KR200270652Y1 - 냉각용 팬 모터의 ｐｔｃ 저항기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차 등의 엔진 냉각용 팬 모터의 전류제어용 저항기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저항기의 저항을 온도 상승에 대해 저항값이 증가하는 정온도 특성을 가지는 PTC 저항소자로 대치한 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기에 관한 것이며,

그 하부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 상방열판; 상기 상방열판의 하부면에 접하는 PTC 저항소자; 상기 PTC 저항소자가 탑재되며, 그 상부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 하방열판; 상기 PTC 저항소자와 하방열판의 사이에 위치하여 접촉저항의 발생을 방지하는 판스프링; 상기 상방열판, PTC 저항소자, 판스프링, 하방열판이 순차적으로 적층결합되어 안착되는 베이스판 및 상기 베이스판의 하부에 결합되며 커넥터를 구비한 하우징을 포함하여 구성되어,

과전류에 의한 열로 인한 화재의 위험을 방지하고, 과전류의 해소 후에도 다시 재사용할 수 있을 뿐 아니라, 박판 형태의 PTC 소자를 사용하여 냉각용 팬 모터의 전류제어장치를 소형 및 경량으로 컴팩트하게 구성할 수 있다는 효과가 있다.

Description

냉각용 팬 모터의 ＰＴＣ 저항기{The PTC Resistor of a cooling fan motor}

본 고안은 자동차 등의 엔진 냉각용 팬 모터의 전류제어용 저항기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저항기의 저항을 온도 상승에 대해 저항값이 증가하는 정온도 특성을 가지는 PTC 저항소자로 대치한 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기에 관한 것이다.

종래의 냉각용 팬 모터의 전류제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 코일저항기(R)와, 상기 코일저항기(R)에 그 단자가 직렬로 연결되어 있는 냉각용 팬 모터(M)와, 상기 팬 모터(M)의 구동용 전원부와, 상기 전원부에 연결되며 상기 코일저항기(R) 또는 팬 모터(M)의 단자에 선택적으로 접속하면서 팬 모터(M)로 제공되는 전원의 전류를 조절하기 위한 스위칭부로 구성된다. 상기의 전류제어장치는 냉각수의 온도, 에어컨의 작동상태, 냉매의 압력정도, 차량의 주행속도 등의 변수에 따라 냉각용 팬 모터의 구동속도를 제어하는 장치로서, "HIGH"로 동작시킬 때는 상기 코일저항기(R)를 거치지 않고 바로 냉각용 팬 모터(M)를 구동하여 최대 RPM으로 동작시키며, "LOW"로 동작시킬 때는 코일저항기(R)를 거치게 하여 저항값 만큼 전압을 강하시킴으로써 팬 모터(M)의 회전속도를 떨어뜨리도록 되어 있다.

한편, 상기의 전류제어장치에 사용되는 종래의 코일저항기(R)는 도 2에 도시된 바와 같이, 방열판(1)과, 온도퓨즈(2)가 연결되고 소정의 저항값을 가지는 코일저항(3)과, 상기 코일저항(3)이 탑재되는 세라믹 케이스(4)와, 리드와이어(6)를 구비하며 상기 방열판(1), 코일저항(3), 세라믹 케이스(4)가 탑재되는 하우징부(5)로 구성된다.

그러나, 이러한 종래의 냉각용 팬 모터용 코일저항기(R)를 사용할 경우에는 이하와 같은 단점이 있다.

첫째, 코일저항으로 사용되는 니켈-크롬 와이어는 전열기에 사용되는 재료로서 지속적인 전원 인가 시나 과전류 형성 시에 자체 발열을 일으켜 화재의 위험이 있고, 다른 구성부품을 손상시킬 위험이 있다.

둘째, 상기와 같은 위험의 해소를 위하여 온도퓨즈를 구비하여 과열로 인한 온도 상승 시 회로를 단락시키고 있으나, 온도퓨즈의 온도 편차로 인하여 제대로 단락되지 않을 위험성이 있을 뿐만 아니라, 한 번 단락된 제품을 다시 교체하여야 하는 불편이 있다.

