KR870001557B1 - 직류 모터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직류 모터

제1도는 종래의 직류 모터의 종단측면도.

제2도 및 제3도는 제1도의 직류 모터의 영구자석 및 구동코일의 평면도.

제4도는 본 발명으로 된 직류 모터의 일실시예의 종단측면도.

제5도는 제4도의 본 발명으로 된 직류 모터의 영구자석의 사시도.

제6도는 본 발명으로 된 직류 모터의 요부를 이루는 양면 프린트 기판의 외관도.

제7도는 제6도의 양명 프린트 기판을 본 발명으로 된 직류 모터에 부착시의 일부 확대 단면도.

제8도는 제6도의 양면 프린트 기판과 영구자석의 관계를 나타낸 전개도.

제9도는 본 발명으로 된 직류 모터의 요부를 이루는 양면 프린트 기관의 다른 실시예를 나타낸 전개도.

제10도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 양면 프린트 기판 및 영구자석의 외관도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 12 : 회전축 3, 14 : 로터

5, 15 : 영구자석 6 : 스테이터

7 : 베어링 홀더 8 : 구동코일

10, 17 : 베어링 18 : 보유체

19 : 스테이터 베이스 20, 31, 32 : 양면 프린트 기판

24, 28, 33 : 베이스재 25, 29 : 30 : 제1의 구동코일

26, 30, 35 : 제2의 구동코일 27 : 접합면

본 발명은, 예컨대 레코드 플레이어 등에 사용되어서 회전자를 영구자석으로 하고, 이 회전자와 대향한 구동코일을 갖춘 고정자로 이루어지는 직류모터에 관한 것이며, 특히 고정자의 모터 구동용의 코일부를 프린트 기판의 양면에 프린트 하여 형성되게 함으로 이 모터의 코일부의 두께를 충분히 작게 함과 동시에, 자기 공극 칫수를 작게 하여 구조가 간단하며 소형화로 더욱 높은 토오크의 직류 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로 제1도 내지 제3도에 나타내는 바와 같이 이 종류의 모터에서는, 영구자석을 갖춘 회전자와, 코일부를 갖춘 고정자가 평면상에서 대향 배치된 구조인 소위 평면대향형 무쇄자 직류 모터가 알려져 있다. 이 모터는 예컨대 홀 소자 등으로 회전자와 고정자의 상대 회전 위치를 검출하여 구동하는 것이며, 모터의 회전축(1)에 하브(2)를 통하여 고정되어 있는 회전자가 되는 로터(3)는, 주발형으로 형성된 자성체로서 이루어지는 보유체(4)와 이 보유체(4)의 내측에 예컨대 제2도에 나타내는 바와 같이 N극 및 S극을 서로 번갈아 각각 3개씩 설치된 6극의 영구자석(5)에 의하여 구성되어 있다. (6)은 상기 로터(3)의 하측에서 소정의 공극(g)을 유지하며 대향 배치되어 있는 스테이터이며, 그 중앙부에 베어링 홀더(7)를 고정함과 동시에 상기 영구자석(5)과 대향하여 권회된 구동 코일부(8)를 포함한 자성체로 된 고정판(9)으로 구성되고 있다.

상기 베어링 홀더(7)는 베어링(10), (10)을 통하여 상기 로터(3)의 회전축(1)을 회전 자재하게 자승함과 동시에 단부에 이 회전축(1)의 슬러스트 하중을 지지하는 슬러스트 베어링(11)을 갖추고 있다.

상기 구동코일(8)은, 상기 영구자석(5)의 극수에 대응하여 제3도와 같이 고정판(9) 위에 배치된 4개의 권회된 한쌍의 코일(8a), (8a') 및 (8b), (8b')의 2상의 코일로서 구성되고 코일(8a), 코일(8a') 과 코일(8b), 코일(8b')과는 상호 전기각으로 90°의 위상차로써 고정판(9)에 부착되어 있다.

