KR100393555B1 - 단상의 무정류자 전동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립공정시 작업방법을 효율적으로 개선하고 조립 및 분해를 용이하게 할 수 있도록 하는 단상의 무정류자 전동기를 제공하기 위한 것이다.

이러한, 단상의 무정류자 전동기는 중앙부위에 축구멍이 형성된 홀더가 상향 돌출되는 브래킷을 구비하며 이 브래킷의 둘레로 관형상의 측벽이 형성되는 프레임과; 상기 프레임의 브래킷 상부면에 안착되어 홀더의 외주면에 결합되며 코일이 권선된 스테이터 코어와; 상기 홀더의 축구멍에 삽입되어 베어링에 의해 회전가능하게 지지되며 홀더를 관통한 끝단부에 링이 끼워지는 샤프트와; 상기 샤프트의 상단부에 결합되며 상부면의 테두리가 하향 연장되고 그 내주면에 동심원을 갖는 마그네트가 부착되는 허브와; 상기 프레임의 브래킷 저부면에 위치되며 중앙부에 샤프트가 관통되는 구멍이 형성된 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 저면에 접촉되며 프레임의 브래킷 내주면에 끼움고정되는 캡으로 이루어진다.

상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기는 상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기는 조립공정을 효율적으로 개선하여 조립 과정중 발생하는 코일단선과 같은 제품불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 것은 물론이고, 회로적인 불량 발생시 프레임의 밑단의 캡을 열면 인쇄회로기판의 부품면이 노출되므로 부품의 교체 및 측정이 용이해지는 이점이 있다.

Description

단상의 무정류자 전동기{Brushless motor of single phase}

본 발명은 전자기기에 탑재되는 단상의 무정류자 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트를 지지하는 축계구조를 단순화시켜 제작성을 향상시키도록 하는 단상의 무정류자 전동기에 관한 것이다.

일반적으로 HDD(하드 디스크 드라이버), FDD(플로피 디스크 드라이버), 쿨링 팬(cooling fan)등과 같은 소형의 정밀기기에서 디스크의 구동 또는 팬 구동을 위해 사용하게 되는 전동기는 그 종류가 매우 다양하다.

그 중에서도 정밀제어가 필요치 않는 단순한 구동만을 목적으로 하는 쿨링팬 등에는 주로 저렴한 제작이 요구되는 단상의 무정류자 전동기가 채용되는 것이 대부분이다.

이러한, 무정류자 전동기는 대개가 스테이터 코어에 대해서 마그네트가 스테이터 코어의 반경방향으로 구비되는 레이디얼 타입의 3상 구동방식이 대부분이지만 최근들어 보다 구성을 간소화시킴과 동시에 경제성을 향상시키는 추세에 따라 구동방식을 단상 또는 2상으로 적용하는 경우도 점차 많아지고 있다.

도 1은 종래의 쿨링팬에 주로 사용되는 단상의 무정류자 전동기를 나타낸 분해 사시도로서, 통상 저부에 구비되는 프레임과, 이 프레임의 상부면으로 부착되는 기판 및 스테이터 코어와, 이 스테이터 코어를 중심으로 회전되는 샤프트 및 허브로 이루어진다.

프레임은 중앙부에 관형상의 홀더가 상향 돌출되어 있으며, 이 홀더의 내경부로는 베어링이 압입된 후 샤프트가 회전가능하게 끼워지게 된다.

여기서, 상기 샤프트는 그 일측 끝단부의 외주연으로 링홈이 형성되어 있으며, 이 링홈이 형성된 끝단부는 홀더를 관통하여 프레임의 저부면으로 소정 높이 돌출된 상태에서 링부재가 끼워져 고정된다.

그리고, 프레임의 상부면에는 홀더의 외주면에 접하는 상태로 구동회로부인 인쇄회로기판이 부착되며, 이 인쇄회로기판의 상부면으로 스테이터 코어가 결합된다.

스테이터 코어는 다수개의 철편이 적층되어 이루어지는 것으로서, 방사상 방향으로 복수개의 아암이 연장되며, 이 아암에는 전기자 코일이 권선된다.

그리고, 상기 샤프트의 끝단에는 허브가 일체로 결합되며, 이 허브는 외주연 끝단부를 하향 연장시킨 원통형상으로, 외주연에 풍력을 발생시키기 위한 블레이드가 일체로 형성된다.

