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KR101784228B1 - 외전형 bldc 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법 - Google Patents

외전형 bldc 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법 Download PDF

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KR101784228B1
KR101784228B1 KR1020160070360A KR20160070360A KR101784228B1 KR 101784228 B1 KR101784228 B1 KR 101784228B1 KR 1020160070360 A KR1020160070360 A KR 1020160070360A KR 20160070360 A KR20160070360 A KR 20160070360A KR 101784228 B1 KR101784228 B1 KR 101784228B1
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pole
rotor
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pusher
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김학기
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김학기
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Abstract

본 발명은 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법에 관한 것으로서, 외전형 BLDC 전동기의 영구자석을 로터 하우징 안에 실장 함에 있어 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 하우징 안에 끼워넣은 종래방식을 탈피하고, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트를 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속함은 물론 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열 배치함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법{ROTOR ASSEMBLY ASSEMBLING APPARATUS AND METHOD OF OUTER ROTARY TYPE BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR}
본 발명은 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 드론과 같이 고속용 장치에 사용되는 외전형 BLDC 전동기의 영구자석을 로터 하우징 안에 실장 함에 있어 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 하우징 안에 끼워넣은 종래방식을 탈피하고, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트 및 영구자석의 자력을 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 신속하고 정밀하게 실장할 수 있는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법에 관한 것이다.
전동기에서 영구자석을 이용한 전동기는 크게 Brushed DC 전동기, 즉 일반적인 DC 전동기와 브러시 리스(Brushless) 전동기가 있다.
흔히, BLDC 전동기라 불리는 브러시 리스 전동기(Brushless Motor)는 브러시 타입의 DC 전동기와는 달리 전동기의 내부에 브러시를 가지고 있지 않은 전동기를 말한다.
브러시 리스 전동기는 직류 전동기나 동기 전동기의 기계적인 정류자(슬립 링)를 전기적 스위칭으로 구현한 전동기로서, 회전하는 축에 전류를 공급할 필요가 없으므로 정류자 또는 슬립 링과 브러시가 필요 없고, 기계적 마찰이 없으므로 낮은 소음과 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.
최근, 대형 전동기 응용 시스템에서부터 소형 서보 시스템에 이르기까지 브러시 리스 직류 전동기(brushless direct current motor : BLDCM)가 아주 광범위하게 사용되고 있다.
브러시 리스 직류 전동기는 순시 토크 대 정격 토크의 비가 매우 높아 동적 응답 특성이 우수하고, 넓은 운전 영역에 걸쳐서 높은 효율을 유지하기 때문에 가변속 운전과 제어에 이점이 있다. 또한, 기계적인 브러시와 정류자가 없기 때문에 유지 및 보수비용이 적게 들고 사용 환경의 제약이 적은 특징이 있다.
브러시 리스 직류 전동기는 회전자가 내측에 위치하는 내전형과 회전자가 외측에 위치하는 외전형으로 구분되는데, 본 발명의 설명은 외전형 브러시 리스 직류 전동기에 대하여 설명하기로 한다.
브러시 리스 전동기의 회전자는 영구자석을 이용하여 만들어지며, 몇 쌍의 N극/S극으로 이루어졌는지에 따라 2극, 4극, 6극, 8극 등으로 불린다. 참고로, 1쌍의 자석 즉, 1개의 N극과 1개의 S극으로 구성되어 있으면 2극(Pole) 전동기라 불린다.
브러시 리스 전동기의 고정자는 다수의 철심을 코일이 감싸고 있는 구조로 3개의 권선을 가지고 구성된다. 회전자에는 계자, 고정자에는 전기자 권선을 설치하고 센서(홀 센서, Photo Diode)를 이용하여 권선의 전류방향 및 회전각을 결정함으로써 브러시 형과 같은 특성을 갖도록 한다.
전기자 권선에서 발생하는 자계의 자극이 회전자에 설치된 고정자극과 항상 90°가 되도록 전기자의 전류를 흘린다. 일반적으로 전류의 방향전환은 3 상 또는 4 상 인버터(Inverter)을 이용하고 있는데, 보통 3 상을 많이 사용한다.
도 1은 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 일부 절개하여 도시한 종단면도, 도 2는 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기의 회전자 조립체를 도시한 측면도, 도 2의 평면도, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도, 및 도 4는 고정자 조립체와 회전자 조립체를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)는 고정자 조립체(10)와 회전자 조립체(20)로 구성된다.
