KR100869509B1 - 영구자석 회전자 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전자에 영구자석이 부착되거나, 또는 회전자 내부에 영구자석이 매입되어 회전되는 영구자석 회전자 모터에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 제조가 용이하고 방열 성능을 향상시킨 영구자석 회전자 모터에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 고정자 코일이 권선된 고정자; 상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고 상기 피씨비와 대향되는 상면에 방열부가 형성되며, 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 고정자와 피씨비를 수용하는 브라켓을 포함하여 이루어지는 영구자석 회전자 모터가 제공된다.

영구자석회전자모터, 피씨비, 전력소자, 방열, 탭터미널

Description

영구자석 회전자 모터{Permanent magnet rotor-type motor}

도 1은 종래 기술에 따른 영구자석 회전자 모터의 고정자를 도시한 사시도

도 2는 도 1에 도시된 고정자에 피씨비(PCB)가 고정된 상태를 도시한 사시도

도 3은 영구자석 회전자 모터의 구동 회로를 도시한 회로도

도 4는 전력 소자에서의 손실을 도시한 선도

도 5는 본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터의 분해 사시도

도 6은 도 5에 도시된 탭 터미널과 피씨비의 부분 분해 사시도

도 7은 본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터의 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

150 : 고정자 151 : 고정자 코어

152, 153 : 인슐레이터 154, 155, 156 : 터미널

158 : 고정자 코일 160 : 피씨비

165 : 전력 소자 170, 171 : 브라켓

172 : 방열부 173 : 함몰면

174 : 냉각 리브 180 : 탭 터미널

190 : 회전축

본 발명은 회전자에 영구자석이 부착되거나, 또는 회전자 내부에 영구자석이 매입되어 회전되는 영구자석 회전자 모터에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 제조가 용이하고 방열 성능을 향상시킨 영구자석 회전자 모터에 관한 것이다.

이러한 영구자석 회전자 모터의 대표적인 예로 BLDC 모터(Brushless DC motor)와 스위치드 릴럭턴스 모터가 있다. 상기 BLDC 모터는 전자적으로 전류의 흐름 방향을 바꿔 자기장의 방향을 절환시킴으로 하여 영구자석 회전자가 회전하게 된다. 그리고 상기 스위치드 릴럭턴스 모터는 고정자에 각 상의 교류 전압을 가하고, 회전자의 영구자석과 고정자에 설치된 각 상의 코일에 흐르는 통전 전류를 단속함으로써 발생되는 자기장의 릴럭턴스의 변화에 의해서 영구자석 회전자가 회전하게 된다. 이러한 BLDC 모터는 회전 속도 및 회전 방향을 제어가 용이한 가변속 모터로서 가전기기 등의 구동장치에 많이 사용된다.

보다 구체적으로, 상기 BLDC 모터는 계자(field)를 형성하고 토오크를 외부로 전달하기 위한 회전자, 상기 계자와의 상호작용에 의해 회전 자계가 발생되도록 하여 토오크를 발생시키는 고정자 코일이 권선됨과 동시에 자로를 형성하는 고정자, 그리고 상기 회전자의 회전 위치를 검출하기 위한 위치검출장치를 포함하여 이루어진다.

먼저, 도 1과 도 2를 참조하여 일반적인 BLDC 모터에 대해서 설명한다.

도 1은 BLDC 모터의 고정자를 도시한 사시도이며, 도 2는 고정자에 피씨비가 고정된 것을 도시한 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 BLDC 모터의 고정자(50)는 고정자 코어(51), 고정자 코어의 상하부에 각각 삽입되어 고정자 코일(58)이 권선되는 상하 인슐레이터(52, 53)를 포함하여 이루어진다. 그리고 각 상(u, v, w)의 고정자 코일의 터미널(54, 55, 56)은 피씨비(60)에 연결되어 솔더링이 이루어진다.

한편, 도 1과 도 2에는 도시되지 않았지만 상기 피씨비는 별도의 고정 수단을 통하여 고정자, 특히 상부 인슐레이터(52) 상에 고정된다.

