KR100803143B1 - 비엘디씨 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과열 및 과전류 인가시에도 안전한 비엘디씨 모터에 관한 것으로서, 본 발명은 외관을 형성하는 브라켓과 상기 브라켓 내부에 수용되며 발열소자가 장착된 회로기판을 포함하는 비엘디씨 모터에 있어서,상기 회로기판의 발열소자에서 발생하는 열을 감지 가능한 위치에 피티씨(PTC)가 구비된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터를 제공한다.

브라켓, 회로기판, 발열소자, 피티씨(PTC), 비엘디씨 모터

Description

비엘디씨 모터{A BLDC Motor}

도 1은 종래 비엘디씨 모터의 구조를 나타낸 종단면도.

도 2는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 상부 브라켓을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 나타낸 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 회로기판의 구성을 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 과열 및 과전류 방지부를 간략하게 나타낸 회로도.

도 6은 온도에 따른 피티씨(PTC)의 특성을 나타낸 그래프.

도 7은 온도에 따른 피티씨의 과열보호 동작을 나타낸 그래프.

도 8은 정상적인 비엘디씨 모터의 출력 파형을 나타낸 그래프.

도 9는 과전류 인가시 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 출력 파형을 나타낸 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 상부 브라켓 20: 회로기판

21: 발열 소자 22: 피씨티(PCT)

23: 션트(shunt) 저항

본 발명은 비엘디씨 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 과열 및 과전류에 의한 모터의 소손을 방지할 수 있는 비엘디씨 모터에 관한 것이다.

보통 모터(motor)라고 하는 것은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전 동력을 얻는 장치이며, 이러한 모터는 크게 인가되는 전원의 종류에 따라 교류 모터와 직류 모터로 대별되며, 그 중에서도 비엘디씨 모터(Brushless DC motor)는 직류 모터의 일종으로서 가전제품의 구동을 위하여 많이 사용되고 있다.

일반적으로, 비엘디씨 모터(Brushless DC motor)라 함은 2상, 3상 또는 4상의 전기자 코일을 갖는 고정자와 영구자석의 회전자로 이루어지고 정류자를 갖지 않는 모터로, 가변속 구동을 위한 모터로 널리 활용되고 있다. 특히, 최근에 영구자석 재료의 발달에 힘입어 서보 드라이브(servo drive) 등으로 사용되는 등 가정용에서 산업용에 이르기까지 적용범위가 폭넓게 확대되고 있는 실정이다.

상기 비엘디씨 모터는 회전자계를 발생시키는 고정자 권선과 자속의 통로를 형성하여 상기 자속의 흐름을 원활하게 해주는 고정자 철심으로 이루어진 고정자와, 회전자 철심 및 영구자석으로 이루어진 회전자로 크게 구성된다.

상기 비엘디씨 모터의 구동원리는 3상 권선으로 이루어진 고정자 권선에 회전자계를 인가하면, 상기 회전자계에 의한 자속과 영구자석의 자속이 상호작용하여 회전자가 일정한 방향으로 회전하면서 토오크를 발생시키게 된다.

도 1은 아우터 로터형 비엘디씨 모터의 구조를 나타낸 종단면도이다.

상기 비엘디씨 모터는 소정의 내부 공간을 갖도록 형성된 모터 케이싱(10)과, 상기 모터 케이싱(10)의 내부에 고정 결합되는 고정자(Stator)(20)와, 상기 고정자(20)와 분리되어 회전 가능하도록 조립된 회전자(Rotor)(30)와, 상기 회전자(30)의 내부에 압입되어 회전자(30)의 회전력을 다른 시스템에 전달하는 모터축(40)과, 상기 모터의 구동전원을 공급하는 에프이티 등의 발열소자 등이 부착된 회로기판(60)을 포함하여 구성된다.

상기 고정자(20)는 원통형으로 형성된 스테이터 코어(21)에 다수개의 권선 코일(22)이 결합되어 이루어지며, 상기 회전자(30)는 원통형으로 형성되어 고정자(20)의 외곽을 감싸는 벽면에 영구자석(31)이 부착되어 구성된다.

