KR102353916B1

KR102353916B1 - 터미널 어셈블리 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR102353916B1
Application number: KR1020150053311A
Authority: KR
Inventors: 김병용
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2022-01-21
Also published as: US20180123414A1; CN107534357B; JP6793659B2; US20210050756A1; CN107534357A; KR20160123143A; US10855130B2; US11677288B2; JP2018512037A; WO2016167488A1

Abstract

본 발명의 실시예는, 모터에 적용되는 전원입력단자의 구조에 대한 것으로, 몸체부와 상기 몸체부의 말단에서 연장되어 절곡형 삽입부를 구현하는 전원공급터미널과, 상기 전원공급터미널의 상기 몸체부가 관통하는 구조로 결합하는 지지부를 포함하는 전원공급 터미널 모듈; 및 상기 전원공급 터미널의 절곡형 삽입부가 삽입되는 버스바 가이드홈과, 상기 버스바가이드 홈내에 배치되어 상기 절곡형 삽입부와 접촉하는 버스바터미널을 포함하는 버스바 터미널 모듈;을 포함하는 터미널 어셈블리를 제공할 수 있도록 한다.

Description

터미널 어셈블리 및 이를 포함하는 모터{Terminal asembly for motor and Motor using the same}

본 발명의 실시예는, 모터에 적용되는 전원입력단자의 구조에 대한 것이다.

모터는 일반적으로 하우징과, 커버부재의 결합으로, 모터의 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내주면 에는 스테이터가 마련되고, 상기 스테이터 중앙에는 상기 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전 가능하게 설치되는 로터가 마련된다. 상기 로터는 회전축에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 회전축의 상부에는 다양한 구동력이 필요한 구성과 결합하게 된다. 이를테면, 차량의 조향축이 연결되어, 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공한다. 이와 같이 구성된 EPS 모터의 스테이터는 버스바를 통해 권선된 코일에 전원이 공급된다.

차량의 조향장치(Electronic Power Steering System)를 구현하는 BLDC 모터를 예를 들면, 상기 회전축의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어, 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공한다. 이와 같이 구성된 EPS 모터의 스테이터는 버스바를 통해 권선된 코일에 전원이 공급된다. 스테이터는 코어와 코어에 권선된 코일로 구성되는데, 일반적으로 차량에 사용되는 모터는 코일저항에 의한 손실 감소를 위해 복수의 코일을 병렬 연결한다. 따라서, 병렬 접속 시에는 코일을 입출력 단자까지 연장하고 단자에서 종합하여 접속하는 방식을 사용한다. 상기와 같이 병렬로 배치된 코일을 종합하여 접속하기 위해 스테이터의 상측에는 다수의 터미널을 구비하는 어셈블리, 통칭 버스바(Busbar)가 결합되는데, 이러한 버스바를 결합하기 위해, 스테이터의 상측에 각각의 권선된 코일의 코일 단자가 배치되고, 상기 버스바는 상기 코일 단자와 연결된다.

특히, 모터에 전원을 공급하는 전원공급터미널이 상술한 버스바와 결합하게 되는데, 기존의 전원공급터미널의 경우, 전원공급터미널과 버스바의 터미널을 압착하고, 용접을 구현하는 과정을 통해 결합하게 된다. 그러나, 이러한 공정은 자동화공정을 불가능하게 하며, 정확한 개소에 장착 어라인이 어려운 문제가 발생한다.

