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KR101309689B1 - 전기기기용 비엘디씨(ｂｌｄｃ) 모터 - Google Patents

전기기기용 비엘디씨(ｂｌｄｃ) 모터 Download PDF

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KR101309689B1
KR101309689B1 KR1020120137262A KR20120137262A KR101309689B1 KR 101309689 B1 KR101309689 B1 KR 101309689B1 KR 1020120137262 A KR1020120137262 A KR 1020120137262A KR 20120137262 A KR20120137262 A KR 20120137262A KR 101309689 B1 KR101309689 B1 KR 101309689B1
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hole
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core
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오정현
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주식회사 한일파테크
오정현
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Abstract

본 발명은 전기기기용 비엘디씨 모터에 관한 것으로, 스크류 나사와 같은 고정수단을 배재할 수 있는 동시에 구성요소와 조립공정을 간소화하여 제조비용과 조립비용을 절감할 목적으로, 일정한 길이의 양측 단부에 스냅링(111)이 결합되는 축핀(110)과, 상기 축핀이 관통하는 중공(121)이 형성되고 내측 공간 주변에 벽이 형성된 로테이터(120)와, 상기 로테이터의 벽 내면에 결합된 자석(130)과, 상기 로테이터의 외면에 팬 하우징(141)이 결합되되 상기 팬 하우징 중심부에 중공(142)이 형성되고 상기 팬 하우징의 주변에 방사형으로 복수 개의 날개(143)가 형성된 송풍팬(140)으로 이루어진 회전체(100); 중심에 축핀이 관통하는 중공(214)이 형성되고 외주면에 금속코어(211)가 노출 형성되며 상기 자석과 금속코어가 근접하게 배치되어 자계에 의해 상기 회전체를 회전시키되 상단에 베어링(B)이 안착되는 안착단(215)이 형성되고 하단에 제2홀(218)을 가진 보스(217)가 하향 돌출된 스테이트코어(210)와, 상기 축핀이 관통하는 중공(221)이 형성되는 동시에 상기 보스가 관통하는 보스홀(222)이 형성된 기판(220)과, 축핀이 관통하는 중공(231)이 형성되고 외측에 상기 제2홀(218)에 삽입되는 돌기(233)가 형성되며 하단에 베어링(B)이 내입된 베이스브라켓(230)으로 이루어진 고정체(200);를 포함하여 구성된다.

Description

전기기기용 비엘디씨(ＢＬＤＣ) 모터{BLDC MOTOR FOR ELECTRIC DEVICE}
본 발명은 전기기기용 비엘디씨(BLDC; Brushless DC) 모터에 관한 것으로, 특히 헤어드라이어와 같은 전기기기에 적합하게 적용될 수 있고, 제조비용과 조립비용 절감을 위해 구조가 간소화된 전기기기용 비엘디씨 모터에 관한 것이다.
일반적으로 비엘디씨(BLDC; Brushless DC) 모터는 코일을 기계적인 브러시가 아닌 트랜지스터로 변환하는 것으로 브러시가 없기 때문에 스파크가 발생하지 않고 가스 폭발의 위험도 없으며 일반 DC 모터보다 수명이 길기 때문에 최근 다양한 분야에서 활용되고 있다.
