KR102030089B1 - 접지 보호용 몰드 커버를 갖는 bldc 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 브러쉬리스 DC 모터는 내부에 스테이터(15)를 포함하고 중앙부분에 샤프트(21)가 결합된 로터(20)가 위치하는 중공부(11)를 갖는 하우징(10); 상기 샤프트(21)의 출력 측에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 상부 베어링(22); 상기 상부 베어링(22)을 수용하고 상기 중공부(11)를 덮는 상부 베어링 커버(31); 상기 샤프트(21)의 하단에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 하부 베어링(23); 상기 하부 베어링(23)을 수용하고 상기 하우징(10)의 하부 중앙으로부터 돌출된 중앙 돌출부(14)에 결합되는 하부 베어링 홀더(32); 상기 상부 베어링 커버(31)와 상기 하부 베어링 홀더(32)를 전기적으로 등전위를 만들기 위해 상기 상부 베어링 커버(31)의 외부 부분에 절곡되어 결합되는 상부 말단부(50a)와, 상기 하부 베어링 홀더(32)의 중앙 부분에 결합되는 하부 말단부(50b)를 갖는 제1 접지부재(50); 및 상기 중앙 돌출부(14)의 하부와 상기 제1 접지부재(50)의 일부를 함께 덮는 몰드 커버(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

접지 보호용 몰드 커버를 갖는 BLDC 모터{Brushless DC Motor with Mold Cover for Ground Protection}

본 발명의 모터의 접지 구조에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 접지 구조를 개선하여 베어링의 전식을 보다 효과적으로 방지할 수 있으며 나아가 몰드 커버를 이용해 접지 부분을 보호함으로써 모터의 성능, 내구성, 진동 및 소음을 개선한 접지 구조를 갖는 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 스테이터와 로터를 포함한다. 로터는 스테이터가 형성하는 자기장의 영향을 받아 회전하는데, 로터에 결합되어 로터와 함께 회전하는 샤프트에는 샤프트의 회전을 지지해주는 베어링이 로터의 상부 및 하부에 설치된다.

이러한 모터는 일반적으로 구동회로에 의하여 제어되는데, 구동회로가 작동할 때 상부 및 하부 베어링 사이에서 발생한 전위차로 인하여, 또는 다른 이유에서 발생한 축방향 전류에 의하여 베어링의 전기 부식이 발생한다. 이러한 전기 부식으로 인하여 모터가 작동할 때 소음과 진동이 발생하여 모터의 성능에 악영향을 미치고 모터의 내구성에도 안좋은 영향을 준다.

이러한 베어링의 전기 부식을 방지하기 위하여 대한민국 특허공개 제10-2008-0109168호에서는 상부 베어링을 감싸고 있는 출력측 브라켓과 하부 베어링을 감싸고 있는 반출력측 브라켓을 전도성 테이프로 연결하여 양측의 전위를 등전위로 형성함으로써 베어링의 전기 부식을 방지하는 기술에 대하여 개시하고 있다. 그런데, 전도성 테이프의 말단을 고정시키는 부분의 구조가 취약하여 등전위를 유지하는 데 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 대한민국 특허 제10-1562736호에서는 접지용 금속 부재를 모터 하우징의 외측에 설치하여, 접지용 금속 부재의 상단 및 하단을 상부 베어링 커버 및 하부 베어링 커버에 직접 연결하는 구조에 대하여 제시하고 있다. 이 선행기술에서는 상부 및 하부 베어링 커버 사이의 접지를 효과적으로 이루고 있지만, 상부 및 하부 베어링 커버의 바깥 쪽으로 베어링이 삽입되는 구조이기 때문에 두 베어링이 외부로 쉽게 노출이 되고 있다. 특히 하부 베어링 커버 쪽에 접지용 금속 부재의 말단이 살짝 접촉하는 구조이기 때문에 접지 부재의 이탈 우려가 있으며 이로 인한 베어링 전식의 발생을 효과적으로 차단하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 종래기술에서 제시하지 못한 개선된 접지 구조를 가지며 몰드 커버를 이용하여 접지를 보호하는 동시에 베어링 측에서의 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 구조의 모터를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 개선된 접지 구조를 갖는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 몰드 커버를 적용하여 베어링 측으로 습기가 침투되는 것을 효과적으로 방지하고 접지 부재를 안정적으로 고정할 수 있는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하부 베어링 커버와 베어링을 동시에 접촉시키는 접지 부재의 구조를 통해 상부 및 하부 베어링 사이의 등전위를 효과적으로 유지할 수 있으므로 베어링의 전식을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 브러쉬리스 DC 모터는

