KR100297583B1

KR100297583B1 - 브러시레스모우터

Info

Publication number: KR100297583B1
Application number: KR1019970079099A
Authority: KR
Inventors: 신이치 오이; 히로시 오사와; 가즈요시 호리우치; 고지 안도
Original assignee: 오타 유다카; 가부시키가이샤 봇슈오토모티브시스템
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2001-08-07
Also published as: US6198184B1; DE19800234A1; JPH10201210A; DE19800234B4; KR19980070297A

Abstract

이상에 의하여 생기는 회로의 발열, 특히 여자코일에의 전류의 방향을 전환시키는 전환수단으로서 사용되는 전계효과 트랜지스터, 파워트랜지스터 등의 발열에 의하여 상기 전환수단과 전원공급라인을 차단하여 브러시레스 모터를 보호함을 목적으로 하여, 전원공급라인과 전환수단의 사이를 연통하는 접속라인을 구성하는 보호수단을 상기 전환수단의 발열을 민감하게 느낄 수 있는 상기 전환수단의 근방에 배설하였으므로, 상기 전환수단이 이상하게 발열하여 보호수단이 소정의 온도에 달한 경우, 상기 전원공급라인과 상기 전환수단과의 사이를 차단하므로, 즉시 브러시레스 모터의 가동을 정지시킬 수 있다.

Description

브러시레스 모터{BRUSHLESS MOTOR}

본 발명은 주로 차량용 에어컨장치의 송풍기에 사용되는 브러시레스 모터에 관한 것이다.

종래의 브러시레스 모터로서는 일본국 실개평2-139473호 공보에 개시되어 있는 것이 있다. 이 브러시레스 모터는 계자석(界磁石)을 가지고 회전이 자유롭게 설치된 회전자와, 이 회전자에 대하여 회전자계를 발생하는 고정자와, 상기 고정자를 여자하는 여자수단을 구비한 것이다. 이에 의하여, 이 브러시레스 모터는 직경방향으로 복수의 원호형상의 단부를 가진 고정자를 여자수단에 의하여 차례로 여자함으로써 회전자계를 발생시켜, 이 회전자계에 대하여 회전자가 배설된 마그넷이 흡인및 반발을 반복함으로써 회전자가 회전하는 것이다.

이 브러시레스 모터에 있어서, 상기 여자수단은 상기 고정자코어에 감긴 여자코일과, 그 여자코일에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 전환수단에 의하여 구성되는 것인데, 상기 전환수단으로서는 통상 복수의 전계효과 트랜지스터(FET)가 사용된다. 이들 FET는 각각의 FET의 게이트단자에 인가되는 신호를 제어함으로써 여자코일로 흐르는 전류의 방향을 제어하도록 한 것인데, 비교적 강한 전류가 흐르기 때문에 발열량이 크고, 통상 150℃ 정도가 되기 때문에 각각의 FET에는 방열판이 설치된다.

그러나, 브러시레스 모터의 장치 자체에 어떤 문제점, 예컨대 과도의 부하에 의한 회전수의 이상, 회로의 이상 등이 생긴 경우, 이 생긴 고장으로부터 다른 정상적인 개소를 보호할 필요가 있다. 특히, 전원공급라인과 여자코일과의 도통을 차단하여 여자코일로의 전력의 공급을 정지시켜 브러시레스 모터의 회전을 정지시킬 필요가 있게 된다.

본 발명의 목적은 이상에 의하여 생기는 회로의 발열, 특히 여자코일로의 전류의 방향을 전환시키는 전환수단으로서 사용되는 전계효과 트랜지스터, 파워트랜지스터 등의 발열에 의하여 상기 전환수단과 전원공급라인을 차단하여 브러시레스 모터를 보호하는 보호수단을 구비한 브러시레스 모터를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 브러시레스 모터의 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예의 브러시레스 모터의 여자회로의 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예의 보호기구의 일예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 브러시레스 모터 2 : 회전축