그리고, 상기 고정자(50)의 내부에는 영구자석 회전자(미도시)가 회전축(미도시)과 연결된 상태로 위치되며, 이 후 상기 고정자(50)와 회전자가 브라켓(미도시) 내부에 수용된다. 한편, 상기 회전축과 상기 회전자는 브라켓에 고정된 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

이하에서는 도 3을 참조하여 BLCD 모터의 제어방법에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, BLDC 모터의 제어를 위하여, 정류기(11), 콘덴서(12), 인버터(13), 모터(5), 회전자 위치 검출 회로(15), 마이컴(16), 인버터 구동부(17)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 마이컴(16)을 상기 BLDC 모터(5)가 설치된 가전기기 등의 제어를 수행하며, 일반적으로 상기 마이컴(16)을 제외하고 다른 모든 구성은 BLCD 모터(5)의 피씨비(60)에 실장된다.

상기 정류기(11)는 일반적으로 단상 교류 전원(18)을 입력 받아 직류 전압으로 정류하게 되며, 상기 콘덴서(12)는 상기 정류된 전압을 평활하는 평활 콘덴서로서의 기능을 수행한다.

그리고, 상기 인버터(13)는 상기 콘덴서(12)에서 평활된 직류 전압을 각 상에 따른 소정 교류 전압으로 변환시켜 출력하며, 상기 인버터(13)를 통하여 입력된 전압에 따라 모터(5)가 구동되게 된다.

한편, BLDC 모터를 구동시키기 위해서는 회전자의 위치와 공급 전압의 위상이 일치되어야 한다. 따라서, 일반적으로 회전자의 위치를 검출할 수 있는 회전자 위치 검출 회로(15)를 필요로 하며, 상기 회전자 위치 검출 회로는 일반적으로 위치를 검출할 수 있는 센서를 포함하여 이루어지며, 최근에는 이러한 센서로서 홀센서(미도시)가 많이 사용되고 있다.

여기서, 상기 홀센서는 일반적으로 모터 회전축의 연장선상에 모터 회전 위치를 감지하기 위한 위치감지용 영구자석의 회전에 따라 회전자의 위치를 검출하게 된다.

그리고, 최근에는 상기 위치감지용 영구자석을 별도로 두지 않고 회전자의 영구자석의 회전에 따라 회전자의 위치를 검출하도록 회전자 위치 검출 장치가 구성되기도 한다.

상기 마이컴(16)은 상기 회전자 위치 검출 회로(15)를 통해서 검출된 회전자의 위치와 기설정된 소정 속도와 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 모터의 속도를 제어하기 위한 신호를 출력시킨다.

그리고, 상기 마이컴(16)에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 인버터 구동부(17)는 소정의 인버터 구동 신호를 발생시켜 인버터(13)를 통해 모터로 입력되는 각 상의 전압을 펄스폭 변조 방식, 즉 PWM(pulse width modulation) 방식으로 인가 하여 상기 모터의 회전 속도, 토크 및 회전 방향을 포함한 모터의 구동을 제어하게 된다.

전술한 바와 같이 이루어진 BLDC 모터의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터 구동을 위한 단상 교류 전원(일반적으로 220V, 60Hz)(18)이 정류부(11)에 입력되면, 상기 정류부는 상기 입력된 직류 전압을 정류하여 출력하게 된다.

그리고, 상기 콘덴서(12)는 상기 정류부(11)에서 정류된 전압을 평활하여 소정의 직류 전압(일반적으로 310V)으로 변환하고, 상기 인버터(13)는 상기 인버터 구동부(17)의 신호에 따라 각 상에 소정 교류 전압으로 변환하여 출력한다.

여기서, 상기 인버터(13)에 의해서 변환된 소정 교류 전압에 의해서 상기 고정자의 각 상(u, v, w)에 권선된 고정자 코일에 전류가 흐르고, 상기 전류에 의하여 형성된 자기장과 영구자석의 상호작용으로 회전자계가 발생되어 상기 회전자가 상기 회전자계와 동기되어 회전한다.

한편, 상기 회전자 위치 검출 회로(15)는 각 상에 따른 소정 교류 전압에 따라 상기 회전자의 위치를 검출하여 그 결과 신호를 출력한다.

그리고, 마이컴(16)은 상기 회전자 위치 검출 회로를 통해 검출된 회전자의 위치와 기 설정된 회전자의 소정 속도와 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 모터를 제어하기 위한 신호를 출력한다.