고정자 조립체(10)는 다수의 철심에 코일(11a)이 권선된 전기자 권선부(11)와, 전기자 권선부(11)를 지지하는 고정 구조물(12)로 구성된다.
회전자 조립체(20)는 샤프트(22)와 일체로 형성되는 로터(21)와, 로터(21)의 하부에 결합하는 로터 링(23)과, 로터 링(23) 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)(24)으로 구성된다. 로터 링(23)의 내측 하단부에는 영구자석 단턱(23a)이 형성된다.
영구자석의 배열은 몇 쌍의 N극/S극으로 이루어졌는지에 따라서 2극, 4극, 6극, 8극 등으로 불린다. 참고로 1쌍의 자석 즉, 1개의 N극과 1개의 S극으로 구성되어 있으면 2극(Pole) 전동기라 불린다. 전기자 권선부에 흐르는 권선의 전류 방향과 영구자석의 위치 및, 센서(홀 센서, Photo Diode)를 이용하여 회전자 조립체의 회전이 이루어진다.
종래에는 회전자 조립체를 조립하기 위하여, N극/S극을 구별하여 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 링 내측 면에 영구자석을 실장하는 방법으로 하였으나, 이러한 수작업 방식은 조립작업이 어렵고 생산성 및 정밀성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 영구자석끼리 부딪히거나 충돌하여 영구자석이 파손되는 문제가 있다.
국내 공개번호 제10-2007-0054366호 국내 공개번호 제10-2013-0053271호
본 발명은 외전형 BLDC 전동기의의 영구자석을 로터 하우징 안에 실장 함에 있어서 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 하우징 안에 끼워넣은 종래방식을 탈피하고, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트 및 영구자석의 자력을 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속함은 물론 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법을 제공함에 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법을 제공한다.
본 발명은 다수의 철심에 코일이 권선된 전기자 권선부와, 상기 전기자 권선부를 지지하는 고정 구조물로 구성된 고정자 조립체와; 샤프트와 일체로 형성되는 로터와, 상기 로터의 하부에 결합하는 로터 링과, 상기 로터 링 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)으로 구성된 회전자 조립체로 구성된 외전형 BLDC 전동기 전동기에서, 상기 로터 링의 내주 면에 상기 영구자석(24)을 실장하기 위한 회전자 조립체 조립장치에 있어, 센터에는 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀을 기준으로 방사상 방향으로 영구자석 배열 홀이 다수 형성되고, 상기 영구자석 배열 홀에는 상기 N극/S극의 영구자석을 충전(充塡)할 수 있도록 구성되는 자성체의 영구자석 배열 플레이트; 상기 관통 홀 안에 위치하여 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 외주 면에 부착하기 위하여 외주 면을 따라 다수의 영구자석 부착 홈이 형성되고, 하면에 위치 고정 홈이 형성되는 자성체의 영구자석 홀더; 상면에 영구자석 홀더를 장착할 수 있는 위치 고정 돌기가 형성되며, 상기 관통 홀 안에서 상하로 업다운 가능하게 설치되는 비 자성체의 영구자석 푸셔; 상기 관통 홀과 근접하는 상기 영구자석 배열 플레이트의 상면에 설치되어 상기 N극/S극의 영구자석을 커버링하는 영구자석 커버 부재; 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 상기 영구자석 홀더의 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착시키기 위하여, 상기 영구자석 푸셔를 업 다운시키는 영구자석 푸셔 실린더; 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착된 상기 N극/S극의 영구자석을 상기 로터 링 내주 면에 압입하여 실장하는 영구자석 압입 유닛; 및 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링으로부터 분리하는 영구자석 홀더 탈거 유닛을 포함한다.
상기 N극/S극의 영구자석을 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착하기 위하여, 상기 영구자석 푸셔의 상단 면이 상기 N극/S극의 영구자석보다 상대적으로 높게 위치하고, 상기 영구자석 푸셔의 외주 면이 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 부착 위치로 대기시키고, 상기 영구자석 푸셔의 상기 위치 고정 돌기를 상기 영구자석 홀더의 상기 위치 고정 홈 안에 끼운 상태에서, 상기 영구자석 푸셔 실린더가 작동하여 상기 영구자석 푸셔를 다운(down)(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 상기 N극/S극의 영구자석이 상기 영구자석 부착 홈 안에 부착되도록 구성된다.
