KR101397923B1 - Ｂｌｄｃ모터의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 영구자석을 갖는 회전자 및 코일이 권취된 고정자가 내장된 하우징이 전기회로가 장착된 제어기판과 전기적으로 연결되는 BLDC모터의 구조에 있어서, 상기 하우징은 일측으로 돌출된 돌출부를 포함하되 상기 돌출부에는 코일과 전기적으로 연결된 터미널이 장착되고, 상기 제어기판은 전기회로와 전기적으로 연결된 소켓이 장착되며, 상기 하우징과 제어기판이 결합될 때, 상기 터미널과 소켓은 통전(通電)이 이뤄지도록 접촉하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 하우징에 돌출부가 구성되고 제어기판에는 소켓이 장착되되, 하우징과 제어기판의 결합 시 상기 돌출부와 소켓은 전기적으로 연결됨에 따라 종래의 전선 및 커넥터를 삭제할 수 있는 효과가 있다. 더 상세하게는, 본 발명은 종래의 구조와 대비하여 별도의 커넥터 조립공정 삭제할 수 있고, 접점방식을 통하여 전기적 연결이 이뤄지므로 조립의 편리성을 도모할 수 있으며, 전선의 납땜불량에 다른 작동불량을 억제할 수 있고, 수작업공정에 따른 누락이나 오결선을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

ＢＬＤＣ모터의 구조{Structure of brushless direct current motor}

본 발명은 BLDC모터의 구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는, 하우징 내에 영구자석으로 구성된 회전자 및 코일이 권취되되 상기 코일로 3상의(또는 4상의) 전류가 공급되는 고정자가 장착된 본체부;와 3상의(또는 4상의) 전선들로 인가되는 전류의 상(Phase)을 제어하기 위한 제어부;가 (전선의 연결없이) 직접적으로 연결되는 BLDC모터의 구조에 관한 것이다.

BLDC모터는 DC모터의 단점인 브러쉬가 마모되는 문제를 해소하기 위해 개발된 것으로서 브러쉬가 삭제된 구조를 갖되, 보다 향상된 속도 및 토크를 가지며 응답성이 빠르고 내구성이 길며 회전속도 및 회전방향의 제어가 가능하여 차량을 포함한 여러분야에서 널리 사용되고 있다.

BLDC모터는 기본적으로 회전자에 영구자석을 장착하고 고정자에 코일을 권취한 구조를 갖되, 홀센서(hall sensor)나 포토다이오드(photo diode) 등과 같은 센서류를 통해 회전자의 회전상태를 파악 또는 감지하여 이에 따라 코일에 인가되는 전류의 상을 제어함으로서 동작하도록 구성된다.

상기 BLDC모터는 센서류를 통하여 전기각(electrical angle)을 검출하고 상기 전기각에 따라 고정자에 3상 전류 또는 4상 전류를 회전자의 자극과 동기화 시켜 상기 회전자를 회전시키는 구조를 가짐으로서, 기계적인 마찰이 없어지므로 회전자의 회전속도를 증대시키고 소음을 억제하는 것에는 유리하나, 전류 인가의 조절을 위한 제어부를 반드시 필요로 한다.

상기 제어부는 센서류 없이 전류와 모터에서 검출되는 전압으로 전기각을 검출하는 센서리스 BLDC 모터에서도 마찬가지 반드시 요구된다. 상기 제어부는 PCB기판 상에 디코더, 스위칭소자, 전류검출기, 상변환기 등과 같은 전기회로들이 장착되어 구성된다.

한편, 종래의 구조에서는 도 1 에 도시된 바와 같이 제어부를 구성하는 제어기판(PCB기판)과 모터 본체부의 하우징은 끝단에 커넥터가 연결된 전선들에 의해 연결된다.