여기서, 상기 마이컴(16)에서 출력된 모터의 제어를 위한 신호는 상기 인버터 구동부(17)를 통해서 상기 인버터를 이루는 소정 스위치 소자(Q1 내지 Q6)와 같 은 전력 소자들을 구동하게 된다. 즉, 상기 스위치 소자들의 on/off에 의하여 상기 모터에 인가되는 교류 전압의 크기가 PWM(Pulse width modulation) 방식으로 제어되며, 이를 통해서 결과적으로 상기 모터에 인가되는 전류의 크기가 제어되며, 결국 상기 모터의 구동이 제어되는 것이다. 이러한 PWM 방식에 대해서는 당업자에게 잘 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 모터의 구동을 위한 PWM 방식은 전력 소자의 구동방법에서 나오게 된 것으로서, 전력 소자를 아날로그 파형의 기준값(여기서는 기준전압)으로 제어하게 되면 전력 소자의 능동영역에서 동작하게 되어 손실이 많이 발생하고 발열이 크게 나타난다.

따라서, 전력 소자의 포화 영역과 OFF 영역에서 전압 내지 전류를 제어하여 손실과 발열을 최소화하도록 제어하기 위하여 위와 같이 PWM 방식을 사용하게 된다.

그러나, 이러한 PWM 방식에 의한 모터의 구동 제어에 있어서도 인버터에 의한 손실이 발생되며, 이러한 손실의 가장 큰 부분은 상기 인버터의 스위치가 주기적으로 스위칭됨에 따른 스위칭 손실이다.

이러한 스위칭 손실에 대해서 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 스위칭되는 전력 소자가 on 되어 전류가 흐르게 되면 전류(I)는 전력 소자의 내부 저항과 전체 부하 저항에 의하여 제한되게 흐른다. 이 때 스위치에 걸리는 전압은 전력 소자의 내부 저항에 의한 손실 전압만 걸리게 되고, 인가 전압은 전체 부하에 걸리게 된다.

한편, 전력 소자가 off 되면 스위치에 인가 전압 전체가 걸리고 전류는 흐르지 않게 된다. 즉, 이렇게 전력 소자가 on/off 됨에 따라 전압 또는 전류 중 어느 하나는 거의 0이 되어 전력 손실이 없다고 볼 수 있다.

그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 off/on 되는 과도 시간 동안에는 전압과 전류가 모두 스위치에 걸리게 되어 전력 손실이 발생하게 되며, 이러한 전력 손실은 대부분 열로 나타난다.

물론, 이러한 손실은 도 4에 도시되지 않았지만 on/off 되는 과도 시간 동안에도 마찬가지로 발생되게 된다. 이러한 스위칭 손실에 의하여 인버터의 효율이 저하되며, 발열로 손실되는 전력 손실에 의하여 인버터의 온도가 상승하여 결국 모터 구동을 위한 운전 범위가 제한되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 문제점을 해결하기 위해서는 용량이 큰 인버터를 사용하거나, 별도로 방열을 위한 수단을 사용하여야 하므로, 전체적으로 모터의 크기가 커지거나, 또는 모터가 장착되는 가전기기 등의 크기가 커질 수 밖에 없었다. 그리고, 이러한 방열을 위한 수단을 통하여 모터의 제조가 용이하지 않은 문제가 있었다.

따라서, 저 비용으로 제조가 용이하며 인버터의 방열, 특히 스위칭 소자와 같은 전력 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 영구자석 회전자 모터가 요청되었다.

본 발명의 목적은 피씨비, 특히 피씨비에 구비되는 전력 소자에서 발생되는 열을 별도의 방열 수단을 구비하지 않고도 효과적으로 방열시킬 수 있는 영구자석 회전자 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조가 용이하고, 제조방법이 간단한 영구자석 회전자 모터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 피씨비가 브라켓 내부에 견고히 고정되며, 고정과 동시에 전기적 연결이 이루어지는 영구자석 회전자 모터를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 피씨비와 고정자 코일 간의 결선이 용이하고 오결선이 효과적으로 방지되며, 전기적 연결에 보다 신뢰성이 있는 영구자석 회전자 모터를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 고정자 코일이 권선된 고정자; 상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고 상기 피씨비와 대향되는 상면에 방열부가 형성되며, 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 고정자와 피씨비를 수용하는 브라켓을 포함하여 이루어지는 영구자석 회전자 모터를 제공한다.