상기 영구자석 푸셔가 다시 업(up)(상승) 되면서 상기 영구자석 부착 홈 안에는 하나의 상기 N극/S극의 영구자석만이 부착된다.
상기 영구자석 압입 유닛은 하측에 위치하는 지그 플레이트와, 상기 지그 플레이트에 수직으로 설치되는 포스트와, 상기 포스트의 상측에 설치되는 실린더 플레이트로 구성되는 상부 서포트 구조물; 상기 로터에 상기 로터 링이 결합한 제품을 홀딩하기 위하여 상기 지그 플레이트의 센터에 고정 설치되는 제품 홀더; 외주 면에 영구자석이 부착된 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링 안에 끼운 상태에서 상기 영구자석 홀더를 하방으로 가압하여 상기 영구자석을 상기 로터 링 내측에 환형으로 압입할 수 있도록 상기 실린더 플레이트의 센터에 업다운 가능하게 설치되는 상부 지그; 및 상기 실린더 플레이트에 설치되는 상부 지그 실린더를 포함한다.
상기 영구자석 홀더 탈거 유닛은 상기 지그 플레이트를 지지하는 하부 서포트 구조물; 상기 하부 서포트 구조물의 상부에 설치되는 하부 지그 실린더; 및 상기 하부 지그 실린더의 상부에 설치되고, 상기 로터 링 안에 끼워진 상기 영구자석 홀더를 분리하기 위한 취출 핀이 상면에 형성된 하부 지그를 포함한다.
상기 제품을 홀딩하기 위하여 상기 제품 홀더 안에는 제품 삽입 홈이 형성되고, 상기 제품은 상기 제품 삽입 홈 안에 끼워져 고정하되, 상기 제품은 상기 샤프가 아래로 향하고 그 샤프트 위에 로터 링이 위치하도록 배치된다.
상기 상부 지그의 하부에는 상기 영구자석 홀더가 삽입될 수 있는 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 영구자석 홀더와 상응하는 형상으로 형성된다.
상기 영구자석 홀더의 상면에는 경사 가이드가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법은, 극 수에 따라 N극/S극의 영구자석을 영구자석 배열 플레이트의 영구자석 배열 홀 안에 충전하는 제1단계; 영구자석 홀더를 구비하고, 상기 영구자석 배열 플레이트의 센터 안으로 상기 영구자석 홀더를 업다운 시키면서 상기 영구자석 홀더의 외주 면에 영구자석을 부착하는 제2단계; 상기 영구자석을 상기 로터 링 내주 면에 압입하는 제3단계; 및 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링으로부터 분리하는 제4단계를 포함한다.
상기 제2단계는 영구자석 푸셔의 상단 면을 상기 N극/S극의 영구자석보다 상대적으로 높게 위치시키는 단계; 상기 영구자석 푸셔의 외주 면이 상기 영구자석 배열 홀을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석을 부착 위치로 대기시키는 단계; 상기 영구자석 푸셔의 상기 위치 고정 돌기를 상기 영구자석 홀더의 상기 위치 고정 홈 안에 끼우는 단계; 상기 영구자석 푸셔를 다운(하강)시켜서 부착 위치에 대기하고 있던 상기 N극/S극의 영구자석을 상기 영구자석 홀더의 외주 면에 부착하는 단계; 및 상기 영구자석 푸셔를 업(상승)시켜서 상기 영구자석 홀더를 상승시키는 단계를 포함한다.
상기 제3단계는 외주 면에 영구자석이 부착된 상기 영구자석 홀더를 상기 로터 링 안에 끼우는 단계; 및 상기 영구자석 홀더를 하방으로 가압하여 상기 영구자석을 상기 로터 링 내측에 환형으로 압입하는 단계를 포함한다.
상기 제4단계는 하부 지그 실린더가 하부 지그를 상승시키는 단계; 및 상기 하부 지그의 취출 핀이 상기 로터 링 안에 끼워진 상기 영구자석 홀더를 분리하는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 드론용 외전형 BLDC 전동기의의 영구자석을 로터 하우징 안에 실장 함에 있어 영구자석을 하나씩을 수작업으로 로터 하우징 안에 끼워넣은 종래방식을 탈피하고, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자성체의 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트를 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속하다.
