코일(12)이 권취된 부분을 각각 비 접촉 상태로 관통하여, 코일(12)의 전기장에 대응하는 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트(13); 전체적으로는 링 형상으로 이루어져, 상기 각 마그네트(14)의 양단을 끼움 결합을 통해 일정 간격을 두고 지지하는 한편, 상기 마그네트(13)와 연동 회전하는 마그네트지지구(14); 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)에 회전 가능상태로 결합되고, 선단부와 인접한 부분은 상기 마그네트지지구(14) 외주연과 각각 접촉되어져, 대응 회전하는 회전력전달체1(15); 상기 회전력전달체1(15)의 일측 단과 접촉되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전력전달체2(16); 상기 회전력전달체2(16)의 중앙에 관통 치합되어, 회전력을 전달받아 회전하는 회전축(17);을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명 중 상기 모터하우징(1)은 중앙이 관통된 하우징본체(1a); 상기 하우징본체(1a)의 양단에 결합되어, 하우징본체(1a)를 밀폐시키는 사이드캡(1b);을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 하우징본체(1a)는 외형은 사각 형상이고 내벽은 원형으로 관통된 파이프체로서, 원형의 내벽에는 동일 간격을 두고 길이방향을 따라 한 쌍의 고정리브(1c)가 마련될 수 있다.
또한, 상기 사이드캡(1b)은 중앙 부분이 관통된 사각 판체로서, 상기 하우징본체(1a) 방향 즉, 내측 방향의 중앙 면에 베어링(1d)이 마련되고, 이를 중심으로 각 모서리와의 사이에 홈(1e)이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명 중 상기 보빈(11)은 호 형상으로 된 장축과 단축을 갖는 파이프의 관통된 양단에 플랜지(11a)가 마련되어서 이루어진 것일 수 있다.
이때, 상기 장축과 단축을 갖는 파이프의 관통된 양단에 마련되는 플랜지(11a)는 장축과 단축을 갖는 사각 판체 형태로 이루어지되, 상기 코일(12)이 권취되는 부분이 호 형상으로 이루어져 있으므로, 정면에서 보았을 때 대칭 즉, "V"형상으로 마련될 수 있다.
이때, 상기 플랜지(11a)의 벌어진 외곽 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 마련된 리브에 슬라이드 결합되어, 고정상태로 지지될 수 있다.
상기, 보빈(11)은 실시예적으로 4개가 모터하우징(1)의 중앙을 중심으로 방사상으로 위치할 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 코일(12)은 각각의 보빈(11)에 단일 권취될 수 도 있고, 하나의 보빈(11)에 복수의 열로 권취될 수 도 있다.
이때, 복수로 권취될 경우에는 상기 보빈(11)에 마련되는 격벽에 의해 구분되어 권취될 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 마그네트(13)는 호 형상으로 이루어진 자석 블럭체로서, 호의 양단을 따라 상기 마그네트지지구(14)에 끼워져 고정되는 끼움돌기(13a)가 마련될 수 도 있고, 양단 자체가 상기 마그네트지지구(14)에 끼워져 고정될 수 도 있다.
이때, 상기 마그네트(13)는 실시예적으로 4개가 동일한 간격을 두고 원 형태로 상기 마그네트지지구(14)의 지지를 받으며 위치할 수 있다.
또한, 상기 마그네트(13)는 단일 마그네트에 상기 코일(12)의 복수열에 따라 그에 대응하도록 "N"극과 "S"극이 교대로 착자되어서 이루어질 수 도 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 마그네트지지구(14)는 단면이 사각 형태로 이루어지면서 호 형태로 만곡진 블럭으로서, 다수의 블럭이 길이방향을 따라 결합되어 링을 이룰 수 있으며, 일측 면에 상기 마그네트(13)의 단부가 끼워지는 끼움홈(14a)이 마련되고, 상기 끼움홈(14a)이 형성된 일측 면의 타측 면 외주연 부분에 음각 형태로 톱니(14b)가 마련되고, 길이 방향의 양단에 결합돌기(14c)와 결합홈(14d)이 마련될 수 있다.
상기, 마그네트(13)와 마그네트지지구(14)는 결합되어, 상기 보빈(11)을 관통하여 회전할 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 회전력전달체1(15)은 회전봉으로서, 봉의 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)을 이루는 양측의 사이드캡(1b)에 마련된 홈(1e)에 끼워져 지지되고, 상기 양측 선단부 부분에는 상기 마그네트지지구(14)의 외주연에 마련된 음각 형태의 톱니(14b)와 치합되는 회전력을 전달받는 기어1(15a)이 각각 마련되고, 상기 기어1(15a) 중 일측 기어1(15a)과 선단부 사이에 상기 회전력전달체2(16)의 외주면과 치합되는 기어2(15b)가 마련될 수 있다.