여기서, 상기 고정자 코일은 인슐레이터를 통하여 상기 고정자에 권선되며, 상기 인슐레이터는 상기 고정자의 상부와 하부에 각각 결합되는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 브라켓은 방열부가 형성된 상부 브라켓과 상기 상부 브라켓과 결합되는 하부 브라켓을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓이 결합됨으로써 모터의 외관이 형성되며, 상기 브라켓 내부에 상기 고 정자와 상기 회전자가 수용된다.

상기 방열부는 복수 개의 냉각 리브를 포함함이 바람직하며, 상기 방열부는 상기 브라켓 상면에서 함몰된 함몰면을 포함함이 바람직하다. 즉 상기 브라켓 상면에서 함몰된 면에 상기 복수 개의 냉각 리브가 형성될 수 있다. 이러한 함몰면을 통하여 상기 방열부와 상기 전력 소자 간의 거리가 줄어들기 때문에 용이하게 상기 방열부와 상기 전력 소자가 접촉된 상태가 되도록 유지할 수 있다. 물론, 상기 함몰면을 통하여 방열 면적이 넓어지게 되며, 상기 함몰면에 냉각 리브를 형성함으로써 브라켓의 높이가 상기 냉각 리브로 인하여 높아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 함몰면은 상부 브라켓 상면 전체에 형성될 필요는 없고 전력 소자가 접하는 부분에 형성될 수 있다.

한편, 방열 효과를 더욱 높이기 위하여 상기 전력 소자와 상기 방열부 사이에는 방열 그리스가 칠해질 수 있다. 즉, 방열을 위해서는 열 대류로 인한 방열보다는 열 전도에 의한 방열이 보다 효과적이므로, 직접 상기 방열부에 접촉하는 전력 소자의 접촉부분뿐만 아니라 상기 방열 그리스를 통하여 간접적으로 상기 방열부에 접촉하는 전력 소자의 표면적을 높일 수 있다.

상기 피씨비는 나사 결합을 상기 방열부에 접촉하도록 상기 브라켓에 결합된 후, 상기 고정자에 고정됨이 바람직하다. 즉, 나사 결합을 통하여 상기 방열부에 상기 전력 소자가 확실히 접촉되도록 하는 것이 가능하다. 그리고, 상기 피씨비는 탭 터미널을 통하여 상기 고정자에 고정됨과 동시에 전기적으로 연결됨이 바람직하다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 인슐레이터에 고정자 코일이 권선되고 상기 인슐레이터에 고정자 코일의 터미널이 구비되는 고정자; 상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고 상기 피씨비와 상기 터미널 사이에 구비되어 상기 피씨비와 상기 터미널을 전기적으로 연결함과 동시에 상기 고정자에 대해서 상기 피씨비를 고정시키는 탭 터미널을 포함하여 이루어지는 영구자석 회전자 모터를 제공한다.

여기서, 상기 피씨비는 상면에 방열부가 형성된 상부 브라켓에 먼저 결합되며, 이 후 상기 상부 브라켓과 하부 브라켓이 결합됨과 동시에 상기 탭 터미널이 상기 터미널에 삽입되어 고정될 수 있다.

상기 탭 터미널은 몸체부를 포함하여 이루어지며, 상기 몸체부의 일단은 상기 피씨비에 형성된 홀에 삽입되고, 타단은 상기 터미널에 삽입된다.

상기 탭 터미널의 몸체부 좌우에는, 상기 몸체부의 강성 보강과 상기 피씨비와 상기 터미널 사이의 간격을 유지하기 위하여, 각각 전방과 후방으로 절곡된 지지부가 형성된다.

여기서, 상기 탭 터미널의 타단은 길이 방향을 따라 폭이 감소되도록 형성되어 원활히 상기 터미널에 삽입되도록 함이 바람직하다. 그리고 상기 탭 터미널의 타단은 선단이 라운드 형상으로 형성된 두 개의 포크 날로 이루어지며, 상기 탭 터미널이 상기 터미널에 삽입되었을 때 상기 고정자 코일의 말단이 상기 포크 날 사이로 삽입됨이 바람직하다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 전력 소자가 실장된 피씨비 에 탭 터미널을 고정시키는 (가)단계; 방열부가 형성된 브라켓 내측에 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 피씨비를 고정하는 (나)단계; 그리고 상기 탭 터미널을 고정자 코일이 권선된 고정자에 고정시켜 상기 피씨비와 상기 고정자 코일을 전기적으로 연결하는 (다)단계를 포함하여 이루어지는 영구자석 회전자 모터의 제조방법을 제공한다.

