KR20020047695A

KR20020047695A - 브러시리스 직류 모터의 착자 방법

Info

Publication number: KR20020047695A
Application number: KR1020000076231A
Authority: KR
Inventors: 김경돈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-22

Abstract

개시된 발명에 따르면 고정자 권선을 이용하여 회전자에 삽입된 자성물을 착자할 수 있는 착자 방법을 제시한다. 본 발명은 모터축을 회전자에 압입한 후 고정자 권선을 이용하여 착자 공정이 이루어지므로 회전자의 자석이 감자되는 것을 방지할 수 있으며, 가조립 상태에서 고정자 권선을 통해 착자 공정을 수행하므로 착자 요크를 사용하는 기존 방식에 비하여 전체 조립공수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

브러시리스 직류 모터의 착자 방법{METHOD OF MAGNETIZATION ROTOR IN BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR }

본 발명은 브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정자 권선을 이용하여 회전자의 자성물을 착자하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 관한 것이다.

브러시리스 모터는 회전자와 고정자를 구비하며, 인버터 제어에 따라 발생되는 전원을 고정자 권선에 인가하여 모터를 구동한다.

이러한 브러시리스 모터는 냉장고, 공기조화기 등 폭넓게 사용되며, 주로 냉동사이클을 구성하는 압축기에 펌프와 함께 압축기 모터로 장착된다.

회전자는 철심(코어)과 그 철심에 삽입된 자석으로 이루어진다. 회전자의 자석은 자성물에 자장 프레스를 가하여 자화시키는 착자 공정에 의해 만들어진다. 즉, 철심에 자성물이 삽입된 회전자에 강한 자장을 걸어 주어 자성물이 자화력에 의해 자극을 갖는 자석으로 만들어주며, 주로 영구자석에 적합한 자성물로 페라이트 조성물이 사용된다.

종래에는 회전자에 삽입된 자성물을 착자하기 위해 착자용 요크(yoke)를 이용하는데, 도 1에 도시한 바와 같이, 착자 요크(2)에 회전자(7)의 자성물(7a-7d)을 배치한다. 4개의 자성물(7a-7d)을 착자하기 위해 착자 요크(2)에도 4개의 치(teeth)에 코일(3a,3b)(4a,4b)(5a,5b)(6a,6b)이 감겨져 4극을 형성하고 있다. 좌,우측 치에는 코일(3a,3b)(5a,5b)이 반시계방향으로 감겨지고 상,하측 치에는 코일(6a,6b)(4a,4b)이 시계방향으로 감겨진다. 그리고, 자성물(7a-7d)의 중심과 치의 중심이 일치되게 위치시키고, 좌측 치에 감긴 코일(3a)과 하측 치에 감긴 코일(6a)를 착자기(1)의 전원단자(+,-)에 연결한다.

이와 같이 착자 요크(2)에 회전자(7)의 자성물(7a-7d)를 배치한 다음착자기(1)의 전원단자(+,-)를 통해 직류 전압을 걸어주면 점선과 같이 자속이 발생되어 요크 내부르 흐르게 되며, 착자 요크(2)에서 회전자(7)쪽으로 자속이 흐를 때는 그 사이에 S극이 형성되고 회전자(7)에서 착자 요크(2)쪽으로 자속이 흐를 때는 그 사이에 N극이 형성되어 자성물(7a-7d)이 자화되어 자극을 띠는 영구자석으로 착자된다. 이렇게 하여 회전자(7)에 4극의 자석이 만들어진다.

그러나, 종래기술에 따른 회전자 착자 방법은 압축기 조립공정에서 모터축을 삽입하기 위해 착자된 회전자를 가열할 경우 그 가열온도가 회전자의 큐리온도(강자성체나 페라이트가 온도 상승으로 자기 모멘트가 흩어지는 온도)에 이르러 회전자의 영구자석이 감자되기 때문에 적절하지 못하다.