4 : 팬 5 : 회전자

7 : 보스부 10, 27 : 원통부

11 : 영구자석 12 : 고정자

13, 26, 70 : 관통구멍 14, 15 : 베어링 호울더

16, 17 : 베어링 18 : 센서마그넷

19 : 콘트롤기판 20 : 호울소자

22 : 플랜지부 23, 24, 25 : 와셔

29, 39 : 둘레벽 30 : 오일가이드

35 : 고정자코어 36, 37 : 절연커버

38 : 여자코일 40 : 코일감기부

41 : 자극부 42 : 리더부

43, 44 : 탄성부재 45 : 케이스 하우징

46 : 윗케이스부재 47 : 덮개체

50 : 아래케이스부재 55 : FET (전계효과 트랜지스터)

60 : 보호기구 61 : FET쪽 배선패턴

62 : 전원쪽 배선패턴 63 : 탄성변형부

64 : 지지부 66 : 고정쪽 단자부

67 : 튀어오름쪽 단자부 90 : 전원공급라인

110 : 호울검출회로 120 : 3상 로직회로

130 : 출력신호회로

본 발명은 회전축과, 이 회전축에 고정되는 회전자와, 이 회전자의 내주면에설치된 복수의 영구자석과, 이 영구자석에 대하여 회전자계를 발생시키는 고정자와, 이 고정자에 감긴 여자코일과, 이 여자코일에 공급되는 전류의 방향을 수시 전환하는 복수의 전환수단을 가진 구동회로가 배선되는 콘트롤기판과, 이 콘트롤기판이 수납되는 케이스 하우징으로 된 브러시레스 모터에 있어서, 상기 복수의 전환수단의 근방의 상기 콘트롤기판상에 배치되어 전원공급라인과, 상기 전환수단과의 사이의 접속라인을 구성함과 동시에, 소정의 온도로 용해하여 상기 전원공급라인과 상기 전환수단과의 사이를 차단하는 보호수단을 구비하고 있다.

따라서, 보호수단이 전원공급라인과 전환수단의 사이를 연통하는 접속라인을 구성함과 동시에 상기 전환수단의 근방에 배설되기 때문에, 상기 전환수단의 발열을 민감하게 느낄 수 있으므로, 전환수단이 소정 온도 이상으로 발열하여 보호수단이 소정의 온도에도 달한 경우, 상기 전원공급라인과 상기 전환수단과의 사이를 차단할 수 있으므로, 즉시 브러시 모터의 가동을 정지시킬 수 있어서 상기 과제를 달성할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 케이스 하우징을 상기 회전축이 관통하여 상기 로우터 및 상기 고정자가 그 바깥쪽으로 장착되고, 또한 상기 콘트롤기판이 안쪽에 장착됨과 동시에, 상기 전환수단의 방열수단이 장착되는 제1의 케이스부재와, 그 제1의 케이스부재에 맞물려서 상기 콘트롤기판을 아래쪽에서 덮는 제2의 케이스부재에 따라서 구성하고, 상기 보호수단을 상기 전환수단의 방열수단의 근방으로서, 상기 콘트롤기판의 제2의 케이스부재 쪽에 배치하였다.

이에 따라서 상기 보호수단은 상기 콘트롤기판의 제2의 케이스부재 쪽에 배선되기 때문에, 보호수단에 의하여 회로가 차단된 후 제2의 케이스 부재를 벗김으로써 쉽게 보호수단의 보수를 할 수 있는 것이다.

또, 본 발명은 상기 보호수단을 탄성을 가진 도전성부재로 된 플레이트로 하고, 그 플레이트는 탄성변형된 상태로 그 양단을 전원공급라인쪽 및 상기 전환수단쪽의 각각에 소정 온도로 용해하는 납땜에 의하여 고정시키고 있다.