이러한, 허브는 하향 연장된 연장단부의 내주면으로 동심원을 형성하는 마그네트가 부착되며, 이 마그네트는 스테이터 코어의 아암 끝단부와 서로 균일한 공극(air gap)을 갖도록 마주보게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 단상의 무정류자 전동기는 스테이터 코어에 권선된 전기자 코일에 통전되는 전류에 의해서 발생되는 전자기력에 의하여 소정의 구동력을 발생시키게 되고, 이때의 구동력에 의해서 블레이드가 형성된 허브가 샤프트와 일체로 회전시키도록 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 단상의 무정류자 전동기는 프레임의 상부면에 인쇄회로기판과 스테이터 코어 및 허브를 순서대로 조립시키게 되는데, 이때 상기 허브와 일체로 결합된 샤프트는 홀더의 내경부를 통해 프레임의 저부면에 돌출된 상태에서 링부재로 고정되므로, 조립이 완료된 시점에서 회로적인 이상이 발견되었을 경우에는 부품의 교체 및 측정이 매우 어렵게 되는 단점이 있다.

즉, 샤프트를 C링 또는 E링과 같은 링부재로 고정시키기 때문에 조립 및 분해작업시 별도의 공구를 사용하여야 되므로 작업성이 불량해지는 문제점이 있다.

특히 링부재의 사용으로 인하여 조립공정에 있어서도 인쇄회로기판과 코일선의 납땜 작업후 인쇄회로기판과 스테이터 코어의 결합체를 프레임이 조립하거나 또는 인쇄회로기판과 스테이터 코어를 프레임에 고정시킨 후 코일선과 인쇄회로기판을 납땜하기 때문에 작업성이 좋지 못하여 제품의 불량발생률이 높아지는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 단상의 무정류자 전동기는 샤프트를 프레임에 고정시키기 위하여 사용되는 링부재로 인하여 조립 및 분해작업이 어렵게 될 뿐만 아니라 조립공정의 자유도가 제한되는 등 제품의 불량발생을 개선할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조립공정시 작업방법을 효율적으로 개선하고 조립 및 분해를 용이하게 할 수 있도록 하는 단상의 무정류자 전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 단상의 무정류자 전동기를 나타낸 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기를 나타낸 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기의 결합된 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프레임 11 : 브래킷

11' : 후크홈 12 : 홀더

13 : 측벽 14 : 연장편

15 : 스테이터 코어 16 : 코일

17 : 베어링 20 : 샤프트

21 : 링홈 25 : 링

30 : 허브 31 : 블레이드

32 : 마그네트 40 : 인쇄회로기판

50 : 캡 51 : 받침판

52 : 완충부재 53 : 후크

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기는 중앙부위에 축구멍이 형성된 홀더가 상향 돌출되는 브래킷을 구비하며 이 브래킷의 둘레로 관형상의 측벽이 형성되는 프레임과; 상기 프레임의 브래킷 상부면에 안착되어 홀더의 외주면에 결합되며 코일이 권선된 스테이터 코어와; 상기 홀더의 축구멍에 삽입되어 베어링에 의해 회전가능하게 지지되며 홀더를 관통한 끝단부에 링이 끼워지는 샤프트와; 상기 샤프트의 상단부에 결합되며 상부면의 테두리가 하향 연장되고 그 내주면에 동심원을 갖는 마그네트가 부착되는 허브와; 상기 프레임의 브래킷 저부면에 위치되며 중앙부에 샤프트가 관통되는 구멍이 형성된 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 저면에 접촉되며 프레임의 브래킷 내주면에 끼움고정되는 캡으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트싱크 체결장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기를 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기의 결합된 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 단상의 전동기는 고정상태를 유지하는 고정자와 전원공급에 의해 상기 고정자와 상호작용에 의해 회전되는 회전자로 대별된다.

고정자는 크게 프레임(10)과 인쇄회로기판(40) 및 스테이터 코어(15)로 구성되며, 회전자는 상기 스테이터 코어(15)를 중심으로 회전을 이루는 샤프트(20) 및 허브(30)로 이루어진다.

프레임(10)은 통상 허브(30)의 외주면을 수용하도록 관형상의 측벽(13)이 형성되며, 이 측벽(13)의 중심부측에 평탄면을 갖는 브래킷(11)가 형성된다.

여기서, 상기 브래킷(11)는 방사상으로 다수개의 연장편(14)이 형성되어 상기 측벽(13)에 연결되며, 중앙부위에 후술할 샤프트(20)가 끼워지는 축구멍이 형성된 홀더(12)가 일체로 상향 돌출된다.