상기와 같이 구성된 직류 모터는, 구동 코일(8)에 상기 홀 소자 등으로 검출한 로터(3)의 회전 위치 신호에 따라서 구동하는 적당한 구동회로(도시하지 않음)에 의해 급전하는 것에 의하여, 로터(3)를 회전 구동토록 하여 구동 토오크를 얻을 수가 있다. 그런데 이 종래의 것은, 구동코일(8)이 코일선재에 의한 집중권이기 때문에 코일 두께(δ-g)가 커지므로 로터(3)와 스테이터(6)와의 자기 공극 칫수(δ)가 크게 된다. 이때문에 코일에 쇄고하는 자계는 필연적으로 작아지므로 소요 구동 토오크를 얻기 위하여는 로터(3)의 영구자석(5)의 두께를 크게 하지 않으면 안된다. 따라서 이 모터는 모터 본체의 구조가 필연적으로 대형으로 되며, 또 로터(3)의 내성이 커져서 기계적 시정수가 크게 되는 결점이 있다.

또 구동코일(8)은 그 각각의 코일(8a), (8a'), (8b), (8b')을 고정판(9) 위에 부착시 발생하는 부착 오차에 의하여, 모터에 토오크 리플이 발생하여 이것이 진동으로 되어 나타나며, 이 모터를 예컨대 레코드 플레이어등에 작용한 경우 와우 플러터 특성이 불량하게 되고 또, 이 구동코일(8)을 고정판(9)상에 정밀하게 부착하는데는 신중을 요하고 조립작업상 많은 시간을 필요로 하는 등의 결점이 있다. 더우기 이 코일(8)은 대략 삼각형으로 되어 있으므로 토오크 발생에 기여하지 않는 무용한 코일 엔드(도중, 각 코일의 원주방향의 길이에 상당하는 코일 부분)가 길게 되고 모터 효율이 나빠지는 결점이 있다.

본 발명은 상기 결점을 제거하기 위한 것이며, 이하 도면에 나타나는 실시예에 근거하여 상세히 설명한다. 제4도는 본 발명으로 된 직류 모터의 일실시예의 종단측면도이며 회전축(12)에 하브(13)를 통하여 고정되어 있는 로터(14)는 내측에 영구자석(15)을 갖추고 통형태로 형성된 자성체로 이루어진 보유체(16)로서 구성되어 있다. 상기 영구자석(15)은, 보유체(16)의 내주면에 연하여 N극 및 S극이 제5도에 나타내듯이 서로 번갈아 이루어지도록 다수 인접하여 고리형으로 배치되어 있다. 번호(18)는, 통형태로 형성된 보유체이며, 축방향의 상하 2개소에 배치된 베어링(17), (17)에 의하여 상기 회전축(12)을 회전자재하게 자승하고 있고, 또, 번호(19)는 사익 보유체(18)의 외주면에 고정된 원통형의 자성체로서 이루어지는 스테이터 베이스터다.

번호(20)는, 양면에 구동용의 코일이 프린트 되어서 원통형으로 형성된 양면 프린트 기판이며, 상기 영구자석(15)의 내주면에 대향하듯이 상기 스테이터 베이스(19)의 외주면에 예컨대 절연성의 접착 시이트(21)등의 접착 수단에 의하여 고정되어 있다. 이 양면 프린트 기판(20)과 스테이터 베이스(19)로 고정자(22)가 구성된다. 번호(23)는, 예컨대 함유 소결 합금으로 된 슬라스트 베어링이며 회전축(12)의 후단부에 당접하여 이것을 회전자재하게 지승하도록 상기 보유체(18)에 고정되어 있다.

제6도는, 본 발명의 요부인 양면 프린트 기판의 외관도, 제7도는 제6도에 나타낸 양면 프린트 기판을 본 발명으로 된 직류 모터에 장착한 때의 확대 단면도이며, 양면 프린트 기판(20)은 주지의 프린트 기판에 사용되고 있는 예컨대 폴리아미드, 폴리폴로피렌 등의 유연한 판형의 소재를 베이스재(24)로 하여 통형태로 형성되어 있고, 상기 영구자석(15)과 대향하는 측의 외주면에 제1의 구동코일(25)을 갖춤과 동시에, 스테이터 베이스(19)에 절연성의 접착 시이트(21) 등에 의하여 접착되는 내주면에는 제2의 구동코일(26)을 갖추고 있다. 상기 제1의 구동코일(25) 및 제2의 구동코일(26)은, 각각 빗살모양으로 형성되어서 상호 전기각으로 90°의 위상차로써 베어스재(24)의 원주방향으로 연하여 배치되어 있다.

