KR101697704B1 - 브러시리스 모터용 스테이터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치는, 스테이터 하우징: 상기 스테이터 하우징에 고정되며 전기적으로 도전성 소재로 이루어진 코어; 상기 코어의 상부 및 상기 코어의 하부에 결합되며 전기적으로 부도체로 이루어진 절연 부재; 상기 절연 부재에 일측 단부가 끼워져 결합되며 상기 스테이터 하우징 내측에 상기 코어에 권선된 전선의 일단부를 고정하는 결선 고정부를 구비하며 상기 스테이터 하우징 외측으로 돌출되어 인쇄회로기판에 전기적으로 직접 연결되는 전기 공급용 터미널 단자; 및 상기 스테이터 하우징에 고정되며 상기 전기 공급용 터미널 단자가 내벽에 밀착된 상태로 관통하는 관통공을 구비한 터미널 고정 부재;를 포함한 점에 특징이 있다.

Description

브러시리스 모터용 스테이터 장치{Stator apparatus for brushless motor}

본 발명은 브러시리스 모터에 채용되는 스테이터 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 고정자의 전기 공급 터미널 구조에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다. 모터는 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다. 모터는 크게 직류 모터(DC motor)와 교류 모터(AC motor)로 구분한다. 직류 모터는 브러시(brush)에 의해 정류자에 전원을 공급하여 회전자를 회전시키는 형태와, 브러시를 사용하지 않는 브러시리스 형태의 모터가 있다.

브러시리스 모터의 일 예가 대한민국 공개특허 제2011-0119993호에 개시되어 있다.

그런데 종래의 브러시리스 모터의 스테이터(고정자)는 하우징에 고정된 상태로 설치된다. 상기 스테이터는 전도성이 양호한 소재로 이루어진 코어의 상부와 하부를 전기적으로 부도체인 절연 부재가 감싸고 있는 형태로 구성된다. 상기 스테이터는 자기장을 발생시키기 위해 전선으로 상기 절연 부재로 감싼 코어를 복수 권선한다. 그리고 복수의 코어 슬롯에 권선 된 전선에 전기를 공급하기 위해 코어 슬롯의 일단에 터미널 단자를 설치한다.

그런데 종래의 터미널 단자는 구조가 복잡하고 자동 설비를 이용하여 연속적으로 권선하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래의 터미널 단자는 구조가 복잡하기 때문에 복수의 부재를 용접하거나 결합한 형태로 제조하였으므로 제조 비용이 비싼 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로 브러시리스 모터의 스테이터에 설치되는 전기 공급용 터미널 단자의 구조를 개선함으로써 제조비용이 경제적일 뿐 아니라 자동 설비로 연속적인 권선이 가능하며 수분 등 이물질이 하우징 쪽으로부터 코어 쪽으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 브러시리스 모터용 스테이터 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치는, 스테이터 하우징:

상기 스테이터 하우징에 고정되며 전기적으로 도전성 소재로 이루어진 코어;

상기 코어의 상부 및 상기 코어의 하부에 결합되며 전기적으로 부도체로 이루어진 절연 부재;

상기 절연 부재에 일측 단부가 끼워져 결합되며 상기 스테이터 하우징 내측에 상기 코어에 권선된 전선의 일단부를 고정하는 결선 고정부를 구비하며 상기 스테이터 하우징 외측으로 돌출되어 인쇄회로기판에 전기적으로 직접 연결되는 전기 공급용 터미널 단자; 및

상기 스테이터 하우징에 고정되며 상기 전기 공급용 터미널 단자가 내벽에 밀착된 상태로 관통하는 관통공을 구비한 터미널 고정 부재;를 포함한 점에 특징이 있다.

상기 터미널 고정 부재는 복수의 관통공이 구비된 것이 바람직하다.

상기 관통공과 상기 스테이터 하우징이 결합하는 부위에 밀봉용 씰러가 도포된 것이 바람직하다.

상기 전기 공급용 터미널 단자는 복수 구비되며 그 전기 공급 터미널 단자의 형상은 동일한 것이 바람직하다.

