KR102000214B1

KR102000214B1 - Ecu 일체형 모터

Info

Publication number: KR102000214B1
Application number: KR1020180040870A
Authority: KR
Inventors: 김영창; 이창훈; 임민철
Original assignee: 주식회사 센트랄
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-01

Abstract

본 발명은 ECU가 일체로 구성되어 콤팩트한 구조를 달성하는 모터에 관한 것으로 버스바와 터미널의 연결방식을 셀프 태핑스크류의 연결로 변경함에 따라 기존의 납땜 연결방식에 비해 조립이 용이하여 불량율이 현저히 낮아지는 효과를 달성할 수 있다.

Description

ECU 일체형 모터{ECU Integrated Motor}

본 발명은 ECU가 일체로 구성되어 콤팩트한 구조를 달성하는 모터에 관한 것이다.

일반적으로 BLDC 모터(Brushless direct current Motor)는 회전자와 고정자가 마련되는데, 회전자는 영구자석으로 마련되고, 고정자에는 코일이 권선된다. 그리고 고정자 코일에 전류를 공급함으로써 고정자와 회전자 사이의 자속으로 회전 구동력이 발생되는 전기 기계터이다.

최근에는 모터를 제어하는 ECU가 일체로 구성되는 ECU 일체형 모터가 개발되어 사용되고 있는데, 이 경우 고정자의 권선과 ECU의 PCB기판을 연결하기 위해, 권선 간을 연결하는 버스바와 커넥터의 터미널을 솔더링이나 퓨징등의 기술을 이용하여 연결하고, 커넥터와 ECU는 하네스를 통해 연결 하는 방식을 사용하고 있다.

종래의 위와 같은 연결 방식은 협소한 공간에도 불구하고 솔더링 등의 작업을 수행하여야 하므로 작업이 매우 번거로웠으며 그만큼 작업 공수 및 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 불량이 많이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 새로운 구조의 ECU 일체형 모터를 제공한다.

또한, 터미널과 버스바 간의 전기적 연결 작업 또는 터미널과 ECU 간의 전기적 연결 작업이 단순하여 작업성 및 생산성이 향상된 새로운 구조의 모터를 제공한다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ECU 일체형 모터는 스테이터, 로터. 버스바 하우징, 버스바. ECU, 터미널 어셈블리, 모터 하우징을 포함한다.

스테이터는 복수의 코일 권선부와 복수의 코일 권선부에 각각 권선된 복수의 코일을 포함한다.

로터는 회전축을 가지며, 회전 가능하게 설치된다.

버스바 하우징은 스테이터의 일측에 설치되고 복수 코일의 각 끝단이 일측에서부터 타측으로 관통하여 돌출되도록 축방향으로 관통 형성된 복수의 코일 관통홀을 가진다.

버스바 하우징은 각각의 버스바 전극(144)과 상기 각각의 터미널 전극을 각각 결합시키기 위한 복수의 버스바 결합홀을 포함하고, 복수의 버스바 결합홀은 챔퍼를 포함한다.

버스바는 버스바 하우징에 설치되고 코일의 끝단과 전기적으로 연결되는 버스바 전극(144)을 포함하며 복수개로 구성된다.

버스바는 버스바 결합홀에 형성된 챔퍼에 결합될 수 있도록 버링부가 형성된다.

ECU는 복수의 코일에 대한 전원 공급을 제어한다. ECU는 PCB를 포함하고 PCB는 복수의 터미널 단부가 관통되어 연결될 수 있도록 ECU 전극홀이 형성된다.

터미널 어셈블리는 ECU와 버스바를 연결한다. 터미널 어셈블리는 터미널과 터미널 하우징을 포함한다. 터미널은 전도체로서 복수 개가 서로 분리 형성되어 터미널 하우징에 설치되고, 각 터미널의 일단에 형성된 터미널 전극은 스테이터 수용부 내로 노출되며, 터미널의 타단은 예시적으로 핀의 형태를 가지며 터미널 하우징의 후면으로 돌출된다.

