KR101608159B1 - 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 bldc타입 블로어 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터는, BLDC모터의 제어를 위한 PCB보드(100); 상기 PCB보드가 장착되고 송풍로(210)가 형성된 하부 케이스(200); 일면이 상기 PCB보드(100)의 후면과 일치하는 형상을 하고, 고정자(Stator)(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100)가 장착된 하부 케이스(200)에 상기 PCB보드(100)와 밀착되어 장착되는 히트싱크 플레이트(300); 내부에 송풍을 위한 송풍공간 및 송풍구(410)를 형성하고, 고정자(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100) 및 히트싱크 플레이트(300)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 송풍 케이스(400); 하부에 상기 송풍 케이스(400) 및 히트싱크 플레이트(300)에 형성된 고정자 통공(511)을 관통하여 상기 PCB보드(100)와 전기적으로 결합되는 고정자(510)가 형성되고, 상기 송풍 케이스에 결합되는 모터(500); 상기 PCB보드(100), 히트싱크 플레이트(300), 송풍 케이스(400), 모터(500)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 상부 케이스(600);를 포함하여 구성되어, 상기 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어져 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 PCB보드(100)가 PCB보드(100)의 후면 전체에 접촉하고 있는 히트싱크 플레이트(300)로 인하여, PCB보드 전체의 발열을 히트싱크 플레이트(300)가 전이하여 냉각 효율을 높일 뿐 아니라, 냉각풍이 PCB보드(100)에 직접적으로 접촉하지 않고 히트싱크 플레이트(300)만을 냉각하므로, 히트싱크 플레이트(300)에 의해 냉각 공간이 구분되어 냉각풍에 포함된 수분이나, 먼지와 같은 이물질에 의한 PCB보드의 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터{A BLDC TYPE BLOWER MOTOR USING A HEATING VENTS HAVING HIGHER HEAT TRANSMITTING EFFICIENCY}

본 발명은 BLDC타입 블로어 모터에 관한 것으로서, BLDC타입 블로어 모터의 송풍구조, 냉각구조와 같은 구조 변경을 통하여 더욱 효과적인 PCB보드의 냉각을 실현 하도록 하고, PCB보드에 냉각 풍이 직접적으로 접촉하지 않도록 하여 PCB보드의 손상을 방지하며, 송풍구조를 변경하여 냉각 풍이 송풍공간 전체로 유입되어 냉각 효율을 개선하는 기술에 관한 것이다.

자동차 산업은 매출액에서 연구개발비의 비율인 기술특화계수가 높은 대표적인 혁신 산업으로서, 신소재 기술, 일렉트로닉스 기술, 정보통신 기술, 신 생산 시스템 등의 혁신적 기술의 개발과 채용 여부가 제품 경쟁력의 원천이 되고 있다.

한편, 배출가스 규제가 국내 및 해외에서도 해다마 엄격해지고, 현행 디젤기관의 연소시스템으로 이러한 규제에 대응하기 어려워 새로운 방식의 동력 시스템의 연구가 중요하게 대두되고 있다.

선진국의 경우 이미 대체에너지, 전기 자동차, 하이브리드 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히, 전기자동차는 환경규제의 강화와 수출입 규제가 철폐되는 시점에서 선진기술의 자립 및 차세대 자동차 산업의 주역으로서 매우 중요한 분야이다. 따라서 혁신적인 기술 향상을 이룰 수 있는 신기술 적용이야말로 자동차 산업의 제품 경쟁력이 높아지는 것을 당연하다.

세계 전기자동차 시장이 2012년 이후 본격적으로 설장할 전망과 정부의 전기자동차 산업 활성화 방안 즉, 2011년 전기자동차 양산체제 구축, 2015년 세계 전기자동차 시장 점유율 10%달성, 2020년 국내 소형차의 10%를 전기자동차 보급을 목표로 하고 있다.

그런데, 전기자동차의 핵심부품인 모터 기술은 아직도 미진한 상태이며 이에 대한 꾸준한 개발이 요구되고있다.

그 중, BLDC타입 블로어 모터는 기존의 형상이 고착화 되어, 현재 발생하고 있는 냉각풍에 의한 PCB보드 손상문제, 냉각구조의 비효율적 설계 등과 같은 문제 점을 해결하고 잇지 못하는 실정이다.