본 발명의 실시예는, 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 전원공급터미널을 용접이 아닌 삽입 결착에 의해 터미널과 결합하여 전기적으로 연결될 수 있는 구조로 구현하고, 버스바 터미널 모듈 내에 상술한 전원공급터미널을 가이드하여 어라인이 용이하도록 하며, 결착후 분리가 되지 않도록 고정력을 구현하는 고정걸이패턴을 구현하여 보다 신뢰성 있는 구조를 구현할 수 있도록 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 몸체부와 상기 몸체부의 말단에서 연장되어 절곡형 삽입부를 구현하는 전원공급터미널과, 상기 전원공급터미널의 상기 몸체부가 관통하는 구조로 결합하는 지지부를 포함하는 전원공급 터미널 모듈; 및 상기 전원공급 터미널의 절곡형 삽입부가 삽입되는 버스바 가이드홈과, 상기 버스바가이드 홈내에 배치되어 상기 절곡형 삽입부와 접촉하는 버스바터미널을 포함하는 버스바 터미널 모듈;을 포함하는 터미널 어셈블리를 제공할 수 있도록 한다.

특히, 상술한 터미널 어셈블리를 적용하고, 모터하우징과 상기 모터 하우징 내측에 설치되며, 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 권취되는 코일을 포함하는 스테이터 그리고, 상기 스테이터 중심에 회전가능하게 설치되는 로터를 포함하는 모터를 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전원공급터미널을 용접이 아닌 삽입 결착에 의해 터미널과 결합하여 전기적으로 연결될 수 있는 구조로 구현하고, 버스바 터미널 모듈 내에 상술한 전원공급터미널을 가이드하여 어라인이 용이하도록 하며, 결착후 분리가 되지 않도록 고정력을 구현하는 고정걸이패턴을 구현하여 보다 신뢰성 있는 구조의 터미널 어셈블리 및 모터를 제공할 수 있게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리가 장착되는 스테이터의 구조를 도시한 것이며, 도 2는 터미널 어셈블리의 기존 결합구조도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 장착되는 전원공급 터미널 모듈의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 장착되는 전원공급 터미널 모듈의 결합구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 장착되는 전원공급 터미널 모듈의 결합구조의 요부 단면개념도이다.
도 8은 본 발명의 터미널 어셈블리를 적용한 모터의 구현예를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리가 장착되는 스테이터의 구조를 도시한 것이며, 도 2는 터미널 어셈블리의 기존 결합구조도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리는 도 1에 상술한 스테이터의 상부에 장착되는 구성이다. 상기 스테이터(100)의 경우, 내주면에 중심을 향해 돌출 형성되는 복수 개의 투스(tooth)를 가지는 스테이터 코어(110)가 복수개가 결합하는 구조로 구성되며, 스테이터 투스에는 코일(120)이 권선되게 된다. 또한, 권선된 코일의 말단(121, 122)은 도 1의 도시된 것과 같이 외부로 돌출되게 되며, 이는 추후 외부의 전원공급이 이루어지는 장치의 터미널과 결합하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리는 도 2 및 도 5에 도시된 구조와 같이, 스테이터(100)의 상부에 배치되는 구조물로, 도 1에서 상술한 코일의 말단부가 환형의 구조에서 다수의 코일말단부를 가이드 하여, 외부의 전원공급장치와 접속될 수 있도록, 가이드를 구현하는 구조물로 정의할 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 일반적으로 터미널 어셈블리(200)은 상술한 스테이터(100)에서 외부로 연장되는 코일(121, 122)가 결합되는 다수의 단자부(121a, 121b)를 포함하며, 이러한 다수의 단자부에 외부의 전원을 공급하는 단자인 전원공급터미널(Tx, Ty, Tz)이 결합하게 된다. 이 경우, 전원공급터미널(Tx)의 말단부(T2)에는 상기 단자부에 삽입되는 구조의 슬롯이 구비되며, 이 슬롯을 상기 단자부의 도 2에 도시된 구조와 같이 압입한 후, 용접을 통해 결합작업을 진행하게 되는바, 제조공정이 지연되며, 정확한 어라인이 되지 않는 결합편차가 발생하게 된다.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리는, 도 3에 도시된 구조와 같이, 전원공급터미널(210)의 구조를 변경하고, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 전원공급터미널을 모듈형태로 구현하는 지지부(220)와 결합시켜 전원공급 터미널 모듈(TM)을 제공할 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 장착되는 전원공급 터미널 모듈의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 적용되는 전원공급터미널모듈(TM)은 몸체부(201)와 상기 몸체부의 말단에서 연장되어 절곡형 삽입부(202)를 구현하는 전원공급터미널(210A, 201B, 210C)과, 상기 전원공급터미널의 상기 몸체부가 관통하는 구조로 결합하는 지지부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 전원공급터미널(210A, 201B, 210C)이 3개로 구현되어, 3상의 전원이 공급될 수 있는 구조를 예시하나, 이하에서는, 이 중 하나를 가지고 구조를 설명하기로 한다.