터미널 하우징의 일측은 상기 ECU 수용부에 노출되어 고정 체결된다.

모터 하우징은 스테이터를 삽입하도록 제1공간을 가지는 스테이터 수용부와, 스테이터 수용부의 일측에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부와, 터미널 어셈블리가 ECU 수용부로부터 스테이터 수용부로 삽입될 수 있도록 상기 스테이터 수용부와 ECU 수용부 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀을 포함한다.

ECU 수용부는 일면이 개방된 대략 육면체 형상으로서, ECU가 제2공간에 수용된 다음 커버에 의해 그 개방된 일면이 폐쇄되는 구조로 만들어질 수 있다.

버스바 전극(144)과 터미널 전극과 버스바 결합홀은 태핑스크류에 의해 체결될 수 있다. 스크류 체결을 위해 버스바 전극(144) 및 터미널 전극의 일단은 각각 나사홀이 형성되어 있을 수 있다.

여기서, 태핑스크류는 피체결체들에 암나사를 형성해 가면서 스크류 체결하는 체결 요소이다. 버스바 전극(144), 터미널 전극 및 버스바 결합홀에 미리 암나사를 형성해 놓고 스크류에 의해 서로 체결하는 경우, 위 3개 요소들의 나사홀을 정열시켜 스크류 작업을 수행하여야 하므로 작업이 매우 번거롭게 된다. 그러나, 태핑스크류를 이용하면, 그러한 정확한 정렬 없이도 체결 작업이 간단히 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 버스바 전극(144) 및 버스바 결합홀 중 어느 하나에는 태핑스크류 체결 시 회전을 방지하는 회전방지 홈이 형성되며, 다른 하나에는 회전방지 홈에 삽입되는 회전방지 돌기가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 일실시예의 모터 제조방법은, 제1공간을 가지는 스테이터 수용부와 스테이터 수용부의 일측에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부와 스테이터 수용부와 ECU 수용부 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀을 포함하는 모터 하우징을 마련하는 단계와, 스테이터의 코일 끝단들이 상부로 노출되도록 하면서 버스바 하우징을 스테이터에 결합하는 단계와 버스바 하우징의 상부로 노출된 코일 끝단들에 각각 버스바를 전기적으로 연결하며 겹합시키는 단계와, 스테이터와 버스바 하우징 및 버스바 조립체를 스테이터 수용부에 삽입하여 수용시키는 단계와, ECU 수용부로부터 스테이터 수용부로 터미널 어셈블리를 삽입하는 단계와, 터미널 어셈블리의 각각의 터미널 전극과 각각의 버스바를 태핑 스크류로 체결하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 ECU 일체형 모터는 하나 또는 복수 특징의 조합에 의해 작업성이 좋고 생산성이 향상된 효과를 낸다.

또한, 버스바와 터미널 전극의 연결방식을 셀프 태핑스크류의 연결로 변경하는 경우에는, 기존의 납땜 연결 방식에 비해 조립이 용이하여 불량률이 현저히 낮아지는 효과를 또 달성할 수 있다.

또한 나사 결합방식의 경우 분해가 용이하여 모터의 고장발생시 수리 작업이 쉬운 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터에서 ECU와 스테이터가 터미널 어셈블리에 의해 연결된 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터의 터미널 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터에서 모터 하우징을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터에서 버스바 하우징과 버스바를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ECU 일체형 모터를 조립하는 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 ECU 일체형 모터에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 ECU 일체형 모터는 스테이터(100), 로터(110). 버스바 하우징(120), 버스바(140), ECU(150), 터미널 어셈블리(160), 모터 하우징(170)을 포함한다.

스테이터(100)는 복수의 코일 권선부와 복수의 코일 권선부에 각각 권선된 복수의 코일(130)을 포함한다. 코일(130)은 코일권선부에 감겨 진 상태에서 도 6에 도시된 바와 같이 끝단이 권선부 외부로 노출된다.