비엘디씨 모터가 전기기기에 적용된 일 예로서 대한민국 특허등록 제 1039635호 등록특허공보에는 내측면에 다수의 영구자석이 구비되어 있으며, 중앙에는 샤프트가 삽입되어지는 축공이 형성되어지고, 외측에는 바람 발생을 위한 시로코팬이 결합되어지는 로터하우징; 샤프트와 로터하우징이 일체로 회전되어지도록 상호간을 연결 결합시키는 로터프레임; 영구자석에서 형성된 자계와의 상호작용에 의해 회전력을 발생하는 코일이 권취되어 있는 스테이터 코어; 스테이터 코어 하부에 스크류에 의해 결합 구성되는 PCB기판; 스테이터 코어를 지지하기 위한 지지턱이 상부 외측에 형성된 베이스 브라켓; 베이스 브라켓 상부에 결합 구성되어 볼베어링을 지지하며, 하부 외측에는 스테이터 코어의 이탈 방지를 위한 이탈방지턱이 형성된 베어링 하우징;을 포함하는 헤어 드라이어용 비엘디씨 모터가 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1의 비엘디씨 모터는, 베어링하우징, 스테이트코어, PCB기판 및 베이스 브라켓의 고정체 구성시, 베어링 하우징과 스테이트 코어를 별개의 요소로 제작해야 하기 때문에 이들을 각각 성형하기 위한 금형 제작비용이 과다하게 소요되고, 또한 상기 고정체를 조립하기 위해 먼저 스테이트 코어와 PCB기판을 스크류로 조립하는 공정 후, 스테이트 코어와 별개 요소인 베어링 하우징과 베이스 브라켓을 나사로 조립해야 하므로 제조공정이 복잡하고 그에 따라 인건비가 상승하며, 제조시간이 길어서 생산성이 낮을 뿐 아니라 판매비용이 상승하여 가격경쟁력을 갖출 수 없다는 문제점이 있다.
1. 대한민국 특허등록 제 1039635호 등록특허공보
상기의 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 전기기기용 비엘디씨 모터 구성시 스크류 나사와 같은 고정수단을 배재할 수 있는 동시에 구성요소와 조립공정을 간소화하여 제조비용과 조립비용을 절감함은 물론 생산성과 가격경쟁력을 향상시킬 수 있도록 하는 전기기기용 비엘디씨 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정한 길이를 가지고 양측 단부에 각각 스냅링(111)이 결합되는 축핀(110)과, 상기 축핀이 관통하여 고정되도록 상부 중심부에 중공(121)이 형성되고 하단이 개방되며 내측 공간 주변에 벽이 형성된 로테이터(120)와, 상기 로테이터의 벽 내면에 결합되도록 링 형태로 된 링형 자석(130)과, 상기 로테이터의 외면에 팬 하우징(141)이 결합되되 상기 팬 하우징의 상부 중심부에 축핀이 관통하는 중공(142)이 형성되고 상기 팬 하우징의 주변에 방사형으로 복수 개의 날개(143)가 형성된 송풍팬(140)으로 이루어져 회전 가능하게 마련된 회전체(100); 중심에 상기 축핀이 관통하는 중공(214)이 형성되고 외주면에 금속코어(211)가 노출되게 형성되며 상기 자석의 내측에서 상기 자석과 금속코어가 근접하게 배치되어 자계에 의해 상기 회전체를 회전시키되 상단에 베어링(B)이 안착되는 안착단(215)이 일체로 형성되고 하단에 제2홀(218)을 가진 보스(217)가 하향 돌출된 스테이트코어(210)와, 내부에 상기 축핀이 관통하는 중공(221)이 형성되고 상기 중공(221)의 주변에 상기 보스가 관통하는 보스홀(222)이 형성된 기판(220)과, 중심에 상기 축핀이 관통하는 중공(231)이 형성되고 외측에 상기 제2홀(218)에 삽입되도록 돌기(233)가 상향 돌출되며 하단에 베어링(B)이 내입된 베이스브라켓(230)으로 이루어져 전자기기에 고정되는 고정체(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고정체의 스테이트코어를 상부하우징과 하부하우징으로 분리하고, 이때 상부 베어링 안착단을 상부하우징 성형시 동시에 성형되게 하여 별도의 상부 베어링 안착부재의 구성요소를 생략할 수 있고, 또한 스테이트 코어의 하단에 하향 돌출된 보스를 형성하여 기판과 베이스브라켓이 끼워지도록 조립식으로 구성함으로써 종래 기술과 같이 베어링을 설치하기 위한 베어링하우징 요소 및 스테이트코어와 기판, 베이스브라켓 등을 고정하기 위한 스크류 요소를 배제할 수 있게 되어 부품수의 감소와 더불어 이를 성형하기 위한 금형 제작비용의 절감 및 스크류 조립공정을 생략할 수 있게 되어 제조비용을 저렴하게 할 수 있고, 조립 작업성이 개선되어 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 그 결과 가격경쟁력을 갖출 수 있는 등의 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터의 전체 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터 중 회전체(100)의 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터 중 고정체(200)의 조립 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터의 전체 조립 단면도이다.