셋째, 상기와 같은 제품의 발열로 인한 문제점을 해결하기 위하여 방열판의 크기가 커지고, 원하는 저항값을 맞추기 위하여 코일을 일정한 길이로 구성하여야 하므로 저항기의 크기가 대형화하고 중량이 증대되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기의 코일저항기를 정특성서미스터(thermister)인 PTC 저항소자를 구비한 PTC 저항기로 대치하여 과전류에 기인한 발열 위험성을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 장치를 소형 및 경량으로 구성할 수 있는 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 냉각용 팬 모터의 전류제어장치의 회로구성도,

도 2는 종래의 냉각용 팬 모터의 전류제어용 저항기를 나타낸 개략도,

도 3은 본 고안의 PTC 저항기의 구성을 나타내는 분해사시도 및 조립도,

도 4는 본 고안의 PTC 저항기의 결합상태를 나타내는 개략 단면도,

도 5는 본 고안의 PTC 저항기를 사용한 냉각용 팬 모터의 전류제어장치의 구성을 나타낸 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...상방열판, 20...PTC 저항소자,

30...판스프링, 40...하방열판,

41...결합홈, 42...절개부,

50...베이스판, 51...테두리부,

52...결합돌출부, 53...리브,

54...지지대, 55...플랜지부,

60...하우징, 70...스크류.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기는, 그 하부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 상방열판;

상기 상방열판의 하부면에 접하는 PTC 저항소자;

상기 PTC 저항소자가 탑재되며, 그 상부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 하방열판;

상기 PTC 저항소자와 하방열판의 사이에 위치하여 접촉저항의 발생을 방지하는 판스프링;

상기 상방열판, PTC 저항소자, 판스프링, 하방열판이 순차적으로 적층결합되어 안착되는 베이스판 및 상기 베이스판의 하부에 결합되며 커넥터를 구비한 하우징을 포함하여 구성된다.

상기 베이스판은 하방열판이 안착되는 테두리부의 내벽에 다수개의 리브가 일정간격으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베이스판은 하방열판이 안착되는 테두리부의 내벽 각 모서리부에 상방열판을 지지하는 지지대를 구비한 것이 좋다.

한편, 상기 PTC 저항소자는 두 개 이상의 박판으로 구성되는 것이 바람직하다.

일반적으로 온도 상승에 따라 저항값이 감소하는 보통의 서미스터와는 달리, PTC(Positive Temperature Coefficent) 저항소자는 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정특성 서미스터로서, 임계온도 이하에서는 상대적으로 낮고 일정한 고유저항을 나타내지만, 임계온도 이상이 되면 고유저항이 급격하게 증가하는 특성을 지니고 있다. 따라서, 회로의 과전류 발생에 의한 열에 의하여 임계온도 이상으로 온도가 상승하면 PTC 저항소자의 고유저항이 급격하게 증가하여 냉각용 팬 모터에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있게 되므로, PTC 저항소자는 일종의 퓨즈의 역할을 하게 된다.

또한, PTC 저항소자는 과전류가 해소되어 장치가 임계온도 이하로 냉각되면 낮은 저항 상태로 되어 다시 정상작동할 수 있으므로 리셋가능한 회로보호장치가 될 수 있다. 그러므로, 종래의 퓨즈와는 달리 재사용이 가능한 반영구적인 회로보호장치가 된다.

본 고안의 저항기는 이러한 PTC 저항소자를 채용하여 이를 냉각용 팬 모터의 회전속도를 제어하는 저항으로 사용할 뿐 만 아니라, 전류제어장치의 회로보호수단으로 동시에 이용한 점에 그 특징이 있는 것이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안의 PTC 저항기(100)의 구성을 나타내는 분해사시도 및 조립도이고,도 4는 본 고안의 PTC 저항기(100)의 결합상태를 나타내는 개략 단면도이다.

도 3을 참조하면, PTC 저항소자(20)의 상하에 상, 하방열판(10,40)이 각각 위치하고 있다.

상방열판(10)은 PTC 저항소자(20)에서 발생되는 열을 방출하기 위하여 넓은 표면적을 가지도록 그 상부면에 주름형상의 굴곡이 형성되어 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상방열판(10)의 하부면에는 하방열판(40)과 스크류를 통하여 결합될 수 있도록 체결공이 형성되어 있다. 상방열판(10)은 PTC 저항소자(20)에서 발생되는 열을 방출할 뿐만 아니라, 후술하는 (-)단자(61)와 연결되어 회로의 접지를 위한 ground 역할도 하고 있다.

PTC 저항소자(20)는 저항기의 부피를 줄일 수 있도록 박판 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

하방열판(40)은 그 판 중심선 상에 결합홈(41)을 구비하고 있고, 상기 중심선 좌우의 하방열판(40) 상부면에는 판스프링(40)과 PTC 소자(20)가 안착된다. 하방열판(40)의 각 모서리부는 절개부(42)가 형성되어 있다.

