KR20010053234A - 모터 엔드실드 조립체와, 전자 정류식 모터용 모터엔드실드 및 그의 조립 방법 - Google Patents
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Abstract
전자 정류식 모터용 엔드 실드 조립체(100)는 엔드실드(102), 제어 조립체(104) 및 전원 조립체(106)를 포함한다. 엔드실드(102)는 외부 표면상에 다수의 리세스 핀(132)과, 내부 표면상에 실질적으로 평평한 융기 부분을 포함한다. 융기 부분은 열 패드(112)와 접촉하고 있다. 제어 조립체(104)는 열 패드(112)와, 다수의 전원 트랜지스터(110)가 그상에 위치되는 제어 기판(108)을 포함한다. 열 패드(112)는 트랜지스터(110)와 엔드실드(102) 사이에 열 접촉을 제공하여, 엔드실드(102)가 트랜지스터(110)로부터 열을 발산하도록 한다. 트랜지스터(110)는 제어 기판(108)에 실질적으로 평행하게 연장되는 다수의 도선(128)을 포함하며, 이 도선(128)은 가혹 환경에 대하여 보호하기 위해 코팅된다. 전원 조립체(106)는 전원 기판(138)과 제어 기판(108) 사이에 배치된 절연체(146)를 구비한 전원 기판(138)을 포함한다.
Description
공지된 전자 정류식 모터는 상대적인 회전을 위해 결합된 다단 권선 조립체(multi-stage winding assembly) 및 자기 조립체를 구비한다. 다단 권선 조립체의 권선 단은 유도 역기전력(induced back EMF)이 나오게 하는 적어도 하나의 전압을 가하지 않는 권선 단을 포함한 미리 설정된 전압 인가 시퀀스를 갖는다. 시간 동안에 소정의 값으로 통합되는 경우에, 유도 역기전력은 다단 권선 조립체와 자기 조립체 사이의 상대적인 각위치(angular position)가 다음 권선 단의 순차적인 정류에 적합한 순간을 지시한다.
일반적으로, 전자 정류식 모터의 전자 회로는 전원 회로, 조정 회로 및 제어 회로를 포함한다. 전원 회로는 그것의 전압 인가를 실행하도록 전자 정류식 모터에 공급된 전원을 정류하기 위한 고체 스위칭 디바이스를 구비한다. 조정 회로는 전자 정류식 모터에 공급되는 전원을 대체로 일정하게 유지하기 위한 다양한 고체 구성 요소를 구비한다. 제어 회로는 스위칭 디바이스의 전도성을 제어하기 위한 다양한 고체 구성 요소를 구비한다.
전자 정류식 모터용 일부 고체 구성 요소, 예를 들면, 트랜지스터는 그것을 통과하여야 하는 전류를 수용하도록 상대적으로 대형일 필요가 있다. 대형 트랜지스터는 그들의 적절한 성능을 유지하기 위해서 트랜지스터로부터 발산되어야 할 상당히 많은 양의 열을 생성할 수 있다. 열 발산을 증진하기 위해서, 전자 정류식 모터용 전자 회로는 그 모터의 엔드실드의 외부 표면에 인접하여 배치될 수 있다는 것은 본 기술 분야에서 잘 공지되어 있다. 그러나, 이것은 다른 격실이 전자 회로를 보호하는데 요구되기 때문에 비용을 증가시킨다.
따라서, 모터의 비용을 크게 증가시키지 않고 양호한 열 발산을 제공하는 전자 정류식 모터의 전자 구성 요소용 장착 장치를 제공하는 것이 요구되고 있다. 게다가, 전자 회로를 보호하는데 요구되는 부가적인 격실을 제거하는 것이 요구되고 있다.
발명의 요약
전자 정류식 모터는 미국 특허 제 5,006,744 호에 개시된 모터와 같이 잘 공지되어 있으며, 상기 특허는 본 양수인에게 양도되었으며, 본 명세서에서 전체적으로 참고로 인용되고 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 전자 정류식 모터의 모터 엔드실드 조립체는 외부 표면 및 내부 표면을 구비한 엔드실드를 포함하며, 외부 표면은 다수의 리세스 핀을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드실드 조립체는 제어 조립체와, 그에 장착된 전원 조립체를 포함한다. 제어 조립체는 다수의 전원 트랜지스터를 구비한 제어 기판을 포함한다. 엔드실드의 내부 표면은 제어 조립체와 접촉하고 전원 트랜지스터용 히트 싱크로 제공되는 실질적으로 평평한 융기 부분을 포함한다. 트랜지스터는 트랜지스터와 엔드실드 사이에 위치된 열 패드와 접촉하고 있다. 열 패드는 트랜지스터를 전기적으로 절연시키지만, 여전히 열을 트랜지스터로부터 엔드실드까지 전도시킨다. 리세스 핀은 엔드실드상의 실질적으로 평평한 융기 부분의 바로 위에 위치되며, 트랜지스터 및 엔드실드로부터 대기까지 열의 발산을 돕는다.
