KR102056251B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 모터는 회전축, 상기 회전축을 감싸는 로터부, 상기 로터부와 이격되어 배치되는 스테이터부, 그리고 상기 스테이터부를 고정하는 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내면은 복수의 돌출 유닛을 포함한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터는 일반적으로 로터(rotor), 스테이터(stator) 및 로터와 스테이터를 수용하는 하우징(housing)을 포함한다. 스테이터는 복수의 스테이터 코어(stator core) 및 스테이터 코어마다 권선된 코일(coil)을 포함한다. 스테이터 코어에 권선된 코일에 전류가 인가되면, 로터는 스테이터와의 전자기적 상호 작용에 의하여 회전한다.

스테이터에 전류를 인가하기 위하여 모터의 하우징 주변에는 인버터 회로를 포함하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)이 위치할 수 있다. 인버터 회로를 포함하는 PCB는 다량의 열을 방출하므로, 이에 대한 방열이 필요하다.

특히, 차량의 엔진을 구동시키는 스타터(starter) 기능 및 엔진의 회전력을 이용하여 발전시키는 알터네이터(alternator) 기능을 함께 수행하는 BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터에서는 방열이 큰 이슈가 되고 있다.

모터의 방열을 위하여, 모터의 하우징과 인버터 회로를 포함하는 PCB사이에는 히트 싱크(heat sink)가 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 히트 싱크로 인하여 모터의 전체적인 크기가 증가하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모터를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 모터는 회전축, 상기 회전축을 감싸는 로터부, 상기 로터부와 이격되어 배치되는 스테이터부, 그리고 상기 스테이터부를 고정하는 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내면은 복수의 돌출 유닛을 포함한다.

상기 복수의 돌출 유닛과 상기 하우징의 내면은 일체로 형성될 수 있다.

상기 복수의 돌출 유닛은 상기 하우징의 내면에 세워진 판(plates)일 수 있다.

상기 복수의 돌출 유닛은 히트 싱크(heat sink)일 수 있다.

상기 하우징은 상기 모터의 상부에 배치되는 제1 하우징, 그리고 상기 모터의 하부에 배치되는 제2 하우징을 포함하며, 상기 돌출 유닛은 상기 제2 하우징의 바닥면의 내면에 형성될 수 있다.

상기 로터부의 상부에 연결되는 제1 방열 팬(fan), 그리고 상기 로터부의 하부에 연결되는 제2 방열팬을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징의 적어도 하나에는 적어도 하나의 홀이 형성될 수 있다.

상기 회전축의 상부에 체결되며, 외부 부품으로부터 받은 동력을 이용하여 상기 로터부를 회전시키는 풀리(pully), 그리고 상기 제2 하우징의 하부에 배치되며, 인버터 회로가 실장되는 인쇄 회로 기판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 모터의 하우징은 내면에 형성된 복수의 돌출 유닛을 포함하는 바닥면, 그리고 상기 바닥면의 둘레를 감싸는 벽면을 포함한다.

상기 복수의 돌출 유닛은 상기 바닥면과 일체로 형성될 수 있다.

상기 바닥면 및 벽면 중 적어도 하나는 소정 간격으로 이격되는 복수의 홀을 포함할 수 있다.

상기 돌출 유닛은 히트 싱크(heat sink)일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하우징과 히트 싱크를 일체화시켜, 모터를 소형화할 수 있다. 그리고, 히트 싱크의 기능을 하우징의 내부에서 수행하여 우수한 방열 성능을 얻을 수 있다.

또한, 하우징과 히트 싱크 간의 조립을 위하여 요구되는 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 BSG용 모터의 단면도이며, 도 3은 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 하부 하우징의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 하부 하우징의 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 BSG용 모터의 단면도이며, 도 3은 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터(100)는 회전축(110), 로터부(120), 스테이터부(130), 상부 하우징(140) 및 하부 하우징(150)을 포함한다. 설명의 편의를 위하여, 도 1을 기준으로 풀리(160)에 가까운 측을 상부로 정의하고, 풀리(160)와 먼 측을 하부로 정의한다.