즉, 기존 BLDC타입 블로어 모터는 냉각공기가 스테이터 부분으로 유입되도록 하여 고열이 발생되는 부분을 공랭식으로 냉각을 행하고 있지만, 냉각공기의 일부가 전자제어장치 쪽으로도 유입되어 쇼트를 발생하는 문제점이 있으며, 상기 전자제어장치 내부에 온도 차이로 인해 응축수가 발생할 경우 이동을 하면서 전기적인 쇼트 발생은 물론 이물질 등으로 인한 고장 요인이 발생하기도 하였고, 발생된 응축수를 배출할 수 있는 수단이 부재하였다.

또한, 모터의 방열을 위한 방열수단 역시 다이캐스팅을 통해 제작되므로 원가 상승 요인으로 작용하였으며, 전자제어장치는 2~4개의 나사를 이용하여 고정토록 함으로서, 고열로 인한 변형 및 장기 사용시 전자기기의 변형 또한 그 변형에 기인한 성능 결함이 발생하였으며, 전기커넥터는 별도의 합성수지재로 성형토록 되어 있어 밀폐성 및 제작, 조립상의 문제점도 발생되었고, 수분이나 먼지 등이 케이스 사이를 통해 유입되어 이를 차단할 수 있는 수단의 개발이 절실히 요망되었던 것이다.

즉, 자동차용 BLDC 블로워 모터의 제어용 인버터는 전력이 제어되고 있으므로 많은 양의 열이 발생하고, 이에 따라, 그것에 설치된 파워소자의 방열을 위하여 부품이 실장된 PCB보드에 별도의 히트싱크를 설치하고 상기 파워소자의 방열을 원활히 하고 있다.

도 1은 종래의 BLCD모터의 냉각 구조를 나타내고 있는 공개특허10-2011-0028634의 히트싱크의 설치구조를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 피씨비(PCB) 기판(7)의 상부에 설치되는 파워소자(1)는 히트싱크(6)의 수직벽면에 부착되어 설치된다. 그 설치를 위해 파워소자(1)의 상부에 체결공(1a)이 형성되고, 상기 체결공(1a)을 관통한 결합수단(2)이 히트싱크의 수직벽에 설치된 고정공(6a)에 나사결합된다. 상기 파워소자(1)와 히트싱크(6)의 수직벽면 사이에는 절연을 위해 절연지(4)가 설치된다. 이에 따라, 파워소자(1)에서 발생한 열이 히트싱크(6)에 전달됨으로써 방열작용이 발생하고 있다.

상기와 같은 설치구조에서는 히트싱크(6)가 수직으로 세워져 방열핀(6b)이 PCB보드와 거리를 유지하면서 대기와 접촉하고 있으므로 효과적인 방열기능을 수행할 수 있으나, 전체적인 설치구조가 많은 부피를 요구하게 되므로 전체적인 BLDC모터의 크기가 증대되는 문제점이 있었다.

KR 10-2011-0028634 KR 10-2007-0037248

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 냉각 공간 분리를 위한 히트싱크 플레이트를 적용한 BLDC타입 블로어 모터는, PCB보드(100)가 PCB보드(100)의 후면 전체에 접촉하고 있는 히트싱크 플레이트(300)로 인하여, PCB보드 전체의 발열을 히트싱크 플레이트(300)가 전이하여 냉각 효율을 높일 뿐 아니라, 냉각풍이 PCB보드(100)에 직접적으로 접촉하지 않고 히트싱크 플레이트(300)만을 냉각하므로, 히트싱크 플레이트(300)에 의해 냉각 공간이 구분되어 냉각풍에 포함된 수분이나, 먼지와 같은 이물질에 의한 PCB보드의 손상을 방지할 수 있도록 하며, 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어지도록 설계하여 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉각 공간 분리를 위한 히트싱크 플레이트를 적용한 BLDC타입 블로어 모터는, BLDC모터의 제어를 위한 PCB보드(100); 상기 PCB보드가 장착되고 송풍로(210)가 형성된 하부 케이스(200); 일면이 상기 PCB보드(100)의 후면과 일치하는 형상을 하고, 고정자(Stator)(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100)가 장착된 하부 케이스(200)에 상기 PCB보드(100)와 밀착되어 장착되는 히트싱크 플레이트(300); 내부에 송풍을 위한 송풍공간 및 송풍구(410)를 형성하고, 고정자(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100) 및 히트싱크 플레이트(300)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 송풍 케이스(400); 하부에 상기 송풍 케이스(400) 및 히트싱크 플레이트(300)에 형성된 고정자 통공(511)을 관통하여 상기 PCB보드(100)와 전기적으로 결합되는 고정자(510)가 형성되고, 상기 송풍 케이스에 결합되는 모터(500); 상기 PCB보드(100), 히트싱크 플레이트(300), 송풍 케이스(400), 모터(500)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 상부 케이스(600);를 포함하여 구성되어, 상기 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어져 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 냉각 공간 분리를 위한 히트싱크 플레이트를 적용한 BLDC타입 블로어 모터는, PCB보드(100)가 PCB보드(100)의 후면 전체에 접촉하고 있는 히트싱크 플레이트(300)로 인하여, PCB보드 전체의 발열을 히트싱크 플레이트(300)가 전이하여 냉각 효율을 높일 뿐 아니라, 냉각풍이 PCB보드(100)에 직접적으로 접촉하지 않고 히트싱크 플레이트(300)만을 냉각하므로, 히트싱크 플레이트(300)에 의해 냉각 공간이 구분되어 냉각풍에 포함된 수분이나, 먼지와 같은 이물질에 의한 PCB보드의 손상을 방지할 수 있으며, 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어지도록 설계하여 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 BLDC 블로어 모터의 제어용 인버터에 포함되는 파워소자 및 방열판의 설치구조를 나타낸 예시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터를 나타낸 사시도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송풍구가 형성된 송풍 케이스를 나타낸 평면도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송풍유입홈이 형성된 히트싱크 플레이트를 나타낸 예시도이다;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

