KR20030019378A - 전자적으로 정류된 직류 모터 - Google Patents

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KR20030019378A
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semiconductor switch
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토마스 바이골트
요하네스 페처
구엔테르 리엘
마티아스 슈미츠
말리아니 로클라게
토르스텐 하이드리히
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

다상의 고정자 권선(15)을 갖는 고정자(14), 고정자(14)를 수용하는 하우징(11), 상권선을 직류전류망에 순차적으로 연결하기 위해 하우징(11) 내에 배치되며, 반도체 스위치(22)의 제어를 위해 프린트 기판(24) 상에 수용된 전자 제어 부품(26) 및 복수의 반도체 스위치(22)를 갖는 정류 장치(21), 그리고 직류전압을 공급하기 위한 연결 플러그(13)를 갖는 전자적으로 정류된 직류 모터에서는 연결 플러그(13), 반도체 스위치(22), 전해 콘덴서(25) 등과 같은 전류를 전달하는 정류 장치(21)의 모든 전자 부품이 정류 장치(21) 견고성 제고를 위해 압착 그리드(23) 상에 접촉되는데, 이 압착 그리드를 통해 고정자 권선(15) 및 프린트 기판(24)으로의 전기적 연결이 구축된다. 압착 그리드(23)는 절연체(46) 내에 매립되며 반도체 스위치(22) 및 프린트 기판(24)의 지지체로서 기능한다. (도1)

Description

전자적으로 정류된 직류 모터{ELECTRONICALLY COMMUTATED DC-MOTOR}
브러시리스 모터(Brushless Motor)라고도 불리기도 하는, 전자적으로 정류된 직류 모터, 즉 소위 EC-모터의 경우에는 전자적 정류에 필요한 반도체 스위치가 파워 트랜지스터의 형태로 모터에 자체적으로 내장되어 있고, 이 파워 트랜지스터의 순자적 제어를 위한 전자 제어 부품이 모터에 자체적으로 내장되어 있다.
이와 관련해 디스크 타입 모터(external rotor motor)로서 형성된 잘 알려진 EC-모터(DE 41 22 529 A1)의 경우에는 고정자가 회전자의 외측을 감싸는 컵 형태의 하우징에 고정되는데, 회전자의 반대쪽에 배치된 이 하우징의 바닥에는 축방향으로 돌출된 링 측벽(ring wall)이 형성되어 있다. 이 링 측벽은 일 측벽 상에 고정되는 합성 수지 커버를 통해 밀폐된 수용 공간을 형성한다. 이 수용 공간 내에는 전자 제어 부품을 지지하는 프린트 기판 및 파워 트랜지스터가 배치된다. 프린트 기판의 조도체를 통해, 한편으로는 파워 트랜지스터의 제어 그리드를 위한 제어 케이블이 연결되고, 다른 한편으로는 링 측벽 내에 투입되는 연결 플러그 내의 홈(recess)과의 접촉이 이루어진다. 파워 트랜지스터는 두 개의 그룹으로 각각 세 개의 파워 트랜지스터에 분포되며 자신의 냉각면을 통해 수용 공간의 바닥에 존재하는 돌출부 상에 장착된다. 거의 환형인 프린트 기판은 마찬가지로 이 돌출부 상에 위치하며 파워 트랜지스터의 양측 구간 상에서 홈을 지지한다. 이 프린트 기판은 복수의 위치에서 고정 나사를 통해 이 돌출부에 대응하여 바닥에 조여진다. 이 고정 나사를 통해 바닥에 두 개의 클립이 고정되는데, 이 클립은 각각 세 개의 파워 트랜지스터를 동시에 감싼다. 각 클립의 내측면과 파워 트랜지스터 사이에는 초기 응력이 가해진 판스프링이 배치되는데, 이 판스프링은 파워 트랜시지터를 돌출부에 대항하여 바닥으로 압박하고 이런 방식으로 파워 트랜지스터에서 하우징으로의 양호한 열배출이 보장된다.
본 발명은 제1청구항의 상위 개념에 따른 전기적으로 정류된 직류 모터에 관한 것이다.