상, 하 방열판(10,40)은 주위로 열을 효율적으로 전달하기 위하여 알루미늄 재질인 것이 바람직하다.

상방열판(10), PTC 저항소자(20), 판스프링(30) 및 하방열판(40)이 순차적으로 적층결합되어 탑재되는 베이스판(50)은 하방열판(40) 등이 탑재되는 테두리부(51)와, 체결공(56)이 구비되어 있는 플랜지부(55)로 구성된다. 상기 베이스판 테두리부(51)의 바닥 중심선 상에는 상기 하방열판(40)의 결합홈(41)에 끼워지는 결합돌출부(52)가 형성되어 있다. 상기 결합돌출부(52)의 몸체 중앙에는 상기 상방열판(10)의 체결공과 스크류로 연결될 수 있도록 스크류홈이 관통형성되어 있다. 또한, 상기 테두리부(51) 내벽에는 다수개의 리브(53)가 일정간격으로 형성되어 있다. 상기 리브(53)는 상기 테두리부(51)에 안착되는 하방열판(40)과 테두리부(51) 내벽의 직접적인 접촉을 막아 하방열판(40)으로부터 테두리부(51) 내벽으로 전달되는 열의 양을 감소시킴으로써, 베이스판(50)과 베이스판(50)에 접촉하게 되는 냉각용 팬 모터 케이스의 열로 인한 손상을 방지하기 위한 것이다. 상기테두리부(51)의 내벽 각 모서리부에는 상기 하방열판(40)의 각 모서리부에 형성된 절개부(42)에 끼워지며, 베이스판(50)에 안착되는 하방열판(40)의 위에 탑재되는 상방열판(10)을 지지하는 지지대(54)가 구비되어 있다. 상기 지지대(54)의 높이는 상기 결합돌출부(52)보다 좀 더 높게 형성되어 있다.

상기 베이스판(50)의 하단에는 상대편 커넥터와 연결되는 커넥터를 구비하고 있는 하우징(60)이 놓여 있으며, 상기 베이스판(50)과 하우징(60)의 사이에는 상방열판(10) 및 하방열판(40)에 각각 연결되어 터미널 기능을 하는 (-),(+)의 단자(61,62)가 설치된다. 하우징(60)의 플랜지부에는 상기 베이스판(50)의 플랜지부에 형성된 체결공(56)에 대응되는 체결공(61)이 형성되어 있다.

설명하지 않은 부호 70은 상기 베이스판(50)의 결합돌출부(52)의 중앙에 관통형성된 스크류홈을 통하여 상방열판(10) 하부의 체결공에 결합되는 스크류들이다.

본 실시예의 PTC 저항기(100)는, 상방열판(10)의 하부면과 하방열판(40)의 상부면에 비전도성 접착제를 도포하고, 하방열판(40)의 상부면에 열전도성 그리스를 추가적으로 도포한 뒤, 상방열판(10), PTC 저항소자(20), 판스프링(30) 및 하방열판(40)을 상기 스크류(70)를 이용하여 베이스판(50)에 순차적으로 적층결합하고, 여기에 상기 단자(61,62)들을 설치한 후, 그 하부에 하우징(60)을 결합함으로써, 도 3의 우측에 도시된 것과 같은 완제품으로 된다. 이 완제품은 베이스판(50)과 하우징(60)의 플랜지부에 형성된 체결공(56,61)을 통하여 냉각용 팬 모터의 케이스에 스크류로 고정된다.

도 4를 참조하면, PTC 저항소자(20)와 하방열판(40)의 사이에는 판스프링(30)을 배치하여 상, 하방열판(10,40) 및 PTC 저항소자(20) 간에 일정한 장력을 유지하게 함으로써 하방열판(40)과 PTC 저항소자(20)의 접촉저항의 발생을 방지하고 있다. 또한, PTC 저항소자(20)와 접촉하는 부위의 상기 상방열판(10)의 하부면 및 하방열판(40)의 상부면 전체에는 미세한 돌기를 형성시켜 상, 하방열판(10,40)과 PTC 저항소자(20)가 일률적인 점접촉을 유지하도록 하고 있다.

그리고, 상기 베이스판(50)의 테두리부(51) 내벽 모서리부에 구비된 지지대(54)는 상방열판(10)을 지지함으로써, 상방열판(10)의 하중에 의하여 상기 판스프링(30)이 변형되어 하방열판(40)과 PTC 저항소자(20) 사이에 접촉저항이 생기는 것을 방지하고 있다.

