KR101394407B1 - 기판 내장형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단면 PCB와 고정자 권선을 전기적으로 연결하는 단자핀이 금속 기둥 형태의 연결부와 연결부의 양단에 수직으로 형성되는 금속 기둥 형태의 고정핀과 솔더링핀으로 구성되도록 함으로써, 고정핀과 고정자 권선을 1차 납땜한 상태에서, 솔더링핀을 PCB의 회로패턴에 2차로 가열 납땜하더라도, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전달되는 것을 억제하도록 할뿐만 아니라, 모터 제조단가를 낮출 수 있다.
본 발명의 기판 내장형 모터에 있어서, 자계를 형성하는 권선이 구비된 고정자; 고정자가 형성한 자계에 의해 회전하는 회전자; 한쪽면에만 회로패턴이 형성되어 있고, 상기 회로패턴의 형성면이 상기 고정자와 상기 회전자를 향하도록 상기 고정자 상단에 설치되며, 상기 고정자 권선에 전기신호를 인가하는 단면 PCB; 및 고정핀과 솔더링핀 및 연결부로 이루어지고, 상기 고정자 상면에 형성되는 단자핀;을 포함하되, 상기 연결부는 상기 고정핀과 상기 솔더링핀을 전기적으로 연결시키는 금속 기둥이고, 상기 고정핀과 상기 솔더링핀은 상기 연결부의 양단에 수직으로 형성된 금속 기둥을 포함한다.

Description

기판 내장형 모터{A motor including a printed circuit board}

본 발명은 PCB(printed circuit board; 인쇄회로기판) 이 내장되어 동작하는 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단면 PCB와 고정자 권선을 전기적으로 연결하는 단자핀의 구조를 개선한 기판 내장형 모터에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 공조기와 같은 가전기기에는 압축기나 송풍기를 구동하기 위한 모터가 사용되고 있는 바, 근래에는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의한 인버터 운전을 가능하게 하기 위해 브러시리스 모터가 채택되고 있다.

도 1a 내지 도 1c는 이러한 종래의 모터 구조를 도시한 도면이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 모터는 고정자(100)와 회전자(103) 및 PCB(printed circuit board; 인쇄회로기판)(105)를 포함한다.

여기서, 고정자(100)는 절연체로 형성된 고정자 몸체(101)와 몸체(101) 내부에 구비되어 자계를 형성하는 고정자 권선(102)으로 이루어지며, 회전자(103)는 고정자(100)가 형성한 자계에 의해 회전하게 된다.

PCB(105)는 회로패턴이 인쇄되어 있고, 각종 회로소자, 예를 들어 PWM 드라이버 IC, 저항 및 콘덴서 등이 실장되며, 고정자 권선(102)에 전기신호를 인가하여 회전자(103)의 동작을 제어하게 된다.

필요에 따라서는, 고정자(100) 상부에 PCB(105)를 지지하기 위한 절연성의 지지부가 형성될 수도 있다.

그리고, PCB(105)가 고정자 권선(102)에 전기신호를 인가하기 위해서는, PCB(105)와 고정자 권선(102)간에 전기적 접속이 이루어져야 하는데, 고정자 권선(102)을 PCB(105)에 직접 납땜할 경우, 고정자 권선(102)은 그 강도가 약하여 끊어지기 쉽기 때문에, 고정자(100) 상면에 금속 기둥 형태의 단자핀(106)을 형성하고, 단자핀(106)에 고정자 권선(102)의 일단을 감은 상태에서 1차 납땜을 한 후, 단자핀(106)의 일단을 PCB(105)에 2차 납땜함으로써, PCB(105)와 고정자 권선(102)간에 전기적 접속이 이루어지도록 한다.

한편, PCB(105)에는 회전자(103)의 회전각을 감지하기 위한 홀센서가 실장되는데, 도 1b에 도시된 바와 같이, 한쪽 면에만 회로패턴이 형성된 단면 PCB(110)를 사용할 경우, 홀센서는 단면 PCB(110)의 회로패턴이 형성된 면(111)에 실장된다.

이 때, 단면 PCB(110)에 실장된 홀센서가 회전자의 회전각을 감지하도록 하기 위해, 단면 PCB(110)는 회로패턴 형성면(111)이 회전자와 고정자가 위치한 아래쪽을 향하도록 설치된다.