도 5는 도 3의 고정체(200) 중 스테이트코어(210)와 베이스브라켓(230)의 결합 관계를 보인 사시도이다.
도 6은 도 3의 고정체(200) 중 스테이트코어(210)의 분해 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 형태의 구조를 예시하고 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 형태만으로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터의 전체 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터 중 회전체(100)의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터 중 고정체(200)의 조립 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기기기용 비엘디씨 모터의 전체 조립 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하는 바와 같이 본 발명의 전기기기용 비엘디시 모터는 크게 회전체(100)와 고정체(200)로 대별된다.
상기 회전체(100)는 상기 고정체(200)와 결합되어 회전 가능하게 마련되어 바람을 일으키게 된 것으로서 축핀(110), 로테이터(120), 링형 자석(130) 및 송풍팬(140)으로 이루어지고, 상기 고정체(200)는 예를 들어 헤어드라이어와 같은 전기기기 내부에 고정되는 것으로서 스테이트 코어(210), 기판(220) 및 베이스브라켓(230)으로 이루어지며, 부수적으로 베어링(B)과 링형 스프링(S)이 더 구비된다.
먼저 상기 회전체(100)의 구성요소를 상세히 설명한다.
상기 축핀(110)은 일정한 길이를 가진 금속재 봉 형태로서 양측 단부에는 스냅링(111)이 끼워져 고정되도록 홈이 형성되어 있다.
상기 로테이터(120)는 상단과 측면이 폐쇄되고 하단은 개방된 형태로서 상부 중심부에 상기 축핀(110)이 관통하여 고정되도록 중공(121)이 형성되고 내부에 형성된 내측 공간 주변에 벽이 수직하게 하향 연장되어 있다.
상기 링형 자석(130)은 상기 로테이터(120)의 측면 벽의 내면에 결합되는 것으로 일정 폭(높이)을 가진 띠를 원형으로 말아서 링 형태로 형성한 것이다. 상기 자석(130)은 길이에 대해 S극과 N극이 교차하면서 자화되어 다극을 이루고 있다.
상기 송풍팬(140)은 상기 로테이터(120)의 외면에 결합되도록 상단과 측면이 폐쇄되고 하단이 개방되며 상부 중심부에 상기 축핀(110)이 관통하도록 중공(142)이 형성된 팬 하우징(141)과, 상기 팬 하우징(141)의 주변에 방사형으로 형성되어 회전시 바람을 일으키는 복수 개의 날개(143)로 구성되며, 이때 상기 팬 하우징(141)과 날개(143)는 합성수지를 사출 성형하여 일체로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 회전체(100)는, 도 2와 같이 축핀(110)에 대해 상부에 스냅링(111)이 끼워진 상태에서 그 하단에 송풍팬(140)의 팬 하우징(141)이 결합되고, 상기 팬 하우징(141)의 내측 공간에 로테이터(120)가 결합되며, 상기 로테이터(120)의 벽 내면에는 링형 자석(130)이 고정된다.
다음으로 상기 고정체(200)의 구성요소를 상세히 설명한다.
상기 스테이트 코어(210)는 중심에 상기 축핀(110)이 관통하도록 중공(214)이 형성되고, 외주면에는 전기적으로 연결된 금속재가 코일 형태로 이루어진 금속코어(211)가 외부에 노출되게 형성되며, 상단에는 베어링(B)이 안착되도록 안착단(215)이 형성된다.
또한 스테이트 코어(210)의 하단에는 제2홀(218)을 가진 보스(217) 복수 개가 하향 돌출(도 5 참조)되어 있으며, 상기 로테이터(120)의 내측 공간에 배치되어 상기 금속코어(211)가 상기 링형 자석(130)의 내측에 근접하게 배치됨으로써 금속코어(211)에 전기가 흐를 때 링형 자석(130)과의 사이에 자계가 형성된다.