도 5는 본 고안의 PTC 저항기(100)를 사용한 냉각용 팬 모터의 전류제어장치의 구성을 나타낸 회로도이며, 이하에서는 도 5를 참조하여 본 고안의 작용을 설명하기로 한다.

본 고안의 PTC 저항기(100)를 사용한 냉각용 팬 모터의 전류제어장치는, PTC 저항기와, 상기 PTC 저항기에 그 단자가 직렬로 연결되어 있는 냉각용 팬 모터(M)와, 상기 팬 모터(M)의 구동용 전원부와, 상기 전원부에 연결되며 상기 PTC 저항기 또는 팬 모터(M)의 단자에 선택적으로 접속하면서 팬 모터(M)로 제공되는 전원의 전류를 조절하기 위한 스위칭부로 구성된다.(도 5a 참조)

냉각용 팬 모터(M)의 케이스에 부착되는 상기의 전류제어장치는 냉각용 팬 모터(M)의 구동속도를 "HIGH"로 동작시킬 때는 상기 PTC 저항기를 거치지 않고 바로 냉각용 팬 모터(M)를 구동하여 최대 RPM으로 동작시키며, "LOW"로 동작시킬 때는 PTC 저항기를 거치게 하여 저항값 만큼 전압을 강하시킴으로써 모터(M)의 회전속도를 떨어뜨리도록 되어 있다.

한편, PTC 저항소자는 임계온도 이하에서는 온도 상승에 따라 오히려 저항이 감소하는 특성을 갖는다. 본 실시예에서의 PTC 저항기도 상온(25℃)에서의 저항값은 0.6 Ω내외이지만, 회로의 작동온도 부근(약 80∼100℃)에서의 작동저항 값은 0.3 Ω내외로 감소된다. 따라서, 작동저항이 0.3 Ω이하일 경우에는 상온에서 0.6 Ω이하의 저항값을 가지도록 제조하여야 하는바, 0.6 Ω이하의 상온저항값을 가지는 PTC 소자를 제조하는 것은 어렵고 가격이 상승하는 부담이 있을 뿐 아니라, 품질의 균일성도 확보되기 어려운 단점이 있다. 그러므로, 본 실시예에서는, 수요자의 요청에 따라 작동저항을 0.3 Ω이하로 할 필요가 있을 경우 PTC 소자를 병렬로 연결하여 상온 저항을 0.6 Ω이하로 하지 않고도 0.3 Ω이하의 작동저항을 얻을 수 있게 하고 있다.(도 5b 참조) 이 경우 상기 PTC 소자는 두 개 이상의 박판으로 구성된다.

PTC 저항기는 과전류로 인하여 작동온도가 250℃ 이상으로 과열될 수 있으며, 이 경우 PTC 저항기가 설치되는 냉각용 팬 모터 케이스가 손상될 위험이 있다. 따라서, 본 고안에서는 상술한 바와 같이, 베이스판 테두리부의 내벽에 리브를 설치하여 과열의 위험으로부터 냉각용 팬 모터 케이스를 보호하고 있다.

이상과 같이 본 고안은 종래의 코일저항기를 정특성서미스터(thermister)인PTC 저항소자를 구비한 PTC 저항기로 대치함으로써, 과전류에 의한 열로 인한 화재의 위험을 방지하고, 과전류의 해소 후에도 다시 재사용할 수 있을 뿐 아니라, 박판 형태의 PTC 소자를 사용하여 냉각용 팬 모터의 전류제어장치를 소형 및 경량으로 컴팩트하게 구성할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 그 하부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 상방열판(10);

   상기 상방열판의 하부면에 접하는 PTC 저항소자(20);

   상기 PTC 저항소자가 탑재되며, 그 상부면 전체에 미세한 돌기가 형성된 하방열판(40);

   상기 PTC 저항소자와 하방열판의 사이에 위치하여 접촉저항의 발생을 방지하는 판스프링(30);

   상기 상방열판, PTC 저항소자, 판스프링, 하방열판이 순차적으로 적층결합되어 안착되는 베이스판(50) 및 상기 베이스판의 하부에 결합되며 커넥터를 구비한 하우징(60)을 포함하여 구성되는 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 베이스판(50)은 상기 하방열판(40)이 안착되는 테두리부(51)의 내벽에 다수개의 리브(53)가 일정간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 베이스판(50)은 상기 하방열판(40)이 안착되는 테두리부(51)의 내벽 각 모서리부에 상방열판(10)을 지지하는 지지대(54)를 구비한 것을 특징으로 하는 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 PTC 저항소자(20)는 두 개 이상의 박판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각용 팬 모터의 PTC 저항기.