그러나, 이와 같이 단면 PCB(110)를 설치하는 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단자핀(114)과 고정자 권선(113)을 1차 납땜한 상태에서, 단자핀(114)의 일단을 PCB(110)의 회로패턴에 2차 납땜을 하게 되면, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전도되어 1차 납땜 부분에 불량이 많이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1c에 도시된 바와 같이, 양쪽면 모두에 회로패턴이 형성된 양면 PCB(120)기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 양면 PCB(120)는 홀센서가 회전자의 회전각을 감지할 수 있도록 홀센서가 설치된 면이 회전자와 고정자가 위치한 아래쪽을 향하도록 설치된다.

이와 같이 양면 PCB(120)를 사용할 경우, 도 1c에 도시된 바와 같이, 금속 기둥 형태의 단자핀(124)과 고정자 권선(123)을 1차 납땜한 상태에서, 단자핀(124)의 일단을 홀센서가 설치된 PCB(120) 면의 반대쪽 면에 형성된 회로패턴에 2차 납땜을 하게 되면, 1차 납땜 부분과 2차 납땜 부분(126)이 일정 거리 이상 이격되어 있기 때문에, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전달되는 것이 억제된다.

그러나, 양면 PCB는 제조단가가 높기 때문에, 양면 PCB를 사용하게 되면, 단면 PCB를 사용하는 경우에 비해, 비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한 선행기술문헌(일본 공개특허공보 2008-011650)은 코일을 과열하지 않고 권선단부와 기판의 전기적 접속을 가능하게 하는 방법을 제안하고 있으나, 상술한 바와 같이 양면 PCB를 사용하는 것으로서 단면 PCB를 사용하는 경우에 비해, 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은, 단면 PCB와 고정자 권선을 전기적으로 연결하는 단자핀이 금속 기둥 형태의 연결부와 연결부의 양단에 수직으로 형성되는 금속 기둥 형태의 고정핀과 솔더링핀으로 구성되도록 함으로써, 고정핀과 고정자 권선을 1차 납땜한 상태에서, 솔더링핀을 PCB의 회로패턴에 2차로 가열 납땜하더라도, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전달되는 것을 억제하도록 할뿐만 아니라, 모터 제조단가를 낮추는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 내장형 모터는 자계를 형성하는 권선이 구비된 고정자; 고정자가 형성한 자계에 의해 회전하는 회전자; 한쪽면에만 회로패턴이 형성되어 있고, 상기 회로패턴의 형성면이 상기 고정자와 상기 회전자를 향하도록 상기 고정자 상단에 설치되며, 상기 고정자 권선에 전기신호를 인가하는 단면 PCB; 및 고정핀과 솔더링핀 및 연결부로 이루어지고, 상기 고정자 상면에 형성되는 단자핀;을 포함하되,

상기 연결부는 상기 고정핀과 상기 솔더링핀을 전기적으로 연결시키는 금속 기둥이고, 상기 고정핀과 상기 솔더링핀은 상기 연결부의 양단에 수직으로 형성된 금속 기둥이다.

또한, 상기 고정핀에는 상기 고정자 권선의 일단이 납땜되고, 상기 솔더링핀의 일단은 상기 단면 PCB의 회로패턴에 납땜된다.

또한, 상기 단면 PCB는 회로패턴 형성면에 상기 회전자의 회전각을 감지하는 홀센서가 실장되어 있다.

또한, 상기 고정핀과 상기 고정자 권선의 납땜은 초음파 납땜이고, 상기 솔더링핀과 상기 단면 PCB의 납땜은 가열 납땜이다.

또한, 상기 단면 PCB는 상기 고정핀과 상기 솔더링핀이 삽입되는 홀이 형성되어 있다.