번호(27)는, 이 프린트기판(20)을 원통형으로 형성할 때의 접합부이며, 이 접합부(27)의 하방근방에 제1의 구동코일(25)의 코일단자(25a), (25b)가 프린트되어 있다. 또, 내주면의 하방에도 상기 제1의 구동코일(25)과 동일하게 제2의 구동코일(26)의 단자(도시하지 않음)가 프린트되어 있다. 또한, 제2의 구동코일(26)의 코일단자는 단자부를 베이스재(24)로부터 잘라서 다시 절곡하여 반전시켜서 제1의 구동코일(25)(외주면)측에 배치시키는 것에 의하여 구동코일(26)로의 급전이 용이하게 행하여진다. 이 제1 및 제2의 구동코일(25), (26)과 로터(14)내의 영구자석(15)과의 관게는 제8도에 전개도로 나타내는 바와같이 베이스재(24)상에는 영구자석(15)의 N극과 S극과의 자극피치(p)와 같은 피치로 제1의 구동코일(25)이 빗살모양으로 형성되고, 또 내측(뒷측)의 제2 구동코일(26)은 도중 점선으로 나타내는 바와 같이, 제1의 구동코일(25)과 1/2p만큼 어긋나게 비켜서 형성되어 있어 이들의 코일간의 위상차는 1/2p 즉 전기각으로 90°의 위상차로 되어 있다. 따라서 이 양면 프린트 기판(20)상에 형성된 코일은 2층의 구동용 코일이 된다. 상기와 같이 구성된 본 발명에서 이루어진 직류 모터는 도시하지 않은 적당한 수단이 구동회로에 의해 전기적으로 위상을 90°어긋나게 하여 급전하는 것에 의하여 구동코일(25) 및 (26)은, 외주의 영구자석(15)의 N극 및 S극과의 사이의 자속을 자르고 로터(14)를 회전시켜 소요의 구동 토오크를 얻을 수가 있다.

따라서 이 모터는 제1도에 나타낸 종래의 직류모터에 비하여 코일 두께를 충분히 작게 할 수가 있는 동시에 자기 공극 치수를 작게할 수 있으므로 코일에 쇄고하는 자게가 크게 되고 따라서 영구자석(15)의 두께를 작게하여 관성 모멘트가 작은 로터마그넷이 되고 기계적 시정수를 작게 할 수 있다. 또, 제1 및 제2의 구동코일(25), (26)이 프린트 기판(20)상에 프린트에 의하여 형성되므로 각 코일간의 위치가 정확하게 되어 모터에 토오크 리플이 발생하지 않고, 따라서 이 모터를 레코드 플레이어 등에 사용할 경우 진동의 발생이 억제되고 또 와우 플러터 특성이 향상되며 또한 염가로 제조할 수가 있다. 제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 양면 프린트 기판의 전개도이다. 상기 도면에서 로터(14)의 영구자석(15)에 대향하여 베이스재(28)상에, 영구자석(15)의 N극 및 S극의 자극피치(p')의 1피치내에 홀수배인 예컨대 3개(3피치분)의 코일이 상당하도록 제1의 구동코일(29)의 코일 피치와 1/2피치만큼 어긋나게 비껴서 제2의 구동 코일(30)을 프린트 형성한다. 이와같이 하여 양면에 구동코일(29), (30)이 프린트된 양면 프린트 기판(31)이 구성된다.

여기서 제1, 제2의 구동코일(29), (30)에 적당한 구동수단에 의하여 급전하면, 영구자석(15)의 극수의 3배의 자속파형과 구동코일(29), (30)이 1대 1의 관계가 되어 로터(14)를 구동 회전시키도록 한다.

즉, 모터의 그수를 다극화하여 회전 정도가 높은 모터를 얻고져 하는 경우 영구자석을 최소한의 자극폭(피치)으로 다극 착자하여 행하든지, 혹은 프린트에 의하여 형성된 구동코일의 코일 피치를 작게하여 행하던가의 두 가지 방법이 있으나, 이 양자를 비교하면 후자의 프린트 코일에 의하여 코일 피치를 작게 하는쪽이 간단하게 되고 실용적이다.