도 1 은 전자적으로 정류된 직류 모터의 종단면도,
도 2 는 도1의 직류 모터에 대한 전기적 회로도,
도 3 은 하우징 커버가 제거된 상태의 직류 모터에 대한 사시도로서, 도1에 따른 화살표(III) 방향에서 관찰된 상태,
도 4 는 정류 장치의 전자 부품이 포함되지 않은 상태로서, 도1에 따른 직류 모터 내의 절연체에 매립된 압착 그리드의 배면 사시도,
도 5 는 도4의 압착 그리드의 상단 그리드 레이어에 대한 정면도,
도 6 은 도4의 압착 그리드의 하단 그리드 레이어에 대한 정면도,
도 7 은 정류 장치의 전자 부품이 탑재된 상태로서, 도4 및 도5에 따른 압착 그리드의 축 방향으로 서로 중첩된 그리드 레이어에 대한 정면도이다.
제1청구항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 직류 모터는 다음과 같은 이점을 갖는다. 모든 케이블 전류가 압착 그리드를 통해 공급되며, 납땜에 민감한 조도체를 갖는 프린트 기판은 단지 약한 신호 전류 및 제어 전류 그리고 전자 제어 부품의 전류 공급을 위해서만 사용된다. 예를 들어 압착 그리드의 합성 수지 도포를 통해 제작된, 절연체 내에 매립된 압착 그리드는 기계적으로 견고하여 단순히 전류 공급의 목적 외에도 다음과 같은 다른 기능을 위해서도 활용할 수 있다. 즉 전해 콘덴서 및 스로틀과 같은 파워 부품 및 반도체 스위치를 고정하거나, 반도체 스위치의 하우징을 냉각면에 압박하거나 반도체 스위치와 프린트 기판으로 형성된 조립 유닛을 모터 하우징에 고정하기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게도 다른 청구항에 명시된 조치를 통해 제1청구항에 기술된 직류모터의 개선 및 변형이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예의 경우 압착 그리드를 모터 하우징에 삽입할 때 전기적 접촉이 해당 상권선에서 구축되고, 이 접촉이 압착 그리드의 최종 위치에서 계속 유지될 수 있도록 상권선의 접촉을 위한 절연 단자가 압착 그리드에 형성되어 있다. 바람직하게도 이런 구조적 조치를 통해 납땜 없이도 접점이 구축되며, 예를 들어 납땜이나 용접과 같은 추가적인 고가의 공정이 필요치 않게 된다. 연결 과정에서 절연 단자는 상권선의 단부에서 권선 와이어의 절연 래커를 벗기며, 상권선과 압착 그리드 그리고 반도체 스위치 사이에 양호한 연결을 가능케 한다. 이런 방식으로 고정자와 브러시리스 전기 모터의 정류 장치 사이에는 단 하나의 결합 위치가 존재하게 되므로 결합이 용이하고 열학적 결합 공정이 필요치 않게 된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예의 경우 압착 그리드는 상단 그리드 레이어(grid layer)와 이것과 분리된 하단 그리드 레이어로 분할되는데, 이것은 서로 평행한 면에서 일정 간격으로 배치되며 절연체를 통해 고정된다. 이런 구조적 조치는 반경 방향에서 작은 치수를 갖도록 압착 그리드를 컴팩트한 형태로 제작하는 것을 가능케 한다. 바람직하게도 직류전류망의 음극과 양극을 결합하기 위한 연결 플러그의 플러그 핀이 압착 그리드의 각 그리드 레이어에 배치되어 있다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세히 기술된다.
