KR20060088945A - 청소기용 에스알 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 청소기용 에스알 모터에 관한 것으로,단상 모터의 파킹 마그네트 및 홀센서를 회전자에 고정된 링 마그네트의 상측에 위치하게 함으로써, SMD 타입의 센서를 이용하여 크기를 소형화함과 동시에, 회전자를 통과하는 공기의 유로 저항을 저감시키는 청소기용 에스알 모터를 제공하기 위하여, 코일이 권선된 고정자와; 상기 고정자와의 사이에서 발생되는 전자기력에 의하여 회전하는 회전자와; 상기 회전자와 결합하여 함께 회전하며, 상면이 자화된 링형 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 제동시 상기 회전자를 유효토크 발생영역에 제동시키는 파킹 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 상기 링형 마그네트와의 사이에서 발생되는 자계의 변화를 감지하여 상기 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 홀센서를 포함하는 청소기용 에스알 모터를 제공한다.

에스알 모터, 단상 모터, 파킹 마그네트

Description

청소기용 에스알 모터{SR MOTOR FOR CLEANER}

도 1은 종래의 에스알 모터의 회로도이다.

도 2는 종래 에스알 모터 2의 사시도이다.

도 3은 종래 에스알 모터 2의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 사시도이다.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 회전자가 링형 마그네트와 파킹 마그네트의 상호작용에 의해 유효토크 발생영역에 위치되어 있는 상태의 평단면도이다.

도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 회전자가 유효토크 발생영역 밖에 위치되어 있는 상태의 평단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101 : 고정자 102 : 회전자

103 : 링형 마그네트 104 : 파킹 마그네트

105 : SMD 홀센서 106 : 회전축

107: 고정부

본 발명은 청소기용 에스알 모터에 관한 것으로, 특히 파킹 마그네트(PARKING MAGNET) 및 홀 센서를 회전자에 형성된 링 마그네트의 상측에 형성함으로써, 전체적인 크기가 소형화된 청소기용 에스알 모터에 관한 것이다.

도 1은 종래의 에스알 모터의 회로도이다.

종래기술에 따른 단상스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor SRM)는 구동부(10)와, 상기 구동부(10)로부터 전류를 공급받는 계자 코일(2a)이 권선된 고정자(2)와, 상기 고정장(2)의 내부에 삽입되어 상기 계자 코일(2a)에 전류가 흐르면 상기 고정자(2)와의 사이에 발생되는 릴럭턴스 토크에 의해 일방향으로 회전되는 회전자(4)등으로 이루어진다.

상기 고정자(2)는 상하가 개방된 원통형으로 형성된 형성된 요크(2b)와, 상기 요크(2b)의 내벽에서 상기 회전자를 향해 원주방향으로 일정간격을 두고 돌출 형성된 6개의 돌극(2c)과, 상기 6개의 돌극(2c)에 권선된 계자 코일(2a)로 이루어진다.

상기 회전자(4)는 원주방향으로 일정간격을 두고 6개의 돌극(4a)이 돌출 형성된 코어(4b)가 적층되어 형성되고, 상기 회전자(4)의 중앙에는 외부로 모터의 구동력을 전달하는 회전축(6)이 축설되어 상기 회전자(4)와 함께 회전된다. 상기 구동부(10)는 상기 회전자(4)의 위치나 속도를 감지하는 광센서 또는 홀센서 등으로 부터 신호를 전달받아 상기 계자 코일에 흐르는 전류의 세기를 가변시킨다.

이와 같은, 단상스위치드 릴럭턴스 모터는 구동부(10)에 의해 계자 코일(2a)에 전류가 흐르면 고정자(2)와 회전자(4)사이에 릴럭턴스 토크가 발새오디어 상기회전자가 자기회로의 저항이 최소가 되는 방향으로 회전된다.

이 단상스위치드 릴럭턴스 모터는 상기 고정자의 돌극(2c)에 보조코일(미도시)을 권선하거나 자력을 이용하여 기동시 상기 회전자의 돌극(4a)이 상기 고정자의 돌극(2c)에 대해서 유효토크발생영역에 위치되도록 하기 때문에 상기 회전축(6)이 항상 일방향으로 회전된다.

그러나, 상기 단상 스위치드 릴럭턴스 모터는 기동을 위해 보조코일을 권선하거나 자력을 이용하고 운전을 위해 광센서나 홀센서를 이용하기 때문에 전체적인 구조가 복잡하다는 단점을 가지고 있었다.

이와 같은 단점을 해결하기 위하여, 특허출원 2002-599927호에 기재된 단상 스위치드 릴럭턴스 모터(이하, '종래 에스알 모터 2'라 함)가 제안되었다.