또한, 착자된 회전자에 모터축을 강제 압입하면 회전자의 영구자석이 감자되는 것을 피할 수 있으나 강제 압입시 금속 가루(칩)이 발생되기 때문에 압축기 밸브에 드렁가 압축기를 구속하게 된다. 뿐만 아니라, 착자된 회전자를 운반 및 보관시 금속물질이 달라 붙지 않도록 크린룸에서 작업하거나 금속물질을 제거하는 공정이 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고정자 권선을 이용하여 회전자에 삽입된 자성물을 착자할 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터의 착자 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전자에 축을 압입한 후 고정자 권선을 이용하여 회전자에 삽입된 자성물을 착자할 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터의 착자 방법을제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 고정자에 회전자가 조립된 후에 고정자 권선을 이용하여 회전자에 삽입된 자성물을 착자할 수 있도록 한 브러시리스 직류 모터의 착자 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 착자 요크를 이용한 회전자 착자 방법을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 착자 방법을 실행하기 위해 조립된 압축기의 구성과 착자 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 고정자 권선의 결선상태를 나타낸 도면,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 고정자 권선을 이용한 회전자 착자 방법을 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 모터부20 : 고정자

20a-20f : 치30 : 회전자

31, 31a-31d : 자성물 32 : 모터축

40 : 모터부

상기와 같은 본 발명은 브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서, 고정자의 권선에 전원을 인가하여 회전자에 상입된 자성물을 착자하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기와 같은 본 발명은 브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서, 무착자된 자성물을 갖는 회전자에 축을 압입하는 단계; 및 고정자의 권선에 전원을 인가하여 상기 자성물을 착자하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기와 같은 본 발명은 브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서, 무착자된 복수의 자성물을 갖는 회전자를 3상 권선된 고정자 내측에 조립하는 단계; 상기 회전자에 모터축을 압입하는 단계; 상기 고정자의 3상 권선중 어느 2상의 권선을 착자기의 전원단자에 접속하는 단계; 및 상기 착자기의 전원을 2상의 권선에 인가하여 상기 자성물을 착자하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 착자 방법을 실행하기 위해 조립된 압축기의 구성과 착자 장치의 구성을 나타내는 도면으로, 압축기의 모터부(10)는 펌프부(40)에 설치된다. 상기 모터부(10)는 고정자(20)와 회전자(30)로 구성되며, 그 회전자(30)는 착자되지 않은 자성물(31)과 압입된 모터축(32)으로 이루어진다.

상기 자성물(31)은 페라이트 조성물을 사용하며, 그 이외에 강자성체를 사용할 수 있다.

상기 고정자(20) 내측에 상기 회전자(30)을 조립하는 공정과 상기 회전자(30)에 상기 모터축(32)을 압입하는 공정이 우선 이루어진다. 여기서, 조립 공정과 압입 공정은 어느 공정을 먼저 해도 상관이 없으며, 압입 공정은 회전자(30)을 가열한 후 모터축(32)을 압입하는 열간 압입 공정으로 한다.

이러한 조립 공정과 압입 공정을 거친 다음 상기 회전자(30)의 자성물(30)을 착자하는 공정이 수행되는데, 조작부(100), 콘트롤러(110), 착자기(120) 그리고 지그장치(130)로 이루어진 착자 장치를 사용한다.

착자기(120)의 전원단자(+,-)에 고정자 권선(U,V,W)중 2상의 권선을 연결한다. 착자기(120)는 콘트롤러(110)의 제어에 따라 전원단자(+,-)를 통해 직류전압을 인가하고 그 전원단자(+,-)에 연결된 2상의 권선으로 직류 전압이 공급된다.

그리고, 조작부(100)는 사용자의 입력명령을 콘트롤러(110)에 입력하며, 지그장치(130)는 모터축(32)을 잡고 회전시켜 그 모터축(32)과 일체로 회전자(30)를 일정 각도 회전시며 이를 위해 콘트롤러(110)의 제어에 의해 구동하는 스텝모터와 모터축(32)을 잡는 지그를 구비하고 있다.