또한, 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열 배치함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 영구자석이 파손되는 종래의 문제를 해소할 수 있다.
또한, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 압입하는 과정에서 압입과 동시에 영구자석 홀더의 탈거(분리)가 이루어지고, 이후 핸드 프레스를 이용하여 제품(로터 ASS 'Y 단품)의 영구자석을 한 번 더 압입함으로써 영구자석을 정 위치시켜 완전한 회전자 조립체를 조립할 수 있다.
도 1은 일반적인 외전형 브러시 리스 직류 전동기를 일부 절개하여 도시한 종단면도
도 2는 일반적인 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체를 도시한 평면도
도 3은 도 1의 A-A선 단면도
도 4는 본 발명의 영구자석 홀더를 보인 사시도
도 5는 본 발명의 영구자석 홀더를 보인 측면도
도 6은 본 발명의 영구자석 홀더를 보인 평면도
도 7은 본 발명의 외전형 BLDC 전동기의 조립장치를 보인 평면도
도 8은 도 7의 측면도
도 9는 본 발명의 영구자석 배열 플레이트를 보인 평면도
도 10 및 도 11은 영구자석 배열 플레이트의 센터 안으로 영구자석 홀더를 업다운 시키면서 영구자석 홀더의 외주 면에 영구자석을 부착하는 동작을 보인 측면도
도 12는 영구자석 압입 유닛 및 영구자석 홀더 탈거 유닛을 보인 측면도
도 13은 도 12의 영구자석 압입 유닛 확대도
도 14는 영구자석 압입 동작을 보인 측면도
도 15는 영구자석 홀더 탈거 동작을 보인 측면도
도 16은 회전자 조립체 조립방법을 설명하는 블록도
도 17은 영구자석 홀더의 외주 면에 영구자석을 부착하는 방법을 설명하는 블록도
도 18은 영구자석을 로터 링 내주 면에 압입하는 방법을 설명하는 블록도
도 19는 영구자석 홀더를 로터 링으로부터 탈거하는 방법을 설명하는 블록도
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치 및 조립방법에 대하여 설명한다.
외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 고정자 조립체(10)와 회전자 조립체(20)로 구성된다.
고정자 조립체(10)는 다수의 철심에 코일(11a)이 권선된 전기자 권선부(11)와, 전기자 권선부(11)를 지지하는 고정 구조물(12)로 구성된다.
회전자 조립체(20)는 샤프트(22)와 일체로 형성되는 로터(21)와, 로터(21)의 하부에 결합하는 로터 링(23)과, 로터 링(23) 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(계자)(24)으로 구성된다. 로터 링(23)의 내측 하단부에는 영구자석 단턱(23a)이 형성된다.
위 도면을 참조하면, 본 발명은 고정자 조립체(10)와 회전자 조립체(20)로 구성된 외전형 브러시 리스 직류 전동기(1)에서, 로터 링(23)의 내주 면에 영구자석(24)을 실장하기 위한 회전자 조립체 조립장치(100)에 관한 것이다. 본 발명에서 설명하는 외전형 BLDC 전동기(1)는 드론(dron)과 같이 고속 회전이 필요한 장치 등에 범용적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 회전자 조립체 조립장치(100)는 자성체의 영구자석 배열 플레이트(110), 자성체의 영구자석 홀더(120), 비 자성체의 영구자석 푸셔(130), 영구자석 커버 부재(135); 영구자석 푸셔 실린더(140), 영구자석 압입 유닛(150), 및 영구자석 홀더 탈거 유닛(160)을 포함한다. 미설명 부호 T는 작업 테이블을 보인 것이다.
영구자석 배열 플레이트(110)는 자성체로 구성될 수 있으며, 센터에 관통 홀(111)이 형성되고, 관통 홀(111)을 기준으로 방사상 방향으로 영구자석 배열 홀(112)이 다수 형성된다.
영구자석 배열 홀(112)에는 N극/S극의 영구자석(24)을 충전(充塡)할 수 있도록 구성되며, 극 수(2극, 4극, 6극, 8극 등)에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 적절하게 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전한다.
자성체의 영구자석 홀더(120)는 관통 홀(111) 안에 선택적으로 위치하여 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 외주 면에 부착하기 위하여, 외주 면을 따라 다수의 영구자석 부착 홈(121)이 형성된다.
