KR102502683B1 - 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 충분한 내부 공간과 적절한 강도 그리고 외부 기기와의 전기적 연결이 우수한 하우징을 제조하기 위한 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 금속 재질의 복수의 전원 단자, 금속 재질의 복수의 신호 단자, 금속 재질의 복수의 부싱 및 금속 재질의 내부하우징을 포함하는 모터 하우징을 제조하기 위한 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법에 있어서, 복수의 신호 단자와 수지 재료를 준비하는 제1차 재료 준비 단계; 상기 신호 단자의 표면 수분과 상기 수지 재료의 수분을 제거하기 위하여 신호 단자와 수지 재료를 건조시키는 제1차 건조 단계; 상기 신호 단자를 금형 내에 안착시킨 후, 용융수지를 사출하여 중간 성형물을 성형하는 신호 단자 성형 단계; 상기 중간 성형물과 복수의 전원 단자와 내부하우징과 수지 재료를 준비하는 제2차 재료 준비 단계; 상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱과 상기 수지 재료를 건조하는 제2차 건조 단계; 및 상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱을 최종 성형용 금형 내부에 안착시킨 후, 상기 최종 성형용 금형 내부에 용융 수지를 투입하여 최종 성형물을 제조하는 전체 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법{Manufacturing method of housing for small size motor module}

본 발명은 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방밥에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 변속기용 SBW에 적용되는 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법에 관한 것이다.

일반적인 산업용 기기, 자동차, 로봇 시스템 등에서는 동력의 발생 또는 제어 동작을 위한 액추에이터로 반드시 모터를 사용한다.

상기 모터는 그 용도에 따라 다양한 종류가 적용되나, 로봇 등의 제어용 모터로는 일반적으로 스텝 모터를 이용하나, 자동차 부품, 특히 SBW(Shift-By-Wire) 가 구현된 변속기 노브에 사용되는 액추에이터는 대부분 BLDC 모터이다.

상기 BLDC 모터는 예를 들면, 공개특허 제2008-0081412호에 개시된 바와 같이, 로터에 계자, 스테이터에 전기자 권선을 설치하고, 홀센서 등을 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브러쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터로서, 일반적인 유도전동기나 AC 모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인버터를 이용하고 있는 것과는 달리 내부드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토오크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하고, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도 조절을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히, BLDC 모터는 최근에 홀센서의 신뢰도가 향상되면서 다양한 형태로 개발되고 제품들에 적용되고 있다.

한편, 전자식 노브를 포함하는 변속장치에서 적용되는 모터는 공간적 제약에 따라 가능한 한 소형이면서 높은 신뢰도를 제공해야 하나, 종래 개발된 BLDC 모터의 경우에는 동일 출력에 대하여 비교적 큰 설치 공간이 필요하여 SBW용으로 바로 적용하기에 다소 불리한 단점이 있어, 소형으로 구현 가능한 모터 모듈이 필요한 실정이다.

특히 소형 모터 모듈을 구현하기 위해서는 모터 부품들의 결합 구성이 매우 중요하며, 이때 로터와 스테이터 그리고 센서보드 등을 수용하는 하우징의 경우 최소한의 높이로 적절한 강도가 구현되어야 하므로, 그 제조 방법 역시 소형 모터 모듈 구현을 위한 중요한 요소 중 하나이다.