상기 (나)단계에서 상기 피씨비는 나사 결합을 통하여 상기 브라켓에 고정될 수 있다.

그리고, 상기 (다)단계는 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓의 결합과 동시에 이루어짐이 바람직하다.

따라서, 전술한 본 발명에 따르면 제조가 용이하고 효과적인 방열을 이룰 수 있는 영구자석 회전자 모터가 제공된다.

이하, 도 5 내지 7을 참조하여 본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터에 있어서 브라켓에 대해서 상세히 설명한다.

상기 브라켓은 내부에 고정자(150), 회전자(미도시), 피씨비(160) 등을 수용하며 전체적인 모터의 외관을 형성한다. 그리고, 상기 브라켓은 자체적으로 방열부(172)가 형성되어 상기 방열부를 통하여 모터 내부의 열을 방열시키게 된다.

상기 브라켓은 상부 브라켓(170)과 하부 브라켓(171)로 이루어질 수 있으며, 상기 상부 브라켓(170)과 하부 브라켓(171)이 결합됨으로써 내부의 구성요소들이 모두 수용되고 고정될 수 있다. 이러한 상부 브라켓(170)과 하부 브라켓(171)의 결합은 브라켓의 외면에 형성된 체결 보스(175) 사이에 나사 결합을 통하여 이루어질 수 있다.

상기 상부 브라켓(170)에는 방열부(172)가 형성된다. 물론, 하부 브라켓(171)에도 형성될 수 있지만, 피씨비(160)가 상부 브라켓 측에 위치되는 경우에는 상부 브라켓(170)에 방열부(172)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 방열부(172)는 상부 브라켓(170)의 상면에서 소정 깊이로 함몰된 함몰면(173)과 상기 함몰면에 형성된 복수 개의 냉각 리브(174)를 포함하여 이루어진다. 상기 함몰면(173)과 냉각 리브(174)는 외부 공기와 접하면 표면적을 넓혀 방열 성능을 향상시키게 된다. 한편, 상기 함몰면(173)을 통하여 상기 방열부(172)와 피씨비(160) 사이의 거리를 좁혀 방열부로 인한 모터 전체의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 방열부(172)는 상기 상부 브라켓의 상면 전체에 형성될 수 있다. 그러나, 피씨비(160)과 상기 상부 브라켓(170)과의 절연을 감안하면 상기 방열부는 상기 전력 소자(165)가 위치되는 부분을 포함하는 일정 부분에만 형성됨이 바람직하다. 이는 상기 전력 소자(165)에서 상기 방열부(172) 전도된 열이 다시 피씨비(160)에 실장된 다른 전기적 소자(미도시)들에 전달되는 것을 방지하기 위함이기도 하다.

한편, 상기 상부 브라켓(170)의 내면에는 피씨비와의 결합을 위한 체결 보스(176)가 형성된다. 그리고 상기 체결 보스(176)에는 체결홀(177)이 형성된다. 상 기 체결홀(177)과 피씨비(160)에 형성된 체결홀(161) 사이에 나사(178)가 관통되어 피씨비가 상부 브라켓(170) 내면에 고정된다.

이러한 브라켓은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 부식에 강하고 성형이 쉬운 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 알루미늄 다이캐스팅을 통하여 용이하게 제작하는 것이 가능하다. 이러한 알루미늄 재질은 열전도성이 매우 우수하므로 전술한 전력 소자에서 발생되는 열을 매우 우수하게 전도시켜, 상기 방열부(172)를 통하여 효과적으로 방열시키는 것이 가능할 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터에 있어서 피씨비(160)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 피씨비(160)에는 도 3에 도시된 각종 소자들이 실장되며, 전기적인 패턴들이 형성된다. 그리고, 전술한 바와 같이 상부 브라켓(170)에 고정되기 위한 체결홀(161)이 형성된다. 이러한 체결홀(161)들은 보다 견고한 고정 및 결합을 위하여 원주 방향을 따라 복수 개 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 피씨비(160)에는 상기 피씨비 상면보다 소정 높이 높도록 전력 소자(165)가 실장된다. 이러한 전력 소자들에서는 전술한 바와 같이 많은 열이 발생되며, 이러한 열을 효과적으로 방열시키는 것은 전술한 바와 같이 대단히 중요하다.