영구자석 홀더(120)의 상면에는 경사 가이드(122)가 형성되고, 영구자석 홀더(120)의 하면에는 위치 고정 홈(123)이 형성된다.
영구자석 푸셔(130)는 관통 홀(111) 안에서 상하로 업다운 가능하게 설치되며, 상면에 영구자석 홀더(120)를 장착할 수 있는 위치 고정 돌기(131)가 형성된다. 본 발명의 실시 예에서는 2개의 위치 고정 돌기(131)를 일 예로 하고 있으나, 1개의 3개 등으로 갯수를 변경 가능하다.
영구자석 커버 부재(135)는 관통 홀(111)과 근접하는 영구자석 배열 플레이트(110)의 상면에 설치되어 N극/S극의 영구자석(24)을 커버링한다.
영구자석 푸셔 실린더(140)는 영구자석 배열 홀(111)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 홀더(120)의 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착시키기 위하여, 영구자석 푸셔(130)를 업 다운시키는 역할을 한다.
영구자석 압입 유닛(150)은 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착된 N극/S극의 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하여 실장하는 장치이다.
영구자석 압입 유닛(150)은 상부 서포트 구조물(151), 제품 홀더(152), 상부 지그(153), 및 상부 지그 실린더(154)로 구성된다.
상부 서포트 구조물(151)은 하측에 위치하는 지그 플레이트(151a)와, 지그 플레이트(151a)에 수직으로 설치되는 포스트(151b)와, 포스트(151b)의 상측에 설치되는 실린더 플레이트(151c)로 구성된다.
제품 홀더(152)는 제품(로터에 로터 링이 결합한 것을 말함)을 홀딩하기 위하여 지그 플레이트(151a)의 상면 센터에 고정 설치된다.
제품을 홀딩하기 위하여 제품 홀더(152) 안에는 제품 삽입 홈(공간)(152a)이 형성되고, 제품은 제품 삽입 홈(152a) 안에 끼워져 고정하되, 제품은 샤프트(22)가 아래로 향하고 그 샤프트(22) 위에 로터 링(23)이 위치하도록 배치된다.
상부 지그(153)는 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23) 안에 끼운 상태에서 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 영구자석(24)을 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입할 수 있도록 실린더 플레이트(151c)의 센터에 업다운 가능하게 설치된다.
상부 지그(153)의 하부에는 영구자석 홀더(120)가 삽입될 수 있는 개구부(153a)가 형성되고, 개구부(153a)는 영구자석 홀더(120)와 상응하는 형상으로 형성된다.
상부 지그 실린더(154)는 실린더 플레이트(151c)에 설치되어 상부 지그(153)를 업 다운시킬 수 있도록 구성된다.
영구자석 홀더 탈거 유닛(160)은 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23)으로부터 분리하는 장치이다.
영구자석 홀더 탈거 유닛(160)은 지그 플레이트(151a)를 지지하는 하부 서포트 구조물(161)(162), 하부 서포트 구조물(161)(162)의 상부에 설치되는 하부 지그 실린더(162), 및 하부 지그 실린더(162)의 상부에 설치되고 로터 링(23) 안에 끼워진 영구자석 홀더(120)를 분리하기 위한 취출 핀(163a)이 상면에 형성된 하부 지그(163)를 포함한다.
본 발명에서는, N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착하기 전에, 영구자석 푸셔(130)의 상단 면이 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치하고, 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키고, 영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼운 상태에서, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 N극/S극의 영구자석(24)이 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착되도록 구성된다.
영구자석 푸셔(130)가 다시 업(상승) 되면서 각 영구자석 부착 홈(121) 안에 하나씩의 영구자석(24)만이 부착되도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법은, 극 수에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 배열 플레이트(110)의 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전하는 제1단계(S 110); 영구자석 홀더(120)를 구비하고, 영구자석 배열 플레이트(110)의 센터 안으로 영구자석 홀더(120)를 업다운 시키면서 영구자석 홀더(120)의 외주 면에 영구자석(24)을 부착하는 제2단계(S 120); 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하는 제3단계(S 130); 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23)으로부터 분리하는 제4단계(S 140); 및 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면의 단턱(23a) 까지 재차 압입하는 단계(S 150)를 포함한다.
