KR102074229B1 - 인버터 일체형 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 일체형 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 로터가 구비되는 모터와, 상기 모터와 전기적으로 연결되는 인버터 및 상기 모터와 상기 인버터를 전기적으로 연결함과 동시에 상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드를 절연하는 커넥터를 포함하는 인버터 일체형 모터를 제공한다.

Description

인버터 일체형 모터{Motor integrated with inverter}

본 발명은 인버터 일체형 모터에 관한 것이다.

최근 유가 상승과 환경에 대한 사회적 관심이 증가하면서 자동차 업계는 차량의 연비 향상과 친환경 차량의 개발을 위해 많은 연구, 개발을 수행하고 있으며, 이러한 연구, 개발의 결과물로 차량의 감속에너지를 회생하여 이를 이용하는 마일드 하이브리드 시스템이 개발되었다.

마일드 하이브리드 시스템은 엔진과 연결되어 모터와 발전기의 기능을 모두 가지는 모터가 구비되고, 이러한 모터에 의해 발생된 전력을 충전하거나 또는 모터를 구동시키기 위한 고전압 배터리 및 모터 발전기와 고전압 배터리 사이에 설치되는 인버터가 구비되고 있다.

이러한 모터와 인버터에는 12 볼트와 48볼트의 전원이 사용되는데, 이와 같이 상이한 전원을 사용하는 모터와 인버터를 일체형으로 사용하기 위해서는 모터의 그라운드와 인버터의 그라운드가 상호 절연될 필요가 있다.

특히, 모터와 인버터의 상호 고정을 위한 체결 부분에서의 절연이 중요한데, 종래의 경우 선행기술문헌 한국 공개실용신안 공보 KR 20-1998-0063540(1998.11.16 공개) “차량용 배터리의 케이블 단자 접속구조"에 개시된 바와 같이, 플라스틱 소재의 체결 부재를 사용해서 절연하는 방식을 많이 활용하고 있다. 즉, 플라스틱 소재의 와셔나 슬리브를 모터 그라운드와 인버터 그라운드 사이에 배치하고, 플라스틱 소재의 볼트를 사용해서 체결하거나, 또는 금속 재질의 일반 볼트를 사용하되, 볼트 헤드와 인버터 그라운드가 절연되도록 플라스틱 소재의 와셔나 슬리브를 볼트 헤드와 인버터 그라운드 사이에 배치해서 체결하는 것이다.

다만, 이와 같이 구성할 경우 모터와 인버터를 일체형으로 사용하기 위해서 플라스틱 소재의 와셔, 슬리브 또는 볼트와 같은 추가 부품을 이용해서 모터와 인버터를 체결해야 하므로 작업 공수가 증가하게 되고, 이러한 부품을 별도로 관리해야 하는 번거로움이 있었다.

따라서 이러한 문제에 대한 해결이 시급한 실정이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 모터와 인버터의 체결 구조를 단순화하면서 모터의 그라운드와 인버터의 그라운드를 절연할 수 있는 커넥터가 구비된 인버터 일체형 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 모터와 인버터 체결 시 위치가 고정되도록 가이드면이 형성된 인버터 일체형 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 인버터 냉각을 위해 유입되는 공기가 모터에서 토출되는 공기와 혼합되는 것을 방지하는 차단부가 구비된 인버터 일체형 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인버터 일체형 모터는 로터가 구비되는 모터와, 상기 모터와 전기적으로 연결되는 인버터 및 상기 모터와 상기 인버터를 전기적으로 연결함과 동시에 상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드를 절연하는 커넥터를 포함한다.

이때, 상기 커넥터에는, 상기 모터와 전기적으로 연결되는 모터 연결부와, 상기 인버터와 전기적으로 연결되는 인버터 연결부와, 상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드를 절연하는 절연부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 절연부에는 모터 안착면과 인버터 안착면이 형성되고, 각각의 상기 안착면은 상호 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 각각의 상기 연결부는 체결 방향과 평행하게 형성되고, 각각의 상기 안착면에는 체결 방향과 평행한 가이드면이 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 가이드면은 상기 모터의 그라운드를 안내하는 모터측 가이드면과, 상기 인버터의 그라운드를 안내하는 인버터측 가이드면을 포함하되, 상기 모터측 가이드면의 내경과 상기 인버터측 가이드면의 외경은 상호 상이한 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 모터측 가이드면의 하부에는 반경 방향 외측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 인버터측 가이드면 상부에는 반경 방향 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 인버터를 통해 유입된 저온의 공기는 상기 모터를 거쳐서 토출되며, 상기 커넥터에는 상기 인버터로 유입되는 공기와 상기 모터에서 토출되는 공기가 혼합되는 것을 방지하는 차단부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 인버터 일체형 모터는 모터와 인버터의 체결 및 각각의 그라운드의 절연이 가능한 커넥터가 구비되므로 체결 작업이 용이하여 작업 공수가 감소하게 되는 효과가 있다.