본 발명은 단면 PCB와 고정자 권선을 전기적으로 연결하는 단자핀이 금속 기둥 형태의 연결부와 연결부의 양단에 수직으로 형성되는 금속 기둥 형태의 고정핀과 솔더링핀으로 구성되도록 함으로써, 고정핀과 고정자 권선을 1차 납땜한 상태에서, 솔더링핀을 PCB의 회로패턴에 2차로 가열 납땜하더라도, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전달되는 것을 억제하도록 할뿐만 아니라, 모터 제조단가를 낮추는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 모터 구조를 도시한 도면.
도 1b는 한쪽면에만 회로패턴이 형성된 단면 PCB를 사용한 종래의 모터 구조를 도시한 도면.
도 1c는 양쪽면 모두에 회로패틴이 형성된 양면 PCB를 사용한 종래의 모터 구조를 도시한 도면.
도 2는 단면 PCB를 사용한 본 발명의 모터 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 모터에 적용되는 단면 PCB의 양쪽면을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 고정자에 형성된 단자핀과 단면 PCB가 결합된 구조를 확대 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기판 내장형 모터의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 모터 구조를 도시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 모터에 적용되는 단면 PCB(printed circuit board; 인쇄회로기판)의 양쪽면을 도시하는 도면이고, 도 4는 고정자에 형성된 단자핀과 단면 PCB가 결합된 구조를 도시하는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터는 고정자(200)와 회전자(203) 및 PCB(205)를 포함한다.

여기서, 고정자(200)는 절연체로 형성된 몸체(201)와 몸체(201) 내부에 구비되어 자계를 형성하는 권선(202)으로 이루어지며, 회전자(203)는 고정자(200)가 형성한 자계에 의해 회전하게 된다.

PCB(205)는 회로패턴이 인쇄되어 있고, 각종 회로소자, 예를 들어 PWM 드라이버 IC, 저항 및 콘덴서 등이 실장되며, 고정자의 권선(202)에 전기신호를 인가하여 회전자(203)의 동작을 제어하게 된다.

그리고, PCB(205)가 고정자 권선(202)에 전기신호를 인가하기 위해서는, PCB(205)와 고정자 권선(202)간에 전기적 접속이 이루어져야 하는데, 고정자 권선(202)을 PCB(205)에 직접 납땜할 경우, 고정자 권선(202)은 그 강도가 약하여 끊어지기 쉽기 때문에, 고정자(200) 상면에 금속재질의 단자핀(206)을 형성하고, 단자핀(206)에 고정자 권선(202)의 일단을 감은 상태에서 1차 납땜을 한 후, 단자핀(206)의 일단을 PCB(205)에 2차 납땜함으로써, PCB(205)와 고정자 권선(202)간에 전기적 접속이 이루어지도록 한다.

여기서, 고정자(200)의 상면에 단자핀(206)을 형성하는 것은, 단자핀(206)을 고정자(200) 상면에 접착제로 부착하든가, 혹은 고정자(200)의 상면이 플라스틱 재질인 경우 단자핀(206)을 열압착하여 부착함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 단자핀(206)은 높은 전기전도성을 갖는 구리 등의 금속으로 형성하는 것이 바람직하며, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이,

형상으로서, 고정핀(216)과 솔더링핀(217) 및 연결부(215)로 이루어진다.

연결부(215)는 일정 길이를 갖는 금속 기둥으로서 고정핀(216)과 솔더링핀(217)이 일정 거리 이격된 상태에서 전기적으로 연결되도록 한다.

고정핀(216)과 솔더링핀(217)은 연결부(215)의 양단에 수직으로 형성된 금속 기둥으로서, 고정핀(216)은 고정자 권선(213)의 일단이 납땜 고정되고, 솔더링핀(217)은 그 끝단의 일부가 PCB(210)의 회로패턴에 납땜된다.

한편, 고정핀(216)과 솔더링핀(217)은 PCB(210)에 형성된 홀(218)에 삽입되어, PCB(210)에 의해 지지되기 때문에, 외부 충격에 의해서 흔들리거나 파손되지 않게 된다.

본 발명의 PCB는 단면 PCB(205)로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 양면 중 한쪽면에만 회로패턴이 형성되어 있고, 회로패턴이 형성된 면(211)에 회전자의 회전각을 감지하기 위한 홀센서가 실장된다. 따라서, 본 발명의 단면 PCB(205)는 실장된 홀센서가 회전자의 회전각을 감지하도록 하기 위해, 회로패턴 형성면(211)이 회전자와 고정자가 위치한 아래쪽을 향하도록 한 상태로 고정자 상단에 설치된다.

단면 PCB(205)는 외곽 영역에 고정핀(216)과 솔더링핀(217)이 삽입되는 홀(207)이 형성되어 있고, 중심부에는 회전자의 중심축(204)이 삽입될 수 있는 홀이 형성되어 있다.