상기한 바와 같은 모터는 고정자(20)의 권선 코일(22)에 전류가 인가되면 권선 코일(22)에 흐르는 전류와 회전자(30)를 구성하는 영구자석(31)의 상호작용에 의해 회전자(30)가 회전하게 되며 그 회전력은 회전자(30)에 압입된 모터축에 전달되어 다른 시스템에 전달된다. 상기 발열소자는 시스템 마이컴(미도시)에서 지정하는 전류를 권선 코일(22)에 인가하게 된다.

종래의 비엘디씨 모터는 상기 발열소자에서 모터에 이상을 불러 일으킬 과도한 열이 발생하여도 이를 감지하기 위한 수단이 구비되지 않으므로 인해 상기 발열소자가 고장을 일으키거나 오동작하여 모터를 정상적으로 제어할 수 없게 되는 경우가 있었다.

또한, 종래에는 과전류가 흐르는 경우에 이를 감지하고 모터를 안전하게 운전할 수 있는 제어방법이 부재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 과도한 열이 발생하였을 시에 모터 내부의 회로를 보호할 수 있는 비엘디씨 모터를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 모터에 과전류가 흐르는 것을 감지하여 모터의 회로를 보호하는 비엘디씨 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외관을 형성하는 브라켓과 상기 브라켓 내부에 수용되며 발열소자가 장착된 회로기판을 포함하는 비엘디씨 모터에 있어서, 상기 회로기판의 발열소자에서 발생하는 열을 감지 가능한 위치에 피티씨(PTC)가 구비된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터를 제공한다.

이때, 상기 발열소자는 브라켓의 방열부에 밀착된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 피티씨는 발열소자와 동일한 높이로 회로기판에 부착된 것이 특징이다.

또한, 상기 회로기판은 과전류 방지부가 구비된 것이 바람직하다.

한편, 상기 과전류 방지부는 션트 저항이 포함된 것을 특징으로 하고, 상기 비엘디씨 모터의 마이컴은 션트 저항을 통해 직류 측의 과전류가 감지되면 펄스 폭 변조 출력을 오프한다.

그리고, 상기 발열소자는 에프이티(FET)인 것이 특징이다.

따라서, 본 발명의 비엘디씨 모터는 과발열시 이를 제어하는 것이 가능하다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예 를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 비엘디씨 모터의 상부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 구조를 나타낸 종단면도이다. 도 4는 상기 비엘디씨 모터에 구비된 회로기판의 구성을 나타낸 평면도이다.

본 발명의 비엘디씨 모터는 내부에 부품을 수용하는 상부 브라켓(10), 상기 상부 브라켓(10) 내부에 고정 결합되며 모터를 제어하는 회로기판(20) 및 고정자, 회전자 등을 포함하여 구성된다.

상기 상부 브라켓은 회로기판(20)에서 발생하는 열을 방열하기 위해서 방열핀 및 하부로 함몰된 형상을 가진 방열부(11)를 구비하며, 열전달이 잘 되는 알루미늄 재질로 형성된 것이 바람직하다.

도 3에서 보면, 상기 회로기판에는 에프이티(FET)를 비롯한 발열소자(21), 그리고 피티씨(PTC)(22) 등이 구비되는데, 상기 발열소자(21)는 상부 브라켓(10)의 방열부(11)에 밀착되는 구조이다. 따라서, 특정 발열소자(21)에서 발생한 열이 상부 브라켓의 방열부(11)를 통해 전도되므로, 피티씨(22)와 소정거리 떨어진 지점에서 과열이 발생하여도 피티씨(22)는 방열부(11)를 통해 간접적으로 감지할 수 있게 된다.

도 4에서와 같이 상기 회로기판(20)에는 발열소자(21), 피티씨(22) 및 저항 등의 소자가 부착된다. 이때, 상기 발열소자(21)의 상부에는 발생된 열을 방출하기 용이하도록 방열 그리스(grease)가 도포된다. 그리고, 상기 피티씨(22)는 발열소자(21)와 인접한 곳에 위치하며 발열소자(21)와 같은 높이로 부착되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 도면에서와 같이 발열소자(21)는 다수개 부착되었을 수 있는데, 피티씨(22)의 높이와 차이가 나면, 특별히 피티씨(22)의 높이가 더 높으면 방열 그리스를 자동화된 공정으로 도포하기 어렵기 때문이다.