로터(110)는 회전축을 가지며, 스테이터(100) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 로터(110)에는 원주방향으로 영구자석이 설치된다. 도면에 도시 되지는 않았지만 로터(110)는 후술할 모터 하우징(170) 양단에 설치된 베어링에 회전 가능하게 설치된다.

버스바 하우징(120)은 스테이터(100)의 일측에 설치된다. 그리고, 스테이터(100)로부터 노출된 복수개의 코일(130) 각 끝단이 일측에서 부터 타측으로 관통하여 돌출되도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 축방향으로 관통 형성된 복수의 코일 관통홀(123)을 가진다.

버스바 하우징(120)은 각각의 버스바 전극(144)과 각각의 터미널 전극(162)을 각각 결합시키기 위한 복수의 버스바 결합홀(121)이 있다. 본 실시예에서는 U1, V1, W1과 U2, V2, W2의 연결을 위해 버스바 결합홀(121)은 6개로 구성된다. 복수의 버스바 결합홀(121)은 버스바(140)의 결합이 용이하도록 상부 내측에 챔퍼(124)가 형성될 수 있다.

버스바(140)는 버스바 하우징(120)에 설치되고 하나의 코일(130)의 끝단과 전기적으로 연결되는 코일 접점 단자(143)와 터미널 전극(162)과 전기적 연결되기 위한 버스바 전극(144)을 각각 포함하며 복수개로 구성된다.

버스바(140)는 버스바 결합홀(121)에 형성된 챔퍼(124)에 결합될 수 있도록 하방으로 돌출된 버링부(142)가 형성된다. 버링부(142)는 도 4의 A-A단면을 보면 챔버에 안착되면서 버스바(140)가 버스바 결합홀(121)과 태핑스크류를 통해 결합될 때 버스바(140)가 버스바 결합홀(121)에서 이탈되는 것을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.

ECU(150)는 복수의 코일(130)에 대한 전원 공급을 제어한다. ECU(150)는 PCB를 포함하고 PCB는 복수의 터미널 핀부(163)가 관통되어 연결될 수 있도록 그에 대응되어 위치되는 ECU 전극홀(151)이 형성된다. 터미널 핀부(163)들은 핀 형태로 형성되어 ECU 전극홀(151)을 통해 관통하여 PCB 후면으로 돌출되어 나와 납땜에 의해 PCB와 전기적으로 연결된다.

터미널 어셈블리(160)는 ECU(150)와 버스바(140)를 연결한다. 터미널 어셈블리(160)는 전도체인 터미널(161)과 부도체인 터미널 하우징(165)을 포함한다. 터미널(161)의 일단에 형성된 터미널 전극(162)은 스테이터 수용부(180) 내로 노출되어 위치된다. 터미널(161)은 도 2에 도시된 바와 같이 양끝에 설치된 터미널(161)이 가장 긴 형상이며, 중앙으로 갈수록 길이가 작게 형성된다. 이는 스테이터(100)가 원형으로 되어 있고 스테이터(100)의 원주방향에 맞도록 하기 위함이다.

터미널 하우징(165)은 복수의 터미널(161)을 수용하며, 일단은 ECU 수용부(190)에 노출되어 고정 체결된다. 터미널 하우징(165)은 도 2에 도시된 바와 같이 6개의 터미널(161)이 정위치에 정렬된 상태로 고정될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

모터 하우징(170)은 도 3에 도시된 바와 같이 스테이터(100)를 삽입하도록 제1공간을 가지는 스테이터 수용부(180)가 형성된다.

그리고, 스테이터 수용부(180)의 일측에 정확하게는 스테이터 수용부(180)의 외주면에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부(190)와, 터미널 어셈블리(160)가 ECU 수용부(190)로부터 스테이터 수용부(180)로 삽입될 수 있도록 스테이터 수용부(180)와 ECU 수용부(190) 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀(200)이 형성된다.