이때, 상기 회전력전달체1(15)은 링 형태로 결합되어 이루어진 상기 마그네트지지구(14)의 톱니(14b) 부분에 네 방향에서 위성 형태로 접하여 안정적인 회전을 유지시킬 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 회전력전달체2(16)는 회전력전달체1(15)의 기어2(15b)와 치합되는 대기어로서, 중앙의 관통 부분 내주면에 역시 톱니가 형성되어 상기 회전축(17)의 기어3(17a)과 치합되어 회전력을 전달할 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 회전축(17)은 봉의 일측 방향 선상에 상기 회전력전달체2(16)의 중앙 부분에 마련된 톱니와 치합되는 기어3(17a)이 마련될 수 있으며, 양단은 상기 모터하우징(1)을 구성하는 양측의 사이드캡(1b)의 중앙에 마련된 베어링(1d)의 지지를 받으며 회전할 수 있다.
이때, 상기 회전축(17)의 일측 단은 모터하우징(1)의 외부로 길게 돌출되어, 외부로 회전력을 제공한다.
상기에서, 보빈(11)과 마그네트지지구(14)와 회전력전달체1,2(15)(16) 및 회전축(17)은 비자성체일 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코일(12)로 전류가 인가되어, 도면상 코일(12)의 좌측 부분에 "N"극이 형성되고 우측 부분에 "S"극이 형성되면, 코일(12)의 "N"극 부분에 위치한 마그네트(13)의 "N"극이 반발하여 다른 코일(12)의 "S"극 방향으로 이동하려 하고, 코일(12)의 "S"극 부분에 위치한 마그네트(13)의 "S"극 역시 반발하여 코일(12)의 "N"극 방향으로 이동하려는 힘에 의해 회전력이 얻어진다.
물론, 상기 코일(12)로 인가되는 전류의 방향에 따라 코일(12)의 형성되는 극성이 반대로 작용하여 정/역회전이 가능하다.
이와 같이 하여 얻어진 회전력은 마그네트(13)와 마그네트지지구(14)를 회전시키게 되고, 상기 마그네트지지구(14)의 외주연에 마련된 톱니(14b)와 치합된 회전력전달체1(15)의 기어1(15a)이 대응 동작하여, 회전력전달체1(15)을 회전시킨다.
상기와 같이 회전력전달체1(15)에 회전하면, 대기어인 회전력전달체2(16)가 회전하면서, 중앙 부분에 치합된 회전축(17)을 회전시킴으로써, 회전 동력을 발생시킨다.
*이때, BLDC모터를 운전하기 위해서는 회전자에서 발생하는 영구자석의 자속(flux)과 전기적으로 직각 또는 임의의 각도를 갖도록 고정자의 자속을 제어해야 한다. 이를 위해서는 회전자가 어느 위치에 있는가를 항상 검출하여 회전자의 위치에 따라 고정자의 자속 발생위치를 결정하도록 인버터 스위칭 소자들의 스위칭 상태를 결정해야 한다.
즉, 본 발명인 BLDC모터(10)는 브러시와 정류자가 없이 회전자를 상기 마그네트(13)로 하고, 계자극이 3상 모터 구조의 권선으로 배치되어 있는데, 회전자인 상기 마그네트(13)의 위치를 홀 센서나 포토 센서로 검출하여 해당하는 코일(12)에 흐르는 전류를 FET(전계효과트랜지스터) 등의 파워 소자로 단속하여, 회전자인 마그네트(13)와 고정자인 코일(12)간에 흡입 반발을 유도하여 상기와 같이 회전하게 된다.
상기, 회전자의 위치를 검출하기 위해서는 레졸버(resolver), 엔코더(absolute encoder), 홀센서(hall sensor) 등을 사용하기도 하며, BLDC모터(10)에 인가되는 전압 또는 전류로부터 회전자의 위치를 검출할 수 도 있다.
상기와 같은 BLDC모터는 기본적인 구동회로의 센서 신호각대전류단속시기의 시간을(위상차)가변 하는 것만으로 속도와 토크를 간단하게 조절 할 수 있다.
참고로, BLDC모터가 구동하면 고열이 발생하는데, 발생되는 열은 모터하우징의 외부 표면 또는 내부의 순환경로를 통해 유체 예컨대, 오일을 순환시켜 열 교환을 통해 냉각시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 되는 본 발명은 코일(12)을 부피와 중량이 크고 무거운 코어에 권취시키지 않고, 슬림하고 가벼운 보빈(11)에 권취시킴으로써, 기존 BLDC모터에 비해 크기(부피)와 중량을 현저히 줄이면서도 출력은 증대시킬 수 있으며, 기존 BLDC모터와 크기와 중량은 동일 유사하게 하면서도 출력은 현저히 증대된다.