또한, 모터와 인버터 체결 시 위치가 고정되도록 가이드면이 형성되므로 모터와 인버터가 정위치에 체결되어 위치 정밀도가 향상되는 효과가 있다.

아울러 인버터 냉각을 위해 유입되는 공기가 모터에서 토출되는 공기와 혼합되는 것을 방지하는 차단부가 구비되므로 인버터의 냉각 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 인버터 일체형 모터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 모터와 커넥터를 도시한 사시도이다.
도 3은 I-I 부분의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 인버터 일체형 모터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 모터와 커넥터를 도시한 사시도이고, 도 3은 I-I 부분의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 일체형 모터는 로터가 구비되는 모터(100)와, 이러한 모터(100)와 전기적으로 연결되는 인버터(200)가 구비된다. 이러한 모터(100)와 인버터(200)는 상호 전기적으로 연결되며, 이를 위해 커넥터(300)가 구비된다.

앞서 살펴본 바와 같이, 종래의 경우 이러한 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)를 절연하기 위해 별도의 플라스틱 소재의 부품을 사용해서 체결했으나, 본 발명은 전술한 커넥터(300)가 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)를 절연하도록 구성함으로써 모터(100)와 인버터(200)의 전기적 연결을 위해 커넥터(300)를 체결하는 것만으로도 이들 각각의 그라운드(110, 210)가 상호 절연되도록 구성한다.

이와 같이 구성하면 모터(100)와 인버터(200)의 체결 작업이 용이하여 작업 공수가 감소하게 되는 효과가 있다.

전술한 커넥터(300)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(100) 및 인버터(200)가 전기적으로 연결되도록 모터 연결부(310)와 인버터 연결부(320)가 구비된다. 이러한 모터 연결부(310)와 인버터 연결부(320)로는 전기적인 연결이 가능한 막대형의 버스 바(bus bar)가 사용될 수 있으며, 커넥터(300) 사출 시에 모터 연결부(310)와 인버터 연결부(320)를 인서트 사출하는 방식으로 형성해서 일체로 구성할 수 있다.

아울러 이러한 커넥터(300)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)를 절연하는 절연부(330)가 구비된다. 즉, 모터(100)와 인버터(200)의 전기적 연결을 위해 사용되는 커넥터(300)에 절연부(330)가 함께 구비되므로 이들 각각의 그라운드(110, 210)를 절연하기 위한 별도의 부품이 필요하지 않으며, 이를 통해 모터(100)와 인버터(200)의 체결 구조가 단순화되는 효과가 있다.

커넥터(300)는 이들 각각의 그라운드(110, 210)를 효과적으로 절연할 수 있도록 플라스틱 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 절연부(330)에는 모터 안착면(331)과 인버터 안착면(332)이 형성되며, 이들 안착면(331, 332)은 상호 이격 배치되도록 구성된다.

즉, 모터(100) 체결 시 모터 안착면(331)은 모터(100)의 그라운드(110)를 지지하게 되며, 인버터(200) 체결 시 인버터 안착면(332)은 인버터(200)의 그라운드(210)를 지지하게 된다. 아울러 이들 안착면(331, 332)은 상호 이격 배치되므로 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)가 절연될 수 있는 것이다.

도 1에 도시된 체결 방향(X)을 기준으로 전술한 모터(100)와 인버터(200)의 체결 과정을 설명하면, 모터(100)의 상부에 커넥터(300)를 배치하고, 이러한 커넥터(300)를 하향 이동시켜서 모터(100)와 전기적으로 연결하게 된다.

이때, 모터(100)에는 체결 방향(X)과 평행하게 연장된 전극 단자가 구비되며, 커넥터(300)의 모터 연결부(310)도 이와 같이 체결 방향(X)과 평행하게 형성되어 단순히 커넥터(300)를 하향 이동시키는 것 만으로도 모터(100)와 커넥터(300)를 전기적으로 연결시킬 수 있게 된다.