회전축(110)은 상부 베어링(112) 및 하부 베어링(114)에 의하여 지지된다.

로터부(120)는 회전축(110)을 감싸며, 로터 코어(122) 및 로터 코어(122)에 장착되는 드라이브 마그네트(124)를 포함한다. 회전축(110)이 회전하면 로터부(120)는 축 방향을 따라 이동할 수 있다. 회전축(110)이 축 방향을 따라 이동하면 로터부(120)는 회전할 수도 있다. 회전축(110)과 함께 로터부(120)가 회전할 수도 있다.

스테이터부(130)는 스테이터 코어(132) 및 스테이터 코어(132)에 권선된 코일(134)을 포함하며, 로터부(120)와 대향하도록 이격된다. 코일(134)에 전류가 인가되면, 로터부(120)는 스테이터부(130)와의 전자기적 상호 작용을 통하여 회전할 수 있다.

상부 하우징(140)과 하부 하우징(150)은 스테이터부(130)를 고정시킨다. 이를 위하여, 상부 하우징(140)과 하부 하우징(150)은 스테이터 코어(132)의 상부 및 하부에서 각각 체결될 수 있다. 도시되어 있지 않으나, 상부 하우징(140)과 하부 하우징(150)은 직접 체결되어 로터부(120)와 스테이터부(130)를 외부로부터 차폐시킬 수도 있다.

풀리(pully)(160)는 회전축(110)의 상부에 체결되며, 엔진 동력에 연동하여 움직이는 벨트와 결합하여 로터부(120)를 회전시킬 수 있다. 그리고, 풀리(160)는 로터부(120)의 회전에 따라 엔진 등의 외부 부품을 회전시킬 수도 있다. 풀리(160)의 외주면에는 복수의 홈이 형성되어 그루브 벨트가 체결될 수 있다.

인버터 회로가 실장되는 인쇄 회로 기판(이하, 인버터부라 한다)(200)은 하부 하우징(150)의 아래에 배치되어 외부 부품(예, 엔진)과 모터(100)를 전기적으로 연결한다. 설명의 편의를 위하여, 도 2에서는 인버터부(200)가 하부 하우징(150)과 직접 체결되는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에 따른 모터가 알터네이터(alternator)로 동작하는 경우, 엔진의 구동에 의해 풀리(160)가 회전하며, 로터부(120)를 회전시켜 교류를 발생시킨다. 발생된 교류는 인버터부(200)에 위치하는 다이오드 등을 통해 직류로 변환되어 외부 부품(예, 배터리 등)에 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터가 스타터로 동작하는 경우, 인버터부(200)를 통해 인가된 전류에 의해 로터부(120)가 회전하며, 회전축(110)에 연결된 풀리(160)도 회전하여 외부 부품(예, 엔진)을 구동시킬 수 있다.

이러한 BSG용 모터에서는 방열 성능이 중요하다. 모터(100)는 열을 용이하게 배출할 수 있도록 방열 구조를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 모터는 방열 팬(170)을 포함하며, 하부 하우징(150)의 내면에는 복수의 돌출 유닛(180)이 형성된다.

방열 팬(170)은 로터부(120)에 연결되며, 로터부(120)와 함께 회전할 수 있다. 방열 팬(170)은 로터부(120)의 상부에 연결되는 상부 방열팬(172) 및 로터부(120)의 하부에 연결되는 하부 방열팬(174)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(140) 및 하부 하우징(150)에는 복수의 홀(hole)이 형성되며, 이를 통하여 열이 모터 외부로 배출될 수 있다. 하부 하우징(150)의 내면에 형성된 복수의 돌출 유닛(180)은 히트 싱크(heat sink)의 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 하부 하우징의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 하부 하우징의 사시도이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 하부 하우징(150)은 내면(I)에 형성된 복수의 돌출 유닛(152)을 포함하는 바닥면(154), 그리고 바닥면(154)의 둘레를 감싸는 벽면(156)을 포함한다. 하부 하우징(150)의 내면에 히트 싱크의 기능을 수행하는 돌출 유닛(152)을 배치하면, 하부 하우징(150) 아래에 히트 싱크를 추가로 배치할 필요가 없으므로 모터의 두께를 줄일 수 있고, 소형화 및 경량화된 모터를 얻을 수 있다. 또한, 방열 팬(174)과 가까이에 위치하며, 방열 팬(174)과 직접 상호 작용을 할 수 있으므로, 더욱 우수한 방열 성능을 얻을 수 있다.