제2단계(S 120)는, 영구자석 푸셔(130)의 상단 면을 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치시키는 단계(S 121); 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키는 단계(S 122); 영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼우는 단계(S 123); 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시켜서 부착 위치에 대기하고 있던 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 홀더(120)의 외주 면에 부착하는 단계(S 124); 및 영구자석 푸셔(130)를 업(상승)시켜서 영구자석 홀더(120)를 상승시키는 단계(S 125)를 포함한다.
제3단계(S 130)는, 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23) 안에 끼우는 단계(S 131); 및 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 영구자석(24)을 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입하는 단계(S 132)를 포함한다.
제4단계(S 140)는, 하부 지그 실린더(162)가 하부 지그(163)를 상승시키는 단계(S 141); 및 하부 지그(163)의 취출 핀(163a)이 로터 링(23) 안에 끼워진 영구자석 홀더(120)를 분리하는 단계(S 142)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법에 대하여 설명한다.
극 수에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 배열 플레이트(110)의 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전한다.
그 다음, 영구자석 홀더(120)를 구비하고, 그 영구자석 홀더(120)를 영구자석 푸셔(130)의 상단 면에 올려놓는다. 이때 영구자석 푸셔(130)의 상단 면을 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치시킨다.
영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼워서 영구자석 홀더(120)의 위치를 고정한다. 이때, 비 자성체의 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키게 된다.
그 다음, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 N극/S극의 영구자석(24)이 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착된다.
그 다음, 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 영구자석 푸셔(130)를 업(상승)시키면 각 영구자석 부착 홈(121) 안에 하나의 영구자석(24)이 부착되고, 나머지 영구자석들(4)은 영구자석 배열 홀(112) 안에 그대로 남아있게 된다.
각 영구자석 부착 홈(121) 안에는 하나씩의 영구자석(24)이 부착된 상태로 남게 되고, 작업자는 영구자석 홀더(120)를 이동시켜서, 그 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하는 과정을 거치도록 한다.
즉, 우선 제품 홀더(152)의 제품 삽입 홈(152a) 안에 제품(로터 ASS 'Y 단품)을 삽입한 후, 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 영구자석 홀더(120)를 로터 링(23) 안에 끼운다.
그 다음, 스위치(S)를 누르면, 상부 지그 실린더(154)가 작동하여 상부 지그(153)를 다운(하강)시킨다.
상부 지그(153)가 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 영구자석(24)을 전이하여 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입한다.
그 다음, 스위치(S)를 누르면, 하부 지그 실린더(164)가 하부 지그(163)를 상승시킨다. 이때, 하부 지그(163)의 취출 핀(163a)이 영구자석 홀더(120)를 상방으로 밀어올려서 로터 링(23) 안에 끼워진 영구자석 홀더(120)를 탈거(분리)시킨다.
마지막으로, 영구자석(24)이 실장된 제품을 정방향으로 안치시킨 후, 핸드 프레스(미도시)를 이용하여 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면의 단턱(23a) 까지 재차 압입하여 회전자 조립체(1)의 조립을 완료한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 드론용 외전형 BLDC 전동기의 영구자석을 로터 하우징 안에 실장 함에 있어 영구자석을 하나씩 수작업으로 로터 하우징 안에 끼워넣은 종래방식을 탈피하고, 외주 면에 영구자석이 달라붙는 자석홀더와, 그 자석홀더의 외주 면에 영구자석을 부착시키는 영구자석 배열 플레이트를 이용하여, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 전이(轉移)하여 실장할 수 있기 때문에 조립작업이 매우 정밀하고 용이하며 신속하다.
또한, 영구자석 배열 플레이트에 형성된 영구자석 배열 홀 안에 N극, S극의 영구자석을 균일하게 배열 배치함으로써, 영구자석끼리 서로 충돌하여 영구자석이 파손되는 종래의 문제를 해소할 수 있다.
또한, 로터 하우징의 내주 면에 영구자석을 압입하는 과정에서 압입과 동시에 영구자석 홀더의 탈거가 이루어지고, 이후 제품(로터 ASS 'Y 단품)의 영구자석을 한 번 더 압입하여 정 위치시켜 완전한 회전자 조립체를 조립할 수 있다.