그리고, 상기 피씨비에는 고정자 코일(158)과 전기적 연결을 위한 홀(166)이 형성된다. 상기 홀은 u, v, w 각 상에 대응되어 3개 형성될 수 있다. 상기 홀(166)에 후술하는 터미널 탭(180)의 일단이 삽입되어 각 상에 대응되는 고정자 코 일(158)에 전류를 공급하게 된다. 물론, 상기 전기적 연결을 보다 견고히 하기 위해서 상기 터미널 탭(180)의 일단이 상기 홀(166)에 삽입된 후 솔더링이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터에 있어서 터미널 탭(180)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 터미널 탭(180)은 상기 피씨비(160)과 고정자 코일(158) 사이에서 전기적 연결이 이루어지도록 한다. 그리고, 자체적인 형상의 특징에 의해서 이러한 전기적 연결이 용이하게 이루어지게 되며, 아울러 고정자(150) 상부에서 피씨비(160)가 고정되는 역할을 수행하게 된다.

상기 터미널 탭(180)은 몸체부(181)와 지지부(182)를 포함하여 이루어진다. 상기 몸체부(181)의 일단은 피씨비(160)와 연결되고, 타단은 후술하는 터미널(154, 155, 156)에 삽입되어 고정자 코일(158)과 전기적 연결이 이루어진다.

상기 몸체부(181)의 일단은 피씨비(160)에 형성된 홀(166)에 용이하게 삽입되도록 모따기나 라운드가 형성됨이 바람직하다.

상기 몸체부(181)의 타단은 길이 방향을 따라 폭이 감소됨이 바람직하다. 마찬가지로 상기 터미널에 용이하게 삽입되도록 하기 위함이다. 즉, 결합 시 어느 정도의 위치적인 편차가 있더라도 상기 감소된 폭을 통하여 위치 편차가 보정되어 용이하게 결합될 수 있도록 하기 위함이다. 마찬가지로 상기 탭 터미널(180) 몸체부 타단의 선단(183) 형상은 모따기나 라운드 형상으로 형성됨이 바람직하다.

상기 선단(183)은 두 개의 포크 날로 이루어질 수 있다. 이러한 포크 날이 터미널(154, 155, 156)에 삽입되었을 때 상기 터미널에 삽입되어 고정된 고정자 코일(158)의 말단이 상기 포크 날 사이에 형성된 홈(184)에 삽입되어 견고히 고정된다. 따라서, 상기 홈(184)의 형상은 입구가 좁고 내부가 넓도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 피씨비(160)는 먼저 상부 브라켓(170)에 결합된 후 상기 고정자 상부에 결합됨이 바람직하다. 왜냐하면 상기 상부 브라켓(170)의 상면에 형성된 방열부(172)에 상기 전력 소자(165)가 접촉하도록 상기 피씨비를 고정하여야 하기 때문이다. 따라서, 상기 피씨비(160)과 상기 고정자 상부와 결합되기 위해서 사용자는 강한 힘으로 상부 브라켓(170) 내부로 고정자(150)를 밀어 넣게 될 것이다. 이 과정에서 상기 터미널 탭(180)에는 강한 힘이 걸리게 되므로 상기 터미널 탭(180)은 강성이 매우 좋아야 한다. 즉, 단순히 피씨비(160)를 먼저 고정자 상부와 결합시키는 경우보다는 강성이 우수해야 한다. 물론, 위치 편차에도 대응하여야 하므로 상기 터미널 탭(180)의 형상도 중요하며, 이에 대한 사항은 전술하였다.

이러한 요구되는 강성을 위하여 본 발명에 있어서의 터미널 탭은 소정 두께를 갖는 판형의 몸체부(182)를 갖도록 형성된다. 아울러 상기 몸체부(182)의 좌우에는 상기 몸체부의 강성 보강을 더욱 높이고 상기 피씨비(160)와 상기 터미널(154, 155, 156) 사이의 간격을 유지하기 위한 지지부(182)가 형성된다. 이러한 지지부는 상기 몸체부(182)와 일체로 형성되며, 각각 전방과 후방으로 절곡되어 형성된다.