그밖에도 본 발명인 BLDC모터(10)는 회전력을 얻어내는 모터 그 자체로 이용될 수 도 있으나, 발전기로도 이용될 수 있다.
즉, 마그네트(12) 부분을 고정시키고, 코일(12) 또는 코일(12)이 권취된 보빈(11)을 회전시키면, 코일(12) 속의 자기장 변화가 생기고, 이 때 코일(12)의 양끝에 유도 기전력이 생겨 유도 전류가 흐르게 되어 발전이 이루어지게 되는데, 이때, 전술한 FET를 off 상태로 만들어서 발생된 에너지를 회수하여 충전시킨다.
이를 위해서, 상기 보빈(11) 부분에 마그네트(13)를 위치시켜 고정하고, 상기 마그네트지지구(14)에 코일(12)을 권취시켜 회전시킬 수 도 있다.
이와 같은 본 발명인 BLDC모터(10)는 특히, 최근에 급속히 기술적인 신장세를 보이는 전기자동차의 구동장치와 발전기로 아주 유용하며, 그밖에도 냉장고/에어컨용 압축기 및 세탁기의 가변속 운전을 구현하는 장치로 이용될 수 도 있으며, 산업 전반에 걸쳐 다 분야에 필요에 따라 적용 가능하다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. BLDC모터에 있어서, 외측 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 고정되고, 내측 단부는 모터하우징(1)의 중앙부분으로 위치하여 방사상으로 마련되는 다수의 보빈(11); 상기 보빈(11)에 각각 권취되어, 인가되는 신호에 따라 전기장을 발생시키는 코일(12); 상기 보빈(11)의 코일(12)이 권취된 부분을 각각 비 접촉 상태로 관통하여, 코일(12)의 전기장에 대응하는 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트(13); 전체적으로는 링 형상으로 이루어져, 상기 각 마그네트(14)의 양단을 끼움 결합을 통해 일정 간격을 두고 지지하는 한편, 상기 마그네트(13)와 연동 회전하는 마그네트지지구(14); 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)에 회전 가능상태로 결합되고, 선단부와 인접한 부분은 상기 마그네트지지구(14) 외주연과 각각 접촉되어져, 대응 회전하는 회전력전달체1(15); 상기 회전력전달체1(15)의 일측 단과 접촉되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전력전달체2(16); 상기 회전력전달체2(16)의 중앙에 관통 치합되어, 회전력을 전달받아 회전하는 회전축(17);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보빈(11)은 호 형상으로 된 장축과 단축을 갖는 파이프의 관통된 양단에 플랜지(11a)가 마련되어서 이루어짐을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 장축과 단축을 갖는 파이프의 관통된 양단에 마련되는 플랜지(11a)는 장축과 단축을 갖는 사각 판체 형태로 이루어지되, 정면에서 보았을 때 "V"형상으로 마련됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 플랜지(11a)의 벌어진 외곽 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 마련된 리브에 슬라이드 결합되어, 고정상태로 지지됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 보빈(11)은 실시예적으로 4개가 모터하우징(1)의 중앙을 중심으로 방사상으로 위치함을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코일(12)은 각각의 보빈(11)에 단일 권취되어서 이루어짐을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 코일(12)은 각각의 보빈(11)에 복수의 열로 권취되어서 이루어짐을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수로 권취될 경우에는 상기 보빈(11)에 마련되는 격벽에 의해 구분되어서 권취됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트(13)는 호 형상으로 이루어진 자석 블럭체로서, 호의 양단을 따라 상기 마그네트지지구(14)에 끼워져 고정되는 끼움돌기(13a)가 마련됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트(13)는 4개가 동일한 간격을 두고 원 형태로 상기 마그네트지지구(14)의 지지를 받으며 위치하여서 됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  11. 제 1항 또는 9항에 있어서,
