KR101344280B1 - 이너 로터형 몰드 모터 - Google Patents

이너 로터형 몰드 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이너 로터형 몰드 모터를 PWM 제어하더라도 전기부식이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 이너 로터형 몰드 모터에 관한 것이다.
본 발명은 고정자가 몰드 수지에 의해 몰드 성형되어 케이스가 형성되고, 상기 고정자의 내주 측에 회전자가 회전가능하게 배치된 이너 로터형 몰드 모터에 있어서, 모터의 회전축; 상기 회전축의 상단 및 하단을 각각 회전 가능하게 지지하는 상단 베어링과 하단 베어링; 상기 고정자의 상측에 배치되며 접지 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판; 상기 상단 베어링을 감싸는 상단 베어링 캡; 상기 상단 베어링 캡에 대해 상기 상단 베어링의 외륜을 하방으로 밀어내는 탄성 가압 수단 및 상기 상단 베어링 캡과 상기 접지 패턴을 전기적으로 연결시키는 연결 와이어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에서, 상기 인쇄회로기판의 중앙 부위에는 상기 상단 베어링 캡이 노출되는 통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 탄성 가압 수단은 웨이브 와셔인 것을 특징으로 한다.

Description

이너 로터형 몰드 모터{inner type mold motor}
본 발명은 이너 로터형 몰드 모터에 관한 것으로, 특히 전기부식을 효과적으로 방지할 수 있는 이너 로터형 몰드 모터에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 공조기와 같은 가전 기기에는 압축기나 송풍기를 구동하기 위한 모터가 사용되고 있는바, 이들 모터로 근래에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의한 인버터 운전이 가능한 브러시리스 직류 모터가 주로 사용되고 있다. 그리고 이러한 브러시리스 직류 모터의 케이스에는 브러시리스 모터를 구동하기 위한 각종 회로 소자, 예를 들어 PWM 드라이버 IC, 각종 저항과 콘덴서 등이 실장되어 있는 인쇄회로기판이 모터를 구성하는 스테이터 및 로터와 함께 내장되어 있다.
그런데, PWM 제어에 의해 구동되는 브러시리스 직류 모터에서는 전기부식(電蝕)이 발생할 가능성이 있다. 전기부식의 원인은 브래킷의 전위가 케이스를 구성하고 있는 몰드 수지에 대해 전위가 떠있는(floating) 형태로 되기 때문에 불안정하다는 것에 기인한다. 즉, 모터를 PWM 제어와 같이 고주파로 제어하는 경우에는 출력측 볼베어링의 외륜과 동일한 전위인 출력측 브래킷 및 반출력측 볼베어링의 외륜과 동일한 전위인 반출력측 브래킷의 전위가 변하면 볼베어링의 내륜과 외륜을 통한 순환전류가 흐르게 된다. 그리고 이러한 순환전류에 의해 볼베어링에 전기부식이 발생하는데, 이이 따라 모터의 수명이 단축됨은 물론 볼베어링의 부식으로 인하여 소음이 발생되는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 전기부식을 방지할 수 있도록 한 이너 로터형 몰드 모터가 2008년 특허공개 제 109168호(이하 '선행기술'이라 한다)에 개시되어 있는바, 도 1은 선행기술에 따른 이너 로터형 몰드 모터의 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 선행기술에 따른 이너 로터형 몰드 모터에서는 강판을 적층시킨 고정자 철심(12)에 프리몰드(pre-mold)를 실시함으로써 절연층(14)이 형성되고, 다시 이러한 절연층(14)에 코일(16)이 감겨져서 링 형상의 고정자(18)가 형성된다.
고정자(18)의 출력측 면에는 도넛 형상의 인쇄회로기판(20)이 설치되는데, 이러한 인쇄회로기판(20)은 절연층(14)으로 이루어진 지지벽에 의해 지지된다. 인쇄회로기판(20)에는 몰드 모터(10)를 구동하는 전자부품, 예를 들어 몰드 모터가 브러시리스 모터인 경우에 인버터 회로 및 논리회로 등을 구성하는 전자부품이 실장되어 있다.
상기와 같이 인쇄회로기판(20)과 고정자(18)가 몰드 수지에 의해 일체로 성형되어 모터 프레임(22)을 형성한다. 이 경우에 모터 프레임(22)은 원통형상이며, 출력측 면에는 금속제의 브래킷(24)이 일체로 매설되어 있다. 출력측 브래킷(24)의 내주측은 모터 프레임(22)으로부터 노출된 상태로 되어 있다. 상기와 같이 하여 형성한 모터 프레임(22)의 내주 측에는 회전자(26)가 수납되는데, 회전자(26)에는 금속성 회전축(28)이 관통되어 있다. 회전축(28)의 출력측은 볼베어링(30)을 통해 브래킷(24)에 회전가능하게 고정되어 있다.