전원 조립체는 전원 기판 및 제어 기판 사이에 배치된 절연체를 구비한 전원 기판을 포함한다. 제 1 스페이서는 제어 기판 및 전원 기판 사이에서 연장되어 그사이에 적당한 간격을 제공한다. 또한, 다수의 클램프 바아는 전원 기판 및 트랜지스터 사이에 배치된다. 클램프 바아는 트랜지스터에 압력을 인가하고, 엔드실드의 실질적으로 평평한 융기 부분과 접촉하여 트랜지스터를 유지시킨다. 제 1 스페이서 및 클램프 바아는 절연체를 통하여 연장된다. 제 2 스페이서는 제어 기판과 엔드실드 사이에서 연장되어 그사이에 적당한 가격을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 각 전원 트랜지스터는 제어 기판에 실질적으로 평행하게 연장되는 다수의 도선을 포함한다. 도선은 트랜지스터의 상면 보다 하면에 보다 근접한 위치에서 트랜지스터의 전면측을 빠져나간다. 트랜지스터의 저면은 제어 기판과 접촉하는 반면에, 트랜지스터의 상면은 제어 기판에 평행한 트랜지스터의 후면측으로부터 연장되는 태브를 포함한다.
상술된 엔드실드 조립체로서, 전자 제어기가 모터 하우징내에 위치되므로 단지 하나의 격실만이 필요하다. 게다가, 내부 전자 회로의 전원 디바이스로부터 대기까지 열을 발산하기 위해 낮은 임피던스 경로로서 엔드실드의 사용은 모터를 위한 양호한 열 성능을 제공한다. 또한, 트랜지스터 도선이 제어 기판에 평행하고 그것으로부터 떨어져 있기 때문에, 도선의 길이는 많은 공지된 제어 조립체에서 보다 기판의 표면에 훨씬 더 근접한다. 따라서, 도선은 가혹한 외부 환경으로부터 용이하게 캡슐화하고 보호할 수 있다.
본 발명은 일반적으로는 전기 모터에 관한 것이며, 특히 전기 모터용 엔드실드(endshield) 조립체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드실드 조립체의 분해도,
도 2는 도 1에 도시된 엔드실드의 사시도,
도 3은 A-A 선을 따라 취한 도 2에 도시된 엔드실드의 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 열 패드의 개략도,
도 5는 도 1에 도시된 절연체의 개략도.
도 1은 전자 정류식 모터(도시되지 않음)용 엔드실드 조립체(100)의 분해도이다. 엔드실드 조립체(100)는 엔드실드(102), 제어 조립체(104) 및 전원 조립체(106)를 포함한다. 제어 조립체(102)는 제어 기판(108), 다수의 트랜지스터(110), 열 패드(112) 및 스페이서(114)를 포함한다. 일 실시예에서, 스페이서(114)는 나일론으로 제조되며, 제어 기판(108)과 엔드실드(102) 사이에 연장한다. 스페이서(114)는 제어 기판(108)과 엔드실드(102) 사이에 소정의 분리 간격을 유지하도록 한다.
트랜지스터(110)는 전면(116), 후면(118), 상면(120), 하면(122) 및 태브(tab)(124)를 포함한다. 태브(124)는 트랜지스터(110)의 후면(118)으로부터 연장하며, 실질적으로 상면(120)에 평행하고 상면(120)의 연장부인 표면(126)을 구비한다. 다수의 도선(128)은 트랜지스터(110)의 전면(116)으로부터 연장한다. 일 실시예에 있어서, 도선(128)은 제어 기판(108)에 실질적으로 평행하게 연장하며, 그들 자체와 제어 기판(108) 사이에 실질적으로 일정한 분리 간격을 유지한다. 도선(128)이 상면(120)보다 제어 기판(108)에 보다 근접한 위치에서 전면(116)으로부터 연장되기 때문에, 도선(128)은 그 길이의 전체에 걸쳐서 제어 기판(108)에 상대적으로 근접하게 된다. 단지 작은 분리 간격이 도선(128)과 제어 기판(108) 사이에 존재한다. 작은 분리 간격은 컨포멀 코팅(conformal coating)이 도선(128)을 용이하게 캡슐화하도록 하며, 이 코팅은 악조건에서 손상으로부터 그들을 보호하도록 한다. 도선(128)의 캡슐화는 고전압 영역에서 습기에 의해 유발되는 고장을 감소시키도록 한다. 도선(128)을 제어 기판(108)내에 삽입하기 위하여, 도선(128)은 트랜지스터(110)에 직각으로 형성되어야 한다.