내부에 스테이터(15)를 포함하고 중앙부분에 샤프트(21)가 결합된 로터(20)가 위치하는 중공부(11)를 갖는 하우징(10);

상기 샤프트(21)의 출력 측에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 상부 베어링(22);

상기 상부 베어링(22)을 수용하고 상기 중공부(11)를 덮는 상부 베어링 커버(31);

상기 샤프트(21)의 하단에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 하부 베어링(23);

상기 하부 베어링(23)을 수용하고 상기 하우징(10)의 하부 중앙으로부터 돌출된 중앙 돌출부(14)에 결합되는 하부 베어링 홀더(32);

상기 상부 베어링 커버(31)와 상기 하부 베어링 홀더(32)를 전기적으로 등전위를 만들기 위해 상기 상부 베어링 커버(31)의 외부 부분에 절곡되어 결합되는 상부 말단부(50a)와, 상기 하부 베어링 홀더(32)의 중앙 부분에 결합되는 하부 말단부(50b)를 갖는 제1 접지부재(50); 및

상기 중앙 돌출부(14)의 하부와 상기 제1 접지부재(50)의 일부를 함께 덮는 몰드 커버(42);

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제1 접지부재(50)는 상기 하우징(10)의 상면 및 측면으로 이어지도록 형성된 제1 홈(13)과 상기 제1 홈(13)과 연통되어 상기 하우징(10)의 저면으로 이어지도록 형성된 하부홈(13a)에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 몰드 커버(42)는 상기 하우징(10)의 중앙 하부에 상기 하부 베어링 홀더(32)의 일부가 노출되도록 형성된 하부 개방부(14a)를 덮는 부분인 중앙 커버부(42a)를 갖는 것이 좋다.

본 발명에서, 상기 몰드 커버(42)는 상기 하부 개방부(14a)와 상기 하부홈(13a)에 끼워지도록 형성된 끼움 돌기부(42b)를 가져도 좋다.

본 발명에서, 상기 하부 말단부(50b)는 절곡된 형상을 가지며, 상기 절곡된 형상의 끝단은 상기 하부 베어링(23)과 상기 하부 베어링 홀더(32) 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)는 상기 하부 베어링 홀더(32)에 형성된 제2 홈(32a)에 결합되이 바람직하다.

본 발명은 하부 베어링 커버와 베어링을 동시에 접촉시키는 접지의 새로운 구조를 통해 상부 및 하부 베어링 사이의 등전위를 효과적으로 유지할 수 있으므로 베어링의 전식을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 베어링이 노출되는 부분과 접지 부재에 몰드 커버를 적용하여 접지 부재가 이탈하는 것을 방지하여 접지 부재의 안정적인 고정이 이루어질 수 있도록 하는 동시에 모터 내부로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터를 분해하여 하부 쪽에서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터의 하부 베어링 커버 쪽의 접지 구조를 보여주기 위한 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모터(100)를 분해하여 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 모터(100)를 분해하여 하부 쪽에서 바라본 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터(100)는 하우징(10), 로터(20), 상부 베어링 커버(31), 하부 베어링 홀더(32), 상부 보호부재(41) 및 몰드 커버(42)를 포함하여 이루어질 수 있다.