이러한, 프레임(10)의 브래킷(11) 저부면으로 홀더(12)의 외주면에 접하는 상태로 구동회로부인 인쇄회로기판(40)이 부착되며, 이 인쇄회로기판(40)은 중앙부에 샤프트(20)가 관통되도록 소정크기의 구멍이 형성된다.

그리고, 상기 프레임(10)의 상부면 즉, 브래킷(11)의 상부면에는 다수개의 철편이 적층된 것으로 방사상 방향으로 연장된 아암에 전기자 코일(16)이 권선되는 스테이터 코어(15)가 결합된다.

여기서, 상기 스테이터 코어(15)에 권선된 전기자 코일(16)에 전류가 통전되면 후술할 허브(30)의 내주면에 부착되는 마그네트(32)와의 상호 작용에 의해 전자기력이 발생되고, 이 전자기력에 의해 허브(30) 및 샤프트(20)가 일체로 회전하게 된다.

샤프트(20)는 회전가능하게 하나 이상의 베어링(17)으로 지지된 상태에서 상기 프레임(10)의 홀더(12)에 끼워지게 되며, 그 하단부의 일부가 프레임(10)의 하측으로 돌출된다.

이러한, 샤프트(20)는 끝단부에 C링이나 E링과 같은 링(25)이 끼워지는 고리형태의 링홈(21)이 형성되어 있으므로, 상기 링홈(21)에 링(25)을 조립시킴으로써 프레임(10)으로부터 이탈되는 것을 방지하게 된다.

허브(30)는 상기 샤프트(20)의 상단부에 일체로 결합되어 회전되는 것으로서, 이 허브(30)는 외주연 끝단부를 하향 연장시킨 원통형상을 갖는다.

이러한, 허브(30)는 연장된 연장단부의 내주면에 동심원을 갖는 마그네트(32)가 착자되며, 외주면에는 바람을 발생시키기 위한 블레이드(31)가 일체로 형성된다.

여기서, 상기 허브(30)의 내주면에 부착된 마그네트(32)는 스테이터 코어(15)의 아암의 끝단부와 서로 균일한 공극을 가짐으로써 상호작용을 하게 된다.

상기와 같은 구성은 종전의 단상의 무정류자 전동기의 구조와 거의 동일하며, 다만 본 발명은 상기 프레임(10)의 브래킷(11) 저부면으로 인쇄회로기판(40)을 위치시키고, 이를 캡(40)으로 고정시키는데 가장 두드러진 특징이 있다.

즉, 상기 프레임(10)의 브래킷(11)는 저면측으로 소정깊이를 갖는 요홈이 형성되며, 이 요홈의 내주면에는 일정간격을 두고 다수지점에서 후크홈(11')이 형성된다.

그리고, 상기 프레임(10)의 저부면에 부착되는 캡(40)은 인쇄회로기판(40)을 하측에서 지지한 상태에서 프레임(10)의 브래킷(11)에 고정되는 것으로서, 상기 캡(40)은 크게 받침판(51)와 완충부재(52)와 후크(53)로 이루어진다.

받침판(51)는 통상 평탄면을 갖는 원판형으로 이루어지며, 프레임(10)의 브래킷(11)에 대응되는 크기를 갖는다.

완충부재(52)는 상기 받침판(51)의 상부면에 부착되는 것으로서, 탄성변형력이 우수한 고무등의 재질로 성형된다.

이러한, 완충부재(52)는 인쇄회로기판(40)의 저면에 접촉됨으로써 외부로부터 전가되는 충격력이나 진동을 흡수함으로써 인쇄회로기판(40)이 손상되는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 완충부재(52)는 충격흡수를 수행할 수 있는 특징을 갖는다면 다양하게 변형시켜도 무방하다.

후크(53)는 실질적으로 캡(40)을 프레임(10)에 고정시키기 위한 것으로서, 받침판(51)의 상부면 테두리에 일정간격을 두고 형성되며, 대응되는 브래킷(11)의 저부 내주면에 형성된 후크홈(11')에 걸림 작용된다.

이러한, 후크(53)는 통상 일정높이를 갖도록 상향으로 연장되고 그 끝단부에 걸림턱이 일측방향으로 돌출성형 되며, 이 걸림턱 부분이 브래킷(11)에 형성된 후크홈(11')에 삽입됨으로써 고정력을 발휘하게 된다.