트랜지스터(110)는 그들을 통하여 흐르는 전류의 양에 의존하는 상당한 열을 발생시킬 수 있다. 상기 열은 모터의 적절한 작동을 보증하기 위하여 트랜지스터 및 주위의 모터로부터 발산되어야 한다. 일 실시예에서, 각 트랜지스터(110)의 상면(120)은 열 패드(112)와 열접촉을 한다. 열 패드(112)는 트랜지스터(110)를 전기적으로 차폐시키며, 트랜지스터(110)에 의해 발생된 열을 트랜지스터(110)로부터 멀리 전도시킨다. 열 패드(112)는 다수의 리세스 핀(recessed fins)(132)을 구비한 외부 표면(130) 및 내부 표면(도시되지 않음)을 포함한 엔드실드(102)와 접촉한다. 일 실시예에서, 엔드실드(102)는 알루미늄 주조로 제조되며, 트랜지스터(110)를 위한 히트 싱크(heatsink)를 제공한다. 엔드실드(102)의 내부 표면은 실질적으로 평평한 융기 부분(도시되지 않음)을 포함한다. 실질적으로 평평한 융기 부분은 열 패드(112)와 열접촉을 하며, 리세스 핀(132) 바로 아래에 위치된다. 일 실시예에서, 리세스 핀(132)은 실질적으로 융기 부분으로부터 연장한다. 트랜지스터(110)로부터의 열은 열 패드(112)를 통해 엔드실드(102)까지 전해지고, 리세스 핀(132)으로부터 대기에까지 발산된다. 엔드실드(102)는 트랜지스터(110)에 대한 히트 싱크로서 제공되며, 트랜지스터(110)로부터의 열을 대기에 발산하도록 한다. 이러한 열의 발산은 트랜지스터(110)상의 응력을 감소시키게 한다. 엔드실드(102)는 하기에서 보다 상세히 설명될 캡 플러그 개구부(134) 및 캡 플러그(136)를 더 포함한다.
전원 조립체(106)는 전원 기판(138), 전자 구성 요소(140), 스페이서(142), 다수의 클램프 바아(144) 및 절연체(146)를 포함한다. 절연체(146)는 제어 기판(108)과 전원 기판(138) 사이에 배치되며, 전원 기판(138)의 부분으로부터 제어 기판(108)의 부분을 전기적으로 절연시킨다. 스페이서(142) 및 클램프 바아(144)는 제어 기판(108)과 전원 기판(138) 사이에서 연장한다. 스페이서(142) 및 클램프 바아(144)는 전원 기판(138)과 제어 기판(108) 사이에 소정의 간격을 유지하는 것을 용이하게 한다. 스페이서(142) 및 클램프 바아(144)는 절연체를 통하여 연장하며, 제어 기판(108) 및 전원 기판(138) 모두와 접촉하고 있다. 일 실시예에 있어서, 스페이서(142)는 나일론으로 제조된다.
클램프 바아(144)는 전자 구성 요소(140)로부터 전원 기판(138)의 대향 측면상에 배치되며, 전자 구성 요소(140)와 트랜지스터(110) 사이에 위치된다. 클램프 바아(144)는 트랜지스터(110)상에 압력을 인가하여 트랜지스터(110)와 엔드실드(102) 사이의 양호한 열 경계면을 보장한다.
도 2는 엔드실드(102)의 사시도이다. 엔드실드(102)는 로터 베어링(도시되지 않음)용 샤프트 개구부(148)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 엔드실드(102)의 외부 표면(130)은 엔드실드(102)로부터 돌출하고 개구부(148)를 감싸는 융기 원통부(150)를 포함한다. 융기 원통부(150)는 내장된 탄성 링(도시되지 않음)을 포함한다. 엔드실드(102)는 다수의 볼트 개구부(152)를 더 포함한다. 볼트 개구부(152)는 엔드실드(102)를 관통하고, 관통 볼트(도시되지 않음)는 전자적으로 정류된 모터(도시되지 않음)에 엔드실드(102)를 장착하기 위하여 그곳을 통하여 삽입된다. 상술된 바와 같이 캡 플러그 개구부(134)는 엔드실드(102)를 관통하여 연장하며, 최종 시험 및 교정 동안에 내부 구성 요소(도시되지 않음)에 접근을 허용한다. 캡 플러그 개구부(134)는 엔드실드(102)를 제거할 필요 없이 내부 구성 요소에 접근을 허용한다. 캡 플러그(136)(도 2에 도시되지 않음)는 내부 구성 요소를 보호하도록 캡 플러그 개구부(134)를 덮는다.