ECU 일체형 모터는 도 1에 도시된 바와 같이 버스바 전극(144)과 터미널 전극(162)과 버스바 결합홀(121)은 태핑 스크류(210)에 의해 암나사 탭이 형성되면서 체결되고, 도 4에 도시된 바와 같이 태핑스크류(210) 체결 시 회전을 방지 하도록 버스바 전극(144)에는 회전방지 홈(141)이 형성되고 버스바 결합홀(121)에는 회전방지 돌기(122)기 형성된다. 실시예에 따라 회전방지 홈(141)이 버스바 결합홀(121)에 형성될 수 있고 회전방지 돌기(122)가 버스바 전극(144)에 형성될 수 있다.

다음으로 도 1내지 도 6을 참조하여 ECU 일체형 모터 조립 순서에 대하여 설명한다.

ECU 일체형 모터는 제1공간을 가지는 스테이터 수용부(180)와, 스테이터 수용부(180)의 일측에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부(190)와, 스테이터 수용부(180)와 ECU 수용부(190) 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀(200)이 형성된 모터 하우징(170)을 마련한다.(S100)

스테이터(100)에 감겨진 코일(130)의 끝단들이 상부로 노출되게 한 상태에서 버스바 하우징(120)을 스테이터(100)에 결합한다.(S110) 이때 버스바 하우징(120)에 형성된 코일 관통홀(123)에 코일(130)의 끝단이 삽입되도록 한다.

버스바 하우징(120)이 스테이터(100)에 결합되면 코일(130)의 끝단이 버스바 하우징(120)의 상부로 약간 돌출된 상태가 된다. 다음으로 버스바 하우징(120)의 상부로 노출된 코일(130) 끝단들에 각각 버스바 접점 단자(143)를 전기적으로 연결하며 겹합시킨다.(S120) 접합에는 납땜을 이용하여 연결할 수 있으나 코일(130)과 버스바(140) 모두 구리 소재이므로 용접을 통해 접합할 수도 있다.

상기의 과정으로 스테이터(100), 버스바 하우징(120) 및 버스바(140) 조립체가 완성되면 스테이터 수용부(180)에 삽입하여 수용시킨다.(S130) 스테이터 수용부(180)는 스테이터(100)의 직경보다 약간 작에 설계되어 있으며, 압입을 통해 결합할 수 있고 모터 하우징(170)을 가열하여 스테이터 수용부(180)의 직경이 약간 늘어나게 한 상태에서 결합한 후에 식혀서 고정할 수도 있다.

스테이터(100), 버스바 하우징(120) 및 버스바(140) 조립체가 결합되면 ECU 수용부(190)로부터 스테이터 수용부(180)와 연통되도록 형성된 터미널 수용부로 터미널 어셈블리(160)를 삽입한다.(S140) 터미널 어셈블리(160)가 삽입되면 터미널 전극(162)의 일단이 나사홀이 형성되어 있는데 그 나사홀이 버스바(140)와 버스바 결합홀(121)과 일치된 상태가 된다.

그 다음 터미널 어셈블리(160)의 각각의 터미널 전극(162)과 각각의 버스바 전극(144)을 태핑스크류(210)로 체결한다.(S150) 그리고, 터미널 어셈블리(160)의 각각의 터미널 핀부(163)가 ECU(150)의 ECU 전극홀(151)을 관통하여 후면으로 돌출된 상태에서 납땜을 하게 되면 도 1과 같이 스테이터(100)와 ECU(150)가 연결된 상태가 된다.