상기 터미널 고정 부재는 상기 스테이터 하우징에 형성된 돌출부에 모자가 씌워지는 형태로 결합된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치는, 스테이터에 설치되는 전기 공급용 터미널 단자의 일단부가 절연 부재에 끼워져 고정되며 스테이터 하우징을 관통하여 제어용 인쇄회로기판에 전기적으로 직접 연결됨으로써, 코어에 권선 되는 전선의 결선을 자동 설비를 사용하여 연속적으로 수행할 수 있도록 하여 생산성을 혁신적으로 향상시키며, 터미널 고정 부재가 전기 공급용 터미널 단자를 밀봉하는 구조로 견고하게 지지하므로 전기 공급용 터미널 단자의 조립 품질이 우수한 장점이 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 전기 공급용 터미널 단자가 관통하는 관통공과 스테이터 하우징이 만나는 부위에 밀봉용 씰러를 도포함으로써 상기 스테이터 하우징 외부로부터 코어 쪽으로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이다.
도 3은 도 1에 설치된 코어에 절연 부재가 결합된 형상을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 4에 설치된 전기 공급용 터미널 단자의 입체적 형상을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 터미널 고정 부재의 형상을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 장치에 도 5에 도시된 터미널 고정 부재가 결합된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치의 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이다. 도 3은 도 1에 설치된 코어에 절연 부재가 결합된 형상을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 4에 설치된 전기 공급용 터미널 단자의 입체적 형상을 보여주는 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 터미널 고정 부재의 형상을 보여주는 도면이다. 도 6은 도 3에 도시된 장치에 도 5에 도시된 터미널 고정 부재가 결합된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치(10)는, 스테이터 하우징(20)과, 코어(30)와, 절연 부재(40)와, 전기 공급용 터미널 단자(50)와, 터미널 고정 부재(60)와, 밀봉용 씰러(70)를 포함한다.

상기 스테이터 하우징(20)은 알루미늄 다이캐스팅 공법으로 제조될 수 있다. 상기 스테이터 하우징(20)의 일측에는 외부로부터 전원을 공급받아 후술하는 코어(30)에 권선 되는 코일(전선)에 전기를 공급하기 위한 전기회로가 구비된 인쇄회로기판(22)이 설치된다. 상기 스테이터 하우징(20)은 로터(rotor, 회전자, 미도시)를 설치하기 위한 중심축(26)이 구비된다. 상기 스테이터 하우징(20)에는 후술하는 전기 공급용 터미널 단자(50)의 일단부가 관통되는 결합공(21)이 복수 구비된다.

상기 코어(30)는 상기 스테이터 하우징(20)에 고정되도록 설치된다. 상기 코어(30)는 전기적으로 도전성이 양호한 소재인 저탄소강 판을 복수 적층 하여 형성할 수 있다. 상기 코어(30)는 코일이 권선 되는 복수의 슬롯(35)를 구비한다.

상기 절연 부재(40)는 상기 코어(30)의 상부 및 상기 코어(30)의 하부에 결합 된다. 상기 절연 부재(40)는 전기적으로 부도체로 이루어진다. 상기 절연 부재(40)는 폴리프로필렌(PP)과 같은 합성수지 소재로 제조될 수 있다. 상기 절연 부재(40) 중 상기 스테이터 하우징(20) 쪽에 배치된 것은 후술하는 전기 공급용 터미널 단자(50)의 일단부를 수용하여 고정하는 단자 고정홈(42)을 구비한다. 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 복수 구비될 경우에 대비하여 상기 단자 고정홈(42)은 복수 구비될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 단자 고정홈(42)은 3개가 구비된다.

상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 상기 절연 부재(40)에 일측 단부가 끼워져 결합된다. 더 구체적으로 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 상기 단자 고정홈(42)에 돌출 걸림부(54)가 끼워져 결합 된다. 상기 돌출 걸림부(54)는 화살촉 형상으로 이루어짐으로써 상기 단자 고정홈(42)의 내벽 일부와 마찰 되면서 강제로 상기 단자 고정홈(42)에 고정된다. 상기 돌출 걸림부(54)는 그 형상의 특이성으로 인하여 상기 단자 고정홈(42)으로부터 이탈되는 것이 진입하는 것보다 힘든 효과를 부여한다.