본 발명에 따른 영구자석 회전자 모터에 있어서 고정자(150)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 고정자(150)는 고정자 코어(151)와 상기 고정자 코어의 상하부에 결합된 절연 재질의 상하 인슐레이터(152, 153)를 포함하여 이루어진다. 상기 인슐레이터는 고정자 코어(151)과 고정자 코일(158) 사이에 위치되어 절연 기능을 수행하고 고정자 코일(158)이 고정되도록 한다. 그리고, 상기 인슐레이터의 외주면을 따라 슬롯(159)이 형성되며 고정자 코일의 연결선(미도시)이 상기 슬롯(159)에 고정된다.

도 5에는 9 개의 고정자 코일(158)이 도시되어 있다. 예를 들어 3상 9극이 형성되도록 고정자 코일이 형성되어 있다면, 전원의 상은 u, v, w 3개이며, 각 상에 대한 고정자 코일은 120°간격으로 형성된다. 이러한 각 상의 고정자 코일의 말단은 상부 인슐레이터(152)에 형성된 터미널(154, 155, 156)에 각각 삽입되어 고정된다. 여기서, 상기 터미널은 상부 인슐레이터와 일체로 형성됨이 바람직하다.

즉, 본 발명에서는 고정자 코일(158)의 말단이 직접 피씨비(160)에 솔더링 등을 통하여 전기적 연결이 이루어지지 않고, 상기 터미널과 터미널 탭(180)을 통하여 상기 피씨비(160)와 전기적 연결 및 고정이 이루어진다. 따라서, 전기적 결선이 매우 용이하고, 오 결선이 방지되는 효과가 있다. 즉, 결선 시 고정자 코일의 말단이 직접 피씨비에 솔더링되는 경우에는 작업자가 착오로 피씨비의 특정 위치에 다른 상의 고정자 코일을 솔더링할 우려가 있다. 그러나, 본 발명에서는 순서대로 각각의 고정자 코일이 형성되고, 각 고정자 코일의 말단이 고정되는 터미널도 순서 대로 위치되어 있으므로 오결선이 효과적으로 방지될 수 있다.

한편, 미설명 부호 193은 상부 브라켓(170)에 형성된 베어링 고정부이며, 상기 고정부(193) 내에 상부 베어링(193)이 고정된다. 또한 하부 브라켓(171)에도 하부 베어링(미도시)이 고정되며, 이러한 베어링들을 통하여 회전자(미도시) 및 상기 회전자와 함께 회전하는 회전축(190)이 회전 가능하게 지지된다.

이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 영구자석 회전자의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 전력 소자(165)가 실장된 피씨비에 탭 터미널(180)을 고정시킨다. 이 후 보다 신뢰성이 있는 전기적 연결을 위하여 상기 피씨비와 상기 탭 터미널(180)에 솔더링이 이루어질 수 있다. 상기 피씨비와 상기 탭 터미널이 결합된 상태는 도 5에 잘 도시되어 있다.

이 후, 도 7에 도시된 바와 같이 피씨비(160)에 실장된 전력 소자(165)가 상부 브라켓(170)에 형성된 방열부(172)에 접촉하도록 상기 피씨비(160)에 고정시킨다. 이러한 피씨비(160)과 브라켓의 결합은 나사 결합을 통하여 이루어질 수 있다. 이러한 나사 결합을 통하여 방열부(172)와 전력 소자(165) 간에 확실한 접촉이 이루어지고, 모터의 진동 등에 의해서도 이러한 접촉이 확실히 유지될 수 있다.

이러한 접촉 유지는 매우 중요하다. 왜냐하면 열 전달은 대류에 의한 것보다는 열 전도에 의해서 효과적으로 이루어지기 때문이다. 따라서, 상기 전력 소자(165)에서 발생된 열은 열전도에 의해서 상기 방열부로 전달되고, 상기 방열부를 통해서 열이 방열된다.

물론, 전술한 바와는 달리 먼저 피씨비가 브라켓에 고정된 후, 상기 피씨비에 상기 탭 터미널(180)이 고정될 수도 있을 것이다. 그러나, 이 경우에는 피씨비의 전면에서 솔더링이 이루어지기는 어려울 것이다.