도 2는 종래 에스알 모터 2의 사시도이고, 도 3은 종래 에스알 모터 2의 단면도이다.

상기 종래 에스알 모터 2는 계자 코일이 권선된 고정자(11)와, 상기 고정자(11)와의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 회전되는 회전자(12)와, 상기 회전자(12)에 일체로 회전되도록 결합된 링형 마그네트(13)와, 상기 링형 마그네트(13)의 일측에 배치되어 제동 시 상기 링형 마그네트(13)와 사이에서 발생되는 자력을 이용하여 상기 회전자(12)를 유효토크 발생영역에 제동시키는 파킹 마그네트(14)와, 상기 링형 마그네트(13)의 타측에 배치되어 상기 회전자(12)의 회전 시 상기 링형 마그네트(13)와의 사이에서 발생되는 자계의 변화를 감지하여 상기 회전자(12)의 위치 및 속도를 검출하는 홀센서(15)를 포함하여 구성된다.

상기 종래 에스알 모터 2는 구조는 종래의 모터에 비하여 비교적 단순화 되었으나, 이 에스알 모터는 회전자(12)의 측부에 파킹 마그네트(14) 및 홀센서(15)를 설치하는 안착부(16)가 형성되어, 이 안착부(16)에 의하여 회전자를 통과하는 바람이 원활하게 통과하는 것이 방해됨으로써, 모터의 전체 냉각특성에 악 영향을 미친다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 이 종래 에스알 모터 2는 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 센서로서 측면의 자기장을 센싱하기 쉬운 디프 타입(DEEP TYPE)의 홀센서를 이용하였는데, 이 DEEP 타입의 홀센서는 그 크기가 커서 전체적인 모터의 크기를 소형화하는데 걸림돌이 된다는 문제점이 있었다.

참고로, 상기 디프 타입 홀센서는 리드가 상당히 길어서 디프 타입으로 명명된 것이며, 센서의 전체 크기가 상당히 큰 센서이다.

상기 디프타입의 센서 크기에 의하여 발생하는 문제점을 해결하기 위하여, 새롭게 개발된 타입이며 소형인 SMD 타입(SURFACE MOUNTED DEVICE TYPE)의 센서를 채택하려는 노력이 있었다.

그러나, 상기 SMD 타입의 센서는 장방향으로 긴 형상으로 형성되는데, 상기 SMD 타입의 센서는 긴 방향으로 수직 방향의 자기장을 감지하기는 용이하나, 길이방향의 자기장을 감지하기 어려운 구조로 형성되기 때문에, 수평으로 장착되어 길 이방향의 자기장을 측정하여야 하는 종래 에스알 모터에는 적용되기 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 단상 모터의 파킹 마그네트 및 홀센서를 회전자에 고정된 링 마그네트의 상측에 위치하게 함으로써, SMD 타입의 센서를 이용하여 크기를 소형화함과 동시에, 회전자를 통과하는 공기의 유로 저항을 저감시키는 청소기용 에스알 모터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코일이 권선된 고정자와; 상기 고정자와의 사이에서 발생되는 전자기력에 의하여 회전하는 회전자와; 상기 회전자와 결합하여 함께 회전하며, 상면이 자화된 링형 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 제동시 상기 회전자를 유효토크 발생영역에 제동시키는 파킹 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 상기 링형 마그네트와의 사이에서 발생되는 자계의 변화를 감지하여 상기 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 홀센서를 포함하는 청소기용 에스알 모터를 제공한다.

더 구체적으로는, 본 발명의 홀센서는 SMD 타입의 센서이고, 상기 링 마그네트의 상면은 원주를 따라 N극 및 S극이 교대로 자화되어 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 링형 마그네트의 상측에 파킹 마그네트 및 홀 센서가 구비되어, 회전자를 통과하는 바람이 보다 원활하게 이동하도록 함과 동시에, 한방향의 자기력을 센싱하는 SMD 센서를 채용하는 것을 가능하게 함으로써, 모터의 전체 크기를 소형화할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 청소기용 에스알 모터의 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예는 코일이 권선된 속이 빈 형상의 원형으로 형성된 고정자(101)와; 상기 고정자(101)의 중앙에 위치하며, 상기 고정자(101)와의 사이에서 발생되는 전자기력에 의하여 회전하는 회전자(102)와; 상기 회전자(102)의 상단에 일체로 결합하여 회전자(102)와 함께 회전하며, 상면이 자화된 링형 마그네트(103)와; 상기 링형 마그네트(103)의 상측에 위치하는 파킹 마그네트(104)와; 상기 링형 마그네트(103)의 상측에 위치하며, 상기 회전자(102)의 위치 및 속도를 검출하는 홀센서(105)를 포함하는 청소기용 에스알 모터를 제공한다.