특히, 상기 전원공급터미널(210A)은, 상기 절곡형 삽입부(201)의 말단에 상기 몸체부의 바깥쪽으로 절곡되는 고리부(204)가 구현될 수 있도록 한다. 즉, 상기 절곡형 삽입부(201)은 도 3에 도시된 것과 같이, 몸체부(201)의 말단에 절곡된 제1영역(202)과 제1영역에서 연장되어 다시 절곡되는 제2영역(203)이 구비되는 구조로 구현될 수 있다. 상기 고리부(204)는 상기 제2영역(203)의 말단에서 바깥방향으로 "U" 자형 고리형상으로 절곡되는 구조를 가지게 되며, 이는 후술하는 버스바 터미널 모듈의 고정걸이패턴에 결착될 수 있도록 한다.

또한, 상기 절곡형 삽입부(201)는, 상기 고리부(204)가 구현되는 방향의 반대 방향의 절곡형 삽입부 표면, 즉 제2영역(203)의 표면에 후술하는 상기 버스바터미널과 접촉하는 돌출형 접촉부(205)가 구비될 수 있도록 한다. 상기 돌출형 접촉부(205)는 삽입 결합되는 경우, 버스바터미널 표면과 상기 절곡형 삽입부의 전기적 접촉이 잘 될 수 있도록 하여, 미세한 삽입 편차에 의한 결합 오류를 사전에 방지할 수 있도록 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리에 포함되는 전원공급터미널모듈(TM)의 결합구조를 설명하기 위한 개념도이다. 상술한 것과 같이, 상기 터미널어셈블리(200)은 스테이터(100)의 상부에 배치되는 구조이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 전원공급터미널모듈(TM)은 도 4에서 상술한 것과 같이, 전원공급터미널이 지지부에 결합한 상태로 구비되며, 터미널 어셈블리(200)에 마련된 버스바 가이드홈(230A, 230B, 230C)에 각각 절곡형 삽입부가 삽입결합되는 구조로 결합된다(도 6). 이러한 결합구조는 용접에 의존하는 방식과는 달리 삽입결합만으로, 터미널어셈블리(200) 내의 버스바터미널(231)과 접촉할 수 있게 된다. 상기 버스바 가이드홈(230A, 230B, 230C)은 상기 터미널 어셈블리(200)의 일정 개소에 마련되며, 상기 전원공급터미널모듈(TM)에 결합되는 전원공급터미널의 개수와 대응되는 개수로 구현될 수 있다.

이러한 결합구조를 도 7을 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 전원공급터미널모듈(TM)에 장착되는 전원공급터미널은 지지부(220)의 하부로 노출되는 절곡형 삽입부(202) 부분이 상기 버스바 가이드홈(230A, 230B, 230C) 내부로 삽입되게 된다. 이 경우, 상기 절곡형 삽입부(202)는 일표면은, 상기 버스바 가이드홈 내부에 배치되는 버스바 터미널(231)과 밀착하게 되어 전기적으로 연결이 될 수 있도록 한다. 특히, 이 경우, 상기 절곡형 삽입부(202)의 말단에 구현되는 돌출형 접촉부(205)는 상기 버스바 터미널(231)의 표면와 접촉이 용이하게 되며, 이에 따라 접촉 편차에 따른 결합오류를 제거할 수 있도록 신뢰성을 높일 수 있도록 한다.