하우징(10)은 가운데 부분의 공간이 비어있는 중공부(11)와, 중공부(11)의 상부를 따라 상부로 돌출된 환형의 플랜지부(12)를 갖는다. 중공부(11)에는 샤프트(21)와 결합되어 함께 회전하는 로터(20)가 위치한다. 제1 홈(13)은 제1 접지부재(50)가 위치하는 곳으로, 제1 홈(13)은 플랜지부(12) 또는 플랜지부(12)와 인접한 부분으로부터 하우징(10)의 상면, 측면으로 연결되어 형성된다. 또한, 제1 접지부재(50)의 하부는 제1 홈(13)과 연통되어 하우징(10)의 저면에 형성된 하부홈(13a)에 위치한다. 하우징(10)의 저면의 중앙에는 중앙 돌출부(14)가 아래로 돌출되어 형성된다. 제1 홈(13)과 연통되는 하부홈(13a)은 중앙 돌출부(14)의 하부 개방부(14a)까지 연장되어 형성될 수 있다. 중앙 돌출부(14)의 저면에는 하부 베어링 홀더(32)의 저면이 노출되는 하부 개방부(14a)가 형성된다. 중앙 돌출부(14)는 하우징(10)의 저면으로부터 상측으로 돌출되어 형성되며, 그 내부의 공간에 하부 베어링 홀더(32)가 결합된다.

로터(20)의 측면과 마주보는 위치의 하우징(10)의 내부에는 스테이터(15)가 위치한다. 스테이터(15)는 인쇄회로기판(15a)과 전기적으로 연결되며, 커넥터(15b)는 외부 전원과 연결된 리드 와이어(도시되지 않음)에 연결되어 인쇄회로기판(15a)에 외부 전원을 공급하기 위해 설치된다. 도 3에서는 스테이터(15)와 하우징(10)이 별개의 부품으로 분리되어 도시되어 있으나, 스테이터(15), 인쇄회로기판(15a) 및 커넥터(15b)는 인서트 금형에서 하우징(10)과 일체로 사출 성형에 의해 제작되는 것이 바람직하다.

로터(20)는 스테이터와 마주보며 위치하는 마그네트를 포함하고 있다. 로터(20)의 중심부에는 샤프트(21)가 관통하여 결합된다. 따라서, 로터(20)와 샤프트(21)는 하나의 유닛이 되어 함께 회전한다. 샤프트(21)의 상단에는 팬(fan)과 같은 부하가 결합된다. 즉, 샤프트(21)의 상단이 출력 측이 된다. 샤프트(21) 상단의 아래 부분에는 샤프트(21)의 회전을 지지하기 위한 상부 베어링(22)이 결합된다. 샤프트(21)의 하단에는 하부 베어링(23)이 샤프트(21)의 회전을 지지하도록 결합된다.

상부 베어링 커버(31)는 전도성 재질로 하우징(10)의 중공부(11)를 덮도록 결합된다. 상부 베어링 커버(31)의 둘레 부분은 하우징(10)의 플랜지부(12)에 결합된다. 상부 베어링 커버(31)의 중앙 부분은 상부로 돌출된 형상을 가지며, 이 돌출된 형상의 내측 부분에 상부 베어링(22)이 결합된다. 상부 베어링(22)은 상부 베어링 커버(31)의 하측으로 결합되는 것으로 도 2에 도시되어 있지만, 반드시 이러한 형상에 한정되지 아니하며, 상부 베어링 커버(31)의 상측으로 상부 베어링(22)이 결합되도록 상부 베어링 커버(31)의 중앙 부분의 돌출된 형상을 변형할 수도 있다. 상부 베어링 커버(31)의 상부는 상부 보호부재(41)에 의해 덮여 보호된다.

하부 베어링 홀더(32)는 전도성 재질로 상부가 개방된 컵 형상을 가지며, 중앙의 공간 부분에는 하부 베어링(23)이 결합된다. 하부 베어링 홀더(32)의 저면에는 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)가 결합되는 제2 홈(32a)이 형성된다. 하부 베어링 홀더(32)의 저면 중앙에는 하부 개방부(32b)가 형성되어 있으며, 제2 홈(32a)과 하부 개방부(32b)은 서로 연결된 형상을 가지고 있다. 하우징(10) 저면의 하부 개방부(14a)를 통해 하부 베어링 홀더(32)의 저면 일부가 외부로 노출된다. 이 노출된 부분은 몰드 커버(42)가 덮는다. 몰드 커버(42)의 중앙 커버부(42a)는 하부 개방부(14a)를 덮도록 결합된다. 상부 보호부재(41) 및 몰드 커버(42)는 고무나 탄성 재질의 플라스틱 등을 적용할 수 있다.