한편, 회전자(26)의 반출력측 회전축(28)은 베어링(32)을 통해 금속제의 반출력측 브래킷(34)에 부착되어 있는데, 브래킷(34)은 다시 모터 프레임(22)의 반출력측 면에 끼움결합되어 있다.
출력측 브래킷(24)과 반출력측 브래킷(34) 사이에는 전도성 부재인 전도성 테이프(36)가 부착되어 있다. 도면에서 미설명 부호 38 및 40은 모터 프레임(22)의 출력측과 반출력측에 부착된 진동방지용 고무를 나타낸다. 전술한 바와 같이 선행기술에 따르면, 전도성 테이프(36)에 의해 출력측 브래킷(24)과 반출력측 브래킷(34)이 단락되어 있기 때문에 양측 브래킷(24, 34)의 전위가 동일해지고, 이에 따라 순환전류가 발생하지 않게 됨으로써 볼베어링(30),(32)에 전기부식이 발생하지 않게 된다.
그러나 전술한 바와 같은 선행기술에 따르면, 전도성 테이프가 접착제에 의해 브래킷에 고정되어 있기 때문에 접착제 성분이 약한 경우에는 접합이 해제될 수 있을 뿐만 아니라 전도성 테이프가 외부로 노출되어 있기 때문에 취급 과정에서의 부주의에 의해 손쉽게 파손됨으로써 양측의 브래킷 사이가 전기적으로 단선되는 문제점이 있었다.
무엇보다도 출력측 브래킷과 반출력측 브래킷이 비록 등전위를 유지하더라도 접지에는 연결되어 있지 않기 때문에 접지에 대해서는 플로팅 상태가 그대로 유지되고, 이에 따라 먼지 등의 이물질에 의해 아크가 발생하여 수명이 단축되거나 안전 사고가 유발될 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이너 로터형 몰드 모터를 PWM 제어하더라도 전기부식이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 이너 로터형 몰드 모터를 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고정자가 몰드 수지에 의해 몰드 성형되어 케이스가 형성되고, 상기 고정자의 내주 측에 회전자가 회전가능하게 배치된 이너 로터형 몰드 모터에 있어서, 모터의 회전축; 상기 회전축의 상단 및 하단을 각각 회전 가능하게 지지하는 상단 베어링과 하단 베어링; 상기 고정자의 상측에 배치되며 접지 패턴이 형성되어 있는 인쇄회로기판; 상기 상단 베어링을 감싸는 상단 베어링 캡; 상기 상단 베어링 캡에 대해 상기 상단 베어링의 외륜을 하방으로 밀어내는 탄성 가압 수단 및 상기 상단 베어링 캡과 상기 접지 패턴을 전기적으로 연결시키는 연결 와이어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에서, 상기 인쇄회로기판의 중앙 부위에는 상기 상단 베어링 캡이 노출되는 통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 탄성 가압 수단은 웨이브 와셔인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이너 로터형 몰드 모터에 따르면, 축전압에 의해 발생된 전하를 확실하게 접지로 빠져나가게 함으로써 축전압에 의한 전식 소음을 감소시킴은 물론이고 모터의 수명을 연장시킬 수가 있다.
도 1은 종래 이너 로터형 몰드 모터의 단면도.
도 2는 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 단면도.
도 3은 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 사시도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터는 강판을 적층시킨 고정자 철심에 프리몰드를 실시함으로써 절연층이 형성되고, 다시 이러한 절연층에 코일이 감겨져서 링 형상의 고정자(110)가 형성된다.
고정자(110)의 후측(도 2에서 상측)에는 도넛 형상의 인쇄회로기판(130)이 설치되는데, 이러한 인쇄회로기판(130)은 절연층으로 이루어진 지지벽에 의해 지지된다. 인쇄회로기판(130)은, 예를 들어 양면 PCB로 이루어져서 몰드 모터를 구동하는 각종 전자부품, 예를 들어 몰드 모터가 브러시리스 모터인 경우에 인버터 회로 및 논리회로 등을 구성하는 전자부품이 상호 전기적으로 연결된 상태에서 기판의 양면에 적절하게 분산되어 배치되어 있다. 인쇄회로기판(130)의 상면(도 3 참조)에는 또한 접지 패턴(132)이 형성되어 있는데, 이러한 접지 패턴(132)은 접지용 전선(GND)에 의해 외부 접지와 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(130)과 고정자(110)는 합성수지에 의해 함께 몰딩됨으로써 몰드 케이스(100)와 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에 몰드 케이스(100)는 원통형상으로 이루어질 수 있는데, 몰드 케이스(100)의 내주 측에는 금속 재질의 회전축(140)이 관통되어 있는 회전자(120)가 수납된다. 회전축(140)의 하단에는 하단 베어링(155)이 하단 베어링 캡(150)에 수납된 채로 회전축(140)을 회전 가능하게 지지하고 있고, 상단에도 역시 상단 베어링이 상단 베어링 캡(160)에 수납된 채로 회전축(140)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 상단 베어링 캡(160)은 도전성 재질, 예를 들어 금속 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 상단 베어링은 다시 몰드 케이스(100)에 대해 고정되어 있는 베어링 외륜(162), 회전축(140)과 함께 회전하는 베어링 내륜(166) 및 베어링 외륜(162)와 베어링 내륜(166) 사이에 개재되는 볼(164)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상단 베어링 캡(160) 내부의 상기 상단 베어링 상측에는 상단 베어링 캡(160)에 대해 베어링 외륜(162)을 하방으로 탄력적으로 밀어내는 웨이브 와셔(168)가 설치되어 있다.
