KR100259146B1 - 브러시리스 직류모터의 회전자 - Google Patents

Abstract

모터의 효율을 개선시킬 수 있는 브러시리스 직류모터의 회전자를 개시한다. 개시된 본 발명은 중앙에 축공이 형성되고 이 축공을 중심으로 방사상으로 다수의 자석삽입홈이 형성된 복수의 코어가 적층되어 이루어지는 회전자철심과, 상기 회전자철심의 자석삽입홈에 삽입, 설치되는 복수의 자석과, 상기 회전자철심의 상하부에 결합되어 자석을 고정하는 상,하 플레이트를 구비하는 브러시리스 직류모터의 회전자에 있어서, 상기 상,하 플레이트는, 상기 회전자철심의 축공과 대응되는 위치에 축공이 형성되며, 이 축공을 중심으로 상기 자석의 횡단면 형상과 같은 형상으로 되어 상기 자석삽입홈의 상하부에 삽입되는 복수의 자석지지부가 소정의 분기 각도를 가지고 형성되고, 상기 각각의 자석지지부는 결합공을 가지는 연결부에 의해 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.

[색인어]

모터, 브러시리스모터, 철손, 와전류, 히스테리시스

Description

브러시리스 직류모터의 회전자{Rotor of brushless DC motor}

본 발명은 브러시리스 직류모터에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 브러시리스 직류모터의 회전자에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 브러시리스 직류모터는, 수명이 길고, 정류자와 브러시가 삭제된 구조에 따라 전기적, 기계적 노이즈가 발생되지 않는다는 장점이 있어 사용범위가 매우 넓다.

이와 같은 브러시리스 직류모터는, 고정자에 전류가 흐르면 회전자계가 발생되면서 회전자가 유기되어 회전을 하게 된다.

상기 회전자 도 1에서 보는 바와 같이, 회전자철심(110)과, 이 회전자철심(110)에 매립되는 복수의 자석(113)과, 상기 회전자철심(110)의 상,하부에 결합되는 상,하 플레이트(120)(130)를 구비한다.

상기 회전자철심(110)은 중앙부에 축공(111)이 형성되고 축공(111)을 중심으로 방사상으로 다수의 자석삽입홈(112)이 형성된 복수의 코어를 적층하는 것에 의해 형성된다.

상기 자석(113)은 상기 회전자철심(110)의 복수의 자석삽입홈(112)에 삽입, 설치된다.

그리고, 상기 상,하 플레이트(120)(130)는 상기 회전자철심(110)의 상하부에 다수의 체결부재(140)에 의해 결합되어, 자석(113)을 고정하는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 회전자철심(110) 및 상,하 플레이트(120)(130)의 소정 위치에는 체결부재(140)가 관통되는 복수의 결합공(150)이 형성된다.

이와 같이 구성되는 회전자는 도시되지 않은 샤프트가 축공(111)에 압입된 상태에서 고정자의 내측에 설치된다. 고정자에 전류가 흘러 회전자계가 발생되면, 고정자에서 회전자의 자석(113)을 향하는 N극, S극의 자력선이 형성되며, 이에 의해 회전자가 유기되어 회전하게 된다.

이러한 브러시리스 직류모터의 효율에 영향을 미치는 인자로써, 자속의 누설 및 철손이라는 것이 있다. 여기서, 철손(iron loss)은 전기에서 히스테리시스(Hysteresis) 손실과 와전류 (eddy current)손실을 합한 것으로, 철심발열의 원인이 되어 모터의 효율에 악영향을 끼친다. 누설 자속 또한 모터의 효율에 악영향을 끼치므로, 이들 철손 및 누설자속을 최대한 억제시킬 필요가 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 브러시리스 직류모터의 회전자에 있어서는, 회전자철심(110)의 상,하부에 결합된 플레이트(120)(130)를 통한 누설 자속이 발생될 뿐만 아니라 자석(113)과 상,하 플레이트(120)(130)의 사이에서 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 크게 발생됨으로써, 누설자속 및 철손에 의한 모터 효율의 저하를 야기시기는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 자석과 상,하 플레이트 사이에서 발생되는 히스테리시스 손실 및 와전류 손실을 줄이고 누설 자속을 최소화함으로써, 모터의 효율을 개선시킬 수 있는 브러시리스 직류모터의 회전자를 제공하는데 그 목적이 있다.