1: 외전형 브러시 리스 직류 전동기
10: 고정자 조립체
20: 회전자 조립체
11a: 코일
11: 전기자 권선부
12: 고정 구조물
21: 로터
22: 샤프트
23: 로터 링
23a: 단턱
24: N극/S극의 영구자석
100: 회전자 조립체 조립장치
110: 영구자석 배열 플레이트
111: 관통 홀
112: 영구자석 배열 홀
120: 영구자석 홀더
121: 영구자석 부착 홈
122: 경사 가이드
123: 위치 고정 홈
130: 영구자석 푸셔
131: 위치 고정 돌기
135: 영구자석 커버 부재
140: 영구자석 푸셔 실린더
150: 영구자석 압입 유닛
151: 상부 서포트 구조물
151a: 지그 플레이트
151b: 포스트
151c: 실린더 플레이트
152: 제품 홀더
152a: 제품 삽입 홈
153: 상부 지그
153a: 개구부
154: 상부 지그 실린더
160: 영구자석 홀더 탈거 유닛
161, 162: 하부 서포트 구조물
163: 하부 지그
163a: 취출 핀
164: 하부 지그 실린더

Claims (11)

  1. 다수의 철심에 코일(11a)이 권선된 전기자 권선부(11)와, 상기 전기자 권선부(11)를 지지하는 고정 구조물(12)로 구성된 고정자 조립체(10); 및 샤프트(22)와 일체로 형성되는 로터(21)와, 상기 로터(21)의 하부에 결합하는 로터 링(23)과, 상기 로터 링(23) 내측에 환형으로 실장되는 다수의 N극/S극의 영구자석(24)으로 구성된 회전자 조립체(20); 로 구성된 외전형 BLDC 전동기(1)에서, 상기 로터 링(23)의 내주 면에 상기 영구자석(24)을 실장하기 위한 회전자 조립체 조립장치에 있어서,
    센터에는 관통 홀(111)이 형성되며, 상기 관통 홀(111)을 기준으로 방사상 방향으로 영구자석 배열 홀(112)이 다수 형성되고, 상기 영구자석 배열 홀(112)에는 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 충전(充塡)할 수 있도록 구성되는 자성체의 영구자석 배열 플레이트(110); 상기 관통 홀(111) 안에 위치하여 상기 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 외주 면에 부착하기 위하여 외주 면을 따라 다수의 영구자석 부착 홈(121)이 형성되고, 하면에 위치 고정 홈(123)이 형성되는 자성체의 영구자석 홀더(120); 상면에 영구자석 홀더(120)를 장착할 수 있는 위치 고정 돌기(131)가 형성되며, 상기 관통 홀(111) 안에서 상하로 업다운 가능하게 설치되는 비 자성체의 영구자석 푸셔(130); 상기 관통 홀(111)과 근접하는 상기 영구자석 배열 플레이트(110)의 상면에 설치되어 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 커버링하는 영구자석 커버 부재(135); 상기 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 상기 영구자석 홀더(120)의 상기 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착시키기 위하여, 상기 영구자석 푸셔(130)를 업 다운시키는 영구자석 푸셔 실린더(140); 상기 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착된 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 상기 로터 링(23) 내주 면에 압입하여 실장하는 영구자석 압입 유닛(150); 및 상기 영구자석 홀더(120)를 상기 로터 링(23)으로부터 분리하는 영구자석 홀더 탈거 유닛(160)을 포함하며,
    상기 영구자석 압입 유닛(150)은
    하측에 위치하는 지그 플레이트(151a)와, 상기 지그 플레이트(151a)에 수직으로 설치되는 포스트(151b)와, 상기 포스트(151b)의 상측에 설치되는 실린더 플레이트(151c)로 구성되는 상부 서포트 구조물(151); 상기 로터에 상기 로터 링(23)이 결합된 제품을 홀딩하기 위하여 상기 지그 플레이트(151a)의 센터에 고정 설치되는 제품 홀더(152); 외주 면에 영구자석(24)이 부착된 상기 영구자석 홀더(120)를 상기 로터 링(23) 안에 끼운 상태에서 상기 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 상기 영구자석(24)을 상기 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입할 수 있도록 상기 실린더 플레이트(151c)의 센터에 업다운 가능하게 설치되는 상부 지그(153); 및 상기 실린더 플레이트(151c)에 설치되는 상부 지그 실린더(154)를 포함하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 N극/S극의 영구자석(24)을 상기 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착하기 위하여, 상기 영구자석 푸셔(130)의 상단 면이 상기 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치하고, 상기 