잘 알려진 바와 같이, 웨이브 와셔(168)는 상하로 웨이브가 형성되어 있는 금속 재질의 링으로 이루어져서 회전축(140)에 끼워져 있는 상기 상단 베어링의 베어링 외륜(162)을 상단 베어링 캡(160)에 대해 스프링 탄성(웨이브)으로 지지해 주면서 소음의 감소와 베어링 수명을 연장시켜 주는 기능을 수행한다. 인쇄회로기판(130)의 중앙 부위에는 상단 베어링 캡(160)이 노출되는 통공이 형성되어 있는바, 상단 베어링 캡(160)의 외면(상면)은 연결 와이어(170)에 의해 인쇄회로기판(130)의 접지 패턴(132)과 전기적으로 연결되어 있다.
이하에는 본 발명의 이너 로터형 몰드 모터의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저 모터의 회전축(140)이 돌기 시작하면 하단 베어링(155)의 내륜과 상단 베어링 외륜(162) 사이에는 전위차가 발생되는데, 본 발명에서는 상단 베어링 외륜(162)이 웨이브 와셔(168)에 의해 하방으로 압력을 받기 때문에 상단 베어링(155)의 내륜과 상단 베어링 외륜(162)이 볼(164)을 경유하여 전기적인 접촉을 상시 유지하게 된다. 결과적으로, 회전축(140) -> 상단 베어링 내륜(166) -> 볼(164) -> 상단 베어링 외륜(162) -> 상단 베어링 캡(160) -> 접지 패턴(132)을 거쳐서 축전압에 의한 전하가 접지로 빠져나가게 된다.
더욱이 도 2에 도시한 바와 같이 회전축(140)이 아래를 향하도록 모터가 설치되는 경우에 상단 베어링의 자중이 더해져서 상단 베어링 내륜(166)과 상단 베어링 외륜(162)이 보다 확실하게 전기적인 접촉을 유지하게 된다. 또한 접지 패턴(132)이 외부의 접지용 배선(GND)와 연결되어 있기 때문에 축전압에 의한 전하가 더욱 신속하게 빠져나갈 수가 있다.
본 발명의 이너 로터형 몰드 모터는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있을 것이다. 예를 들어 전술한 실시예에서는 상단 베어링 외륜을 하방으로 미는 탄성 수재로 웨이브 와셔를 예로 들었으나, 통상의 판 스프링이나 코일 스프링이 사용될 수도 있을 것이다.
10: 몰드 모터, 18: 고정자,
22: 모터 프레임, 24: 브래킷,
26: 회전자, 28: 회전축,
30, 32: 볼베어링, 34: 브래킷,
36: 전도성 테이프,
100: 몰드 케이스, 110: 고정자,
120: 회전자, 130: 인쇄회로기판,
132: 접지 패턴, 140: 회전축,
150: 하단 베어링 캡, 155: 하단 베어링,
160: 상단 베어링 캡, 162: 베어링 외륜,
164: 볼, 166: 베어링 내륜,
168: 웨이브 와셔, 170: 연결 와이어

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 고정자가 몰드 수지에 의해 몰드 성형되어 케이스가 형성되고, 상기 고정자의 내주 측에 회전자가 회전가능하게 배치된 이너 로터형 몰드 모터에 있어서,
    모터의 회전축;
    상기 회전축의 상단 및 하단을 각각 회전 가능하게 지지하는 상단 베어링과 하단 베어링;
    상기 고정자의 상측에 배치되며 접지 패턴이 형성되되, 중앙 부위에는 상기 상단 베어링 캡이 노출되는 통공이 형성되어 있는 인쇄회로기판;
    상기 상단 베어링을 감싸는 상단 베어링 캡;
    상기 상단 베어링 캡에 대해 상기 상단 베어링의 외륜을 하방으로 밀어내는 탄성 가압 수단 및
    상기 상단 베어링 캡과 상기 접지 패턴을 전기적으로 연결시키는 연결 와이어를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이너 로터형 몰드 모터
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 가압 수단은 웨이브 와셔인 것을 특징으로 하는 이너 로터형 몰드 모터.
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