도 5는 상기 비엘디씨 모터의 과열 및 과전류 방지를 위한 내부 회로도를 간략하게 나타낸 것이다.

상기 비엘디씨 모터는 피티씨(22)를 통하여 온도를 감지하고, 도 6 및 도 7에서와 같이 피티씨(22)의 온도 감응 특성에 의해 과열 보호 동작점처럼 일정 온도에 도달하면 피티씨(22) 저항이 증가하여 전류를 감소시키므로 상기 발열소자(21)의 과열을 방지할 수 있다. 상기 발열소자(21)는 과도하게 발열하는 경우 고장이 나거나 오동작을 일으킬 수 있기 때문에 과열로부터의 보호가 필요하다.

상기 피티씨(22)는 퓨즈와 같이 자체적으로 전류를 제한하는 기능을 수행한다. 상기 피티씨(22) 부근에서 과열이 발생하는 것은 발열소자(21)에 과전류가 흐르는 것이 원인이 될 수 있으나, 회로기판(20)에서 발생하는 열이 제대로 방열되지 않은 이유로 발생할 수도 있다.

상기 회로기판(20)에는 과전류 보호부가 구비된 것이 특징이다. 상기 과전류 보호부에는 션트(shunt) 저항(23)이 구비된 것이 바람직하다. 상기 션트 저항(23)에 과전류가 흐르면, 상기 비엘디씨 모터는 마이컴에서 이를 감지하고 전류의 출력을 조정한다. 상기 마이컴은 시스템 전체를 제어하는 시스템 마이컴이 해당될 수 있으며, 비엘디씨 모터에 구비된 것일 수도 있다.

도 5에서와 같이, 상기 비엘디씨 모터에는 피티씨(22)와 션트 저항(23)이 직렬로 연결되어 과열 및 과전류의 어느 한 가지만 이상이 발생하여도 이를 감지할 수 있게 된다.

도 8은 정상상태의 비엘디씨 모터의 출력 파형을 나타내고 있으며, 도 9는 과전류 인가시 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 출력 파형을 나타낸다.

정상상태일 때는 모터에 인가되는 펄스 폭 변조된 출력의 온(on), 오프(off) 시간의 간격이 일정하여 피티씨(22)를 통한 온도 제어 이외에는 마이컴의 제어가 불필요하다.

과전류가 인가되면, 마이컴이 션트 저항값의 변화에 의해 이를 감지하고, 일시적으로 펄스 폭 변조 출력이 온된 구간 중에 일시적으로 출력을 오프하여 회로의 과열을 막고 모터의 소손을 방지한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 비엘디씨 모터의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 피티씨를 이용하여 회로기판에서 과열 현상이 발생되어도 전류를 제한하여 회로의 고장 및 오동작을 방지한다.

둘째, 상부 브라켓의 방열부를 따라서 온도가 잘 전도되므로 비교적 넓은 범위의 온도 변화를 감지할 수 있다.

셋째, 션트 저항을 이용한 과전류 방지부가 구비되어 모터에 과전류가 인가될 시에도 모터를 안전하게 보호한다.

Claims (7)

1. 외관을 형성하는 브라켓과 상기 브라켓 내부에 수용되며 발열소자가 장착된 회로기판을 포함하는 비엘디씨 모터에 있어서,

   상기 회로기판의 발열소자에서 발생하는 열을 감지 가능한 위치에 피티씨(PTC)가 구비된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열소자는 브라켓의 방열부에 밀착된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 피티씨는 발열소자와 동일한 높이로 회로기판에 부착된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회로기판은 과전류 방지부가 구비된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 과전류 방지부는 션트 저항이 포함된 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 비엘디씨 모터는 션트 저항을 통해 직류 측의 과전류가 감지되면 펄스 폭 변조 출력이 오프됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 발열소자는 에프이티(FET)인 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.

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