상기 고정자(101)는 속이 빈 도우넛 형상의 요크와, 상기 요크의 내벽에서 회전자(102)를 향해 원주방향으로 돌출 형성된 6개의 돌극과 상기 6개의 돌극에 형 성된 코일로 형성된다.

고정자(101)의 중앙부에는 회전자(102)가 형성되며, 상기 회전자(102)는 원주방향으로 일정간격을 두고 돌극이 돌출 형성된 코어가 적층되어 형성된다.

그리고, 상기 회전자(102)의 중앙에는 외부로 모터의 구동력을 전달하는 회전축(106)이 축설되는데, 이 회전축(106)은 양단에서 베어링에 결합되어 상기 회전축(106)이 모터의 외관을 형성하는 모터 하우징에 회전가능하게 장착된다.

상기 회전축(106)의 상단 주위에는 링형 마그네트(103)가 일체로 형성된다.

상기 링형 마그네트(103)의 상면은 원주를 따라 N극 및 S극이 교대로 자화되어 형성되며, 상기 링형 마그네트(103)의 상면에 대응하는 상측에 파킹 마그네트(104)가 형성된다.

상기 파킹 마그네트(104)는 모터의 하우징(미도시)에서 연장된 고정부(107)에 형성되어, 상기 링형 마그네트(103)의 상면에 위치한다.

상기 파킹 마그네트(104)는 제동시 상기 링형 마그네트(103)와의 사이에서 발생되는 자력을 이용하여 상기 회전자(102)를 유효토크 발생영역에 제동시킨다.

한편, 상기 링형 마그네트(103)의 상측에는 SMD 홀센서(105)가 형성된다. 이 SMD 홀센서(105)는 모터의 하우징(미도시)에서 연장된 센서 고정부(107)에 고정된다.

상기 SMD 홀 센서(105)는 기계적 스트레스에 상당히 강하고, 고 감도를 가지는 센서로서, 작은 크기(약 4.4㎜*3.6㎜*1.2㎜)를 가지는 센서이다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용은 다음과 같다.

도 6a에 도시된 바와 같이 회전자(102)가 링형 마그네트(103)와 파킹 마그네트(104)의 상호작용에 의해 유효토크 발생영역에 위치되어 있는 상태에서, 코일에 전류가 흐르면 고정자(101)와 회전자(102) 사이에 릴럭턴스 토크가 발생되어 상기 회전자와 함께 회전축(6), 링형 마그네트(103)가 유효 회전 방향으로 회전된다.

이 때, 상기 SMD 홀 센서(105)는 상기 링형 마그네트(103)가 회전됨에 따라 상기 링형 마그네트(103)와의 사이에서 발생되는 자계의 변화를 감지하여 그에 따른 신호를 구동부에 출력하고, 상기 구동부는 상기 SMD 홀센서의 신호에 따라 상기 코일에 흐르는 전류의 세기를 조절하여 회전자의 속도를 가변 시킨다.

그리고, 제동 시에는 6b에 도시된 바와 같이, 상기 회전자가 유효토크 발생영역에 제동되어 있지 않으면, 상기 링형 마그네트와 파킹 마그네트가 상호 작용되어 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 회전자가 유효토크 발생영역에 위치될 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 링형 마그네트의 상면을 자화시키고, 이 상측에 파킹 마그네트 및 SMD 홀센서를 고정하는 고정부를 별도로 형성하고, 이 고정부에 각각 파킹 마그네트 및 SMD 홀센서를 구비함으로써, 모터의 전체크기를 소형화시킬 수 있다.

또한, 종래의 모터에서, 링형 마그네트의 측면에 형성된 파킹마그네트 및 홀 센서를 장착하기 위한 안착부를 제거하고, 이를 링형 마그네트의 상측에 형성함으로써, 회전자를 통하여 이동하는 바람에 대한 저항을 감소시킨다.

Claims (3)

1. 코일이 권선된 고정자와; 상기 고정자와의 사이에서 발생되는 전자기력에 의하여 회전하는 회전자와; 상기 회전자와 결합하여 함께 회전하며, 상면이 자화된 링형 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 제동시 상기 회전자를 유효토크 발생영역에 제동시키는 파킹 마그네트와; 상기 링형 마그네트의 상측에 위치하며, 상기 링형 마그네트와의 사이에서 발생되는 자계의 변화를 감지하여 상기 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 홀센서를 포함하는 청소기용 에스알 모터
2. 제1항에 있어서,

   상기 홀센서는 SMD 타입(SURFACE MOUNTED DEVICE TYPE)의 센서인 것을 특징으로 하는 청소기용 에스알 모터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 링 마그네트의 상면은 원주를 따라 N극 및 S극이 교대로 자화된 것을 특징으로 하는 청소기용 에스알 모터.

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