즉, 회전자의 구동을 위하여 고정자에 권취된 코일에 전류를 흘리기 위해서는 위상차가 다른 전류들을 인가하기 위한 3개의 전선(4상 모터의 경우 4개의 전선)이 필요하다. 뿐만 아니라, 회전자의 위치 감지를 하기 위하여 120 도씩 서로 간격을 두고 배치된 3개의 홀센서들은 각각의 감지를 위한 객체를 필요로하며 동작을 하기 위해선 추가적인 전원선이 +,- 한 쌍씩 총 5개의 신호용 전선이 요구된다.

따라서, 하우징과 제어기판 사이에 요구되는 전선은 적어도 8 가닥 이상이 요구된다.

종래의 구조에서는, 상기와 같은 전선들 및 상기 전선들 각 끝단에 장착되어 본체부 및 제어기판에 전기적으로 연결되는 커넥터 한쌍이 추가적으로 요구되었다. 그리고, 이러한 커넥터의 연결은 인력을 통한 수작업이 이루어진다. 따라서, 이와 같은 종래의 구조는 제조 및 조립에 있어 추가적인 작업 공간과 공정시간이 늘어남은 물론 제품 소형화 및 단가 저감에 불리한 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명은 종래의 문제점을 해소하여 제품 소형화를 도모할 수 있고 생산단가를 낮출 수 있으며 제조 및 조립 공정을 더욱 향상시킬 수 있는 BLDC모터의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영구자석을 갖는 회전자 및 코일이 권취된 고정자가 내장된 하우징이 전기회로가 장착된 제어기판과 전기적으로 연결되는 BLDC모터의 구조에 있어서, 상기 하우징은 일측으로 돌출된 돌출부를 포함하되 상기 돌출부에는 코일과 전기적으로 연결된 터미널이 장착되고, 상기 제어기판은 전기회로와 전기적으로 연결된 소켓이 장착되며, 상기 하우징과 제어기판이 결합될 때, 상기 터미널과 소켓은 통전(通電)이 이뤄지도록 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소켓은 판 모양을 갖되 제어기판의 표면에 평행하도록 수평으로 장착된 제1소켓을 포함하고, 상기 돌출부는 하우징과 제어기판이 결합될 때 제1소켓에 접근하게 되는 제1돌출부를 포함하며, 상기 터미널은 제1돌출부에 장착되어 하우징과 제어기판이 결합될 때 제1소켓에 접촉하되 접촉시 탄성변형이 가능한 제1터미널을 포함한다.

그리고, 상기 제1터미널의 끝단에는 호형(弧形)의 만곡부가 형성된다.

아울러, 다른 실시예에 따른 상기 소켓은 판 모양을 갖되 제어기판의 표면에 수직으로 세워지고 끼움홀이 형성된 제2소켓을 포함하고, 상기 돌출부는 하우징과 제어기판이 결합될 때 일측변이 제2소켓의 끼움홀에 삽입되는 제2돌출부를 포함하며, 상기 터미널은 제2돌출부의 일측변에 장착되어 하우징과 제어기판이 결합될 때 제2소켓의 끼움홀에 삽입되는 제2터미널을 포함한다.

