KR102463491B1 - 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로, 상세하게는 인버터 하우징부, 상기 인버터 하우징부와 결합되어 내부 공간을 형성하는 커버부, 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 타측에 결합되되, 결합된 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 인버터 하우징부와 이격되어 배치되고, 다수의 전자소자들이 장착되는 PCB 기판 및 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 일측에 형성되되, 내부의 상기 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부와의 전원선 및 통신선을 연결하는 커넥터 단자부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터에 관한 것이다.

Description

모터{Motor}
본 발명은 인버터부가 일체형으로 구성된모터로서, 코일(Choke Coil) 앞단에 캐패시터(Capacitor)를 추가하고 전원단자(전원 terminal), 그라운드(GND), PWM신호단자(PWM Signal terminal)의 조립구조를 개선하여, 별도의 신호단자함(signal terminal block) 없이도 인버터부의 PCB 기판과 직접 연결가능한 터미널 조립구조를 갖는 모터에 관한 것이다.
다양한 모터 중 일예로서, BLDC(Brushless Direct Current) 모터는 DC 모터에서 브러시와 정류자를 없애도 전자적인 정류기구를 설치한 모터로서, 기존의 DC 모터가 갖는 단점인 마찰과 마모를 방지할 수 있고, 상대적으로 효율이 높아 최근 하이브리드 자동차의 냉각팬 회전용 모터로 적용하는 추세이다.
그리고 종래의 자동차용 저전압 쿨링팬의 BLDC 모터 어셈블리는 모터부와 인버터부가 일체형으로 구성되는 인버터 일체형 BLDC 모터가 주로 형성된다.
종래의 인버터 일체형 BLDC 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터와 인버터부가 일체형으로 구성되는 인버터 일체형 BLDC 모터로, 인버터부에는 모터의 제어를 위한 스위칭 소자들을 포함하여 다양한 전자 소자들이 장착된 PCB 기판이 구비된다. PCB 기판 상부에 전자 소자들이 직접 위치함으로써, 별도의 버스바(bus-bar) 유닛을 추가하지 않아도 설계가 가능하여, 모터 패키지 절약에 도움이 되기 때문이다.
이 때, 인버터부의 일측에는 내부의 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부와의 연결을 위한 신호 단자함(Signal terminal block)이 형성되게 된다.
이 때, 상기 신호 단자함은 도 2에 도시된 바와 같으며, 내부의 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부와의 연결을 위해 다수의 전선들, 실링 고무 등을 포함하고 있어, 커넥터 터미널 조립부 자체의 패키지가 커지게 되고 구조가 복잡해지며, 이에 따른 생산 및 조립 공정이 복잡해지고 제조비용이 상승하게 되는 단점이 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 PCB 기판에 일측이 연결된 한 쌍의 코일(10) 사이에 신호 단자함(20)이 구비되어 있어야 하고, 하나의 코일(10)의 타측에는 전원 단자(30)가 연결되고, 또다른 하나의 코일(10)의 타측에는 그라운드(50)가 연결되며, 신호 단자함(20)의 타측은 PWM 신호 단자(40)와 연결됨으로써, 내부의 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부가 용이하게 연결되게 된다.
이와 같이, 외부의 제어 신호를 PCB 기판으로 전달하기 위하여, 별도의 신호 단자함이 필요하기 때문에, 이를 설치하기 위한 인버터 하우징부로의 고정하는 공정, PCB와의 연결을 위한 납땜 등의 공정, 커넥터 단자 자체를 고정시키는 용접 등의 공정 등의 추가 공정이 반드시 이루어져야 할 뿐 아니라, 상술한 공정들을 수행하는 과정에서 발생하는 고열 등으로 인해 신호 단자 자체가 녹아버리는 경우, 용접이 제대로 이루어지지 않는 경우 등으로 인한 불량 발생의 가능성이 높아지는 문제점이 있다.
더불어, EMC(Electro Magnetic Compatibility) 측면에서서, 도 3과 같이, 코일단에 다수의 캐패시터가 연결되는 구조인 바, 파이(pi) 필터 적용이 불가능하고 전원 단자와 PWM 신호 단자와 인접하여 형성되기 때문에 전자파 간섭이 불가피하다.
이와 관련해서, 미국등록특허(US 7291957 B2)에서는 고주파 간섭(RFI)을 차폐할 수 있는 터미널 바를 포함하는 직류 모터를 개시하고 있다.