이때, 돌출 유닛(152)은 하부 하우징(150)과 일체로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 돌출 유닛(150), 바닥면(154) 및 벽면(156)은 다이캐스팅으로 제작될 수 있다. 여기서, 돌출 유닛(150), 바닥면(154) 및 벽면(156)은 알루미늄 소재로 제작될 수 있다. 요구되는 방열 성능 및 경도에 따라 알루미늄 및 첨가제의 조성이 달라질 수 있다. 돌출 유닛(152)과 하부 하우징(150)을 일체로 형성하면, 돌출 유닛(152)과 하부 하우징(150) 간의 조립이 별도로 요구되지 않아, 조립 공수를 줄일 수 있다.

그리고, 돌출 유닛(152)은 바닥면(154)에 세워진 판(plates) 형상일 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크의 기능을 수행하는 돌출 유닛(152)과 공기가 접촉하는 면적이 증가하여 방열 성능이 높아질 수 있다.

그리고, 하부 하우징(150)의 바닥면(154) 및 벽면(156)에는 복수의 홀(158)이 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 모터 내부의 열이 모터 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 방열 성능을 요구하는 모터에 다양하게 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 모터
110: 회전축
120: 로터부
130: 스테이터부
140: 상부 하우징
150: 하부 하우징
152: 돌출 유닛
160: 풀리
200: 인버터부

Claims (12)

1. 회전축,
   상기 회전축을 감싸는 로터부,
   상기 로터부와 이격되어 배치되는 스테이터부,
   상기 스테이터부를 고정하는 하우징, 그리고
   인버터 회로가 실장되는 인쇄 회로 기판
   을 포함하며,
   상기 하우징의 내면은 복수의 돌출 유닛을 포함하고,
   상기 하우징은 상기 스테이터부의 일측에 배치되는 제1 하우징, 그리고 상기 스테이터부의 타측에 배치되는 제2 하우징을 포함하며,
   상기 인쇄 회로 기판은 상기 제2 하우징의 바닥면의 외측에 배치되고,
   상기 복수의 돌출 유닛은 상기 제2 하우징의 바닥면의 내면에서 방사상으로 형성되고,
   상기 복수의 돌출 유닛의 일부는 다른 일부와 서로 다른 길이를 가지며,
   상기 복수의 돌출 유닛은 상기 제2 하우징의 바닥면의 둘레를 감싸는 벽면과 상기 제2 하우징의 내측 벽면 사이의 임의의 지점에서 상기 제2 하우징의 바닥면의 둘레를 감싸는 벽면으로부터 이격되도록 형성되며,
   복수의 홀은 상기 제2 하우징의 바닥면 및 상기 제2 하우징의 바닥면의 둘레를 감싸는 벽면에 소정 간격으로 서로 이격되도록 형성된 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀의 높이는 상기 복수의 돌출 유닛의 높이보다 높은 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 돌출 유닛 및 상기 제2 하우징은 알루미늄 소재를 포함하며, 다이캐스팅에 의하여 일체로 형성되는 모터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 돌출 유닛은 상기 제2 하우징 및 상기 인쇄 회로 기판 사이에 배치되지 않는 모터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 로터부의 일측에 연결되는 제1 방열 팬(fan), 그리고 상기 로터부의 타측에 연결되는 제2 방열팬을 더 포함하고,
   상기 제1 방열팬 및 상기 제2 방열팬은 상기 로터부와 함께 회전하는 모터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 하우징에 적어도 하나의 홀이 형성되는 모터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전축의 일측에 체결되며, 외부 부품으로부터 받은 동력을 이용하여 상기 로터부를 회전시키는 풀리(pully)를 더 포함하는 모터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 모터는 BSG(Belt-Starter-Generator)에 적용되는 모터.
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