상기 제2소켓에는 제2터미널의 진입시 끼움홀의 폭이 탄성적으로 증가되도록 확장홀이 상기 끼움홀에서 연장되어 형성된다. 또한, 상기 제2터미널은 제2돌출부에 오목하게 파인 장착홀에 부설된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 하우징에 돌출부가 구성되고 제어기판에는 소켓이 장착되되, 하우징과 제어기판의 결합 시 상기 돌출부와 소켓은 전기적으로 연결됨에 따라 종래의 전선 및 커넥터를 삭제할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 돌출부와 소켓은 하우징과 제어기판의 물리적인 결합 시 전기적으로 통전이 이뤄지도록 구성되므로 조립 공정을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 소켓은 제어기판 표면에 수평으로 장착된 제1소켓 및 수직으로 세워진 제2소켓을 포함하며, 상기 터미널은 제1소켓에 접점방식으로 연결되는 제1터미널, 제2소켓에 끼움방식으로 접촉하는 제2터미널을 포함하여 구성되므로 제어기판 및 모터 본체부의 크기와 형상에 따라서 상기 제어기판과 본체부는 더 용이하고 유연하게 전기적으로 연결될 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 BLDC모터에서 본체부와 제어기판이 분리된 사진과 본체부의 단면모습이 도시된 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC모터에서 본체부와 제어부가 결합되기 전의 모습을 도시한 도면,
도 3 은 제1터미널이 제1소켓에 접촉하기 전의 모습을 도시한 도면,
도 4 내지 도 6 는 제1터미널이 제1소켓에 접촉한 후의 모습을 도시한 도면들,
도 7 은 제2터미널이 제2소켓에 접촉하기 전의 모습을 도시한 도면,
도 8 내지 도 10 는 제2터미널이 제3소켓에 접촉한 후의 모습을 도시한 도면들.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC모터의 구조를 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 BLDC모터는 본체부(1)와 제어부(2)가 결합되어 이뤄지되, 상기 본체부(1)는 영구자석을 갖는 회전자 및 코일이 권취된 고정자가 내장된 하우징(10)을 포함하며 상기 제어부(2)는 외부로부터 전원을 인가 받아 전원을 공급하는 전원부 및 전류를 제어하는 전기회로가 장착된 제어기판(20)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 하우징(10)은 코일과 전기적으로 연결된 터미널(12, 14)이 끝단에 부설되되 하우징(10)의 일측으로 돌출된 돌출부(11, 13)를 포함한다. 본 발명에 따른 돌출부(11, 13)는 홀센서 및 제어장치가 장착되되 하우징(10)에 결합된 PCB기판 또는 상기 하우징에서 별도로 추가 돌출된 부분으로 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 본 발명의 돌출부(11, 13)는 홀센서 및 제어장치가 장착되어 하우징(10)에 측방향으로 배치된 제1돌출부(11)와 하우징(10)에서 수직방향으로 돌출된 제2돌출부(13)를 포함하여 구성되고, 상기 터미널(12, 14)은 제1돌출부(11)에 부설된 제1터미널(12)과 제2돌출부(13)에 부설된 제2터미널(14)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 제어기판(20)에는 전기회로와 전기적으로 연결된 소켓(21, 22)이 장착되되, 상기 소켓(21, 22)은 하우징(10)과 제어기판(20)의 결합 시 제1터미널(12)과 접촉하는 제1소켓(21) 및 제2터미널(14)과 접촉하는 제2소켓(22)을 포함하여 구성된다. 즉, 하우징(10)과 제어기판(20)이 결합될 때, 상기 제1터미널(12)과 제2터미널(14)은 제1소켓(21)과 제2소켓(14) 각각과 통전(通電)이 이뤄지도록 접촉한다.

도 2 내지 6 에 더 명확히 도시된 바와 같이, 상기 제1소켓(21)은 판 모양을 갖되 제어기판(20)의 표면에 평행하도록 수평으로 장착된다. 상기 제1터미널(12)은 하우징(10)의 하단에 장착되어 상기 하우징(10) 아래로 제어기판(20)이 결합될 때 제1소켓(21)에 접촉하게 된다.

상기 제1돌출부(11)에 장착된 제1터미널(12)은 전기적 연결의 신뢰성을 보장하도록 제1소켓(21)과 접촉시 탄성변형하도록 구성되며, 상기와 같은 탄성변형을 유도하록 상기 제1터미널(12)의 끝단에는 호형(弧形)의 만곡부(12a)가 형성된다. 참조적으로, 상기 제1소켓(21)은 제1터미널(12)의 접촉시 이탈을 방지하도록 오목하게 홈이 형성된 부분에서 제어기판(20)의 표면 아래로 장착될 수 있다.