이에 따라서 전환수단의 발열에 의하여 납땜이 용해하는 경우에, 플레이트의 복원력에 의하여 플레이트가 상기 전원공급라인과 전환수단과의 사이를 차단하게 되기 때문에, 상기 과제를 달성할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 플레이트는 소정의 탄성계수를 가진 동합금으로 된 것이고, 상기 납땜은 약 160∼180℃의 사이에서 용해하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전환수단은 소정의 신호에 의하여 흐르는 전류를 온·오프하는 것이면 좋고, 통상 파워트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터가 사용되나, 특히 전계효과 트랜지스터인 것이 바람직하다. 또, 상기 방열수단은 상기 전계효과 트랜지스터가 실리콘 오일을 통하여 접착되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 방열판인데, 상기 제1의 케이스부재위에 배설되는 팬의 회전범위 근방에서 상기 제1의 케이스부재에서 외부로 노출하게 설치되는 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1에 도시한 브러시레스 모터(1)는, 예를 들면, 차량용 에어컨장치의 송풍기로서 사용되는 것인데, 시로코형의 팬(4)이 고착되는 회전축(2)과, 이 회전축(2)에 고착되는 회전자(5), 이회전자(5)에 대하여 회전자계를 발생시키는 고정자(12), 이 고정자(12)에 여자전류를 공급하는 여자회로가 배선된 콘트롤기판(19) 및 콘트롤기판(19)을 수납하는 케이스 하우징(45)에 의하여 구성되어 있다.

케이스 하우징(45)은 윗케이스부재(46)와, 제2의 케이스부재인 아래케이스부재(50)와, 덮개체(47)에 의하여 구성되며, 내부에 상기 콘트롤기판(19)이 배설된다. 상기 윗케이스부재(46)에는 이 브러시레스 모터(1)에 장착하기 위한 나사구멍(51)이 형성된 부착부(52), 콘트롤기판(19)에 부착된 복수의 전계효과 트랜지스터(FET) (55)가 고착되는 방열판(56)이 노출된 개구부(57)가 형성된다. 그리고, 상기 윗케이스부재(46)와 상기 덮개체(47)에 의하여 제1의 케이스부재가 구성되고, 상기 아래케이스부재(50)에 따라서 제2의 케이스부재가 구성된다.

상기 회전축(2)은 베어링(16, 17)에 따라서 회전이 자유롭게 지지된다. 이 베어링(16, 17)는 고정자(12)의 중앙을 관통하는 관통구멍(13)에 장착되는 상하의베어링 호울더(14, 15)에 윤활유를 함유하여 그 베어링(16, 17)에 맞닿는 펠트(34)와 함께 베어링 스토퍼(33)에 의하여 고정된다. 또, 상기 회전축(2)의 하단에는 회전자(5)의 영구자석(11)의 위치를 도시한 센서마그넷(18)이 압입되고, 푸시너트(79)에 의하여 회전축(2)의 축방향으로 지지되며, 센서마그넷(18)과 콘트롤기판(19)에 부착된 복수의 호울소자(20)와의 거리가 일정하게 유지되는 것이다.

센서마그넷(18)은 콘트롤기판(19)에 형성된 개구부(21)를 관통하여 회전축(2)에 장착되며, 센서마그넷(18)의 단부에 형성된 플랜지부(22)는 콘트롤기판(19)의 아래쪽에서 직경방향으로 벌어져서 형성되고, 상기 콘트롤기판(19)의 뒷쪽에서 상기 플랜지부(22)와 대치하는 위치에 복수의 호울소자(20)가 배치되는 것이다. 또, 이들 호울소자(20)는 상기 센서마그넷(18)의 자성을 검출함으로써 회전자(5)의 영구자석(11)의 위치를 정확히 검출하여, 이 검출결과에 의거하여 상기 콘트롤기판(19)에 배치된 여자회로에 의하여 고정자(12)에 회전자계를 발생시키는 것이다. 그리고, 상기 센서마그넷(18)과 베어링(17)과의 사이에는 복수의 와셔로 된 와셔군(23)이 개재되어 있고, 센서마그넷(18)과 베어링와의 사이의 미끄럼 움직임 저항을 줄이도록 되어 있다.