또한, 상기 버스바 가이드 홈 내부에 상기 절곡형 삽입부(202) 말단에 구현되는 고리부(204)가 결착되는 고정걸이패턴(R)이 마련될 수 있도록 한다. 상기 고정걸이패턴(R)은 상기 버스바 가이드홈의 내벽에 돌출되는 돌기 구조로 구현될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 것과 같이, 버스바 가이드 홈 내벽의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 돌출되는 구조이며, 말단 부분은 상기 고리부(204)의 고리 내측에 삽입되는 구조의 고리패턴이 구현될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 고정걸이패턴(R)은, 상기 버스바 가이드홈의 내부의 일측벽에 마련되며, 상기 버스바 가이드홈의 폭을 순차적으로 좁히는 테이퍼 구조로 구현되도록 하여, 삽입 조립시 압입력의 분배를 고르게 하여 손쉬운 삽입이 가능하게 하며, 결합후에는 상기 절곡형 삽입부(202)가 이탈되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 버스바터미널(231)은, 일단은 상기 버스바 가이드홈의 상부로 노출되며, 상기 일단에서 연장되는 타단은 상기 가이드홈의 내벽에 밀착하도록 배치되는 구조로 하여, 전원공급터미널의 절곡형 삽입부와 결합면적을 넓힐 수 있도록 하여 전기적 단락 오류를 방지할 수 있도록 한다.

따라서, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리는, 용접에 의한 접합방식을 통해 전원공급용 터미널을 장착하는 것이 아니라, 삽입 구조로 손쉽게 장착할 수 있는 방식으로 구현됨으로서, 제조공정의 효율성을 증진함은 물론, 공정 자동화가 가능할 수 있도록 공정의 편의성 및 정밀성을 높일 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 터미널 어셈블리를 적용한 모터의 구현예를 도시한 것이다. 이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터용 라우터가 적용된 전동 파워 스티어링용(EPS) 모터의 구현예에 대해 설명하도록 한다. 다만, 실시예에 따른 모터용 라우터는 다양한 모터에 적용될 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서는 전동 파워 스티어링용 모터를 예시하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리(200)가 적용된 전동 파워 스티어링용(EPS) 모터의 경우, 모터 하우징(10), 스테이터(100), 로터(300)를 포함하며, 상기 스테이터(100)에 권선된 코일(120)에 전원을 공급하기 위한 모터용 라우터(200)와 외부의 전원단자와 접속하는 터미널(202)을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 모터용 라우터(200)는 도 1 내지 도 7에서 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 모터 하우징(10)은 대략 원통 형상으로 마련되며, 상측에 개구부를 형성하고, 하측은 폐쇄된다. 상기 모터 하우징(10)의 내부에는 상기 스테이터(100)와 로터(300), 상기 로터(300)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(30a)이 설치된다.

상기 스테이터(100)는 스테이터 코어(110)와 코일(120) 및 상기 코일에서 터미널과 결합하는 코일 단자부(25)를 포함한다. 상기 스테이터 코어(110)는 복수 개의 치(스테이터 투스)를 마련하여, 상기 치의 둘레에 상기 코일(120)이 인슐레이터의 개재하에 권선될 수 있도록 마련될 수 있다.

아울러, 도시된 것과 같이 상기 스테이터(100)의 상측에는 상기 코일(120)에 전원을 공급하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 터미널 어셈블리(200)가 조립될 수 있다.

