KR100672383B1 - Ｂｌｄｃ 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동 중 발생하는 진동 및 소음을 줄일 수 있도록 설계된 영구자석을 사용하는 모터에 관한 것이다.

본 발명은 회전축을 이루는 샤프트, 상기 샤프트가 중앙을 관통하도록 구비되는 요크, 상기 요크의 외주를 둘러 감싸는 형태로 상기 요크와 일체로 사출되는 영구자석, 상기 영구자석으로부터 이격되도록 구비되는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 내주면에 설치되는 코일 어셈블리를 포함하여 이루어진 BLDC 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조를 제공한다.

BLDC 모터, 볼록부, 영구자석

Description

ＢＬＤＣ 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조{magnet structure of BLDC motor for decreasing noise}

도 1은 종래 BLDC 모터의 주요부 구성을 나타낸 사시도

도 2는 도 1에서 백 요크에 영구자석이 결합된 모습을 나타낸 사시도

도 3은 본 발명에 따른 BLDC 모터에 있어서 백요크와 영구자석의 분해사시도

도 4는 본 발명에 따른 BLDC 모터의 주요부 구성을 나타낸 평면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...샤프트 200...백 요크

210...이탈방지 홈 300...영구자석

310...이탈방지 가이드 400...코일 어셈블리

500...스테이터 코어

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영구자석이 회전할 때, 자체 회전 중 상기 영구자석에 발생되는 자력의 불평형을 막아 진동 및 소음을 줄일 수 있는 구조로 이루어진 플라스틱 영구자석이 설치된 BLDC 모터에 관한 것이 다.

일반적으로, 높은 신뢰성이 요구되는 제품인 에어컨이나 세탁기 등에는 고정자가 자석인 직류모터보다 회전자가 자석인 PMSM(Permanent Magnet Syncronous Motor)이 같은 무게에 대해 더 큰 힘을 낼 수 있기 때문에 중용량 이상의 정밀제어 응용에 BLDC 모터를 주로 사용한다.

도 1은 종래 BLDC 모터의 주요부 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에서 백 요크에 영구자석이 결합된 모습을 나타낸 사시도로서, 종래의 BLDC 모터는 회전축인 샤프트(10), 상기 샤프트(10)가 중앙을 관통하는 백 요크(20), 상기 백 요크(20)의 외주상에 설치되는 링형의 영구자석(30), 상기 영구자석(30)으로부터 일정거리 이격되도록 구비되는 스테이터 코어(50), 상기 스테이터 코어(50)의 내주면을 따라서 설치되는 다수개의 코일 어셈블리(40)로 이루어진다.

그리고, 상기 코일 어셈블리(40)에 전류가 흐르고 자계가 생성되면, 상기 영구자석(30)이 회전하게 되고, 상기 영구자석(30)이 회전함에 따라서 상기 샤프트(10)가 회전하게 된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 BLDC 모터의 경우에는 스테이터 코어(50) 내경으로부터 일정한 갭(gap)을 가지고 설치되는 링형의 영구자석(30)이 적용되고 있다.

이는 스테이터(고정자)에 회전 자계가 형성되면서 영구자석이 회전하게 되는데, 극간 자석의 영향(magnet force)에 따른 자속의 불평형으로 인하여 BLDC 모터가 작동 중 진동 및 소음이 크게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 모터 내부에 구비된 영구자석의 회전 시 자속의 불평형으로 인하여 발생하는 진동 및 소음을 줄일 수 있는 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전축을 이루는 샤프트, 상기 샤프트가 중앙을 관통하도록 구비되는 요크, 상기 요크의 외주를 둘러 감싸는 형태로 상기 요크와 일체로 사출되는 영구자석, 상기 영구자석으로부터 이격되도록 구비되는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어의 내주면에 설치되는 코일 어셈블리를 포함하여 이루어진 BLDC 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조를 제공한다.

상기 영구자석은 그 외주면을 따라서 연속적으로 반복 형성된 다수개의 볼록부가 꽃무늬 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 이 때 상기 볼록부는 반타원형으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 영구자석은 상기 각 볼록부에 N극과 S극이 번갈아 배치될 수 있으며, 상기 영구자석은 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 백 요크의 외주면에는 이탈방지홈이 형성되고, 상기 영구자석의 내주면에는 상기 이탈방지홈에 대응하여 이탈방지가이드가 형성되거나, 상기 백 요크의 외주면에는 이탈방지 가이드가 형성되고, 상기 영구자석의 내주면에는 상기 이탈방지 가이드에 대응하여 이탈방지홈이 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

첨부도면 중, 도 3은 본 발명에 따른 BLDC 모터에 있어서 백요크와 영구자석의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 BLDC 모터의 주요부 구성을 나타낸 평면도이다.

먼저, 첨부된 도면 중 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명 BLDC 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조는 회전축인 샤프트(100), 상기 샤프트(100)가 중앙을 관통하도록 설치되는 백 요크(200), 상기 백 요크(200)의 외주에 설치되는 영구자석(300), 상기 영구자석(300)의 외주를 따라서 소정거리 이격되도록 구비되는 스테이터 코어(500), 상기 스테이터 코어(500)의 내주면을 따라서 설치되는 코일 어셈블리(400)를 포함하여 이루어진 BLDC 모터에 있어서; 상기 영구자석(300)은 고정자의 회전자계가 형성되어 영구자석(300)이 회전할 때, 영구자석(300) 자체의 불평형을 막아 진동 자체를 줄일 수 있는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 영구자석(300)은 그 외주면을 따라서 연속적으로 반복 형성된 다수개의 볼록부(330)가 꽃무늬 형상으로 이루어진다.