상기 기판(220)은 전기적 회로가 인쇄되는 동시에 전기 부품(미도시)이 구비된 것으로, 내부에는 상기 축핀(110)이 관통하는 중공(221)이 형성되고 상기 중공(221)의 주변에는 상기 스테이트 코어(210)의 하단에서 하향 돌출된 보스(217)가 관통하도록 보스홀(222)이 형성되어 있다.
상기 베이스브라켓(230)은 중심에 상기 축핀(110)이 관통하도록 중공(231)이 형성되고 상기 중공(231)의 외측에 상기 보스(217)의 제2홀(218)에 삽입되도록 상향 돌출된 돌기(233)가 구비되며, 하단에는 베어링(B)이 내입되도록 홈(부호 미표시)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 고정체(200)는, 도 3과 같이 스테이트 코어(210)의 보스(217)에 기판(220)의 보스홀(222)이 끼워진 상태에서 베이스브라켓(230)의 돌기(233)가 상기 보스(217)의 제2홀(218)에 삽입되는 구조로 하여 스테이트 코어(210)와 베이스브라켓(230)이 스크류 나사와 같은 고정수단 없이 상호 고정되며, 그들 요소 사이에 기판(220)이 개재된다.
한편, 상기 회전체(100)와 고정체(200)의 결합은, 도 4와 같이 스테이트 코어(210)의 상부 안착단(215)에 베어링(B)을 내입한 상태에서 회전체(100)의 축핀(110)이 고정체(200) 요소의 각 중공(214)(221)(231)을 관통하고, 상기 베이스브라켓(230)의 하단에 형성된 홈(부호 미표시)에 링형 스프링(S)과 베어링(B)을 차례로 내입한 후 축핀(110) 최하부에 스냅링(111)을 고정하여 결속한다.
이 경우 상기 축핀(110)의 양측 단부에 결합된 스냅링(111) 중 어느 하나(도면에서 상부에 위치)는 팬 하우징(141) 상단에 접하여 고정되고 다른 하나(도면에서 하부에 위치)는 베이스브라켓(230) 하단의 홈에 내입된 베어링(B) 하단에 접하여 고정되며, 이때 상기 베어링(B) 상단과 베이스브라켓(230)의 홈 사이에 링 형상의 스프링(S)이 개재되는데, 상기 스프링(S)은 상하 방향으로 탄성력(상하 방향의 거리를 탄력적으로 조절하여 유연성)을 제공한다.
따라서 스테이트코어(210)의 금속코어(211)에 전류 인가시 자석(130)과 금속코어(211) 사이에 자계가 형성됨으로써 고정체(200)에 대해 회전체(100)만 회전하게 되는데, 이때 스프링(S)에 의해 상측과 하측 베어링(B) 사이의 스트로크(stroke)를 자동으로 조절하여 회전체(100)가 더 부드럽게 회전할 수 있다.
도 5는 도 3의 고정체(200) 중 스테이트 코어(210)와 베이스 브라켓(230)의 결합 관계를 보인 사시도이다.
다른 실시 예로서 상기 스테이트 코어(210)와 베이스브라켓(230)은 나사(219)를 통해 상호 고정될 수도 있다.
이를 위해 상기 스테이트코어(210)의 안착단에 제1홀(216)이 형성되고, 상기 베이스브라켓(230)에서 상기 제1홀(216)과 대응하는 위치에 나사홀(232)이 형성되며, 도 4와 같이 상기 스테이트코어(210)와 베이스브라켓(230)이 나사(219)를 매개로 하여 상호 고정되어 더 안정적인 결속이 이루어진다.
도 6은 도 3의 고정체(200) 중 스테이트 코어(210)의 분해 사시도이다.
도 6을 참조하는 바와 같이 상기 스테이트코어(210)는, 상기 기판(220)과 전기적으로 연결되고 외주면에 금속코일이 방사형으로 형성된 금속코어(211)와, 상기 금속코어(211)의 상부를 커버하도록 합성수지로 사출 성형된 상부하우징(212)과, 상기 금속코어(211)의 하부를 커버하도록 합성수지로 사출 성형된 하부하우징(213)으로 이루어질 수 있다.