미국 등록특허공보 US 7291957 B2 (등록일 2007.11.06.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 인버터부가 일체형으로 구성된 모터로서, 코일(Choke Coil) 앞단에 캐패시터(Capacitor)를 추가하고 전원단자(전원 terminal), 그라운드(GND), PWM신호단자(PWM Signal terminal)의 조립구조를 개선하여, 별도의 신호단자함(signal terminal block) 없이도 인버터부의 PCB 기판과 직접 연결가능한 터미널 조립구조를 갖는 모터를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 모터는, 인버터 하우징부, 상기 인버터 하우징부와 결합되어 내부 공간을 형성하는 커버부, 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 타측에 결합되되, 결합된 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 인버터 하우징부와 이격되어 배치되고, 다수의 전자소자들이 장착되는 PCB 기판 및 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 일측에 형성되되, 내부의 상기 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부와의 전원선 및 통신선을 연결하는 커넥터 단자부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 커넥터 단자부는 일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 전원 단자, GND와 각각 연결되어, 인덕턴스 값을 구현하는 2개의 코일을 포함하는 코일부, 일측은 상기 코일부 중 하나의 코일에 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, 전원선을 연결하는 전원 단자부, 일측은 상기 코일부 중 또다른 하나의 코일에 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, 그라운드시키는 GND부 및 일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, PWM 제어 신호를 전달하는 PWM 신호 단자부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 커넥터 단자부는 캐패시터가 안착되는 캐패시터 안착부를 더 포함하여 구성되되, 상기 전원 단자부와 연결되는 전원 배선 결합부 및 상기 GND부와 연결되는 GND 배선 결합부가 상기 캐패시터 안착부의 일측에 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 커넥터 단자부는 상기 PWM 신호 단자부와 연결되는 PWM 배선 결합부가 상기 캐패시터 안착부와 일정거리 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 커넥터 단자부는 상기 2개의 코일부의 전단에 하나의 캐패시터를 병렬로 개재 구비하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 커넥터 단자부는 상기 2개의 코일부의 후단에 다수의 캐패시터를 병렬로 개재 구비하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 코일부는 상기 인버터 제어부와 상기 PCB 기판 간의 수직 방향으로 쌍을 이루어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모터에 따르면, 인버터부가 일체형으로 구성된 모터로서, 코일(Choke Coil) 앞단에 캐패시터(Capacitor)를 추가하고 전원단자(전원 terminal), 그라운드(GND), PWM신호단자(PWM Signal terminal)의 조립구조를 개선하여, 별도의 신호단자함(signal terminal block) 없이도 인버터부의 PCB 기판과 직접 연결 가능한 터미널 조립구조를 통해서 통신 시스템 상의 혼선(cross-talk)을 최소화할 수 있다.
또한, 인버터부의 PCB 기판과 직접 연결가능한 터미널 조립구조를 통해서 생산 및 조립 공정이 단순해지고 제조비용이 감소하게 되는 장점이 있다.
더불어, 코일의 전단에 추가적으로 하나의 캐패시터를 더 구비함으로써, 파이 필터 역할을 수행하도록 하여 EMC/RFI를 효과적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 BLDC 모터의 인버터부와 터미널 조립구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 BLDC 모터의 터미널 조립구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 BLDC 모터의 터미널 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 인버터부와 터미널 조립구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 터미널 조립구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 터미널 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 터미널 조립구조에서 코일부(100)를 제외한 세부 구조를 나타낸 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 모터를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 인버터가 결합되어 일체형으로 구성되는 모터로서, 코일(Choke Coil) 앞단에 캐패시터(Capacitor)를 추가하고 전원단자(전원 terminal), 그라운드(GND), PWM신호단자(PWM Signal terminal)의 조립구조를 개선하여, 별도의 신호단자함(signal terminal block) 없이도 인버터부의 내부의 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부를 직접 연결 가능한 터미널 조립구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이를 통해서, 종래의 인버터 일체형 BLDC 모터에 비해, 신호단자함 구성이 필요치 않아 조립 및 생산 공정이 단순해져 생산 비용이 감소할 뿐 아니라, 코일(Choke Coil) 앞단에 캐패시터(Capacitor)를 추가함으로써, EMC/RFI를 효과적으로 개선할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 인버터부와 터미널 조립 구조를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 터미널 조립구조를 상세하게 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터미널 구동회로를 나타낸 도면으로, 도 4 내지 도 6을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 상술한 바와 같이, 모터 및 일측에 상기 모터가 결합되는 인버터 하우징부, 상기 인버터 하우징부와 결합되어 내부 공간을 형성하는 커버부, 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 상기 내부 공간에 개재 구비되며 상기 인버터 하우징부의 타측에 결합되되 결합된 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 인버터 하우징부와 이격되어 배치되고 다수의 전자 소자들이 장착되는 PCB 기판 및 상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재 구비되며 상기 인버터 하우징부의 일측에 형성되되, 내부의 상기 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부(미도시)와의 전원선 및 통신선을 연결하는 커넥터 단자부(1000)를 포함하여 구성되는 인버터 일체형 BLDC 모터이다.