이 때, 상기 볼록부(330)는 반타원형으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 영구자석(300)은 상기 각 볼록부(330)에 번갈아 N극과 S극이 배치되고, 플라스틱 재질로 상기 요크와 일체로 사출되어 이루어진다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 백 요크(200)의 외주면에는 이탈방지 홈(210)이 형성되고, 상기 영구자석(300)의 내주면에는 상기 이탈방지홈(210)에 대응하여 이탈방지 가이드(310)가 형성된다.

이 때, 도시되어 있지는 않으나 상기와 반대로 상기 백 요크(200)의 외주면에 이탈방지 가이드(310)가 형성되고, 상기 영구자석(300)의 내주면에 상기 이탈방지 가이드(310)에 대응하여 이탈방지홈(210)이 형성되도록 할 수도 있다.

상기와 같이 이루어져, 상기 백 요크(200)로부터 상기 영구자석(300)의 이탈을 보다 확실히 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 영구자석(300)으로부터 일정거리 이격되도록 스테이터 코어(500)가 구비된다.

그리고, 상기 스테이터 코어(500)의 내주면을 따라서는 다수개의 코일 어셈블리(400)가 설치된다.

이 때, 상기 코일 어셈블리(400)와 상기 영구자석(300)의 최고 볼록하게 튀어나온 부분 사이에는, 상기 샤프트(100)의 중심축을 중심으로 영구자석(300)의 회전이 가능하도록 소정의 이격거리가 형성되도록 한다.
한편, 첨부된 도 3에서는 영구자석의 내주상에 가이드 돌기가 구비된 구조만이 도시되어 있으나, 상기 요크의 외주를 따라 소정간격으로 가이드 돌기를 형성하는 구조를 이루도록 할 수도 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

전류의 공급에 의하여 상기 코일 어셈블리(400)에 회전 자계가 형성되면, 샤프트(100)의 중심축을 기준으로 백 요크(200) 및 영구자석(300)이 회전하게 된다.

이 때, 상기 영구자석(300) 내측의 가이드 돌기(310)는 상기 백 요크(200)의 이탈방지홈(210)에 맞물려 있게 되므로, 회전 시 상기 영구자석(300)의 이탈을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 영구자석(300)이 외주를 따라서 다수개의 볼록부(330)가 배열된 형상으로 구성되어 있으므로, 영구자석(300)이 회전 시 코일 어셈블리(400)와의 사이에 발생하는 자속의 불평형을 방지할 수 있게 된다.

즉, 종래 링형의 영구자석을 사용할 때보다 본 발명에 따른 다수개의 볼록부가 구비된 영구자석을 사용하는 경우 실제 모터의 소음을 측정하여 보면 일정 Hz구역에서 소음이 줄어드는 것을 알 수 있다.

이는 곧, 자속의 불평형을 방지하여 회전 시 진동이 줄어든 것을 의미한다.

한편, 상기 영구자석(300)의 재질로는 플라스틱을 사용함으로써, 영구자석(300)의 자체 재료비도 저감할 수 있는 효과를 가진다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴 보았으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술범위 내에서 변형된 형태의 또 다른 실시예를 구현할 수 있을 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 회전자 플라스틱 영구자석의 고정 방법을 강화시킬 수 있다.

둘째, 자속의 불평형을 막을뿐 아니라 영구자석의 자체 재료비도 저감할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 기존 원형형태의 영구자석 구조에서 다수개의 볼록부가 외주를 따라 형성된 영구자석의 구조를 적용할 경우, 영구자석의 회전 시 발생하는 자석 자체의 불평형을 막을 수 있어 진동 자체를 줄일 수 있게 된다.

넷째, 상기와 같은 이유로 모터의 작동 시 소음을 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 회전축을 이루는 샤프트,

   상기 샤프트가 중앙을 관통하도록 구비되는 요크,

   상기 요크의 외주를 둘러 감싸는 형태로 상기 요크와 일체로 사출되는 영구자석,

   상기 영구자석으로부터 이격되도록 구비되는 스테이터 코어,

   상기 스테이터 코어의 내주면에 설치되는 코일 어셈블리를 포함하여 이루어진 BLDC 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 그 외주면을 따라서 연속적으로 반복 형성된 다수개의 볼록부가 꽃무늬 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 볼록부는 반타원형으로 이루어짐을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 영구자석은 상기 각 볼록부에 번갈아 N극과 S극이 배치됨을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 영구자석은 상기 각 볼록부에 번갈아 N극과 S극이 배치됨을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 플라스틱으로 이루어짐을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 백 요크의 외주면에는 이탈방지홈이 형성되고,

   상기 영구자석의 내주면에는 상기 이탈방지홈에 대응하여 이탈방지가이드가 형성됨을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 백 요크의 외주면에는 이탈방지 가이드가 형성되고,

   상기 영구자석의 내주면에는 상기 이탈방지 가이드에 대응하여 이탈방지홈이 형성됨을 특징으로 하는 BLDC 모터의 소음저감을 위한 영구자석구조.
9. 회전축을 이루는 샤프트,

   상기 샤프트가 중앙을 관통하고 외주에 소정간격으로 가이드 돌기가 구비되는 요크,

   상기 요크의 외주를 둘러 감싸는 형태로 상기 가이드 돌기와 일체로 사출되는 플라스틱 재질의 영구자석,

   상기 영구자석으로부터 이격되도록 구비되는 스테이터 코어,

   상기 스테이터 코어의 내주면에 설치되는 코일 어셈블리를 포함하여 이루어진 BLDC 모터의 소음 저감을 위한 영구자석구조.

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