전술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 단자핀(214)을 매개로 하여 단면 PCB(210)와 고정자 권선(213)을 전기적으로 연결한 상태도가 도 4에 도시되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고정자 권선(213)은 그 일단이 고정핀(216)에 감겨진 상태에서, 고정핀(216)에 납땜(219)되어 고정된다. 고정자 권선(213)이 알루미늄인 경우에는 통상의 가열 납땜이 어렵기 때문에 초음파 납땜을 이용하면 납땜을 쉽게 할 수 있다. 초음파 납땜은 공지된 기술이므로, 구체적인 설명은 생략한다.

이후, 고정핀(216)과 솔더링핀(217)이 단면 PCB(210)에 형성된 홀(218)에 삽입된 상태에서, 솔더링핀(217)은 단면 PCB(210)의 회로패턴에 가열 납땜된다.

따라서, 본 발명에 의한 단자핀(214)을 매개로 하여 단면 PCB(210)와 고정자 권선(213)을 전기적으로 연결할 경우에는, 고정핀(216)과 고정자 권선(213)을 1차 납땜한 상태에서, 솔더링핀(217)을 PCB(210)의 회로패턴에 2차로 가열 납땜을 하더라도, 1차 납땜 부분과 2차 납땜 부분(219)이 연결부(215)의 길이만큼 이격되어 있기 때문에, 2차 납땜시 발생하는 고열이 1차 납땜 부분으로 전달되는 것이 억제될 뿐만 아니라, 단면 PCB(210)를 사용하기 때문에 제조단가가 낮아지게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 기판 내장형 모터의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

그러므로 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100; 고정자 101; 고정자 몸체
102; 고정자 권선 103; 회전자
104; 중심축 105; PCB
106; 단자핀
110; 단면 PCB 111; 회로패턴 형성면
112; 고정자 몸체 113; 고정자 권선
114; 단자핀 115; 홀
116; 납땜부 117; 지지부
120; 양면 PCB 121; 회로패턴 형성면
122; 고정자 몸체 123; 고정자 권선
124; 단자핀 125; 홀
126; 납땜부 127; 지지부
200; 고정자 201; 고정자 몸체
202; 고정자 권선 203; 회전자
204; 중심축 205; 단면 PCB
206; 단자핀 207; 홀
210; 단면 PCB 211; 회로패턴 형성면
212; 고정자 몸체 213; 고정자 권선
214; 단자핀 215; 연결부
216; 고정핀 217; 솔더링핀
218; 홀 219; 납땜부
220; 지지부

Claims (5)

1. 기판 내장형 모터에 있어서,
   몸체 내부에서 외곽선을 따라 자계를 형성하는 권선이 구비된 고정자;
   상기 고정자의 권선이 구비된 영역의 내측 영역에 구비되며 고정자가 형성한 자계에 의해 회전하는 회전자;
   상기 고정자 상면에 수직방향으로 적층되며, 상기 고정자와 대향하는 일면에 회로패턴이 형성되어 상기 고정자의 권선에 전기신호를 인가하는 단면 PCB; 및
   상기 권선의 일단이 납땜 고정되고, 상기 단면 PCB의 회로패턴이 형성되지 않은 영역에 형성된 홀에 삽입되어 상기 PCB를 고정하는 고정핀과 끝단의 일부가 상기 단면 PCB의 회로패턴이 형성된 영역에 형성된 홀에 삽입되어 상기 회로패턴에 납땜되는 솔더링핀 및 상기 고정핀과 상기 솔더링핀을 전기적으로 연결시키며 상기 고정자 상면에 형성된 연결부로 이루어지는 단자핀을 포함하고,
   상기 고정자의 상면에 부착된 단자핀의 상기 고정핀에는 상기 고정자의 권선이 초음파 납땜된 후, 상기 단면 PCB가 적층되면 상기 고정핀과 상기 솔더링핀이 상기 형성된 홀에 삽입된 상태에서 상기 솔더링핀의 끝단의 일부는 상기 단면 PCB의 회로패턴에 가열 납땜되고,
   상기 단면 PCB는 회로패턴 형성면에 상기 회전자의 회전각을 감지하는 홀센서가 실장되는 것을 특징으로 하는 기판 내장형 모터.
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