상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 후술하는 코어(30)의 슬롯(35)에 권선 된 전선(코일)의 일단부를 고정하는 결선 고정부(52)를 구비한다. 상기 결선 고정부(52)는 복수 구비될 수 있다. 통상적으로 상기 결선 고정부(52)의 총 수는 상기 슬롯(35)의 수가 같은 수로 마련된다. 상기 결선 고정부(52)는 상기 스테이터 하우징(20)의 내측에 배치된다. 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부는 상기 스테이터 하우징(20) 외측으로 돌출된다. 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부는 상기 인쇄회로기판(22)에 전기적으로 직접 연결된다. 예컨대 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 인쇄회로기판(22)에 형성된 연결 단자(24)와 전기적으로 접촉하도록 연결될 수 있다. 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 용접 등의 공정이 부가되지 않고 절단 및 절곡에 의해 하나의 부재로 제조된다. 본 실시 예에서 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 복수 구비되며 그 전기 공급용 터미널 단자(50)의 형상은 동일하게 구성하였다. 더 구체적으로 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)는 3개가 채용되었다. 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 3개 구비된 이유는 3상의 전기를 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 스테이터 하우징(20)에 고정된다. 더 구체적으로 상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 스테이터 하우징(20)에 형성된 돌출부(28)에 모자가 씌워지는 형태로 결합 된다. 상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부가 관통하며 그 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 내벽에 밀착된 상태로 관통하는 관통공(62)을 구비한다. 상기 관통공(62)은 1차적으로 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 표면을 따라 수분이나 이물질이 상기 코어(30) 쪽으로 유입되는 차단하는 역할을 수행한다. 상기 터미널 고정 부재(60)는 복수의 관통공(62)이 구비할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 관통공(62)은 3개가 구비된다. 상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부를 고정함으로써 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 외팔보 형상으로 고정될 때 발생하는 불안정성을 해소하여 견고하게 지지하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 스테이터 하우징(20)에 고정됨으로써 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 절대 위치를 보정하는 기능을 수행한다. 더 구체적으로 상기 절연 부재(40)와 상기 코어(30)가 결합된 상태에서 상기 절연 부재(40)가 유동이 발생하거나, 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 상기 절연 부재(40)에 대해 미세하게 이동할 경우에 발생하는 위치 오차가 상기 터미널 고정 부재(60)가 상기 스테이터 하우징(20)의 지정된 위치에 고정됨으로써 그 위치 오차가 용이하게 보정될 수 있다.

상기 밀봉용 씰러(70)는 상기 관통공(62)과 상기 스테이터 하우징(20)이 결합하는 부위에 도포 된다. 상기 밀봉용 씰러(70)는 상기 관통공(62)과 상기 전기 공급용 터미널 단자(50) 사이로 수분이나 이물질이 상기 코어(30) 쪽으로 유입되는 것을 2차적으로 차단하는 역할을 수행한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 브러시리스 모터용 스테이터 장치(10)의 작용 효과를 상세하게 서술하기로 한다.

상기 브러시리스 모터용 스테이터 장치(10)를 제조하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 상기 코어(30)의 상부 및 하부에 상기 절연 부재(40)를 결합한다. 상기 절연 부재(40)는 상기 코어(30)의 형상과 유사한 구조를 가지므로 상기 코어(30)에 모자를 씌우는 형태로 용이하게 결합 될 수 있다.

상기 절연 부재(40)에 3개의 전기 공급용 터미널 단자(50)를 결합한다. 더 구체적으로 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 일단부를 상기 단자 고정홈(42)에 끼워 넣어서 상기 절연 부재(40)에 고정한다. 그 상태에서 상기 코어(30)의 슬롯(35)에 코일을 권선 한다. 상기 슬롯(35)에 코일을 권선 한 후 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 결선 고정부(52)에 코일의 일단부를 걸고 그 결선 고정부(52)를 소성 변형시켜 고정한 후 그 코일을 절단하지 않고 다른 코어(30)에 코일을 연속적으로 결선한다. 이와 같은 과정을 반복함으로써 다수의 코어를 몇 개의 군으로 이루어진 전자석으로 분류 구성할 수 있다. 본 실시 예에서는 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 3개가 구비된 3상의 전원이 공급되므로 3개의 군으로 이루어진 전자석으로 상기 슬롯(35)를 분류하여 구성할 수 있다. 이 과정에서 상기 코어(30)에 코일을 권선하는 공정에 자동화 설비를 적용할 수 있다. 이는 권선 시간을 단축함과 동시에 투입되는 작업자의 수를 줄일 수 있어서 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이제, 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부에 상기 터미널 고정 부재(60)를 결합한다. 상기 터미널 고정 부재(60)에 마련된 관통공(62)에 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부를 끼운다. 상기 관통공(62)의 크기는 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 타단부 보다 마이너스 공차가 발생하도록 가공함으로써, 상기 관통공(62)의 내벽에 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)가 밀착된 상태로 결합할 수 있다. 상기 터미널 고정 부재(60)는 1차적으로 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)를 통해 수분이나 이물질이 상기 코어(30) 쪽으로 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