한편, 도 7 내지 10 에 더 명확히 도시된 바와 같이, 상기 제2소켓(13)은 판 모양을 갖되 제어기판(20)의 표면에 수직으로 세워지고 상단으로 끼움홀(22a)이 형성된다. 상기 제2터미널(14)은 제2돌출부(13)의 하측변에 장착되어 하우징(10)과 제어기판(20)이 결합될 때 제2소켓(22)의 끼움홀(22a)에 삽입된다. 상기 제2소켓(22a)에는 제2터미널(14)의 진입시 끼움홀(22a)의 폭이 탄성적으로 증가되도록 확장홀(22b)이 상기 끼움홀(22a)에서 연장되어 형성된다. 그리고, 상기 제2터미널(14)이 끼움홀(22a)에서 이탈하지 않도록 제2터미널(14)은 제2돌출부(13)에 오목하게 파인 장착홀(15)에 부설된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 BLDC모터는 본체부(1)와 제어부(2)의 연결시 고정자 및/또한 센서로 연결되는 별도의 전선을 사용하지 않고, 접점연결 방식을 가짐으로서 제어기판(20)과 본체부(1)를 일체형으로 조립을 할 수 있으며, 상기 돌출부는 종래의 구조에서 장착되던 홀센서기판(Hall Sensor PCB)에 구성될 수 있으므로 생산원가를 더욱 낮출 수 있다.

아울러, 제2터미널(14)과 제2소켓(22)은 원터치 방식으로 조립되는 구조로서, 하우징(10)과 제어기판(20)의 조립시 자연스럽게 접촉하게 되므로 조립방식을 더욱 간소화 할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 종래의 구조와 대비하여 별도의 커넥터 조립공정 삭제할 수 있고, 접점방식을 통하여 전기적 연결이 이뤄지므로 조립의 편리성을 도모할 수 있으며, 전선의 납땜불량에 다른 작동불량을 억제할 수 있고, 수작업공정에 따른 누락이나 오결선을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1 : 본체부
2 : 제어부
10 : 하우징
11 : 제1돌출부
12 : 제1터미널
13 : 제2돌출부
14 : 제2터미널
20 : 제어기판
21 : 제1소켓
22 : 제2소켓

Claims (6)

1. 영구자석을 갖는 회전자 및 코일이 권취된 고정자가 내장된 하우징이 전기회로가 장착된 제어기판과 전기적으로 연결되는 BLDC모터의 구조에 있어서,
   상기 하우징은 일측으로 돌출된 돌출부를 포함하되 상기 돌출부에는 코일과 전기적으로 연결된 터미널이 장착되고,상기 제어기판은 전기회로와 전기적으로 연결된 소켓이 장착되며, 상기 하우징과 제어기판이 결합될 때, 상기 터미널과 소켓은 통전(通電)이 이뤄지도록 접촉하고,
   상기 소켓은, 판 모양을 갖되 제어기판의 표면에 수직으로 세워지고 끼움홀이 형성된 제2소켓을 포함하고, 상기 돌출부는 하우징과 제어기판이 결합될 때 일측변이 제2소켓의 끼움홀에 삽입되는 제2돌출부를 포함하며,
   상기 터미널은 제2돌출부의 일측변에 장착되어 하우징과 제어기판이 결합될 때 제2소켓의 끼움홀에 삽입되는 제2터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC모터의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 소켓은, 판 모양을 갖되 제어기판의 표면에 평행하도록 수평으로 장착된 제1소켓을 포함하고, 상기 돌출부는 하우징과 제어기판이 결합될 때 제1소켓에 접근하게 되는 제1돌출부를 포함하며,
   상기 터미널은 제1돌출부에 장착되어 하우징과 제어기판이 결합될 때 제1소켓에 접촉하되 접촉시 탄성변형이 가능한 제1터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC모터의 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1터미널의 끝단에는 호형(弧形)의 만곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 BLDC모터의 구조.
   
4. 삭제
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2소켓에는 제2터미널의 진입시 끼움홀의 폭이 탄성적으로 증가되도록 확장홀이 상기 끼움홀에서 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 BLDC모터의 구조.
   
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2터미널은 제2돌출부에 오목하게 파인 장착홀에 부설된 것을 특징으로 하는 BLDC모터의 구조.
   

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