KR102051002B1 - 감소된 방사들을 갖는 브러시리스 dc 모터 - Google Patents
감소된 방사들을 갖는 브러시리스 dc 모터 Download PDFInfo
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Abstract
브러시리스 DC 모터는 복수의 적층된 라미네이션들을 포함하는 램스택 형태의 고정자를 포함한다. 고정자는 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 및 원주 벽을 포함한다. 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각과 원주 벽의 교차점은 플럭스 무효 위치를 정의하며, 램스택의 일부는 플럭스 무효 위치들 중 하나에 위치하는 제 1 개구를 정의한다. 브러시리스 DC 모터는 제 2 개구를 포함하는 인쇄 회로 보드, 및 접지 경로를 생성하도록 고정자의 제 1 개구에 수용되는 제 1 섹션 및 인쇄 회로 보드의 제 2 개구에 수용되는 제 2 섹션을 포함하는 접지 부재를 포함한다.
Description
브러시리스 DC 모터는 복사성 방사들을 방사할 수 있다. 전기 디바이스들의 양의 증가로 인해 환경에 있어 방사량에 대한 우려가 커졌다. 예를 들어, 많은 차량들은 전자 열쇠와 연관된다. 스퓨리어스 방사들은 전자 열쇠의 작동에 간섭할 수 있다. 법적 요건들을 충족시키도록 방사들을 줄일 필요가 있다. 일반적인 브러시리스 DC 모터에서, 브러시리스 DC 모터를 도전 재료로 차폐함으로써 또는 브러시리스 DC 모터를 전도성 용기 내에 배치함으로써 전계 방사들이 감소된다.
브러시리스 DC 모터는 복수의 적층된 라미네이션들을 포함하는 램스택(lamstack) 형태의 고정자를 포함한다. 고정자는 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 및 원주 벽을 포함한다. 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각과 원주 벽의 교차점은 플럭스 무효 위치를 정의하며, 램스택의 일부는 플럭스 무효 위치들 중 하나에 위치하는 제 1 개구를 정의한다. 브러시리스 DC 모터는 제 2 개구를 포함하는 인쇄 회로 보드, 및 접지 경로를 생성하도록 고정자의 제 1 개구에 수용되는 제 1 섹션 및 인쇄 회로 보드의 제 2 개구에 수용되는 제 2 섹션을 포함하는 접지 부재를 포함한다.
브러시리스 DC 모터는 복수의 적층된 라미네이션들을 포함하는 램스택 형태의 고정자를 포함한다. 고정자는 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 및 원주 벽을 포함한다. 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각과 원주 벽의 교차점은 플럭스 무효 위치를 정의한다. 램스택의 일부는 플럭스 무효 위치들 중 하나에 위치하는 제 1 개구를 정의한다. 램스택은 밖으로 향하는 스포크 및 내주 코어 벽을 포함하는 방사상 연장하는 코어 부재들을 포함한다. 코어 부재들 각각의 주위에 고정자 날개가 통과한다. 브러시리스 DC 모터는 회전자 및 회전자 내에 배치된 고리형 영구 자석을 포함하는 회전자 어셈블리를 포함한다. 고정자는 회전자가 통과하는 중심 개구를 포함하고, 고정자 날개들은 고정자 날개들을 통해 전류가 흐를 때 회전자를 회전시키도록 반대 자계들을 발생시킨다. 브러시리스 DC 모터는 제 2 개구를 포함하는 인쇄 회로 보드, 및 접지 경로를 생성하도록 고정자의 제 1 개구에 수용되는 제 1 섹션 및 인쇄 회로 보드의 제 2 개구에 수용되는 제 2 섹션을 포함하는 접지 부재를 포함한다.
도 1은 브러시리스 DC 모터의 컴포넌트들의 상면도를 나타낸다.
도 2는 브러시리스 DC 모터의 컴포넌트들의 투시 분해 조립도를 나타낸다.
도 3은 브러시리스 DC 모터의 램스택의 접지를 보여주는 개략도를 나타낸다.
도 4는 인쇄 회로 보드의 밑면으로부터 브러시리스 DC 모터의 측면 투시도를 나타낸다.
도 5는 인쇄 회로 보드의 윗면으로부터 브러시리스 DC 모터의 측면 투시도를 나타낸다.
도 6은 램스택 자석 어셈블리의 개구에 수용되는 램스택 및 접지 부재의 일부의 단면도를 나타낸다.
도 7은 모터의 자기 시뮬레이션의 상면도를 나타낸다.