    상기 마그네트(13)는 단일 마그네트가 "N"극과 "S"극이 교대로 착자되어서 이루어짐을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트지지구(14)는 단면이 사각 형태로 이루어지면서 호 형태로 만곡진 블럭으로서, 다수의 블럭이 길이방향을 따라 결합되어 링 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 마그네트지지구(14)는 일측 면에 상기 마그네트(13)의 단부가 끼워지는 끼움홈(14a)이 마련되고, 상기 끼움홈(14a)이 형성된 일측 면의 타측 면 외주연 부분에 음각 형태로 톱니(14b)가 마련되고, 길이 방향의 양단에 결합돌기(14c)와 결합홈(14d)이 마련됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 회전력전달체1(15)은 회전봉으로서, 봉의 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)을 이루는 양측의 사이드캡(1b)에 마련된 홈(1e)에 끼워져 지지되고, 상기 양측 선단부 부분에는 상기 마그네트지지구(14)의 외주연에 마련된 음각 형태의 톱니(14b)와 치합되는 회전력을 전달받는 기어1(15a)이 각각 마련되고, 상기 기어1(15a) 중 일측 기어1(15a)과 선단부 사이에 상기 회전력전달체2(16)의 외주면과 치합되는 기어2(15b)가 마련됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 회전력전달체1(15)은 링 형태로 결합되어 이루어진 상기 마그네트지지구(14)의 톱니(14b) 부분에 네 방향에서 위성 형태로 접하여 구성됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  16. 제 1항 또는 14항에 있어서,
    상기 회전력전달체2(16)는 회전력전달체1(15)의 일측 선단부 부분의 선상에 마련되는 기어2(15b)와 치합되는 대기어로서, 중앙의 관통 부분 내주면에 역시 톱니가 형성되어, 상기 회전축(17)과 치합되어서 이루어짐을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축(17)은 봉의 일측 방향 선상에 상기 회전력전달체2(16)의 중앙 부분에 마련된 톱니와 치합되는 기어3(17a)이 마련됨을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  18. BLDC모터에 있어서, 외측 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 고정되고, 내측 단부는 모터하우징(1)의 중앙부분으로 위치하여 방사상으로 마련되는 다수의 보빈(11); 상기 보빈(11)에 각각 권취되어, 인가되는 신호에 따라 전기장을 발생시키는 코일(12); 상기 보빈(11)의 코일(12)이 권취된 부분을 각각 비 접촉 상태로 관통하여, 코일(12)의 전기장에 대응하는 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트(13); 전체적으로는 링 형상으로 이루어져, 상기 각 마그네트(14)의 양단을 끼움 결합을 통해 일정 간격을 두고 지지하는 한편, 상기 마그네트(13)와 연동 회전하는 마그네트지지구(14); 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)에 회전 가능상태로 결합되고, 선단부와 인접한 부분은 상기 마그네트지지구(14) 외주연과 각각 접촉되어져, 대응 회전하는 회전력전달체1(15); 상기 회전력전달체1(15)의 일측 단과 접촉되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전력전달체2(16); 상기 회전력전달체2(16)의 중앙에 관통 치합되어, 회전력을 전달받아 회전하는 회전축(17);을 포함하여 구성되어, 코일(12) 속의 자기장 변화에 의해 코일(12)의 양끝에 유도 기전력이 생기면서 유도 전류가 흐르게 되어 전기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기, 마그네트(12) 부분을 고정시키고, 코일(12) 또는 코일(12)이 권취된 보빈(11)을 회전시켜, 코일(12) 속의 자기장 변화에 의해 코일(12)의 양끝에 유도 기전력이 생기면서 유도 전류가 흐르게 되어 전기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
  20. BLDC모터에 있어서, 외측 단부는 모터하우징(1)의 내벽에 고정되고, 내측 단부는 모터하우징(1)의 중앙부분으로 위치하여 방사상으로 마련되는 다수의 보빈(11); 상기 보빈(11)에 각각 권취되어, 인가되는 신호에 따라 전기장을 발생시키는 코일(12); 상기 보빈(11)의 코일(12)이 권취된 부분을 각각 비 접촉 상태로 관통하여, 코일(12)의 전기장에 대응하는 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트(13); 전체적으로는 링 형상으로 이루어져, 상기 각 마그네트(14)의 양단을 끼움 결합을 통해 일정 간격을 두고 지지하는 한편, 상기 마그네트(13)와 연동 회전하는 마그네트지지구(14); 양측 선단부는 상기 모터하우징(1)에 회전 가능상태로 결합되고, 선단부와 인접한 부분은 상기 마그네트지지구(14) 외주연과 각각 접촉되어져, 대응 회전하는 회전력전달체1(15); 상기 회전력전달체1(15)의 일측 단과 접촉되어 회전력을 전달받아 회전하는 회전력전달체2(16); 상기 회전력전달체2(16)의 중앙에 관통 치합되어, 회전력을 전달받아 회전하는 회전축(17);을 포함하여 구성되어, 전기자동차용 구동장치 및 발전기로 이용되는 것을 특징으로 하는 비엘디씨모터.
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