본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 안출된 것으로, 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 충분한 내부 공간과 적절한 강도 그리고 외부 기기와의 전기적 연결이 우수한 하우징을 제조하기 위한 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 금속 재질의 복수의 전원 단자, 금속 재질의 복수의 신호 단자, 금속 재질의 복수의 부싱 및 금속 재질의 내부하우징을 포함하는 모터 하우징을 제조하기 위한 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법에 있어서, 복수의 신호 단자와 수지 재료를 준비하는 제1차 재료 준비 단계; 상기 신호 단자의 표면 수분과 상기 수지 재료의 수분을 제거하기 위하여 신호 단자와 수지 재료를 건조시키는 제1차 건조 단계; 상기 신호 단자를 금형 내에 안착시킨 후, 용융수지를 사출하여 중간 성형물을 성형하는 신호 단자 성형 단계; 상기 중간 성형물과 복수의 전원 단자와 내부하우징과 수지 재료를 준비하는 제2차 재료 준비 단계; 상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱과 상기 수지 재료를 건조하는 제2차 건조 단계; 및 상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱을 최종 성형용 금형 내부에 안착시킨 후, 상기 최종 성형용 금형 내부에 용융 수지를 투입하여 최종 성형물을 제조하는 전체 성형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호 단자 성형 단계에서 제조되는 상기 중간 성형물은 신호 단자와 신호 단자의 일부를 수용하는 수지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호 단자 성형 단계에서 상기 신호 단자는 고정을 위한 고정구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전체 성형 단계는 최종 성형물 제조 후, 최종 성형물의 소켓부 내부면에 실리콘을 도포하는 실링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 실링 단계는 도포된 실리콘을 건조하는 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호 단자는 5개의 단위 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전원 단자는 3개의 단위 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법은 신호 단자를 사전에 인서트 사출 방식에 1차 사출에 의하여 선제조하고, 제조된 신호 단자 사출물, 내부하우징 및 부싱을 금형 내부에 안착한 후 2차 사출하여 하우징을 제조하는 것을 특징으로 하여, 내부하우징에 의한 강도와 외부 기기와 연결 특성이 우수한 하우징을 제조할 수 있는 효과가 있으며, 또한 한번의 사출 방식에 의하여 제조시 발생하는 신호 단자에 의한 불량 발생을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 소형 모터 모듈의 조립도이며,
도 2는 본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법의 절차도이며,
도 3은 도 2의 방법에서 준비되는 신호 단자와 중간 성형물의 구성도이며,
도 4는 도 2의 방법에서 준비되는 전원 단자, 내부하우징 및 부싱의 구성도이며,
도 5는 도 2의 방법에 의하여 제조되는 최종 성형물의 구성도이며,
도 6은 도 1에 도시된 소켓부 내면의 구성도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용하는 BLDC 모터란 용어는 광의의 BLDC 모터를 의미한다. 즉, BLAC 모터를 포함하는 것을 의미하며, 이하에서는 BLDC와 BLAC를 구별하지 않고, 편의상 모두 BLDC 모터로 칭한다.

본 발명은 도 1에 도시된 소형 모터 모듈(100)에 적용되는 것으로, 상기 모터 모듈(100)은 상단이 개방된 하우징(10), 상기 하우징(10) 내부에 배치되는 센서보드(30), 상기 하우징(10) 내부 중 상기 센서보드(30) 상단에 배치되어 고정되는 스테이터(50) 및 상기 하우징(10)에 입측이 회전 고정되고 상기 스테이터(50) 중앙에 배치되는 로터(70)를 포함하여 구성된다.

물론 상기 하우징(10)의 상면에는 상기 로터(70)의 회전축이 외부로 돌출되게 결합하는 커버를 포함할 수 있다.

또한 상기 커버 내부에는는 상기 로터(70)의 회전축에 연결되어 회전축의 회전수를 변속하는 변속장치를 포함할 수 있으며, 이때는 상기 변속장치의 출력축이 상기 커버에 연장 형성된다.

한편, 상기 하우징(10)은 상면이 개방된 원통 형상을 기본으로 일측면에는 컨넥터가 삽입되는 소켓부(11)가 형성되어 있으며, 상기 소켓부(11)를 통하여 외부와 전기적으로 연결된다.

상기 소켓부(11)는 3개의 전원 단자와 5개의 신호 단자를 포함하며, 상기 3개의 전원 단자는 상기 스테이터(50)의 권선부와 전기적으로 연결되고, 상기 5개의 신호 단자는 상기 센서보드(30)와 전기적으로 연결된다.

상기 로터(70)는 내부에 다수의 영구자석이 환형으로 배치되어 있으며, 하단에는 상기 센서보드(30)와 대응되는 다수의 신호용 영구자석이 환형으로 배치되어 있다.

상기 센서보드(30)는 다수의 센서들이 실장되어 있어, 상기 로터(70)가 회전하는 경우 상기 신호용 영구자석의 자석 변화를 감지하여 로터(70)의 회전 특성을 감지한다.

상기 스테이터(50)는 철심코어와 상기 철심코어에 권선되는 코일부와 전원 연결을 위한 단자부를 포함하며, 통상 3상 전원이 공급되므로, 3개의 단자부를 포함하여 구성되며, 외부 전원에 의하여 자계를 형성하여 상기 로터(70)를 회전시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법은 도 1에 도시된 하우징(10)을 제조하기 위한 것으로, 상기 하우징(10)은 합성수지 재질에 금속 재질의 다양한 부재들이 결합되는 구성이므로, 기본적으로 2번의 인서터 사출 방식에 의하여 제조된다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법의 구체적인 구성은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1차 재료 준비 단계(S1), 제1차 건조 단계(S2), 신호 단자 성형 단계(S3), 제2차 재료 준비 단계(S4), 제2차 건조 단계(S5), 전체 성형 단계(S6) 및 실링 단계(S7)를 포함한다.