도 8은 접지된 램스택(A) 및 접지되지 않은 램스택(B)에 대한 복사성 방사들을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 9는 접지된 램스택(PV2) 및 접지되지 않은 램스택(PV1)에 대한 전도성 방사들을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 2는 브러시리스 DC 모터의 컴포넌트들의 투시 분해 조립도를 나타낸다.
도 3은 브러시리스 DC 모터의 램스택의 접지를 보여주는 개략도를 나타낸다.
도 4는 인쇄 회로 보드의 밑면으로부터 브러시리스 DC 모터의 측면 투시도를 나타낸다.
도 5는 인쇄 회로 보드의 윗면으로부터 브러시리스 DC 모터의 측면 투시도를 나타낸다.
도 6은 램스택 자석 어셈블리의 개구에 수용되는 램스택 및 접지 부재의 일부의 단면도를 나타낸다.
도 7은 모터의 자기 시뮬레이션의 상면도를 나타낸다.
도 8은 접지된 램스택(A) 및 접지되지 않은 램스택(B)에 대한 복사성 방사들을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 9는 접지된 램스택(PV2) 및 접지되지 않은 램스택(PV1)에 대한 전도성 방사들을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 1은 일반적인 브러시리스 DC 모터(20)의 컴포넌트들을 나타낸다. 브러시리스 DC 모터(20)는 냉각제 펌프, 오일 펌프, 팬, 열팬, 임펠러, 회전 날개 펌프, 또는 임의의 다른 타입의 애플리케이션 또는 시스템에 사용될 수 있다.
브러시리스 DC 모터(20)는 (도 2에 도시된) 복수의 라미네이션(24)들로 만들어진 철심 고정자 또는 램스택(22)을 포함한다. 각각의 라미네이션(24)은 대략 1㎜의 두께를 갖는다. 램스택(22)은 회전자(29)(즉, 자석)가 통과하는 중심 개구(26)를 포함한다. 일례로, 램스택(22)은 방사상 연장하는 코어 부재(28)들을 포함하는데, 이는 방사상 연장하는 코어 부재(28)들의 바깥쪽 단부에 부착된 밖으로 향하는 스포크(31) 및 방사상 연장하는 코어 부재(28)들의 안쪽 단부에 부착된 내주 코어 벽(30)을 포함한다. 이 예에서는, 9개의 방사상 연장하는 코어 부재(28)들이 있다. 다른 예에서, 램스택(22)은 방사상 연장하는 코어 부재(28)들의 안쪽 단부에 부착된 안으로 향하는 스포크 및 방사상 연장하는 코어 부재(28)들의 바깥쪽 단부에 부착된 외주 코어 벽을 포함하는 방사상 연장하는 코어 부재들을 포함한다(도시되지 않음).
코어 부재(28)들 각각의 주위에 고정자 날개(32)가 통과한다. 회전자 어셈블리(34)는 회전자(29) 및 회전자(29) 내에 배치된 고리형 영구 자석(36)을 포함한다. 고정자 날개(32)들은 고정자 날개(32)들을 통해 전류가 흐를 때 회전자(29)를 회전시키도록 반대 자계들을 발생시킨다. 셸(39)이 이러한 컴포넌트들을 둘러싼다. 램스택(22)과 고정자 날개(32)들의 어셈블리는 인쇄 회로 보드(38)와 연관된다.
도 3은 램스택(22)의 접지를 보여주는 개략도를 나타낸다. 모터 제어 아키텍처에 의해 발생되는 고주파 스위칭 전류들이 램스택(22)에 전기장 및 자기장 에너지를 제공한다. 작동 시에, 상기 램스택(22)은 안테나로서 작동하여, 램스택(22)으로부터 상기 전기장 및 자기장들이 방사된다. (뒤에 설명되는 바와 같이) 램스택(22)을 접지하는 것에 의해서, 복사성 방사와 전도성 방사가 모두 감소된다. 램스택(22)에 의해 흡수되는 에너지는 열로 변환되어 접지부(40)를 통해 방열되거나, 상기 램스택(22)이 흡수된 에너지를 다시 방사하지 못하도록, 램스택의 성능이 제한된다.
도 4와 도 5는 조립된 브러시리스 DC 모터(20)를 나타낸다. 접지 부재(42)는 램스택(22)에 그리고 인쇄 회로 보드(38)에 전기 접속되어 접지 경로를 생성한다. 일례로, 접지 부재(42)는 전기 도전 재료로 만들어진 접지 핀이다. 다른 예에서는, 2개의 접지 부재(42)들이 이용된다. 접지 부재(42)는 방사들을 감소시키고, 램스택(22) 및 인쇄 회로 보드(38)와의 전기 접속을 제공한다. 일례로, 방사들은 전도성 방사들이다. 일례로, 방사들은 복사성 방사들이다.
