KR101508637B1

KR101508637B1 - Emi 저감 모터

Info

Publication number: KR101508637B1
Application number: KR20130136784A
Authority: KR
Inventors: 동근오; 정민수
Original assignee: 주식회사 세턴; 명화공업주식회사
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-04-08

Abstract

본 발명은 비전도성 재질로 이루어진 하우징을 이용하는 모터에 있어서, 스테이터와 제어 기판의 접지 단자를 연결하는 도선 사이에 저역 필터(LPF)를 구비함으로써, 모터에서 방사되는 고주파수 대역의 전자파를 저감시켜 줄 수 있도록 한 EMI 저감 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EMI 저감 모터는, 비전도성 재질로 이루어진 하우징(100); 이 하우징(100) 내부에 설치된 스테이터(200); 상기 스테이터(200) 내부에서 회전되는 로터(300); 및 이 로터(300)로의 전원 인가 및 회전을 제어하기 위한 제어 기판(400)을 포함하는 모터에 있어서, 상기 스테이터(200)와 제어 기판(400)의 접지 단자(410)를 도선으로 연결하고, 이 도선에는 저역 필터(LPF: Low Pass Filleter)가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

EMI 저감 모터{MOTOR FOR DECREASING EMI}

본 발명은 EMI 저감 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터와 제어 기판의 접지 단자를 연결하는 도선 사이에 저역 필터(LPF)를 구비함으로써, 모터에서 방사되는 저주파 대역뿐만 아니라 고주파수 대역의 전자파를 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 모터는 외부로부터 전원을 공급받아 발생되는 전자기력을 이용하여 필요한 회전력을 얻게 된다. 이에 모터의 외곽을 이루는 하우징의 경우 금속 재질로 제작된 것을 이용하여 전자파(EMI)를 제거하게 된다.

그러나, 근래에 들어 강성이 우수한 플라스틱 등의 개발로 인하여 모터의 중량 저감 등의 문제를 해결하기 위한 한가지 방법으로서, 아래의 특허문헌들과 같이 플라스틱으로 모터의 하우징을 제작하여 사용된다.

특허문헌1은 하우징 조립체가 영구 자석 모터용으로 제공된다. 상기 하우징 조립체는 외부와 내부를 구비한, 철제 플럭스 링 구조부를 포함한다. 자석 구조부는 상기 플럭스 링 구조부의 내부 내에서 유지된다. 실질적으로 플라스틱 하우징은 상기 플럭스 링 구조부의 외부와 적어도 상기 자석 구조부의 부분을 캡슐화한다. 베어링은 상기 하우징의 폐쇄 단부에 제공된다

특허문헌2는 자동차스타트모터용 플라스틱하우징의 플랜지부싱에 관한 것으로서, 플라스틱재질로서 스타트모터의 하우징을 사출할 때 하우징의 플랜지에 형성되는 고정공 부위에는 금속재질의 부싱을 인서팅하여 엔진과의 결합시 진동이나 기타 외압에 의하여 발생할 수 있는 토오크로스현상을 방지할 수 있도록 한 것이다. 이에, 플라스틱하우징을 가지는 스타트모터가 엔진과의 견고한 결합상태를 유지할 수 있으므로 스타트모터의 위치 불안정으로 야기될 수 있는 시동성 저하 등을 방지할 수 있는 등의 장점을 가진다.

이처럼 플라스틱으로 제작되는 모터의 경우 모터의 중량을 줄일 수 있다는 큰 장점이 있으나, 전기적인 측면에서 보게 되면 모터 구동으로 발생되는 전자파를 하우징에서 차폐시킬 수 없게 되는 문제가 발생하였다. 이에, 전자파 차단을 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.

예를 들어서, 모터에서 발생되는 전자파를 FET를 이용하여 모터의 회전RPM의 기울기를 조절하면서 전자파를 저감하는 방법을 들 수 있다. 이 방법은 특정 주파수 대역의 전자파를 저감시켜 주기 위하여 FET의 게이트와 소스 사이에 커패시터를 사용하여 모터의 회전RPM의 기울기를 조절함에 따라 전자파를 저감시켜 주게 된다.

그러나, 이러한 방법은 FET가 일종의 스위칭 수단이기 때문에 모터의 회전RPM의 변화에 따라 스윙칭 조작이 반복적으로 수행되어야 하기 때문에 효율이 저하되는 문제가 발생하였다. 또한, 특정 대역에 대한 전자파의 저감 효과를 얻을 수 있으나 주파수 대역 전반에 걸쳐 전자파를 저감시키지 못하는 문제가 발생하였다.