이하 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.

제1차 재료 준비 단계(S1)

상기 제1차 재료 준비 단계(S1)는 도 3에 도시된 복수의 신호 단자(21)에 수지부(27)를 결합하여 형성되는 중간 성형물(29)을 제조하기 위한 것으로, 신호 단자(21)와 성형용 수지 재료를 준비하는 단계이다.

필요한 경우 상기 신호 단자(21)는 서로 위치를 고정시키는 고정구(28)를 추가할 수 있다.

물론 성형을 위한 별도의 금형도 준비하며, 상기 금형은 상기 신호 단자(21)와 수지부(27) 형성을 위한 내부 공간을 구비한다.

제1차 건조 단계(S2)

상기 제1차 건조 단계(S2)는 상기 제1차 재료 준비 단계(S1)를 통하여 준비된 신호 단자(21)와 수지 재료를 건조하여 수분을 제거하는 단계이다.

상기 신호 단자(21)는 상기한 바와 같이, 고정구(28)가 추가될 수 있으며, 표면에 부착된 수분을 제거하기 위하여 적절한 온도로 건조를 수행한다.

또한 상기 수지 재료 역시 수분 함량을 줄이기 위하여 건조를 진행하며, 건조 온도와 건조 시간은 사용되는 수지의 종류에 따라 적절히 선택 가능하나, 50℃ 내지 80℃ 범위로 수행하는 것이 바람직하며, 건조 시간을 한번에 처리하는 재료의 양에 따라 사전에 시험하여 설정하며, 필요한 경우 계절별로 각가 다른 시간을 적용할 수도 있다.

또한 필요한 경우 상기 수지 재료의 수분 함유량을 사전에 측정하여 건조 온도와 건조 시간 역시 사전에 설정할 수 있다.

신호 단자 성형 단계(S3)

상기 신호 단자 성형 단계(S3)는 상기 제1차 건조 단계(S2)를 통하여 건조된 신호 단자(21)를 금형 내부에 안착시킨 후, 준비된 수지 재료를 용융하여 금형 내부로 사출하여 중간 성형물(29)을 제조하는 단계이다.

금속 재질의 신호 단자(21)를 금형 내부에 안착한 후, 용융수지를 사출 성형하므로, 인서터 사출 방식에 해당한다.

제2차 재료 준비 단계(S4)

상기 제2차 재료 준비 단계(S4)는 상기 신호 단자 성형 단계(S3)를 통하여 제조된 중간 성형물(29)과 도 4에 도시된 전원 단자(22), 내부하우징(23), 복수의 부싱(24) 및 수지 재료를 준비하는 단계이다.

여기서 전원 단자(22), 내부하우징(23) 및 부싱(24) 역시 금속 재질이며, 내부하우징(23) 하우징(10) 내부에 삽입되어 전체 구조를 지지하는 역할을 하며, 상기 부싱(24)은 하우징(10) 상단 측면부에 삽입되어 커버 등과의 결합을 위한 용도로 활용된다.

또한 최종 성형용 금형도 별도로 준비한다.

또한 상기 수지 재료는 상기 제1차 재료 준비 단계(S1)에서의 수지와 동일 재질로 구성하는 것이 결합적인 측면에서 유리하나, 필요한 경우에는 적절한 결합 특성을 갖는 다른 재질로도 구성할 수 있다.

제2차 건조 단계(S5)

상기 제2차 건조 단계(S5)는 상기 제2차 재료 준비 단계(S4)를 통하여 준비된 중간 성형물(29), 전원 단자(22), 내부하우징(23), 부싱(24) 및 수지 재료를 건조하여 수분을 제거하는 단계이다.

여기서 상기 중간 성형물(29), 전원 단자(22), 내부하우징(23) 및 부싱(24)은 표면에 부착된 수분을 제거하기 위하여 적절한 온도로 건조를 수행한다.

또한 상기 수지 재료 역시 수분 함량을 줄이기 위하여 건조를 진행하며, 건조 온도와 건조 시간은 사용되는 수지의 종류에 따라 적절히 선택 가능하나, 상기 제1차 건도 단계(S2)와 같이 50℃ 내지 80℃ 범위로 수행하는 것이 바람직하며, 건조 시간을 한번에 처리하는 재료의 양에 따라 사전에 시험하여 설정하며, 필요한 경우 계절별로 각가 다른 시간을 적용할 수도 있다.