도 6에 도시된 예에서, 램스택(22)에 접속된 접지 부재(42)는 인쇄 회로 보드(38)에서 개구(48)에 수용되는 부분(46)을 갖는 제 1 섹션(44)과, 램스택(22)에서 (뒤에 설명되는) 개구(52)에 수용되는 제 2 섹션(50)을 포함한다. 본체 부분(54)이 제 1 섹션(44)과 제 2 섹션(50) 사이에 위치하고 제 2 섹션(50)의 폭(Y)보다 더 넓은 폭(W)을 가지며, 이는 램스택(22)의 개구(52)로의 접지 부재(42)의 프레싱을 제한한다. 접지 부재(42)의 제 1 섹션(44)의 부분(46)은 인쇄 회로 보드(38)의 아래와 위 둘 중 어느 하나에서 인쇄 회로 보드(38)에 51에서 납땜되고, 납땜(51)이 인쇄 회로 보드(38)의 양면에 위치하도록 납땜(51)이 램스택(22)의 개구(48)를 통해 인쇄 회로 보드(38)의 다른 면으로 흐른다. 일례로, 제 1 섹션(44)은 형상이 실질적으로 곡선형이며, 이는 납땜을 더 용이하게 하고 온도 변화들 중에 탄력성을 제공한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 개구(52)는 인쇄 회로 보드(38)에 가장 근접한 약 10개의 라미네이션(24)들로 형성된 일련의 홀들로 정의된다. 이는 램스택(22)과의 양호한 전기 접속을 보장한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 한 예에서 접지 부재(42)(그리고 개구들(48, 52))는 램스택(22)의 9개의 플럭스 무효 위치(56)들 중 하나 또는 그보다 많은 위치에 위치하여, 라미네이션(24)들 사이의 와전류들에 의한 유효 에너지의 손실을 줄인다. 플럭스 무효 위치(56)는 9개의 코어 부재(28)들 각각이 코어 벽(30)과 만나는 곳에 위치한다. 이 예에서는, 접지 부재(42)를 수용하는 플럭스 무효 위치(56)들에서 2개의 접속들이 서로 간격을 두고 있다. 플럭스 무효 위치(56)에서는, 라미네이션(24)들 사이에 와전류들이 발생되지 않도록 자기장이 최소이다. 라미네이션(24)들을 함께 고정하고 양호한 접지 경로를 제공하도록 나머지 플럭스 무효 위치(56)들에서 크림핑(crimp)함으로써 (도시되지 않은) 딤플(dimple)이 형성된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 접지된 브러시리스 DC 모터(20)의 경우, 접지된 램스택(22)의 복사성 방사들의 특성 A는 접지되지 않은 램스택(22)의 복사성 방사들의 특성 B 미만이다.
도 9는 접지되지 않은 램스택(22)의 전도성 방사 특성(PV1) 및 접지된 램스택(22)의 전도성 방사 특성(PV2)을 보여준다. 접지된 램스택(22)의 전도성 방사들의 특성(PV2)은 접지되지 않은 램스택(22)의 전도성 방사들의 특성(PV1)의 약 10-15 dB 미만이다. 모터 철심(램스택(22))을 모터 제어기 인쇄 회로 보드(38) 접지 평면에 접지함으로써, 발생된 복사성 방사들이 낮아질 수 있다.
상기 설명은 본 발명의 원리들의 예시일 뿐이다. 상기 교시들을 고려하여 많은 수정들 및 변형들이 가능하다. 따라서 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 구체적으로 설명한 예시적인 실시예들을 사용하는 것 이외에 다르게 발명이 실시될 수도 있다고 이해되어야 한다. 그런 이유로, 다음의 청구항들은 본 발명의 진정한 범위 및 내용을 결정하도록 연구되어야 한다.