상기 도 2 및 도3을 참고하면, 본 발명에 따른 냉각 공간 분리를 위한 히트싱크 플레이트를 적용한 BLDC타입 블로어 모터는, BLDC모터의 제어를 위한 PCB보드(100); 상기 PCB보드가 장착되고 송풍로(210)가 형성된 하부 케이스(200); 일면이 상기 PCB보드(100)의 후면과 일치하는 형상을 하고, 고정자(Stator)(510)의 결합을 위한 고정자 통공(511)이 형성되며, 상기 PCB보드(100)가 장착된 하부 케이스(200)에 상기 PCB보드(100)와 밀착되어 장착되는 히트싱크 플레이트(300); 내부에 송풍을 위한 송풍공간 및 송풍구(410)를 형성하고, 고정자(510)의 결합을 위한 고정자 통공(511)이 형성되며, 상기 PCB보드(100) 및 히트싱크 플레이트(300)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 송풍 케이스(400); 하부에 상기 송풍 케이스(400) 및 히트싱크 플레이트(300)에 형성된 고정자 통공(511)을 관통하여 상기 PCB보드(100)와 전기적으로 결합되는 고정자(510)가 형성되고, 상기 송풍 케이스에 결합되는 모터(500); 상기 PCB보드(100), 히트싱크 플레이트(300), 송풍 케이스(400), 모터(500)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 상부 케이스(600);를 포함하여 구성되어, PCB보드(100)전체의 발열을 상기 히트싱크 플레이트(300)가 전달 받아 송풍로(210)를 통해 유입되는 냉각풍이 상기 히트싱크 플레이트(300)를 냉각 하는 원리로서, PCB보드(100)와 냉각풍의 접촉을 차단하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 송풍로(210)가 형성된 하부 케이스(200)의 상부에 PCB보드(100)를 나사로서 고정하고, 일면이 상기 PCB보드(100)의 후면과 부합하는 형상으로 제작된 히트싱크 플레이트(300)를 상기 PCB보드(100)에 밀착하여 고정하게 된다.

이때, 상기 히트싱크 플레이트(300)는 열전도성이 뛰어난, 알루미늄, 구리와 같은 재질로서 형성 하는 것이 바람직하며, PCB보드(100) 전체를 밀착할 수 있는 크기로 제작하여 히트싱크 플레이트(300)가 상기 하부 케이스(200)에 장착될 시, 상기 PCB보드(100)가 외부로 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 상기 히트싱크 플레이트(300)는, 도 4와 같이 상부 표면에 송풍을 위한 송풍유입홈(310)을 형성하여, 송풍공간 전체에 냉각풍의 유입성을 향상시키는 것을 추가할 수 있다.

이렇게 PCB보드(100)와 히트싱크 플레이트(300)가 결합된 하부 케이스(200)의 상부에 내부에 송풍을 위한 송풍공간 및 송풍구(410)를 형성하고, 고정자(510)의 결합을 위한 고정자 통공(511)이 형성된 송풍 케이스(400)를 고정한다.

또한, 도 3과 같이 상기 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어지도록 형성하고, 타원형 또는 반원형의 개구 형상으로 형성한다.