또한 필요한 경우 상기 수지 재료의 수분 함유량을 사전에 측정하여 건조 온도와 건조 시간 역시 사전에 설정할 수 있다.

전체 성형 단계(S6)

상기 전체 성형 단계(S6)는 상기 상기 제2차 건조 단계(S5)를 통하여 건조된 중간 성형물(29), 전원 단자(22), 내부하우징(23) 및 부싱(24)을 최종 성형용 금형 내부에 안착시킨 후, 건조된 수지 재료를 용융하여 금형 내부로 사출하여 도 5에 도시된 최종 성형물(25)을 제조하는 단계이다.

금속 재질의 재료와 중간 성형물(29)을 최종 성형용 금형 내부에 안착시킨 후, 용융수지를 사출 성형하므로, 전체 성형 단계(S6) 역시 인서터 사출 방식에 해당하므로, 본 발명은 두번의 인서터 사출을 수행한다.

실링 단계(S7)

상기 전체 성형 단계(S6)를 통하여 제조된 최종 성형물(25)은 하우징(10)과 동일한 형태이다. 따라서 상기 실링 단계(S7)는 필요한 경우 추가로 실시되어 제품의 상품성을 향상시키는 역할을 하는 공정에 해당한다.

상기 실링 단계(S7)는 도 6에 도시된, 상기 최종 성형물(25)인 하우징(10) 측면에 형성되는 소켓부(11)의 신호 단자(21)와 전원 단자(22)가 노출되는 내면에 밀봉을 위하여 실리콘을 도포하는 단계이다.

상기 단계를 통하여 신호 단자(21)와 전원 단자(22) 사이의 미세 틈세를 밀봉하여 수분 침투 등을 방지할 수 있다.

또한 커넥터가 상기 스켓부(11)에 결합하는 경우 커넥터 끝단과 실리콘 표면이 접촉되므로, 소켓부(11)와 커넥터 사이 틈세로 침투하는 수분을 차단할 수 있는 독특한 효과가 있다.

필요한 경우, 도포된 실리콘이 건조될 수 있도록 별도의 건조 절차를 진행할 수 있으며, 도포되는 실리콘의 두께 범위와 건조시간을 사전에 시험 등을 통하여 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 하우징 11: 소켓부
21: 신호 단자 22: 전원 단자
23: 내부하우징 24: 부싱
25: 최종 성형물 27: 수지부
28: 고정구 29: 중간 성형물
30: 센서보드 50: 스테이터
70: 로터 100: 소형 모터 모듈

Claims (7)

1. 금속 재질의 복수의 전원 단자, 금속 재질의 복수의 신호 단자, 금속 재질의 복수의 부싱 및 금속 재질의 내부하우징을 포함하는 모터 하우징을 제조하기 위한 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법에 있어서,
   복수의 신호 단자와 수지 재료를 준비하는 제1차 재료 준비 단계;
   상기 신호 단자의 표면 수분과 상기 수지 재료의 수분을 제거하기 위하여 신호 단자와 수지 재료를 건조시키는 제1차 건조 단계;
   상기 신호 단자를 금형 내에 안착시킨 후, 용융수지를 사출하여 중간 성형물을 성형하는 신호 단자 성형 단계;
   상기 중간 성형물과 복수의 전원 단자와 내부하우징과 복수의 부싱과 수지 재료를 준비하는 제2차 재료 준비 단계;
   상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱과 상기 수지 재료를 건조하는 제2차 건조 단계; 및
   상기 중간 성형물과 상기 전원 단자와 상기 내부하우징과 상기 부싱을 최종 성형용 금형 내부에 안착시킨 후, 상기 최종 성형용 금형 내부에 용융 수지를 투입하여 최종 성형물을 제조하는 전체 성형 단계를 포함하되,
   상기 신호 단자 성형 단계에서 상기 신호 단자는 고정을 위한 고정구를 더 포함하며,
   상기 전체 성형 단계는 최종 성형물 제조 후, 최종 성형물의 소켓부 내부면에 실리콘을 도포하여 커넥터와 접촉하는 면의 실링성을 향상시키는 실링 단계를 더 포함하며,
   상기 실링 단계는 도포된 실리콘을 건조하는 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 단자 성형 단계에서 제조되는 상기 중간 성형물은 신호 단자와 신호 단자의 일부를 수용하는 수지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 단자는 5개의 단위 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 전원 단자는 3개의 단위 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 하우징 제조 방법.

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