도 3은 엔드실드(102)의 단면도이며, 실질적으로 평평한 융기 부분(156)을 포함한 내부 표면(154)을 도시하고 있다. 융기 부분(156)은 리세스 핀(132) 바로 아래에 위치되며, 트랜지스터(110)(도 3에 도시되지 않음)와 리세스 핀(132) 사이에 열 통로의 구성 요소이다. 리세스 핀(132)은 융기 부분(154)으로부터 연장되어 엔드실드(102)로부터의 열의 발산을 용이하게 하는 외부 표면(130)의 표면적을 증가시킨다. 또한, 융기 원통부(150) 및 볼트 개구부(152)는 도 3에 도시되어 있다.
도 4는 열 패드(112)의 개략도이다. 일 실시예에 있어서, 열 패드(112)는 엔드실드(102)(도 4에 도시되지 않음)의 일부분과의 접촉을 증가시키도록 하는 기울어진 측면을 포함한다. 열 패드(112)는 엔드실드에 열 패드(158)를 고정하도록 하는 2개의 개구부(158)를 구비한다.
도 5는 절연체(146)의 개략도이다. 절연체(146)는 클램프 바아(144)가 그곳을 통하여 연장되는 2개의 개구부(160)를 포함한다. 개구부(160)는 대체로 직사각형의 형상이며, 서로 바로 근접하여 배치된다. 또한, 절연체(146)는 전자 정류식 모터의 샤프트(도시되지 않음)가 그것을 통하여 연장되는 샤프트 개구부(162)를 포함한다. 절연체(146)는 마일러(mylar)로 제조되며, 열 및 전기 절연성 모두를 제공한다. 또한, 절연체(146)는 스페이서(142)(도 5에 도시되지 않음)가 그것을 통하여 연장되는 스페이서 개구부(164)를 포함한다.
엔드실드 조립체(100)는 열을 엔드실드 조립체(100)의 내부로부터 대기까지 발산되도록 하는 열 경로를 포함한다. 이러한 열 경로는 제어 조립체(104) 및 전원 조립체(106)가 전자 정류식 모터 하우징의 내부내에 배치되도록 한다. 이러한 내부 배치는 분리된 격실이 모터의 전자 제어부를 내장할 필요성을 제거하고, 모처의 제조 비용을 감소시킨다. 게다가, 트랜지스터 도선의 배향은 도선을 잠재적인 가혹한 환경적인 조건으로부터 캡슐화시키고 보호하도록 한다.
본 발명은 다양한 특정 실시예에 관하여 설명된 반면에, 본 발명이 청구범위의 사상 및 범위내에서 변경이 이루어질 수 있다는 것을 본 기술 분야에 숙련된 자는 이해할 것이다.
Claims (25)
- 모터 엔드실드 조립체(motor endshield assembly)에 있어서,내부 표면과, 다수의 핀(fins)을 포함하는 외부 표면을 포함하는 엔드실드와,상기 내부 표면과 접촉하는 제어 조립체와,상기 제어 조립체에 접속되는 전원 조립체를 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 내부 표면이 상기 제어 조립체에 접촉하기 위한 실질적으로 평평한 융기 부분을 더 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 조립체가 제어 기판과, 상기 제어 기판에 접속된 다수의 전원 트랜지스터를 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 조립체는 상기 전원 트랜지스터와 상기 엔드실드 사이에 배치된 열 패드를 포함하며, 상기 열 패드는 열을 상기 트랜지스터로부터 상기 엔드실드까지 전달하고, 상기 트랜지스터를 전기적으로 차폐하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 엔드실드가 히트 싱크로서 구성되는모터 엔드실드 조립체.
- 제 3 항에 있어서,각 상기 전원 트랜지스터는 다수의 도선을 포함하며, 각 상기 도선이 상기 제어 기판에 실질적으로 평행하게 연장되는모터 엔드실드 조립체.
- 제 6 항에 있어서,상기 트랜지스터는 상면, 하면, 전면, 후면 및 태브를 포함하며, 상기 하면이 상기 제어 기판과 접촉하며, 상기 태브가 상기 상면을 따라 상기 후면으로부터 연장되는모터 엔드실드 조립체.