몰드 커버(42)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 하부 개방부(14a)를 덮는 부분인 중앙 커버부(42a)를 갖는다. 또한, 제1 접지 부재(50)의 하우징(10) 저면에 결합되는 부분이 삽입되도록 제1 홈(13)과 연통되는 하부홈(13a)과, 하부 개방부(14a)에 함께 끼워지도록 돌출되어 형성된 끼움 돌기부(42b)를 갖는다. 이러한 몰드 커버(42)의 구조에 의해 하부 개방부(14a) 쪽으로 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 접지 부재(50)의 하부 쪽을 하부홈(13a)에 견고하게 고정시킴으로써 제1 접지 부재(50)의 하부 말단 부분과 하부 베어링 홀더(32)의 결합이 이탈되는 것을 방지한다.

도 4는 본 발명에 따른 모터(100)의 하부 베어링 홀더(32) 쪽의 접지 구조를 보여주기 위한 분해 사시도이며, 도 5는 도 1의 A-A'선을 절단하여 바라본 단면도이다.

도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 제1 접지부재(50)는 하우징(10)의 제1 홈(13)으로부터 하부홈(13a)에 걸쳐 결합되어 있다. 하우징(10)의 측면 부분의 제1 접지부재(50)에는 접지홀(50c)이 형성되어 있다. 제2 접지부재(51)는 접지홀(50c)에 삽입되어 하우징(10)의 측면을 관통하여 하우징(10) 내부의 스테이터(15)의 코어 부분에 결합된다. 이 구조는 도 5에서 확인할 수 있다. 제2 접지부재(51)는 볼트인 것으로 도 5에 도시되어 있지만, 접지홀(50c)에 결합되어 스테이터 코어와 제1 접지부재(50)를 전기적으로 등전위로 만들 수 있다면 반드시 볼트에 한정되지 않고 핀이나 스크류 등 다른 부재를 사용할 수도 있다.

제1 접지부재(50)의 상부 말단부(50a)는 절곡된 형상을 가지며, 도 5에서와 같이 하우징(10)의 플랜지부(12)와 상부 베어링 커버(31)의 외주부 사이에 압입되어 결합된다. 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)는 말단이 'U'자 형으로 구부려진 형상을 가지며, 이 구부러진 부분은 하부 베어링 홀더(32)의 제2 홈(32a)에 결합된다.

제1 접지부재(50)는 제1 홈(13)과 하부홈(13a)을 따라 결합되는데, 하부 개방부(14a)를 지나 말단 부분이 하부 베어링 홀더(32)의 제2 홈(32a)에 결합되도록 절곡된 형상을 가지고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 홈(32a)에 결합되는 말단 부분인 하부 말단부(50b)는 'U'자 형상을 갖는다.

도 4에서와 같이, 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)의 끝의 구부러진 부분은 하부 베어링(23)의 저면부(23a)와도 접촉한다. 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)의 끝단은 하부 베어링(23)과 하부 베어링 홀더(32) 사이에 개재되어 두 부재와 모두 접촉하는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 통해 제1 접지부재(50)의 하단 부분의 견고한 결합을 보장하고, 전기적 접촉이 안정적으로 유지될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며 이 범위 내에서 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 하우징 11: 중공부
12: 플랜지부 13: 제1 홈
14: 중앙 돌출부 14a: 하부 개방부
15: 스테이터 15a: 인쇄회로기판
15b: 커넥터 20: 로터
21: 샤프트 22: 상부 베어링
23: 하부 베어링 23a: 하부 베어링의 저면부
31: 상부 베어링 커버 32: 하부 베어링 홀더
32a: 제2 홈 32b: 하부 개방부
41: 상부 보호부재 42: 몰드 커버
42a: 중앙 커버부 42b: 끼움 돌기부
50: 제1 접지부재 50a: 상부 말단부
50b: 하부 말단부 51: 제2 접지부재