즉, 히트싱크 플레이트(300)의 상면에 상기 송풍 케이스(400)가 결합되므로, 히트싱크 플레이트(300)와 송풍 케이스(400) 사이에 송풍 공간이 생기게 되므로, 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)로 냉각풍이 공급되면 이러한 히트싱크 플레이트(300)와 송풍 케이스(400) 사이의 송풍 공간에 냉각풍이 유입되어, PCB보드(100)전체의 발열을 흡수한 히트싱크 플레이트(300)가 냉각되는 구조이며, 상기에서 설명한 바와 같이 히트싱크 플레이트(300)는, 상부 표면에 송풍을 위한 송풍유입홈(310)을 형성하거나, 송풍구(410)의 위치에 따른 크기를 달리하여 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하도록 구성하므로 히트싱크 플레이트(300)전체를 확실하게 냉각할 수 있게 된다.

따라서, 상기 PCB보드(100)는 PCB보드(100)후면 전체를 덮는 히트싱크 플레이트(300)에 의하여 냉각풍과 직접적인 접속이 차단되고, PCB보드(100)전체의 발열이 냉각되는 효과를 나타낸다.

이 후, 상기 송풍 케이스(400)상부에 모터(500)가 결합되는데, 이러한 모터(500)의 하부에는 상기 PCB보드(100)와 전기적으로 결합하기 위한 고정자(Stator)(510)가 형성되어 있다.

이러한 고정자(510)는 상기 송풍 케이스(400)와 히트싱크 플레이트(300)에 형성된 고정자 통공(511)을 관통하여 상기 PCB보드(100)에 전기적으로 결합되어, PCB보드(100)가 상기 모터(500)를 제어할 수 있게 된다.

이렇게, 상기 PCB보드(100), 히트싱크 플레이트(300), 송풍 케이스(400), 모터(500)가 결합된 하부 케이스(200)는 최종적으로 상기 하부 케이스(200)와 외주면이 일치하는 상부 케이스(600)와 결합하여 BLDC타입 블로어 모터를 완성한다.

따라서, 상기 PCB보드(100)가 PCB보드(100)의 후면 전체에 접촉하고 있는 히트싱크 플레이트(300)로 인하여, PCB보드 전체의 발열을 히트싱크 플레이트(300)가 전이하여 냉각 효율을 높일 뿐 아니라, 냉각풍이 PCB보드(100)에 직접적으로 접촉하지 않고 히트싱크 플레이트(300)만을 냉각하므로, 히트싱크 플레이트(300)에 의해 냉각 공간이 구분되어 냉각풍에 포함된 수분이나, 먼지와 같은 이물질에 의한 PCB보드의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100 : PCB보드
200 : 하부 케이스
300 : 히트싱크 플레이트
400 : 송풍 케이스
500 : 모터
600 : 상부 케이스

Claims (4)

1. BLDC모터의 제어를 위한 PCB보드(100);
   상기 PCB보드가 장착되고 송풍로(210)가 형성된 하부 케이스(200);
   일면이 상기 PCB보드(100)의 후면과 일치하는 형상을 하고, 고정자(Stator)(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100)가 장착된 하부 케이스(200)에 상기 PCB보드(100)와 밀착되어 장착되는 히트싱크 플레이트(300); 내부에 송풍을 위한 송풍공간 및 송풍구(410)를 형성하고, 고정자(510)의 결합을 위한 통공이 형성되며, 상기 PCB보드(100) 및 히트싱크 플레이트(300)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 송풍 케이스(400); 하부에 상기 송풍 케이스(400) 및 히트싱크 플레이트(300)에 형성된 고정자 통공(511)을 관통하여 상기 PCB보드(100)와 전기적으로 결합되는 고정자(510)가 형성되고, 상기 송풍 케이스에 결합되는 모터(500); 상기 PCB보드(100), 히트싱크 플레이트(300), 송풍 케이스(400), 모터(500)가 결합된 하부 케이스(200)와 결합되는 상부 케이스(600);를 포함하여 구성되어,
   상기 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는 상기 하부 케이스(200)에 형성된 송풍로(210)와 가까운 쪽의 송풍구는 좁고, 송풍로(210)와 멀수록 넓어져 냉각풍이 송풍로(210)근처에서 바로 배출되지 않고, 송풍공간 전체를 냉각 하는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 히트싱크 플레이트(300)는, 상부 표면에 송풍을 위한 송풍유입홈(310)을 형성하여, 송풍공간 전체에 냉각풍의 유입성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 송풍유입홈(310)은, PCB보드(100) 중 발열이 높은 부분에 냉각풍을 집중적으로 유입하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 송풍 케이스(400)의 송풍구(410)는, 타원형 또는 반원형인 것을 특징으로 하는 냉각효율이 향상된 송풍구 구조를 적용한 BLDC타입 블로어 모터.

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