- 제 7 항에 있어서,상기 전원 트랜지스터 도선은 상기 상면 보다 상기 하면에 보다 근접한 위치에서 상기 전원 트랜지스터의 상기 전면으로부터 연장되는모터 엔드실드 조립체.
- 제 8 항에 있어서,상기 태브는 금속을 포함하며, 상기 태브는 열 경계면을 상기 엔드실드에 제공하는 상기 열 패드와 접촉하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 2 항에 있어서,상기 리세스 핀이 상기 실질적으로 평평한 융기 부분으로부터 연장되는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 엔드실드를 통하여 연장되는 캡 플러그 개구부와, 상기 캡 플러그 개구부를 덮는 캡 플러그를 더 포함하며,모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 엔드실드가 알루미늄을 더 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 3 항에 있어서,상기 전원 조립체는 전원 기판과, 상기 전원 기판과 상기 제어 기판 사이에 배치된 절연체를 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 13 항에 있어서,상기 제어 기판과 상기 전원 기판 사이에서 연장되는 제 1 스페이서와,상기 전원 조립체와 상기 전원 트랜지스터 사이에 배치된 다수의 클램프 바아로서, 상기 제 1 스페이서 및 상기 크램프 바아는 상기 절연체를 통하여 연장되는 상기 크램프 바아와,상기 제어 기판과 상기 엔드실드 사이에서 연장되는 제 2 스페이서를 더 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 제 1 항에 있어서,상기 엔드실드는 관통 볼트를 통하여 연장되는 다수의 볼트 개구부를 더 포함하는모터 엔드실드 조립체.
- 전자 정류식 모터용 모터 엔드실드에 있어서,실질적으로 평평한 융기 부분을 포함하는 내부 표면과,상기 개구부를 감싸는 융기 원통부 및 다수의 리세스 핀을 포함하는 외부 표면과,모터 샤프트를 수용하도록 구성되는 샤프트 개구부를 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드.
- 제 16 항에 있어서,상기 리세스 핀이 상기 실질적으로 평평한 융기 부분으로부터 연장되는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드.
- 제 16 항에 있어서,상기 엔드실드를 통하여 연장되는 캡 플러그 개구부를 더 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드.
- 제 16 항에 있어서,상기 엔드실드를 통하여 연장되는 다수의 리세스 개구부를 더 포함하며, 상기 각 리세스 개구부가 관통 볼트를 수용하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드.
- 제 16 항에 있어서,상기 엔드실드가 알루미늄을 더 포함하며, 상기 엔드실드가 히트 싱크로 구성되는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드.
- 제어 조립체와, 전원 조립체와, 내부 표면 및 외부 표면을 구비한 엔드실드를 포함하는 전자 정류식 모터용 모터 엔드실드 조립체를 조립하는 방법에 있어서,상기 제어 조립체를 상기 엔드실드의 내부 표면과 접촉하도록 배치하는 단계와,상기 전원 조립체를 상기 제어 조립체에 접속시키는 단계를 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드의 조립 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 제어 조립체가 그에 접속된 전원 트랜지스터를 구비한 제어 기판 및 열 패드를 포함하며,상기 제어 조립체를 배치하는 상기 단계가 상기 전원 트랜지스터를 상기 열 패드와 열 접촉하도록 배치하는 단계와, 상기 열 패드를 상기 엔드실드와 접촉하도록 배치하는 단계를 더 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드의 조립 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 엔드실드 내부 표면이 실질적으로 평평한 융기 부분을 포함하며, 상기 엔드실드 표면이 상기 융기 부분으로부터 연장되는 다수의 리세스 핀을 포함하며, 상기 열 패드를 배치하는 상기 단계는 상기 전원 트랜지스터가 상기 리세스 핀과 열 접촉하도록 상기 열 패드를 상기 엔드실드의 상기 실질적으로 평평한 융기 부분과 접촉하여 배치하는 단계를 포함하며, 열 경로가 열을 상기 트랜지스터로부터 상기 리세스 핀까지 발산한 후에 대기까지 발산하도록 제공되는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드의 조립 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 전원 조립체가 절연체, 다수의 클램프 바아, 스페이서 및 전원 기판을 포함하며, 상기 전원 조립체를 상기 제어 기판에 접속시키는 상기 단계가 상기 전원 조립체를 상기 제어 기판과 접촉하도록 배치하는 단계를 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드의 조립 방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 트랜지스터와 상기 엔드실드의 상기 리세스 핀 사이의 열 접촉을 보강하기 위해 압력을 상기 트랜지스터에 인가하도록 상기 클램프 바아를 배치하는 단계를 더 포함하는전자 정류식 모터용 모터 엔드실드의 조립 방법.
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