이때 상부하우징(212)을 사출 성형할 때 안착단(215)이 동시에 성형되게 함으로써 베어링(B)을 안착시키기 위한 별개의 구성요소를 배제할 수 있고, 또한 하부하우징(212)을 사출 성형할 때 제2홀(218)이 형성된 보스(217)를 동시에 성형되게 하면, 나사 없이 기판(220)과 베이스브라켓(230)을 조립식으로 결속할 수 있다.
이상의 설명에서 금속코어(211)와 자석(130) 간 자계 형성에 의한 회전체(100)의 회전 작용은 비엘디씨 모터에서 일반적으로 이루어지는 것이므로 그러한 전기적 작용에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
상술한 설명은 본 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 실시예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그러한 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100... 회전체
110... 축핀 111... 스냅링
120... 로테이터 121... 중공
130... 링형 자석
140... 송풍팬 141... 팬 하우징
142... 중공 143... 날개
200... 고정체
210... 스테이트코어 211... 금속코어 212... 상부 하우징
213... 하부 하우징 214... 중공 215... 안착단
216... 제1홀 217... 보스 218... 제2홀
220... 기판 221... 중공 222... 보스홀
230... 베이스브라켓 231... 중공
232... 나사홀 233... 돌기
B... 베어링 S... 스프링

Claims (4)

  1. 일정한 길이를 가지고 양측 단부에 각각 스냅링(111)이 결합되는 축핀(110)과, 상기 축핀이 관통하여 고정되도록 상부 중심부에 중공(121)이 형성되고 하단이 개방되며 내측 공간 주변에 벽이 형성된 로테이터(120)와, 상기 로테이터의 벽 내면에 결합되도록 링 형태로 된 링형 자석(130)과, 상기 로테이터의 외면에 팬 하우징(141)이 결합되되 상기 팬 하우징의 상부 중심부에 축핀이 관통하는 중공(142)이 형성되고 상기 팬 하우징의 주변에 방사형으로 복수 개의 날개(143)가 형성된 송풍팬(140)으로 이루어져 회전 가능하게 마련된 회전체(100);
    중심에 상기 축핀이 관통하는 중공(214)이 형성되고 외주면에 금속코어(211)가 노출되게 형성되며 상기 자석의 내측에서 상기 자석과 금속코어가 근접하게 배치되어 자계에 의해 상기 회전체를 회전시키되 상단에 베어링(B)이 안착되는 안착단(215)이 일체로 형성되고 하단에 제2홀(218)을 가진 보스(217)가 하향 돌출된 스테이트코어(210)와, 내부에 상기 축핀이 관통하는 중공(221)이 형성되고 상기 중공(221)의 주변에 상기 보스가 관통하는 보스홀(222)이 형성된 기판(220)과, 중심에 상기 축핀이 관통하는 중공(231)이 형성되고 외측에 상기 제2홀(218)에 삽입되도록 돌기(233)가 상향 돌출되며 하단에 베어링(B)이 내입된 베이스브라켓(230)으로 이루어져 전자기기에 고정되는 고정체(200);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기용 비엘디씨 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이트코어(210)의 안착단에 제1홀(216)이 형성되고, 상기 베이스브라켓에서 상기 제1홀과 대응하는 위치에 나사홀(232)이 형성되어 상기 스테이트코어와 베이스브라켓이 나사(219)로 고정되는 것을 특징으로 하는 전기기기용 비엘디씨 모터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 축핀의 양측 단부에 결합된 스냅링(111) 중 어느 하나는 팬 하우징(141) 상단에 접하여 고정되고 다른 하나는 베이스브라켓 하단의 홈에 내입된 베어링(B) 하단에 접하여 고정되되, 상기 베어링(B) 상단과 베이스브라켓의 홈 사이에 링 형상의 스프링(S)이 개재된 것을 특징으로 하는 전기기기용 비엘디씨 모터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테이트코어(210)는, 전기적으로 연결되고 외주면에 금속코일이 방사형으로 형성된 금속코어(211)와,
    상기 금속코어의 상부를 커버하도록 합성수지로 사출 성형된 상부하우징(212)과, 상기 금속코어의 하부를 커버하도록 합성수지로 사출 성형된 하부하우징(213)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기기기용 비엘디씨 모터.
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