이 때, 상기 모터는 BLDC 모터(brushless direct current motor)가 될 수 있으며, 600W BLDC 모터인 것이 가장 바람직하다.
상세하게는, 상기 인버터 하우징부는 일측에 상기 모터가 결합되고 상기 인버터 하우징부의 내측에 형성된 내부 공간에 다수개의 전자 소자를 포함하는 PCB 기판이 포함된다.
이를 위해, 커버부는 상기 인버터 하우징부와 결합되어 내부 공간을 형성하게 된다.
상기 PCB 기판은 상기 인버터 하우징부와 커버부의 결합으로 인해 형성된 내부 공간에 개재 구비되며, 상기 인버터 하우징부의 내경과 대응되는 크기로 이루어지지 않고, 다수 개의 전자 소자들이 장착되는 영역을 기반으로 소정의 크기로 형성되어 위치하게 된다. 상기 PCB 기판에 장착되는 상기 전자 소자들로는 스위칭 소자인 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor), 전기를 저장하여 일정한 전기 용량을 충전할 수 있는 캐패시터, 코일 등을 포함한다.
상기 커넥터 단자부(1000)는 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 코일부(100), 전원 단자부(300), GND부(400) 및 PWM 신호 단자부(200)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상기 PCB 기판과 마찬가지로 상기 인버터 하우징부와 커버부의 결합으로 인해 형성된 내부 공간에 구비되되, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 PCB 기판이 개재 구비된 영역과는 겹치지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.
이를 통해서, 상기 커넥터 단자부(1000)는 상기 인버터부의 내부에 위치한 PCB 기판과 외부에 위치한 인버터 제어부 간의 연결을 수행하며, 전원선 및 통신선을 연결하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 커넥터 단자부(1000)는 전원 단자부(300), GND부(400) 및 PWM 신호 단자부(200)가 최적의 구조로 안착될 수 있도록 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 절연 하우징을 형성하여 간편한 조립구조로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터 단자부(1000)는 상기 인버터부의 내부에 위치한 PCB 기판과 외부에 위치한 인버터 제어부 간의 연결을 수행하며, 캐패시터(10)가 안착되면서 전원선 및 통신선을 연결하도록 구성되는 절연 하우징을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 절연 하우징은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 캐패시터(10)가 위치할 수 있도록 캐패시터 안착부(11)를 포함하되, 상기 캐패시터 안착부(11)는 상기 캐패시터(10)의 고정을 위한 별도의 고정부재(12)가 포함되어 상기 고정부재(12)들을 통해서 상기 캐패시터(10)를 감싸는 방향으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 절연 하우징은 상기 전원 단자부(300)와 GND부(400)가 간편하게 조립 연결될 수 있도록 전원 배선 결합부(310)와 GND 배선 결합부(410)가 상기 캐패시터 안착부(11)의 일측에 연장 형성되는 것이 바람직하며, 일단이 전원 소켓 수단(510)과 조립되어 상기 절연 하우징 자체의 조립 용이도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 전원 배선 결합부(310)는 코일 배선 결합부(110)와 연결되어, 상기 커넥터 단부와 상기 코일부(100)가 용이하게 조립될 수 있도록 형성되어 있으며, 상기 GND 배선 결합부(410)는 캐패시터 배선 결합부(13)와 연결되어 상기 캐패시터 안착부(11)에 위치하고 있는 상기 캐패시터(10)와 용이하게 연결될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절연 하우징은 상기 PWM 신호 단자부(200)가 간편하게 조립될 수 있도록 상기 PWM 배선 결합부(210)가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 PWM 배선 결합부(210)는 상기 캐패시터 안착부(11)와는 일정거리 이격되되 일단이 상기 전원 소켓 수단(510)과 조립되어 상기 절연 하우징 자체의 조립 용이도를 향상시킬 수 있다.