Claims (6)

1. 내부에 스테이터(15)를 포함하고 중앙부분에 샤프트(21)가 결합된 로터(20)가 위치하는 중공부(11)를 갖는 하우징(10);
   상기 샤프트(21)의 출력 측에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 상부 베어링(22);
   상기 상부 베어링(22)을 수용하고 상기 중공부(11)를 덮는 상부 베어링 커버(31);
   상기 샤프트(21)의 하단에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 하부 베어링(23);
   상기 하부 베어링(23)을 수용하고 상기 하우징(10)의 하부 중앙으로부터 돌출된 중앙 돌출부(14)에 결합되는 하부 베어링 홀더(32);
   상기 상부 베어링 커버(31)와 상기 하부 베어링 홀더(32)를 전기적으로 등전위를 만들기 위해 상기 상부 베어링 커버(31)의 외부 부분에 절곡되어 결합되는 상부 말단부(50a)와, 상기 하부 베어링 홀더(32)의 중앙 부분에 결합되는 하부 말단부(50b)를 갖는 제1 접지부재(50); 및
   상기 중앙 돌출부(14)의 하부와 상기 제1 접지부재(50)의 일부를 함께 덮는 몰드 커버(42);
   를 포함하고, 상기 제1 접지부재(50)는 상기 하우징(10)의 상면 및 측면으로 이어지도록 형성된 제1 홈(13)과 상기 제1 홈(13)과 연통되어 상기 하우징(10)의 저면으로 이어지도록 형성된 하부홈(13a)에 위치하며,
   상기 몰드 커버(42)는 상기 하우징(10)의 중앙 하부에 상기 하부 베어링 홀더(32)의 일부가 노출되도록 형성된 하부 개방부(14a)를 덮는 부분인 중앙 커버부(42a)를 가지고,
   상기 몰드 커버(42)는 상기 하부 개방부(14a)와 상기 하부홈(13a)에 끼워지도록 형성된 끼움 돌기부(42b)를 갖는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 DC 모터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내부에 스테이터(15)를 포함하고 중앙부분에 샤프트(21)가 결합된 로터(20)가 위치하는 중공부(11)를 갖는 하우징(10);
   상기 샤프트(21)의 출력 측에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 상부 베어링(22);
   상기 상부 베어링(22)을 수용하고 상기 중공부(11)를 덮는 상부 베어링 커버(31);
   상기 샤프트(21)의 하단에 결합되어 상기 샤프트를 회전 가능하도록 지지하는 하부 베어링(23);
   상기 하부 베어링(23)을 수용하고 상기 하우징(10)의 하부 중앙으로부터 돌출된 중앙 돌출부(14)에 결합되는 하부 베어링 홀더(32);
   상기 상부 베어링 커버(31)와 상기 하부 베어링 홀더(32)를 전기적으로 등전위를 만들기 위해 상기 상부 베어링 커버(31)의 외부 부분에 절곡되어 결합되는 상부 말단부(50a)와, 상기 하부 베어링 홀더(32)의 중앙 부분에 결합되는 하부 말단부(50b)를 갖는 제1 접지부재(50); 및
   상기 중앙 돌출부(14)의 하부와 상기 제1 접지부재(50)의 일부를 함께 덮는 몰드 커버(42);
   를 포함하고, 상기 하부 말단부(50b)는 절곡된 형상을 가지며, 상기 절곡된 형상의 끝단은 상기 하부 베어링(23)과 상기 하부 베어링 홀더(32) 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 DC 모터.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 접지부재(50)의 하부 말단부(50b)는 상기 하부 베어링 홀더(32)에 형성된 제2 홈(32a)에 결합되는 것을 특징으로 하는 브러쉬리스 DC 모터.

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