한국공개특허 제10-2007-0050098호(공개일 : 2007.05.14) 한국공개실용 제20-1998-0046217호(공개일 : 1998.09.25)

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 비전도성 재질로 이루어진 하우징을 이용하는 모터에 있어서, 스테이터와 제어 기판의 접지 단자를 연결하는 도선 사이에 저역 필터(LPF)를 구비함으로써, 모터에서 방사되는 고주파수 대역의 전자파를 저감시켜 줄 수 있도록 한 EMI 저감 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EMI 저감 모터는, 비전도성 재질로 이루어진 하우징(100); 이 하우징(100) 내부에 설치된 스테이터(200); 상기 스테이터(200) 내부에서 회전되는 로터(300); 및 이 로터(300)로의 전원 인가 및 회전을 제어하기 위한 제어 기판(400)을 포함하는 모터에 있어서, 상기 스테이터(200)와 제어 기판(400)의 접지 단자(410)를 도선으로 연결하고, 이 도선에는 저역 필터(LPF: Low Pass Filleter)가 구비된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 하우징(100)과 마주하는 스테이터(200)에는 적어도 하나의 홈부(210)가 형성되고, 이 홈부(210) 중에서 어느 하나와 상기 하우징(100) 사이에는 상기 저역 필터(LPF)가 연결된 도선의 단부에 구비된 탄성 단자(211)가 탄성지지되어 전기적으로 연결되도록 체결고정된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 홈부(210)는 폭(W)이 4~6㎜이고, 깊이(D)가 0.6~1.0㎜인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 EMI 저감 모터에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 모터의 구동에 의해 발생되는 전자파가 저역 필터에 의해 차폐되기 때문에 이 전자파가 제어 기판에 영향을 주는 것을 막을 수 있게 되어 제어 기판의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(2) 저역 필터(LPF:Low-Pass Filter)의 적용으로 모터에서 방사되는 고주파수 대역의 전자파를 저감시켜 주는 효과가 있다.

(3) 저역 필터를 제어 기판에 구비된 접지 단자를 이용함으로써, 모터에서 방사되는 저주파 대역의 전자파를 저감시켜 줄 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 저역 필터(LPF)가 구비된 모터의 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 저역 필터(LPF)의 장착 상태를 보여주기 위한 도 1에서의 "A"부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 홈부의 형성 상태를 보여주기 위한 스테이터의 평면도.
도 4는 스테이터와 제어 기판의 접지 단자와 연결하지 않은 상태에서 주파수에 따른 방사량을 보여주는 그래프.
도 5는 본 발명에 따라 스테이터와 제어 기판의 접지 단자와 연결한 상태에서 주파수에 따른 방사량을 보여주는 그래프.
도 6은 저역 필터가 없는 상태에서의 주파수에 따른 방사량을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명에 따라 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이에 저역 필터를 구비한 다음 주파수에 따른 방사량을 측정한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 EMI 저감 모터는, 도 1 내지 도 3과 같이, 통상의 비전도성 재질로 이루어진 하우징(100), 스테이터(200), 로터(300), 그리고 제어 기판(400)을 포함하여 이루어진 모터에 있어서, 스테이터(200)와 제어 기판(400)의 접지 단자(410)를 연결하는 도선 사이에 저역 필터(LPF: Low Pass Filleter)를 구비함으로써, 전자파(EMI)의 저감 효과를 얻을 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

하우징(100)은, 도 1과 같이, 모터의 외곽을 구성하며 내부에 설치되는 구성요소들을 지지해 주는 역할을 한다. 이러한 하우징(100)은 합성수지와 같은 비전도성 재질로 제작하게 되며, 내부에는 스테이터(200)와 제어 기판(400)을 수용할 수 있는 공간부가 구성된다.

스테이터(200)는, 도 1 및 도 2와 같이, 하우징(100) 내부에 설치되며, 도 3의 평면도와 같이 이루어진 복수의 철편(코어)이 적층되어 구성된다.

특히, 상기 스테이터(200)는, 도 3과 같이, 외측면에 적어도 하나의 홈부(210)가 형성된다. 홈부(210)는 스테이터(200)와 접지 단자(410)를 연결시켜 주는 도선의 일단부를 장착하기 위한 구성으로, 그 폭(W)이 4~6㎜이고 깊이(D)가 0.6~1.0㎜로 제작하게 된다. 이는 모터의 크기 등을 고려하여 크기를 선택적으로 제작할 수 있게 한 것으로, 가장 바람직하게는 그 폭(W)이 5㎜이고 깊이(D)가 0.8㎜로 제작하여 사용하는 것이 좋다.

여기서, 상기 홈부(210)는 하나만을 형성할 수도 있으나, 모터의 종류나 설계 변경 등으로 스테이터의 형상이나 장착 위치 등이 변경될 수 있는데, 이러한 경우에 여러 개의 홈부(210) 중에서 저역 필터(LPF)를 인접한 어느 하나의 홈부(210)에 장착할 수 있게 하기 위한 것이다. 도 3에서는 3개의 홈부가 형성된 예를 보여준다.