여기서, 상기 후크(53)는 프레임(10)의 브래킷(11) 내주면에 형성된 후크홈(11')과 서로 일치되는 위치에 형성되며, 아울러 상기 캡(40)이 프레임(10)에 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있도록 후크(53)와 후크홈(11')의 크기가 정해지는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기의 조립 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 프레임(10)의 상부면에 코일(16)이 권선된 스테이터 코어(15)를 부착시킨다.

이어서, 샤프트(20)와 일체로 회전되도록 결합된 허브(30)를 프레임(10)의상부면에 위치시킨 뒤 샤프트(20)의 하단부를 프레임(10)의 홀더(12)에 형성된 축구멍에 끼워지도록 한다.

여기서, 상기 샤프트(20)는 자유롭게 회전될 수 있도록 베어링(17)으로 지지하며, 샤프트(20)의 하단부의 일부는 프레임(10)의 홀더(12)에 끼워져 외부로 즉, 프레임(10)의 하부측으로 돌출된 상태가 된다.

이어서, 구동회로부인 인쇄회로기판(40)을 프레임(10)의 저부면에 위치시킨다.

이때 상기 인쇄회로기판(40)의 중앙부에 형성된 구멍으로 샤프트(20)가 관통되도록 한 뒤 샤프트(20)의 끝단부에 형성된 링홈(21)에 링(25)을 조립시켜 샤프트(20)가 프레임(10)에 고정되도록 한다.

그리고, 상기 인쇄회로기판(40)의 하측에 캡(40)을 위치시킨다.

이어서, 상기 캡(40)을 받침판(51)에 형성된 후크(53)가 프레임(10)의 브래킷(11)에 형성된 후크홈(11')에 일치되도록 한 뒤 상측으로 이동시키면 후크(53)가 후크홈(11')에 걸림 작용됨으로써 캡(40)이 프레임(10) 고정된다.

한편 전술한 조립 과정을 역순으로 수행하면 캡(40)을 프레임(10)으로부터 분리시킬 수 있게 되며 인쇄회로기판(40)이 외부로 노출된 상태가 되므로 수리 및 점검이 용이해진다.

상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 단상의 무정류자 전동기는 조립공정을 효율적으로 개선하여 조립 과정중 발생하는 코일단선과 같은 제품불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 것은 물론이고, 회로적인 불량 발생시 프레임의 밑단의 캡을 열면 인쇄회로기판의 부품면이 노출되므로 부품의 교체 및 측정이 용이해지는 이점이 있다.

또한, 캡을 이용하여 프레임의 밑단을 보호하기 때문에 베어링부내로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 특히 인쇄회로기판의 고정을 위해 종전의 접착제나 나사를 사용하지 않고 캡의 후크를 이용하여 고정시키므로 조립 및 분리가 용이한 이점이 있다.

따라서, 종전의 링부재에 의한 샤프트의 고정방식에 비하여 조립성 및 작업성이 향상될 뿐만 아니라 조립 과정에서 샤프트에 가해지는 충격이 최소화되므로 조립작업중 발생되는 베어링파손과 같은 제품 불량률을 크게 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 중앙에 베어링이 압입되는 축구멍이 형성된 홀더가 상향 돌출되는 브래킷을 구비하며, 이 브래킷의 둘레로 관형상의 측벽이 형성되는 프레임과;

   상기 브래킷 상부면에 안착되면서 홀더의 외주면에 결합되는 코일이 권선된 스테이터 코어와;

   상기 베어링에 의해 회전되게 지지되며 홀더를 관통한 끝단부에 링이 끼워지는 샤프트와;

   상기 샤프트의 상단부에 결합되며 상부면의 테두리가 하향 연장되고 그 내주면에 동심원을 갖는 마그네트가 부착되는 허브와;

   상기 프레임의 브래킷 저부면에 위치되며 중앙부에 샤프트가 관통되는 구멍이 형성된 인쇄회로기판과;

   상기 인쇄회로기판의 저면에 접촉되면서 상기 브래킷의 내주면에 끼움 고정되어 인쇄회로기판을 외부와 차단시키는 받침판을 구비한 캡;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단상의 무정류자 전동기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 캡은,

   상기 받침판의 상면에 다수 부착되는 완충부재와;

   상기 받침판의 테두리에 일정간격을 두고 형성되며 대응되는 브래킷의 저부내주면에 형성된 후크홈에 걸림 작용되는 후크;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단상의 무정류자 전동기.