상기 회전축(2)은 상단에 상기 팬(4)을 고정시키는 맞물림단부(3)를 가지며, 또 이 맞물림단부(3)의 아래쪽 근방에서 회전자(5)가 고착되는 것이다. 이 회전자(5)는 상기 회전축(2)에 압입고착되는 보스부(7)와, 이 보스부(7)로부터 우산모양으로 넓어짐과 동시에, 복수의 통기구멍(8)이 형성된 우산부(9)와, 이 우산부(9)의 최외주 가장자리에서 아래쪽으로 뻗어내리는 원통부(10)와, 이 원통부(10)의 내주쪽면에 배설된 복수의 영구자석(11)에 의하여 구성된다.

상기 회전자(5)를 축방향으로 지지하는 드러스트 스토퍼(6)는 베어링(16)과의 사이에 나일론베이스의 와셔(24)와 NBR고무로 된 와셔(25)를 개재시켜, 드러스트 스토퍼(6)의 미끄럼 움직임 저항을 줄이도록 되어 있다. 이 드러스트 스토퍼(6)는 회전축(2)이 삽통되는 관통구멍(26)과, 이 관통구멍(26)이 형성되는 원통부(27)의 상단으로부터 상기 회전자(5)의 우산부(9)를 따라 직경방향으로 확장되어, 이 둘레가장자리로부터 소정의 폭으로 아래쪽으로 뻗어내린 둘레벽(29)이 형성되어 있다. 또한, 상기 원통부(27)의 하단면에는 와셔(25)와의 미끄럼 움직임 접촉면에서점차 직경방향 바깥쪽을 향하여 아래쪽으로 경사진 오일가이드(30)가 형성되어 있다.

이 오일가이드(30)와 상기 둘레벽(29) 사이의 공간에 상기 베어링 호울더(14)의 상단부(32)가 위치하도록 되어 있고, 오일가이드(30)로부터 떨어져내리는 윤활유를 확실히 펠트(34)에 복귀시킴과 동시에 베어링(16)에 외부로부터의 먼지가 부착하는 것을 방지하고 있다.

상기 고정자(12)는 규소강판을 다단 적층하여 형성된 철심으로 된 고정자코어(35)와, 이 고정자코어(35)를 상하에서 끼워지지하도록 장착되는 상하의 절연커버(36, 37)에 의하여 절연된 고정자코어(35)에 감긴 여자코일(38)에 의하여 구성된다. 그리고, 상기 고정자코어(35)는 중앙에 상기 베어링 호울더(14, 15)가 장착되는 관통구멍(13)을 가지며, 이 관통구멍(13)의 둘레벽(39)으로부터 6방향으로 뻗어나간 코일감김부(40)를 가지며, 이 코일감김부(40)의 선단에는 상기 회전자(5)의 영구자석(11)과 대면하는 원호형상의 자극부(41)가 형성된다. 그리고, 본 실시예에 있어서는 여자코일(38) (38a∼38c)은 도 2에 도시된 바와 같이, 델타결선되어 있는 것이다.

또, 상기 아래의 절연커버(37)는 6방향으로 뻗어나간 다리부(42)를 가지며, 이 다리부(42)의 선단이 탄성부재(43, 44)로 끼워지지됨과 동시에 상기 케이스 하우징(45)을 형성하는 윗케이스부재(46)와 덮개체(47)와의 사이에 끼워 지지고정된다. 이에 의하여, 상기 고정자(12)가 케이스 하우징(45)에 대하여 고정되고, 또한 고정자(12)의 관통구멍(13)에 상기 베어링 호울더(14, 15)가 고정됨으로써 상기 회전축(2)이 케이스 하우징(45)에 대하여 회전이 자유롭게 세워 설치되게 된다. 그리고, 상기 덮개체(47)는 핀(48)에 의하여 위치결정되며, 나사(49)에 의하여 고정되어 있는 것이다.