Claims (20)
- 브러시리스 DC 모터로서,
복수의 적층된 라미네이션들을 포함하는 램스택(lamstack) 형태의 고정자 ― 상기 고정자는 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 및 상기 코어 부재들의 단부에 형성되는 원주 벽을 포함하고, 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각과 상기 원주 벽의 교차점은 플럭스 무효 위치를 정의하며, 상기 램스택의 일부는 플럭스 무효 위치들 중 적어도 하나에 위치하는 제 1 개구를 정의함 ―;
제 2 개구를 포함하는 인쇄 회로 보드; 및
상기 램스택 및 상기 인쇄 회로 보드와의 전기 접속을 제공하는 접지 부재를 포함하며,
상기 접지 부재는 방사들을 감소시키는 접지 경로를 생성하도록 상기 고정자의 제 1 개구에 수용되는 제 1 섹션 및 상기 인쇄 회로 보드의 제 2 개구에 수용되는 제 2 섹션을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 부재는 전기 도전 재료로 구성된 핀인,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 부재는 상기 플럭스 무효 위치들 중 하나에 각각 위치하는 2개의 접지 부재들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 적층된 라미네이션들 각각은 1㎜의 두께를 갖는,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들의 바깥쪽 단부에 스포크가 부착되고,
상기 원주 벽은 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들의 대향하는 안쪽 단부에 부착된 내주 벽인,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각의 주위로 고정자 날개가 통과하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 6 항에 있어서,
회전자 및 상기 회전자 내에 배치된 고리형 영구 자석을 포함하는 회전자 어셈블리를 포함하며,
상기 고정자는 상기 회전자가 통과하는 중심 개구를 포함하고,
상기 고정자 날개들은 상기 고정자 날개들을 통해 전류가 흐를 때 상기 회전자를 회전시키도록 반대 자계들을 발생시키는,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 접지 부재의 제 1 섹션은 상기 램스택의 제 1 개구에 수용되고,
상기 접지 부재의 제 2 섹션은 상기 인쇄 회로 보드에서 상기 제 2 개구에 수용되는 부분을 포함하며,
상기 제 1 섹션과 상기 제 2 섹션 사이에 위치된 본체 부분은 상기 접지 부재의 제 1 섹션의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는,
브러시리스 DC 모터. - 제 8 항에 있어서,
상기 접지 부재의 제 2 섹션의 부분은 상기 인쇄 회로 보드에 납땜되는,
브러시리스 DC 모터. - 제 8 항에 있어서,
상기 접지 부재의 제 1 섹션의 다른 부분은 형상이 곡선형인,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사들은 전도성 방사들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 1 항에 있어서,
상기 방사들은 복사성 방사들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 브러시리스 DC 모터로서,
복수의 적층된 라미네이션들을 포함하는 램스택 형태의 고정자 ― 상기 고정자는 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 및 상기 코어 부재들의 단부에 형성되는 원주 벽을 포함하고, 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각과 상기 원주 벽의 교차점은 플럭스 무효 위치를 정의하며, 상기 램스택의 일부는 플럭스 무효 위치들 중 적어도 하나에 위치하는 제 1 개구를 정의하였고, 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들의 바깥쪽 단부에 밖으로 향하는 스포크가 부착되며, 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들의 안쪽 단부에 내주 코어 벽이 부착되고, 상기 복수의 방사상 연장하는 코어 부재들 각각의 주위로 고정자 날개가 통과함 ―;
회전자 및 상기 회전자 내에 배치된 고리형 영구 자석을 포함하는 회전자 어셈블리 ― 상기 고정자는 상기 회전자가 통과하는 중심 개구를 포함하고, 상기 고정자 날개들은 상기 고정자 날개들을 통해 전류가 흐를 때 상기 회전자를 회전시키도록 반대 자계들을 발생시킴 ―;
제 2 개구를 포함하는 인쇄 회로 보드; 및
상기 램스택 및 상기 인쇄 회로 보드와의 전기 접속을 제공하는 접지 부재를 포함하며,
상기 접지 부재는 방사들을 감소시키는 접지 경로를 생성하도록 상기 고정자의 제 1 개구에 수용되는 제 1 섹션 및 상기 인쇄 회로 보드의 제 2 개구에 수용되는 제 2 섹션을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 접지 부재는 전기 도전 재료로 구성된 핀인,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 접지 부재는 2개의 접지 부재들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 복수의 적층된 라미네이션들 각각은 1㎜의 두께를 갖는,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 접지 부재의 제 1 섹션은 상기 램스택의 제 1 개구에 수용되고,
상기 접지 부재의 제 2 섹션은 상기 인쇄 회로 보드에서 상기 제 2 개구에 수용되는 부분을 포함하며,
상기 제 1 섹션과 상기 제 2 섹션 사이에 위치된 본체 부분은 상기 접지 부재의 제 1 섹션의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는,
브러시리스 DC 모터. - 제 17 항에 있어서,
상기 접지 부재의 제 2 섹션의 부분은 상기 인쇄 회로 보드에 납땜되고,
상기 접지 부재의 제 1 섹션의 다른 부분은 형상이 곡선형인,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 방사들은 전도성 방사들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터. - 제 13 항에 있어서,
상기 방사들은 복사성 방사들을 포함하는,
브러시리스 DC 모터.
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