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 상기 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키고, 상기 영구자석 푸셔(130)의 상기 위치 고정 돌기(131)를 상기 영구자석 홀더(120)의 상기 위치 고정 홈(123) 안에 끼운 상태에서, 상기 영구자석 푸셔 실린더(140)가 작동하여 상기 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시키면, 부착 위치에 대기하고 있던 상기 N극/S극의 영구자석(24)이 상기 영구자석 부착 홈(121) 안에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 영구자석 푸셔(130)가 다시 업(상승) 되면서 상기 영구자석 부착 홈(121) 안에는 상기 N극/S극의 영구자석(24)이 부착되는 것을 특징으로 하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 영구자석 홀더 탈거 유닛(160)은
    상기 지그 플레이트(151a)를 지지하는 하부 서포트 구조물(161,162); 상기 하부 서포트 구조물(161,162)의 상부에 설치되는 하부 지그 실린더(164); 및 상기 하부 지그 실린더(164)의 상부에 설치되고, 상기 로터 링(23) 안에 끼워진 상기 영구자석 홀더(120)를 분리하기 위한 취출 핀(163a)이 상면에 형성된 하부 지그(163)를 포함하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제품을 홀딩하기 위하여 상기 제품 홀더(152) 안에는 제품 삽입 홈(152a)이 형성되고, 상기 제품은 상기 제품 삽입 홈(152a) 안에 끼워져 고정하되, 상기 제품은 상기 샤프트(22)가 아래로 향하고 그 샤프트(22) 위에 로터 링(23)이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 지그(153)의 하부에는 상기 영구자석 홀더(120)가 삽입될 수 있는 개구부(153a)가 형성되고, 상기 개구부(153a)는 상기 영구자석 홀더(120)와 상응하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 영구자석 홀더(120)의 상면에는 경사 가이드(122)가 형성되는 것을 특징으로 하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립장치.
  8. 극 수에 따라 N극/S극의 영구자석(24)을 영구자석 배열 플레이트(110)의 영구자석 배열 홀(112) 안에 충전하는 제1단계(S 110); 영구자석 홀더(120)를 구비하고, 상기 영구자석 배열 플레이트(110)의 센터 안으로 상기 영구자석 홀더(120)를 업다운 시키면서 상기 영구자석 홀더(120)의 외주 면에 영구자석(24)을 부착하는 제2단계(S 120); 상기 영구자석(24)을 로터 링(23) 내주 면에 압입하는 제3단계(S 130); 상기 영구자석 홀더(120)를 상기 로터 링(23)으로부터 분리하는 제4단계(S 140); 및 상기 영구자석(24)을 상기 로터 링(23) 내주 면의 단턱(23a) 까지 재 압입하는 단계(S 150)를 포함하되,
    상기 제2단계(S 120)는
    영구자석 푸셔(130)의 상단 면을 상기 N극/S극의 영구자석(24)보다 상대적으로 높게 위치시키는 단계(S 121); 상기 영구자석 푸셔(130)의 외주 면이 상기 영구자석 배열 홀(112)을 통해서 공급되는 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 부착 위치로 대기시키는 단계(S 122); 상기 영구자석 푸셔(130)의 위치 고정 돌기(131)를 상기 영구자석 홀더(120)의 위치 고정 홈(123) 안에 끼우는 단계(S 123); 상기 영구자석 푸셔(130)를 다운(하강)시켜서 부착 위치에 대기하고 있던 상기 N극/S극의 영구자석(24)을 상기 영구자석 홀더(120)의 외주 면에 부착하는 단계(S 124); 및 상기 영구자석 푸셔(130)를 업(상승)시켜서 상기 영구자석 홀더(120)를 상승시키는 단계(S 125)를 포함하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3단계(S 130)는
    외주 면에 영구자석(24)이 부착된 상기 영구자석 홀더(120)를 상기 로터 링(23) 안에 끼우는 단계(S 131); 및
    상기 영구자석 홀더(120)를 하방으로 가압하여 상기 영구자석(24)을 상기 로터 링(23) 내측에 환형으로 압입하는 단계(S 132)를 포함하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제4단계(S 140)는
    하부 지그 실린더(164)가 하부 지그(163)를 상승시키는 단계(S 141); 및
    상기 하부 지그의 취출 핀(163a)이 상기 로터 링(23) 안에 끼워진 상기 영구자석 홀더(120)를 탈거(분리)하는 단계(S 142)를 포함하는 외전형 BLDC 전동기의 회전자 조립체 조립방법.
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