상기 고정자(20)는 3상 권선(U,V,W)이 감겨져 있으며, 그 결선 상태는 도 3과 같이 Y형 결선방식으로 중성점에 공통 연결되어 있으며, 3상 권선중 어느 2상의권선을 착자기(120)의 전원단자(+,-)에 연결하여 착자 공정을 수행할 수 있으며, 실시예에서는 U상을 (+)에 V상을 (-)에 연결하여 화살표와 같이 전류가 흐르게 된다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 브러시리스 직류 모터의 착자 방법을 설명하기 위한 도면으로, 6개의 치를 갖는 고정자와 4개의 자성물을 갖는 회전자로 이루어진 모터를 대상으로 한다.

도 4를 참고하여, 고정자(20)는 6개의 치(20a-20f)와 그 사이에 슬롯이 형성되어 있으며, 고정자의 치(20a-20f)치에 집중권 방식으로 3상의 권선이 교호로 감겨진다. 그리고, 상기 회전자(20)는 착자되지 않은 4개의 자성물(31a-31d)이 대칭 구조로 일정 간격 떨어져 배치되는데, 착자기(120)의 전원단자(+,-)에 연결되는 U상과 V상의 권선이 감겨지는 고정자의 치(20a,20f)의 중심과 자성물(31a,31d)의 중심이 일치되고 또 다른 고정자의 치(20c,20d)의 중심과 자성물(31b,31c)의 중심이 일치되게 즉, 기준선(A)에 대하여 대칭되게 배치되며, 이러한 회전자(30)의 위치 조정은 상기 지그장치(130)를 이용하여 회전자(30)를 회전시킴으로써 이루어진다.

상기 회전자(30)의 위치 조정이 끝나면, 상기 콘트롤러(110)가 조작부(100)를 통해 입력되는 착자 개시명령에 따라 착자기(120)를 제어하여 착자 공정을 시작한다.

즉, 착자기(120)는 전원단자(+,-)에 연결된 U상과 V상의 권선에 직류 전압을 인가하며, 일예로 일정 전류(1500A)를 일정 시간(2ms) 동안 인가한다. 이에 따라 고정자 치(20a)(20f)에 감겨진 권선에 전류가 흐름에 따라 발생되는 자속은 화살표방향으로 흐르고, 고정자 치(20a)와 자성물(31a) 사이에는 S극이 고정자 치(20f)와 자성물(31d) 사이에는 N극이 형성되어 그 자속이 지나가는 자성물(31a,31d)의 부분(실선의 타원 영역)을 중심으로 서로 반대의 자극을 띠게 되어 절반 정도 착자가 이루어진다.

그리고, 고정자 치(20c)(20d)에 감겨진 권선에도 전류가 흘러 화살표 방향으로 자속이 흐름에 따라, 고정자 치(20c)와 자성물(31b) 사이에는 N극이 고정자 치(20d)와 자성물(31c) 사이에는 S극이 형성되어 그 자속이 지나가는 자성물(31b,31c)의 부분(실선의 타원 영역)을 중심으로 서로 반대의 자극을 띠게 되어 절반 정도 착자가 이루어진다.

이와 같이, 상기 자성물(31a-31d)에 대한 착자가 이루어지면 나머지 영역에 대해서도 착자가 이루어질 수 있도록 콘트롤러(110)가 제어명령을 지그장치(130)로 출력하고 이에 따라 지그장치(130)는 스텝모터의 구동으로 작동하는 지그를 사용하여 모터축(32)을 잡고 시계방향으로 회전시키고, 이 모터축(32)이 압입되는 회전자(30)도 함께 회전하게 된다.

상기 회전자(30)가 90도 회전하면 지그장치(130)의 작동이 정지되어 도 5와 같이 회전자(30)가 위치하게 된다, 즉, 고정자의 치(20a,20f)의 중심과 자성물(31d,31c)의 중심이 일치되고 또 다른 고정자의 치(20c,20d)의 중심과 자성물(31a,31b)의 중심이 일치되게 즉, 기준선(A)에 대하여 대칭되게 배치된다.