모터(100)와 커넥터(300)가 전기적으로 연결되면 이후에는 인버터(200)를 체결하게 되는데, 이는 커넥터(300)의 상부에 인버터(200)를 배치하고, 이러한 인버터(200)를 하향 이동시켜서 커넥터(300)와 전기적으로 연결하게 된다.

전술한 바와 같이, 인버터(200)에도 체결 방향(X)과 평행하게 연장된 전극 단자가 구비되며, 커넥터(300)의 인버터 연결부(320)도 이와 같이 체결 방향(X)과 평행하게 형성되어 단순히 인버터(200)를 하향 이동시키는 것 만으로도 인버터(200)와 커넥터(300)를 전기적으로 연결시킬 수 있게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 안착면(331)과 인버터 안착면(332)에는 체결 방향(X)과 평행한 가이드면(331a, 332a)이 형성된다.

즉, 모터(100)와 커넥터(300) 체결 시 모터측 가이드면(331a)은 모터(100)의 그라운드(110)가 모터 안착면(331)에 정확하게 위치하도록 안내하며, 인버터측 가이드면(332a)도 인버터(200)의 그라운드(210)가 인버터 안착면(332)에 정확하게 위치하도록 안내한다. 이와 같이 가이드면(331a, 332a)이 형성됨으로써 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)가 정위치에 위치하게 되고, 각각의 그라운드(110)가 오조립되는 것을 방지할 수 있게 된다. 아울러 모터(100)와 인버터(200) 설치 후 사용 과정에서 체결 방향(X)과 평행하지 않은 외력이 인가되는 경우에도 이러한 가이드면(331a, 332a)이 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)가 외력이 인가되는 방향으로 이동하지 않도록 지지함으로써 모터(100)와 인버터(200)의 안정적인 체결 상태가 유지될 수 있게 된다.

아울러 모터(100)의 구동을 위해서는 로터의 위치 정보가 반드시 필요하며, 이를 위해 로터의 회전축에는 마그넷(120)이 구비되며, 인버터(200)에는 이러한 마그넷(120)의 자속을 감지하는 위치 센서(220)가 구비된다.

이때, 로터의 위치 정밀도를 확보하기 위해서는 마그넷(120)의 중심과 위치 센서(220)의 중심을 상호 일치시키는 것이 중요하며, 전술한 바와 같이, 모터측 가이드면(331a)과 인버터측 가이드면(332a)이 형성됨으로써 마그넷(120)의 중심과 위치 센서(220)의 중심을 용이하게 일치시킬 수 있게 되는 것이다.

아울러 모터측 가이드면(331a)의 내경과 인버터측 가이드면(332a)의 외경은 상호 상이한 크기를 갖도록 형성할 수 있으며, 이와 같이 구성할 경우 모터(100)의 그라운드(110)와 인버터(200)의 그라운드(210)가 각각의 안착면(331, 332)에 정확하게 위치하도록 안내할 수 있을 뿐만 아니라 각 그라운드(110, 210)의 오조립을 방지할 수 있는 효과도 있다.

이때, 모터측 가이드면(331a)의 하부에는 반경 방향 외측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 모터측 가이드면(331a) 하단의 내경이 모터측 가이드면(331a) 상단의 내경보다 크게 형성하는 것이다. 모터(100) 상부에서 커넥터(300)를 하향 이동시키는 방식으로 체결하게 되는데, 이와 같이 모터측 가이드면(331a)의 하부에 경사면을 형성할 경우 모터(100)의 그라운드(110)가 모터 안착면(331)을 향해 용이하게 삽입될 수 있는 효과가 있다. 다만, 이러한 경사면은 체결 방향(X)을 따라 모터측 가이드면(331a)의 하단부터 상향 연장되되, 모터측 가이드면(331a)의 일정 부분까지만 형성되는 것이 바람직하다. 경사면이 형성되지 않은 부분은 모터(100)와 커넥터(300)가 체결된 이후 체결 상태가 변하지 않도록 안정적으로 지지하는 기능을 한다.