상기 코일부(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 코일(chock coil)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 하나의 코일은 일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 상기 전원 단자부(400)와 연결되는 것이 바람직하며, 또다른 하나의 코일은 일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 상기 GND부(400)와 연결되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 코일은 상기 인버터 제어부로부터 전달받은 신호에 따라 인덕턴스 값을 구현하는 것이 바람직하며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인버터 제어부와 상기 PCB 기판 간의 수직 방향으로 쌍을 이루어 개재 구비되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전원 단자부(300)는 일측은 상기 코일부(100) 중 선택되는 하나의 코일에 연결되고, 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어 전원선을 연결할 수 있으며, 상기 GND부(400)는 일측은 상기 전원 단자부(300)와 연결되지 않은 또다른 코일에 연결되고, 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어 그라운드시킬 수 있다.
종래에는 별도의 신호 단자함(signal terminal)에 의해 상기 PCB 기판과 상기 인버터 제어부를 연결하던 상기 PWM 신호 단자부(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 신호 단자함 구성 없이, 직접 상기 PCB 기판과 상기 인버터 제어부를 연결할 수 있다.
이 때, 상기 커넥터 단자부(1000)는 후단에 다수 개의 캐패시터가 병렬로 개재 구비되어 있는 상기 코일부(100)의 전단, 다시 말하자면, 도 6에 도시된 바와 같이, 일측이 양극에 연결된 하나의 코일과 음극에 연결된 또다른 하나의 코일의 전단에 캐패시터를 병렬로 추가 구비할 수 있다.
추가 캐패시터로 인해, 파이(pi) 필터 역할을 수행함으로써, EMC/RFI을 효과적으로 개선할 수 있다.
다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터는 신호단자함 없이 커넥터 단자부(1000)를 구성함으로써, 조립 및 생산 공정이 단순화시켜 생산 비용이 감소시킬 수 있으며, 코일 전단에 캐패시터를 추가 구비하여 전자파 간섭을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 커넥터 단자부
100 : 코일부 110 : 코일 배선 결합부
200 : PWM 신호 단자부 210 : PWM 배선 결합부
300 : 전원 단자부 310 : 전원 배선 결합부
400 : GND부 410 : GND 배선 결합부
510 : 전원 소켓 수단
10 : 캐패시터
11 : 캐패시터 안착부 12 : 캐패시터 고정부재
13 : 캐패시터 배선 결합부

Claims (8)

  1. 인버터 하우징부;
    상기 인버터 하우징부와 결합되어 내부 공간을 형성하는 커버부;
    상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 타측에 결합되되, 결합된 부분을 제외한 나머지 부분이 상기 인버터 하우징부와 이격되어 배치되고, 다수의 전자소자들이 장착되는 PCB 기판; 및
    상기 인버터 하우징부와 커버에 의해 형성된 공간에 개재되고 상기 인버터 하우징부의 일측에 형성되되, 내부의 상기 PCB 기판과 외부의 인버터 제어부와의 전원선 및 통신선을 연결하는 커넥터 단자부;
    를 포함하고,
    상기 커넥터 단자부는,
    일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 전원 단자, GND와 각각 연결되어, 인덕턴스 값을 구현하는 2개의 코일을 포함하는 코일부;
    일측은 상기 코일부 중 하나의 코일에 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, 전원선을 연결하는 전원 단자부;
    일측은 상기 코일부 중 또다른 하나의 코일에 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, 그라운드시키는 GND부;
    일측은 상기 PCB 기판과 연결되고 타측은 외부의 인버터 제어부와 연결되어, PWM 제어 신호를 전달하는 PWM 신호 단자부; 및
    상기 전원 단자부, 상기 GND부 및 상기 PWM 신호 단자부가 설치되는 절연 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커넥터 단자부는
    상기 전원 단자부와 GND부 및 PWM 신호 단자부가 순차적으로 배치되도록 하우징을 형성하는 것을 특징으로 하는 모터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커넥터 단자부는
    캐패시터가 안착되는 캐패시터 안착부를 더 포함하여 구성되되,
    상기 전원 단자부와 연결되는 전원 배선 결합부 및 상기 GND부와 연결되는 GND 배선 결합부가 상기 캐패시터 안착부의 일측에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 커넥터 단자부는
    상기 PWM 신호 단자부와 연결되는 PWM 배선 결합부가 상기 캐패시터 안착부와 일정거리 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 커넥터 단자부는
    상기 2개의 코일부의 전단에 하나의 캐패시터를 병렬로 개재 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 커넥터 단자부는
    상기 2개의 코일부의 후단에 다수의 캐패시터를 병렬로 개재 구비하는 것을 특징으로 하는 모터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코일부는
    상기 인버터 제어부와 상기 PCB 기판 간의 수직 방향으로 쌍을 이루어 형성되는 것을 특징으로 하는 모터.
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