제 1도는 일반적인 브러시리스 직류모터의 회전자를 나타낸 분해 사시도,

제 2도는 본 발명의 일 실시예에 의한 브러시리스 직류모터의 회전자를 나타낸 분해 사시도, 그리고,

제 3a도 및 3b도는 본 발명의 요부인 상,하 플레이트의 변형예를 보인 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 회전자철심 111,121 ; 축공

112 : 자석삽입홈 113 : 자석

120,130 : 상,하 플레이트 140 : 체결부재

150,221 : 결합공 210 : 자석지지부

220 : 연결부

본 발명의 상기와 같은 목적은, 중앙에 축공이 형성되고 이 축공을 중심으로 방사상으로 다수의 자석삽입홈이 형성된 복수의 코어가 적층되어 이루어지는 회전자철심과, 상기 회전자철심의 자석삽입홈에 삽입, 설치되는 복수의 자석과, 상기 회전자철심의 상하부에 결합되어 자석을 고정하는 상,하 플레이트를 구비하는 브러시리스 직류모터의 회전자에 있어서, 상기 상,하 플레이트는, 상기 회전자철심의 축공과 대응되는 위치에 축공이 형성되며, 이 축공을 중심으로 상기 자석의 횡단면 형상과 같은 형상으로 되어 상기 자석삽입홈의 상하부에 삽입되는 복수의 자석지지부가 소정의 분기각도를 가지고 형성되고, 상기 각각의 자석지지부는 결합공을 가지는 연결부에 의해 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 의한 브러시리스 직류모터의 회전자를 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 분기각도는 자석의 형상에 따라 예각 또는 둔각으로 형성될 수 있으며, 플레이트는 비자성 금속재로 형성됨이 바람직하다.

이에 따르면, 상,하 플레이트의 복수의 자석지지부가 회전자철심의 자석삽입홈에 삽입된 상태에서 자석을 완전히 밀폐하여 안정되게 지지하기 때문에, 누설 자속의 발생을 억제시킬 수 있으며, 또 자석과 상하 플레이트와의 사이에서 발생되는 히스테리시스 손실 및 와전류 손실을 억제할 수 있다. 따라서 누설 자속 및 철손에 의해 발생될 수 있는 모터의 효율 저하를 개선시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 브러시리스 직류모터의 회전자를 나타낸 분해 사시도 이고, 도 3a 및 3b는 본 발명의 요부인 상,하 플레이트의 변형예를 보인 평면도이다. 참고로 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 종래와 그 구성 및 작용이 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 인용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 브러시리스 직류모터의 회전자는, 회전자철심(110)과, 이 회전자철심(110)에 매립되는 복수의 자석(113)과, 상기 회전자철심 (110)의 상하부에 결합되어 자석(113)을 고정하는 상,하 플레이트(120)(130)를 구비한다.

상기 회전자철심(110)은 중앙에 축공(111)이 형성되고 이 축공(111)을 중심으로 방사상으로 형성되는 복수의 자석삽입홈(l12)이 형성된 복수의 코어가 소정 높이로 적층되는 것에 의해 형성된다.

상기 자석(113)은 상기 회전자철심(110)에 형성된 복수의 자석삽입홈(112)에 삽입, 설치된다.