또한, 인버터측 가이드면(332a) 상부에도 반경 방향 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 인버터측 가이드면(332a) 상단의 외경이 인버터측 가이드면(332a) 하단의 외경보다 작게 형성하는 것이다. 이와 같이 구성하면 전술한 바와 동일하게 인버터(200)의 그라운드(210)가 인버터 안착면(332)을 향해 용이하게 삽입될 수 있는 효과가 있다. 다만, 이러한 경사면은 체결 방향(X)을 따라 인버터측 가이드면(332a)의 상단부터 하향 연장되되, 인버터측 가이드면(332a)의 일정 부분까지만 형성되는 것이 바람직하다. 경사면이 형성되지 않은 부분은 인버터(200)와 커넥터(300)가 체결된 이후 체결 상태가 변하지 않도록 안정적으로 지지하는 기능을 한다.

모터(100)와 인버터(200)를 일체로 구성할 경우 사용 과정에서 고온의 열이 발생하게 되므로 이러한 모터(100)와 인버터(200)를 냉각시킬 수 있는 구성이 필수적이며, 이를 위해 모터(100)에 구비된 로터에는 원심팬이 장착된다. 이러한 원심팬이 회전하게 되면 저온의 공기가 유입되고, 이를 통해 모터(100)와 인버터(200)가 냉각되는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 모터(100)에 구비된 원심팬이 회전하게 되면 저온의 공기(a)가 인버터(200)로 유입되며, 이러한 저온의 공기는 인버터(200)의 방열핀을 지나면서 인버터(200)를 냉각시키고, 이후 모터(100)로 유입되어 모터(100)를 냉각시키면서 고온의 공기(b)로 가열된 후 모터(100) 외부로 토출된다.

이때, 인버터(200)로 유입되는 저온의 공기(a)는 모터(100) 외부로 토출되는 고온의 공기(b)와 혼합되지 않도록 구성하는 것이 중요하다. 만일 저온의 공기(a)와 고온의 공기(b)가 혼합되면 모터(100)와 인버터(200)의 냉각 효율이 저하되기 때문이다.

이를 위해 커넥터(300)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 절연부(330)로부터 모터(100)의 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 차단부(340)가 구비된다. 이러한 차단부(340)는 인버터(200)로 유입되는 저온의 공기(a)와 모터(100)에서 토출되는 고온의 공기(b)가 경유하는 유로를 차단해서 이들이 상호 혼합되는 것을 방지함으로써 냉각 효율이 저하되는 것을 방지한다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100 : 모터 110 : 모터 그라운드
120 : 마그넷 200 : 인버터
210 : 인버터 그라운드 220 : 위치 센서
230 : 가이드 돌기 300 : 커넥터
310 : 모터 연결부 320 : 인버터 연결부
330 : 절연부 331 : 모터 안착면
332 : 인버터 안착면 331a : 모터측 가이드면
332a : 인버터측 가이드면 340 : 차단부

Claims (8)

1. 상이한 전원을 사용하는 모터와 인버터가 일체로 구비되되, 상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드가 상호 절연되는 인버터 일체형 모터에 있어서,
   로터가 구비되는 모터;
   상기 모터와 전기적으로 연결되는 인버터; 및
   상기 모터와 상기 인버터를 전기적으로 연결함과 동시에 상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드를 절연하는 커넥터;
   를 포함하며,
   상기 커넥터에는,
   상기 모터와 전기적으로 연결되는 모터 연결부와,
   상기 인버터와 전기적으로 연결되는 인버터 연결부와,
   상기 모터의 그라운드와 상기 인버터의 그라운드를 상호 절연하도록 모터 안착면과 인버터 안착면이 형성된 절연부와,
   상기 인버터로 유입되는 공기와 상기 모터에서 토출되는 공기가 혼합되는 것을 방지하도록 상기 절연부로부터 상기 모터의 둘레 방향을 따라 연장 형성되는 차단부가 구비되고,
   각각의 상기 안착면에는 상기 모터의 그라운드를 안내하는 모터측 가이드면과, 상기 인버터의 그라운드를 안내하는 인버터측 가이드면이 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   각각의 상기 안착면은 상호 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
4. 제3항에 있어서,
   각각의 상기 연결부는 체결 방향과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 모터측 가이드면의 내경과 상기 인버터측 가이드면의 외경은 상호 상이한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 모터측 가이드면의 하부에는 반경 방향 외측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 인버터측 가이드면 상부에는 반경 방향 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 일체형 모터.
8. 삭제

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