이후, 콘트롤러(110)는 자성물(31a-31d)의 나머지 영역에 대해서 착자가 이루어지도록 제어명령을 착자기(120)로 출력하고, 이에 따라 착자기(120)는 U,V에연결된 전원단자(+,-)의 극성을 바꾼 다음 직류 전압을 인가한다. 즉, U상에는 (-)를 V상에는 (+)로 하여 일정 전류(1500A)를 일정 시간(2ms) 동안 인가한다. 이에 따라 고정자 치(20a)(20f)에 감겨진 권선에 전류가 흐름에 따라 발생되는 자속은 화살표 방향으로 흐르고, 고정자 치(20a)와 자성물(31d) 사이에는 N극이 고정자 치(20f)와 자성물(31c) 사이에는 S극이 형성되어 그 자속이 지나가는 자성물(31d,31c)의 부분(점선의 타원 영역)을 중심으로 서로 반대의 자극을 띠게 되어 나머지 영역의 착자가 이루어진다.

그리고, 고정자 치(20c)(20d)에 감겨진 권선에도 전류가 흘러 화살표 방향으로 자속이 흐름에 따라, 고정자 치(20c)와 자성물(31a) 사이에는 S극이 고정자 치(20d)와 자성물(31b) 사이에는 N극이 형성되어 그 자속이 지나가는 자성물(31a,31b)의 부분(점선의 타원 영역)을 중심으로 서로 반대의 자극을 띠게 되어 나머지 영역의 착자가 이루어진다.

전술한 바와 같이, 회전자를 회전시킨 상태에서 착자할 경우에는 자성물이 착자되는 자극을 고려하여야 하며, 실시예에서와 같이 회전자르 90도 회전시킬 때 U상과 V상에 인가되는 전원의 극성을 바꾸어 주어야 한다.

그리고, 실시예에서는 언급하지 않았으나 고정자의 치가 12개이고 회전자의 자성물이 8개인 경우에도 회전자를 45도씩 회전하여 고정자 권선을 이용한 착자방법을 용이하게 실시할 수 있음은 구체적인 설명이 없더라도 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 모터축을 회전자에 압입한 후 고정자 권선을 이용하여 회전자의 자성물에 대한 착자가 충실하게 이루어질 수 있어서, 기존과 같이 회전자에 축을 열간 압입하는 공정에서 회전자의 자석이 감자되는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 가조립 상태에서 고정자 권선을 통해 착자 공정을 수행하므로 착자 요크를 사용하는 기존 방식에 비하여 전체 조립공수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서,

고정자의 권선에 전원을 인가하여 회전자에 삽입된 자성물을 자화하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법.
브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서,

무착자된 자성물을 갖는 회전자에 축을 압입하는 단계; 및

고정자의 권선에 전원을 인가하여 상기 자성물을 착자하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법.
브러시리스 직류 모터의 착자 방법에 있어서,

무착자된 복수의 자성물을 갖는 회전자를 3상 권선된 고정자 내측에 조립하는 단계;

상기 회전자에 모터축을 압입하는 단계;

상기 고정자의 3상 권선중 어느 2상의 권선을 착자기의 전원단자에 접속하는 단계; 및

상기 착자기의 전원을 2상의 권선에 인가하여 상기 자성물을 착자하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류모터의 착자 방법.
제 3항에 있어서,

상기 고정자에 대한 상기 자성물의 상대적인 위치를 맞추기 위해 상기 회전자를 회전시키는 단계;

상기 회전자를 회전시킨 후 상기 자성물을 반복하여 착자하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법.
제 4항에 있어서, 상기 반복하여 착자하는 단계는

회전자를 회전시킨 상태에서 착자기의 전원단자에 연결된 2상의 권선에 인가되는 전원을 극성을 바꾸는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법.
제 3항에 있어서, 상기 압입 단계는

상기 모터축을 삽입하기 위해 상기 회전자를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터의 착자 방법.