그리고 상기 터미널 고정 부재(60)를 상기 스테이터 하우징(20)에 고정한다. 이 과정에서 상기 스테이터 하우징(20)에 구비된 돌출부(28)에 상기 터미널 고정 부재(60)가 모자가 씌워지는 형태로 고정된다. 이 과정에서 상기 터미널 고정 부재(60)는 상기 스테이터 하우징(20)의 지정된 위치에 고정되므로, 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 절대 위치가 보정되는 효과가 있다.

그리고 상기 밀봉용 씰러(70)를 상기 관통공(62)과 상기 스테이터 하우징(20)이 만나는 부위에 도포한다. 상기 밀봉용 씰러(70)는 상기 전기 공급용 터미널 단자(50)의 표면을 통하여 수분이나 이물질이 상기 코어(30) 쪽으로 유입되는 것을 2차적으로 차단하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 스테이터 하우징(20)의 일측에 상기 인쇄회로기판(22)을 설치한다.

이와 같이 본 발명에 따른 브러시리스 모터용 스테이터 장치는, 스테이터에 설치되는 전기 공급용 터미널 단자의 일단부가 절연 부재에 끼워져 고정되며, 스테이터 하우징을 관통하여 제어용 인쇄회로기판에 전기적으로 직접 연결됨으로써, 코어에 권선되는 전선(코일)의 결선을 자동 설비를 사용하여 연속적으로 수행할 수 있도록 하여 생산성을 혁신적으로 향상시키며, 터미널 고정 부재가 전기 공급용 터미널 단자를 밀봉하는 구조로 견고하게 지지하므로 전기 공급용 터미널 단자의 조립 품질이 우수한 장점이 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 전기 공급용 터미널 단자가 관통하는 관통공과 스테이터 하우징이 만나는 부위에 밀봉용 씰러를 도포함으로써 상기 스테이터 하우징 외부로부터 코어 쪽으로 수분이나 이물질이 침투하는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 브러시리스 모터용 스테이터 장치
20 : 하우징
21 : 결합공
22 : 인쇄회로기판(PCB)
24 : 연결 단자
26 : 중심축
28 : 돌출부
30 : 코어
35 : 슬롯
40 : 절연 부재
42 : 단자 고정홈
50 : 전기 공급용 터미널 단자
52 : 결선 고정부
54 : 돌출 걸림부
60 : 터미널 고정 부재
62 : 관통공
70 : 밀봉용 씰러

Claims (5)

1. 스테이터 하우징:
   상기 스테이터 하우징에 고정되며 전기적으로 도전성 소재로 이루어진 코어;
   상기 코어의 상부 및 상기 코어의 하부에 결합되며 전기적으로 부도체로 이루어진 절연 부재;
   상기 절연 부재에 일측 단부가 끼워져 결합되며 상기 스테이터 하우징 내측에 상기 코어에 권선 된 전선의 일단부를 고정하는 결선 고정부를 구비하며 상기 스테이터 하우징 외측으로 돌출되어 인쇄회로기판에 전기적으로 직접 연결되는 전기 공급용 터미널 단자; 및
   상기 스테이터 하우징에 고정되며 상기 전기 공급용 터미널 단자가 내벽에 밀착된 상태로 관통하는 관통공을 구비한 터미널 고정 부재;를 포함하며,
   상기 터미널 고정 부재는 상기 스테이터 하우징에 형성된 돌출부에 모자가 씌워지는 형태로 결합된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 스테이터 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 터미널 고정 부재는 복수의 관통공이 구비된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 스테이터 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통공과 상기 스테이터 하우징이 결합하는 부위에 밀봉용 씰러가 도포 된 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 스테이터 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 전기 공급용 터미널 단자는 복수 구비되며 그 전기 공급 터미널 단자의 형상은 동일한 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터용 스테이터 장치.
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