한편, 상기 스테이터(200)에는, 도 2와 같이, 탄성 단자(211)가 구비된다. 탄성 단자(211)는 전도성 재질로 이루어지면서 유연성을 갖게 제작되며, 하우징(10)과 홈부(210) 사이에 접힌 상태에 끼워짐에 따라 스테이터(200)와 전기적으로 연결된 상태를 유지하게 된다. 이러한 탄성 단자(211)는 자체 탄성력에 의해 지지될 수 있게 할 수도 있으나, 도면과 같이 체결볼트(211a)로 스테이터(200)에 체결함으로써 모터의 구동 등에도 쉽게 이탈되지 않게 하는 것이 좋다.

저역 필터(LPF: Low Pass Filleter)는 통상의 기술로 제작된 것을 사용하게 되며, 상술한 탄성 단자(211)에 연결된 도선에 연결된다. 그리고, 이 도선은, 도 1과 같이 후술하게 될 제어 기판(400)의 접지 단자(410)에 연결된다. 여기서, 접지 단자(410)는 제어 기판(400)에 구비되어 접지기능을 하는 GND 단자를 의미한다.

로터(300)는, 도 1과 같이, 스테이터(200) 내부에 위치하도록 하우징(100)에 지지되며 회전자라고도 불린다. 이러한 로터(300)는 외부로부터 전원을 공급받아 스테이터(200)에서 발생된 자기력에 의해 회전하게 되는 통상의 기술로 이루어진 것을 이용한다.

제어 기판(400)은, 도 1과 같이 하우징(100)의 내부에 설치되거나, 하우징을 마감하는 덮개 등에 장착되며 로터(300)에 공급되는 전원을 제어하거나 모터의 회전수의 제어와 같이 모터 전반을 제어하는 통상의 기술로 제작된 것을 이용한다.

특히, 제어 기판(400)에는 기판 보호를 위한 접지 단자(410)가 구비되게 되는데, 이 접지 단자(410)에는 상술한 바와 같이 저역 필터(LPF)를 통해 스테이터(200)와 연결된다.

(전자파 저감 시험 결과)

본 발명에 따른 모터를 이용한 전자파 저감 시험 결과는 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따라 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이에 도선을 연결하지 않은 상태와 연결한 상태에서 각각 전자파의 감소량을 측정한 결과는 도 4 및 도 5와 같다.

도 4 및 도 5에서, 주파수 대역(가로축)에 따라 발생된 전자파 레벨(세로축)를 비교해 보면 아래의 [표 1]과 같이, 전체 주파수 대역에 있어서 감소 효과가 있음을 알 수 있다.

주파수 대역	비교예	실시예	레벨 차이
150㎑ ~ 200㎑	55㏈	43㏈	12㏈
500㎑ ~ 1.2㎒	45㏈	33㏈	12㏈
138㎒ ~ 145㎒	30㏈	15㏈	15㏈
160㎒ ~ 180㎒	29㏈	17㏈	12㏈
320㎒(Peak)	30㏈	20㏈	10㏈
1) "비교예"는 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이를 연결하지 않은 경우로서 도 4의 측정값임. 2) "실시예"는 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이를 연결한 경우로서 도 5의 측정값임.

또한, 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이에서 저역 필터(LPF)의 사용 전(도 6)과 사용 후(도 7)의 전자파 레벨을 비교해 보면, 대체적으로 비슷한 상태를 보이나, 고주파 대역(100~200㎒)에서 저역 필터(LPF)를 사용하기 전인 경우 40㏈이었으나 저역 필터의 사용 후에는 30㏈로 10㏈ 감소된 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 모터는 스테이터와 제어 기판의 접지 단자 사이에 도선을 연결해 줌으로써 저주파수 대역에서 뿐만 아니라 저역 필터를 통해 고주파수 대역에서도 전자파의 저감 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

100 : 하우징
200 : 스테이터
210 : 홈부
300 : 로터
400 : 제어 기판
410 : 접지 단자

Claims

삭제
비전도성 재질로 이루어진 하우징(100); 이 하우징(100) 내부에 설치된 스테이터(200); 상기 스테이터(200) 내부에서 회전되는 로터(300); 및 이 로터(300)로의 전원 인가 및 회전을 제어하기 위한 제어 기판(400)을 포함하는 모터에 있어서,
상기 스테이터(200)와 제어 기판(400)의 접지 단자(410)를 도선으로 연결하고, 이 도선에는 저역 필터(LPF: Low Pass Filleter)가 구비되되,
상기 하우징(100)과 마주하는 스테이터(200)에는 적어도 하나의 홈부(210)가 형성되고,
이 홈부(210) 중에서 어느 하나와 상기 하우징(100) 사이에는 상기 저역 필터(LPF)가 연결된 도선의 단부에 구비된 탄성 단자(211)가 탄성지지되어 전기적으로 연결되도록 체결고정된 것을 특징으로 하는 EMI 저감 모터.
제 2 항에 있어서,
상기 홈부(210)는 폭(W)이 4~6㎜이고, 깊이(D)가 0.6~1.0㎜인 것을 특징으로 하는 EMI 저감 모터.