이러한 과정을 통하여 피씨비(160)와 상부 브라켓(170)이 결합되고, 이 후에 상기 피씨비(160)가 상기 고정자(150)에 고정된다. 즉, 탭 터미널을 상기 고정자에 구비되는 터미널에 고정시켜 상기 고정자 코일과 전기적으로 연결하게 된다.

한편, 이 과정에서 상기 피씨비(160)와 상기 고정자(150)과의 결합은 상기 상부 브라켓(170)과 상기 하부 브라켓(171)과의 결합과 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 먼저 상기 하부 브라켓(171) 내부의 적절한 위치에 고정자(150)을 고정시킨다. 그리고 상기 상부 브라켓(170)과 상기 하부 브라켓(171) 사이에 얼라인이 이루어진 상태에서 서로 결합됨으로써 상기 탭 터미널(180)이 상기 터미널에 삽입되어 상기 피씨비와 상기 고정자가 결합될 수 있다.

여기서, 상기 탭 터미널(180)은 전술한 바와 같은 형상과 충분한 강성을 갖기 때문에 보다 용이하게 영구자석 회전자 모터를 제조하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 전력 소자(165)와 상기 방열부(172)이 사이에는 방열 효과를 높이기 위하여 방열 그리스(미도시)가 칠해지는 것이 바람직하다. 이는 상기 방열부에 직접 접촉되는 전력 소자(165)의 일부분뿐만 아니라 상기 방열부(172)에 직접 접촉되지 않는 전력 소자의 일부분도 상기 방열 그리스를 통하여 상기 방열부와 접촉되도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 방열 그리스를 통하여 열전도되는 상기 전력 소자의 면적을 높이게 됨으로써 보다 방열 효과를 높일 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 피씨비에 실장된 전력 소자와 브라켓에 형성된 방열부와 접촉되도록 결합된다. 그러나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어 피씨비에 실장되되 전력 소자 이외에 방열을 필요로 하는 소자와 상기 브라켓에 형성된 방열부에 접촉되도록 결합될 수도 있다. 따라서 이러한 실시예의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 피씨비, 특히 피씨비에 구비되는 전력 소자에서 발생되는 열을 별도의 방열 수단을 구비하지 않고도 효과적으로 방열시킬 수 있다. 그리고 제조가 용이하고, 제조방법이 간단한 영구자석 회전자 모터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 피씨비가 브라켓 내부에 견고히 고정되며, 고정과 동시에 전기적 연결이 이루어져 내구성이 증진된 영구자석 회전자 모터를 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 피씨비와 고정자 코일 간의 결선이 용이하고 오결선이 효과적으로 방지되며, 전기적 연결에 보다 신뢰성이 있는 영구자석 회전자 모터를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 고정자 코일이 권선된 고정자;

   상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고

   상기 피씨비와 대향되는 상면에 방열부가 형성되며, 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 고정자와 피씨비를 수용하는 브라켓을 포함하여 이루어지고,

   상기 방열부는 상기 브라켓 상면에서 상기 전력 소자에 접하는 부분에서 함몰된 함몰면을 포함하여 이루어지는 영구자석 회전자 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 브라켓은 방열부가 형성된 상부 브라켓과 상기 상부 브라켓과 결합되는 하부 브라켓을 포함함을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 방열부는 복수 개의 냉각 리브를 포함함을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 함몰면에는 복수 개의 냉각 리브가 형성됨을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.
7. 고정자 코일이 권선된 고정자;

   상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고

   상기 피씨비와 대향되는 상면에 방열부가 형성되며, 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 고정자와 피씨비를 수용하는 브라켓을 포함하여 이루어지고,

   상기 전력 소자와 상기 방열부 사이에는 방열 그리스가 칠해짐을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.
8. 고정자 코일이 권선된 고정자;

   상기 고정자 상부에 고정되며, 전력 소자가 실장된 피씨비; 그리고

   상기 피씨비와 대향되는 상면에 방열부가 형성되며, 상기 전력 소자가 상기 방열부에 접촉하도록 상기 고정자와 피씨비를 수용하는 브라켓을 포함하여 이루어지고,

   상기 피씨비는 나사 결합을 통하여 상기 방열부에 접촉하도록 상기 브라켓에 결합된 후, 상기 고정자에 고정됨을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 피씨비는 탭 터미널을 통하여 상기 고정자에 고정됨과 동시에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 영구자석 회전자 모터.

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