이상의 구성의 브러시레스 모터(1)에 있어서, 상기 콘트롤기판(19)에 배설되는 여자회로는 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같다. 이 여자회로는 상기 호울소자(20) (20a, 20b, 20c)에 의하여 검출된 회전자(5)의 영구자석(11)의 위치를 검출하는 호울검출회로(110), 그 호울검출회로(110)의 위치에 대하여 회전자계의 방향을 결정하고, 그 회전자계의 방향을 얻기 위한 전류공급패턴을 선택하는 3상 로직회로(120), 또한 이 3상 로직회로(120)로부터의 신호와 회전수 설정신호 등에 의하여 설정된 출력펄스신호에 의하여 전환수단으로서의 상기 FET(55) (55a∼55f)의 각각에 게이트신호를 출력하는 출력신호회로(130)와, 전환수단으로서의 상기 FET(55) (55a∼55f)에 의하여 구성되는 것이다. 이에 의하여, 소정의 위치의 FET(55a∼55f)가 차례로 온 또는 오프됨으로써 상기 여자코일(38a∼38c)에 공급되는 전류의 방향이 전환되어 상기 고정자(12)에 회전자계가 발생하고, 이 회전자계에 따라 상기 회전자(5)가 회전하는 것이다. 그리고, 상기 전원공급라인(90)과 접속되는 전원쪽 배선패턴(61)과, 상기 전환수단으로서의 FET(55a∼55f)와 접속되는 FET쪽 배선패턴(62)과의 사이에는 보호수단으로서의 보호기구(60)가 배설되는 것이다. 그리고, R₁, R₂, R₃는 상기 호울소자(20a∼20c)의 분압저항이다.

이 보호수단으로서의 보호기구(60)는 상기 FET(55)의 근방이고, 상기 콘트롤기판(19)의 아래케이스부재(50)쪽에 장착된다. 이 보호기구(60)는 도 3에 도시한 바와 같이, 콘트롤기판(19)에 형성된 관통구멍(70)에 삽착되는 지지부(64)와, 상기 전환수단으로서의 FET(55) (55a∼55f)에 접속되는 FET쪽 배선패턴(61)과 접촉하는 튀어오른쪽 단자부(67)와, 전원공급라인에 접속되는 전원쪽 배선패턴(62)과 접촉하는 고정쪽 단자부(66)와, 상기 튀어오른쪽 단자부(67) 및 상기 고정쪽 단자부(66)를 접속하는 탄성변형부(63)에 의하여 구성되고, 또한 상기 지지부(64)에는 걸림부(65)가 형성되는 것이다. 이상의 구성의 보호기구(60)에 있어서, 상기 튀어오른쪽 단자부(67)와 FET쪽 배선패턴(61)은 상기 탄성변형부(63)를 압압하여 탄성변형시켜, 상기 튀어오른쪽 단자부(67)를 상기 FET쪽 배선패턴(61)에 접촉시킨 상태로 납땜하여 고정되고, 또한 고정쪽 단자부(66)와 상기 전원쪽 배선패턴(62)도 똑같이 납땜되어 고정되는 것이다. 그리고, 68, 69는 납땜을 표시하며, 이 납땜은 예컨대 160℃ 내지 180℃의 온도로 용해하는 것이다.

이상의 구성의 보호기구(60)에 있어서, 상기 FET(55)가 소정 온도 이상으로 발열을 한 경우에는 FET(55)의 열은 FET쪽 배선패턴(61)을 전도하여 상기 납땜(69)을 녹게 한다. 이에 의하여, 상기 탄성변형부(63)의 복원력에 의하여 상기 튀어오른쪽 단자부(67)가 튀어올라 상기 전원쪽 배선패턴(62)과 상기 FET쪽 배선패턴(61)은 차단된다. 이에 의하여, 전환수단으로서의 FET(55)를 통하여 여자코일(38)에 이르는 회로를 전원공급라인(90)으로부터 차단할 수 있기 때문에, 브러시레스 모터(1)의 구동이 정지하므로, 정상적인 개소의 보호를 달성할 수 있는 것이다. 또, 상기 보호기구(60)를 케이스 하우징(45)내에 설치하였기 때문에, 케이스 하우징(45)내가 소정 온도 이상으로 고온이 된 경우에도 납땜이 용해하므로 브러시레스 모터(1)의 구동을 정지시킬 수 있어서, 다른 원인에 의하여 소정 온도 이상의 고온이 되는 경우에도 대응할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 브러시레스 모터에 있어서, 온도에 의하여 회로를 차단할 수 있는 보호수단, 구체적으로는 탄성을 가진 도전성부재로 된 플레이트를 탄성변형시켜 전원쪽 배선패턴과 전환수단쪽 배선패턴을 가교하도록 접속시켜서 그 양단을 납땜하여 고정시킨 것을 전환수단으로서의 전계효과 트랜지스터의 근방에 설치함으로써 전계효과 트랜지스터가 쇼트 등의 이유에 의하여 소정 온도 이상으로 발열한 경우에도 회로를 차단할 수 있으므로, 회로부가 소정 온도 이상으로 발열한 경우 및/또는 기구부가 소정 온도 이상으로 발열한 경우의 두 경우에 대처할 수 있기 때문에, 기구부와 회로부의 양쪽을 보호할 수 있는 것이다.