100: 스테이터
110: 로터
120: 버스바 하우징
121: 버스바 결합홀
122: 회전방지 돌기
123: 코일 관통홀
124: 챔퍼
130: 코일
140: 버스바
141: 회전방지 홈
142: 버링부
143: 코일 접점 단자
144: 버스바 전극
150: ECU
151: ECU 전극홀
160: 터미널 어셈블리
161: 터미널
162: 터미널 전극
163: 터미널 핀부
165: 터미널 하우징
170: 모터 하우징
180: 스테이터 수용부
190: ECU 수용부
200: 터미널 삽입홀
210: 태핑 스크류

Claims

복수의 코일 권선부와 상기 복수의 코일 권선부에 각각 권선된 복수의 코일을 포함하는 스테이터;
회전축을 가지며, 회전 가능하게 설치된 로터;
상기 복수의 코일 측과 전기 연결되기 위한 코일 접점 단자와 버스바 전극을 각각 포함하는 복수의 버스바;
상기 복수의 코일에 대한 전원 공급을 제어하는 ECU;
상기 ECU와 상기 버스바를 연결하고 일단에 스테이터 수용부 내로 노출되는 터미널 전극을 가지는 복수의 터미널과 상기 복수의 터미널을 분리 수용하며, 일단은 ECU 수용부에 노출되어 고정 체결되는 터미널 하우징을 포함하는 터미널 어셈블리; 및
상기 스테이터를 삽입하도록 제1공간을 가지는 스테이터 수용부와, 상기 스테이터 수용부의 일측에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부와, 상기 터미널 어셈블리가 상기 ECU 수용부로부터 상기 스테이터 수용부로 삽입될 수 있도록 상기 스테이터 수용부와 상기 ECU 수용부 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀을 포함하는 모터 하우징;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 ECU 일체형 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 스테이터의 일측에 설치되고 상기 복수 코일의 각 끝단이 일측에서부터 타측으로 관통하여 돌출되도록 축방향으로 관통 형성된 복수의 코일 관통홀을 가지는 버스바 하우징을 추가로 포함하며,
상기 버스바 하우징은 상기 각각의 버스바 전극과 상기 각각의 터미널 전극을 각각 결합시키기 위한 복수의 버스바 결합홀을 포함하고, 상기 복수의 버스바 결합홀은 챔퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 ECU 일체형 모터.
제3항에 있어서,
상기 버스바는 상기 버스바 결합홀에 형성된 챔퍼에 결합될 수 있도록 버링부가 형성된 것을 특징으로 하는 ECU 일체형 모터.
제3항에 있어서,
상기 버스바 전극과 상기 터미널 전극과 상기 버스바 결합홀은 태핑스크류에 의해 체결되고, 상기 버스바 전극 및 상기 버스바 결합홀 중 어느 하나에는 상기 태핑스크류 체결 시 회전을 방지하는 회전방지 홈이 형성되며, 다른 하나에는 상기 회전방지 홈에 삽입되는 회전방지 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 ECU 일체형 모터.
제1항에 있어서,
상기 ECU의 PCB는 상기 터미널의 타단이 관통되어 연결될 수 있도록 그 대응되는 위치에 ECU 전극홀이 형성된 것을 특징으로 하는 ECU 일체형 모터.
제1공간을 가지는 스테이터 수용부와, 상기 스테이터 수용부의 일측에 형성된 제2공간을 가지는 ECU 수용부와, 상기 스테이터 수용부와 상기 ECU 수용부 사이를 연통시키는 터미널 삽입홀이 일체로 형성된 모터 하우징을 마련하는 단계;
스테이터와 버스바 하우징과 버스바를 조립하는 단계;
상기 스테이터, 버스바 하우징 및 버스바 조립체를 상기 스테이터 수용부에 삽입하여 수용시키는 단계;
상기 스테이터, 버스바 하우징 및 버스바 조립체가 상기 스테이터 수용부에 삽입되어 수용된 상태에서, 상기 ECU 수용부로부터 상기 스테이터 수용부 측 방향으로 터미널 어셈블리를 삽입하여 상기 터미널 어셈블리의 터미널 전극이 상기 스테이터 수용부 측으로 삽입되면서 상기 스테이터와 전기적 접점 연결되는 단계;
상기 터미널 어셈블리의 각각의 터미널 전극과 각각의 상기 버스바를 태핑 스크류로 체결하는 단계
를 포함하는 ECU 일체형 모터 조립 방법.