상기 로터(300)는 상기 스테이터(100)의 중앙에 회전 가능하게 설치되며, 로터 코어의 외주면 또는 내부에 삽입되는 구조로 복수 개의 마그네트가 장착되어 구성된다. 회전축(30a)은 상기 로터(300)와 동축으로 설치되어, 일단은 상기 모터 하우징(10)의 바닥면에 설치된 하측 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고, 그 타단은 미도시된 커버부재에 설치된 상측 베어링에 의해 지지된다. 상술한 구조에서 상기 스테이터에서 발생되는 자기장과, 상기 로터에서 발생되는 전기장이 서로 작용하여 상기 회전축이 회전된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 스테이터
110: 스테이터 코어
120: 코일
121, 122: 코일의 말단부
200: 터미널 어셈블리
210A, 201B, 210C: 전원공급터미널
201: 몸체
202: 절곡형 삽입부(제1영역)
203: 제2영역
204: 고리부
205: 돌출형 접촉부
220: 지지부
230A, 230B, 230C: 버스바 가이드 홈
231: 버스바 터미널
TM: 전원공급터미널모듈
300: 로터

Claims

몸체부와, 상기 몸체부의 말단에서 연장되어 삽입부를 포함하는 전원공급터미널과,
상기 전원공급터미널의 상기 몸체부가 관통하는 구조로 결합하는 지지부를 포함하는 전원공급 터미널 모듈; 및
상기 삽입부가 결합되는 가이드홈과, 상기 가이드홈 내 배치되어 상기 삽입부와 접촉하는 버스바 터미널을 포함하는 버스바 터미널 모듈을 포함하며,
상기 삽입부는 상기 몸체부의 말단에서 절곡된 제1연장부와, 상기 제1연장부의 말단에서 절곡되는 제2연장부과, 상기 제2연장부의 말단에서 고리 형상으로 절곡되는 고리부를 포함하는 터미널 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 고리부는
상기 삽입부의 말단에 상기 몸체부의 바깥쪽으로 절곡되는 터미널 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
상기 삽입부는,
상기 고리부의 구현되는 방향의 반대 방향의 표면에 상기 버스바 터미널과 접촉하는 접촉부가 배치되는 터미널 어셈블리.
청구항 3에 있어서,
상기 버스바 터미널 모듈은,
상기 가이드 홈 내부에 상기 고리부가 결착되는 고정걸이패턴이 마련되는 터미널 어셈블리.
청구항 4에 있어서,
상기 고정걸이패턴은,
상기 가이드홈의 내부의 일측벽에 마련되며,
상기 가이드홈의 폭을 순차적으로 좁히는 테이퍼 구조로 구현하는 터미널 어셈블리.
청구항 3에 있어서,
상기 버스바 터미널은,
일단은 상기 가이드홈의 상부로 노출되며, 상기 일단에서 연장되는 타단은 상기 가이드홈의 내벽에 밀착하도록 배치되는 터미널 어셈블리.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원공급터미널은 3개가 상기 지지부에 몸체부가 결합되는 구조로 구현되는 터미널 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 고리부는 “U”자 형상의 단면을 가지는 터미널 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체부와 상기 제2연장부는 평행하게 배치되는 터미널 어셈블리.
모터하우징;
상기 모터 하우징 내측에 설치되며, 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 권취되는 코일을 포함하는 스테이터;
상기 스테이터 중심에 회전가능하게 설치되는 로터;
상기 스테이터 상측에 배치되며, 상기 코일의 말단부가 결합하는 다수의 결합 터미널을 포함하는 터미널 어셈블리;를 포함하며,
상기 터미널 어셈블리는,
몸체부와, 상기 몸체부의 말단에서 연장되어 삽입부를 포함하는 전원공급터미널과,
상기 전원공급터미널의 상기 몸체부가 관통하는 구조로 결합하는 지지부를 포함하는 전원공급 터미널 모듈; 및
상기 삽입부가 결합되는 가이드홈과, 상기 가이드홈 내 배치되어 상기 삽입부와 접촉하는 버스바 터미널을 포함하는 버스바 터미널 모듈을 포함하며,
상기 삽입부는 상기 몸체부의 말단에서 절곡된 제1연장부와, 상기 제1연장부의 말단에서 절곡되는 제2연장부과, 상기 제2연장부의 말단에서 고리 형상으로 절곡되는 고리부를 포함하는 모터.