또, 보호수단을 콘트롤기판의 제2케이스부재 쪽에 설치함으로써 제2의 케이스부재를 떼어 내어 보수를 쉽게 할 수 있기 때문에, 이상의 원인을 제거한 후의 수복을 쉽게 할 수 있는 것이다.

Claims

회전축(2)과; 이 회전축(2)에 고정되는 회전자(5)와; 상기 회전자(5)의 내주면에 설치된 복수의 영구자석(11)과; 이 영구자석(11)에 대하여 회전자계를 발생시키는 고정자(12)와; 이 고정자(12)에 감기는 여자코일(38)과; 이 여자코일(38)에 공급되는 전류의 방향을 전환하는 복수의 전환수단을 가진 구동회로가 배선된 콘트롤기판(19)과; 상기 회전축(2)이 관통하여, 상기 회전자(5) 및 상기 고정자(12)가 외부에 설치되어, 상기 콘트롤기판(19)이 내부에 설치되고, 또한 상기 전환수단에 설치되는 방열수단이 설치되는 제1의 케이스부재(46)와, 상기 콘트롤기판(19)을 하방으로부터 덮도록 상기 제1의 케이스부재(46)에 고착되는 제2의 케이스부재(50) 적어도 구비하는 브러시레스모터(1)에 있어서,

보호수단(60)은 상기 복수의 전환수단 근방에서 상기 제2의 케이스부재(50)와 대치하는 상기 콘트롤기판(19)의 표면에 설치되고, 또한 전원공급라인(90)과 상기 전환수단과의 사이에 설치되고, 상기 전환수단의 온도가 소정의 온도이상으로 된 경우에, 상기 전원공급라인(90)과 상기 전환수단과의 사이를 차단하는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.
제1항에 있어서, 상기 보호수단(60)은, 유지부(65)를 가진 상기 콘트롤기판(19)에 형성된 관통구멍에 삽입되는 지지부(64), 납땜(68)에 따라서 상기 전원공급라인(90)에 고정되는 지지부(64) 근방에 설치되는 고정쪽 단자(66),납Eoa(69)에 따라서 상기 전환수단에서의 배선에 접촉하는 튀어오른쪽 단자부(67) 및 상기 고정쪽 단자부(66)와 상기 튀어오른쪽 단자부(67)의 사이에 위치하는 탄성변형부(63)로 된 플레이트에 따라서 구성되는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.
제2항에 있어서, 상기 납땜(68, 69)은 160∼180℃의 범위의 온도에서 용해하는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 플레이트는 소정의 탄성계수를 가진 동합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.
제1∼3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 전환수단은 전계효과 트랜지스터(55)에 따라서 구성되는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.
제1∼3항의 어느 한 항에 있어서, 방열기로서의 방열기(56)는 알루미늄 합금으로 되었으며, 이 방열기(56)는 실리콘오일을 개재하여 상기 전환수단의 전계효과 트랜지스터(55)에 고착됨과 동시에, 상기 제1의 케이스부재(46)에서 팬의 회전범위 근방에 노출하는 것을 특징으로 하는 브러시레스모터.