상기 상,하 플레이트(120)(130)는 상기 회전자철심(110)의 자석삽입홈(112)에 삽입 설치된 자석(113)을 고정하는 역할을 하는데, 종래의 원판형 구조와는 달리 자석(113)을 보다 안정적으로 고정함과 동시에 자석(113)과 상,하 플레이트(120)(130) 사이에서 발생되는 자속의 누설, 히스테리시스 손실 및 와전류 손실을 억제할 수 있는 구조로 되어 있다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 상,하 플레이트(120)(130)는 상기 회전자철심(110)의 축공(111)과 대응되는 위치에 축공(121)이 형성되어 있으며, 상기 축공(121)을 중심으로 상기 자석(113)의 횡단면 형상과 같은 형상으로 되어 상기 자석삽입홈(112)의 상하부에 삽입되는 복수의 자석지지부(210)가 소정의 분기각도(θ)를 가지고 형성되어 있다. 그리고, 상기 각각의 자석지지부(210)는 결합공(221)을 가지는 연결부(220)에 의해 연결되어 있다.

여기서, 상기 분기각도(θ)는 자석(113)의 형상에 따라 다르게 형성될 수 있는 바, 예를 들면, 도 3a에서 보는 바와 같이, 예각으로 형성될 수도 있고, 도 3b에서 보는 바와 같이, 둔각으로 형성될 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 회전자는, 회전자철심(110)의 자석삽입홈(112)에 복수의 자석(113)을 삽입한 다음에, 회전자철심(110)의 상하부에 본 발명의 요부인 상하 플레이트(120)(130)을 결합시켜 구성하는 바, 회전자철심(110)에 형성된 복수의 결합공(150)과 상하 플레이트(120)(130)의 연결부(220)에 각각 형성된 결합공(221)을 일치시킨 상태에서 이 결합공(150)(221)에 체결부재(140)을 체결하여 조립한다. 이 때, 상기 상하 플레이트(120)(130)의 복수의 자석지지부(210)가 회전자철심(110)의 자석삽입홈(112)의 상하부에 각각 삽입된 상태로 상하 플레이트(120)(130)가 조립되므로, 자석(113)을 보다 안정적으로 지지할 수 있게된다. 이에 의해 자석(113)의 누설 자속이 억제됨과 동시에 종래와 같은 히스테리시스 손실 및 와전류 손실이 줄어들게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 회전자는 종래에서와 같이, 그의 축공에 도시되지 않은 샤프트가 압입된 상태에서 고정자의 내측에 설치된다. 고정자에 전류가 흘러 회전자계가 발생되면, 고정자에서 회전자의 자석(113)을 향하는 N극, S극의 자력선이 형성되며, 이에 의해 회전자가 유기되어 회전하게 된다. 이 때, 상기한 바와 같이, 자석(113)과 상하 플레이트(120)(130) 사이에서 발생되는 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 줄어듬과 동시에 누설 자속이 억제되므로, 모터의 효율이 개선될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상,하 플레이트의 복수의 자석지지부가 회전자철심의 자석삽입홈에 삽입된 상태에서 자석을 완전히 밀폐하여 안정되게 지지하기 때문에, 누설 자속의 발생을 억제시킬 수 있으며, 또 자석과 상하 플레이트와의 사이에서 발생되는 히스테리시스 손실 및 와전류 손실을 억제할 수 있다. 따라서 누설 자속 및 철손에 의해 발생될 수 있는 모터의 효율 저하를 개선시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 중앙에 축공이 형성되고 이 축공을 중심으로 방사상으로 다수의 자석삽입홈이 형성된 복수의 코어가 적층되어 이루어지는 회전자철심과, 상기 회전자철심의 자석삽입홈에 삽입, 설치되는 복수의 자석과, 상기 회전자철심의 상하부에 결합되어 자석을 고정하는 상,하 플레이트를 구비하는 브러시리스 직류모터의 회전자에 있어서,

   상기 상,하 플레이트는, 상기 회전자철심의 축공과 대응되는 위치에 축공이 형성되며,

   상기 축공을 중심으로 상기 자석의 횡단면 형상과 같은 형상으로 되어 상기 자석삽입홈의 상하부에 삽입되는 복수의 자석지지부가 소정의 분기각도를 가지고 형성되고,

   상기 각각의 자석지지부는 결합공을 가지는 연결부에 의해 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터의 회전자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분기각도는 예각인 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터의 회전자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 분기각도는 둔각인 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터의 회전자.
4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 상하 플레이트는 금속재로써 비자성체인 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터의 회전자.

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