따라서 이 프린트 코일에 의하면, 영구자석의 자극폭이 한정된 경우 모터를 다극화하는 데는 가장 적당하며 또, 이 다극화는 모터에서 발생하는 토오크 리플의 영향을 감소시키기 위하여서도 효과적인 수단이다.

제10도는 다시 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 양면 프린트 기판 및 영구자석의 외관도이다. 상기 도면에서 번호(36)는 N극 및 S극이 서로 번갈아 되도록 다수 인접하여 원판형으로 형성된 영구자석이다. 번호(32)는, 상기 영구자석(36)과 대향하여 설치되는 양면 프린트 기판이며 베이스재(33)의 상면에는 상기 영구자석(36)의 자극피치(p')와 같은 코일 피치로 빗살모양으로 형성된 제1의 구동코일(34)이 프린트에 의하여 형성되어 있다. 또 하면에는 상기와 동일하게 제1의 구동코일(34)의 코일 피치와 서로 1/2피치, 즉 전기각으로 90°의 위상차로써 제2의 구동코일(35)이 도중 점선으로 나타내듯이 프린트에 의하여 형성되고 있다.

번호(34a), (34b)는 제1의 구동코일(34)의 코일 단자이며 또 제2의 구동코일(35)의 코일단자(도시하지 않음)도 동일하게 하면에 설치되어 있다. 즉, 이것은 제1도에 나타낸 종래의 평면 대향형 무쇄자 직류 모터에 대응하는 것으로서, 이 종래의 직류 모터의 코일(8) 및 영구자석(5)을, 상기 원판형으로 형성한 양면 프린트기판(32) 및 영구자석(36)으로 치환하여 사용하는 것에 의하여 모터의 구조를 대폭적으로 설계 변경함이 없이 본 발명은 소기의 목적을 달성할 수가 있다. 또, 양면 프린트기판(32)의 제1 및 제2의 구동코일(34), (35)의 코일 피치를, 상기 제9도와 동일하게 영구자석(36)의 자극 피치의 홀수배로 구성하는 것에 의하여 모터를 다극화할 수가 있다.

다시, 이 양면 프린트기판(32)은 그 형상이 원판형으로 되어 있으므로 제6도에 나타낸 원통형의 프린트기판에 비하면 접합부가 없고 제조가 용이하다. 상기와 같이 본 발명으로 된 직류 모터는, 서로 자극을 달리하는 영구자석을 다수 인접시킨 회전자를 고리형으로 배치함과 아울러, 양면 프린트기판의 각각의 면에 상호 전기각으로서 90°의 위상차를 가진 빗살모양의 구동 코일을 지닌 고정자를 상기 회전자와 대향하여 설치한 것이며, 모터의 코일부의 두께를 충분히 작게 할 수가 있는 동시에 자기 공극 칫수를 작게 할 수 있으므로, 코일에 쇄교하는 자계가 크게 된다. 따라서 이 모터는 영구자석의 두께를 작게 할 수가 있고 관성 모멘트가 적은 로터 마그넷이 되어 기계적 시정수를 작게 할 수 있고 경량 및 소형화된 구조로 염가로 제작될 수가 있다.

또, 구동코일을 양면 프린트기판상에 형성하였으므로, 이 코일을 간단히 제조할 수가 있음과 아울러 모터의 다극화가 용이하며 또 각 코일간의 위치 결정이 정확하게 되어 모터의 토오크리플의 감소 및 진동의 발생을 방지할 수 있고, 다시 이 모터를 레코드 플레이어 등에 사용할 경우 이 기기의 와우 플러러 특성을 향상시킬 수가 있다.

다시금, 구동코일의 프린트화에 의하여 코일엔드를 짧게 할 수 있고 모터 효율을 높일 수가 있는 등 많은 특유한 장점을 지닌 것이다.

Claims (1)

1. 상호 자극을 달리하는 영구자석을 다수 인접시킨 회전자를 고리형으로 배치함과 동시에 양면 프린트 기판의 각각의 면에 상호 전기각으로서 90°의 위상차를 가진 빗살모양의 구동코일을 지닌 두께가 얇은 고정자를 상기 회전자와 대향되게 설치한 것을 특징으로 하는 직류모터.

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