도1에 종단면도로 도시되어 있는 전자적으로 정류(commutation)되는, 이하 EC-모터로 불리는, 직류 모터는 차량 내에서 장치의 구동을 위해 사용되는데, 여기에서는 예를 들어 차량 엔진의 냉각수를 위한 냉각 펌프의 구동을 위해 사용된다. 디스크 타입 모터(external rotor motor)로서 형성된 EC-모터는 모터 하우징(11)을 갖는데, 이것의 정면에는 냉각수 펌프(10)가 플랜지로 결합되어 있고, 이것의 반대쪽 정면은 탈착 가능한 하우징 커버(12)로 덮혀져 있다. 하우징 커버(12)에는 차량의 12V 직류전원망에 EC-모터를 연결하기 위한 연결 플러그(13)가 내장되어 있는데, 이것의 플러그 하우징(131)은 하우징 커버(12)와 일체형으로 형성되어 있으며 이 실시예의 경우에는 총 네 개의 플러그 핀(132)을 감싸고 있다. 모터 하우징(11) 내에는 고정자(stator)(14)가 고정되어 있는데, 이 고정자는 다상의(multiphase) 고정자 권선(15)을 지지한다. 고정자(14)는 모터 하우징(11)의 횡방향으로 관통하는 하우징 바닥(111)에서 하우징 커버(12)의 반대쪽 면에 고정되며 중공 실린더 형태의 내부 공간에서 회전자 축(17)을 수용하기 위한 베어링(16)을 지지한다. 회전자 축은 냉각수 펌프(10)로 돌출되어 있으며, 여기에서 추가적으로 지지되며 비틀림이 발생하지 않도록(torsional rigid/내비틀림성) 펌프 휠을 수용한다. 영구자석의 자성이 가해지는 포트형(pot type) 회전자(18)는 회전자 축(17) 상에서 비틀림이 발생되지 않도록 고정되며, 이 회전자는 자신의 포트형 외피로 고정자(14)를 감싼다. 포트형 외피의 내측에는 영구자석 세그먼트(19)가 배치되어 있다.
하우징 바닥(111)의 고정자(14) 반대쪽 면에는 수용 공간(20)이 형성되어 있는데, 이것은 한편으로는 하우징 바닥(111)에 의해, 다른 한편으로는 하우징 커버(12)에 의해 밀폐된다. 수용 공간(21) 내에는 EC-모터를 위한 정류 장치(21)가 배치되는데, 일반적으로 알려진 바와 같이 이 정류 장치는 MOS-FET(metal oxide semiconductor field effect transistor)로서 형성된 반도체 스위치(22), 이 반도체 스위치(22)를 제어하기 위한 전자 제어 부품(26), 전해 콘덴서(Electrolytic Capacitor) 및 경우에 따라서는 노이즈 억제장치(noise suppressor throttle)를 포함한다. 정류 장치(21)는 부품 상에 고정되는데, 이 부품은 합성 수지 재질의 절연체(46) 내에 매립된(embedded) 압착 그리드(23) 및 이 압착 그리드(23)와 평행하게 그리고 이것에 대해 일정한 간격으로 배치되어 있고, 도1에서 점선으로 도시되어 있는 조도체(strip conductor)(241)가 포함되는, 매립된 압착 그리드(23)에 고정된 프린트 기판(24)으로 이루어진다. 또한 압착 그리드(23) 및 프린트 기판(24) 상에서 정류 장치(21)의 전자 부품은 분할되어, 파워 부품(power electronics)이 압착그리드(23)에 배치되고 전자 제어 부품(26)이 프린트 기판(24) 상에 배치된다. 절연체(46)는 압착 그리드(23)에 합성 수지를 도포함으로써 제작된다.
6상의 세 가닥형(three strand) 고정자 권선(15)이 포함된 EC-모터에 대한 도시된 실시예의 경우 정류 장치(21)는 로우-사이드 MOS-FET(Low-Side-Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로서 형성된 여섯 개의 반도체 스위치(22)를 갖는데, 여기에는 고정자 권선(15)이 상권선(winding phase)(151)과 직렬로 배치되며, 고정자 권선의 전기적 회로도는 도2에 도시되어 있다. 반도체 스위치(22)는 자신의 파워 커넥터(221, 222)를 통해, MOS-FET의 경우에는 자신의 드레인(221)과 자신의 소스(222)를 통해, 상권선(151)의 권선 단부 또는 직류전원망의 음극 또는 접지극에 연결된다. MOS-FET 모델인 경우에는 게이트(223)인 반도체 스위치(22)의 제어 전극(223)이 정류 장치(21)의 전자 제어 부품(26)에 연결되는데, 이 정류 장치는 각 상권선(151)이 연속적으로 직류전원망에 연결되도록 반도체 스위치(22)를 순차적으로 제어한다. 도2에서 프린트 기판(24)의 배면에 배치된 전자 제어 부품(26)은 여기에서는 점선을 통해 단지 도식적으로 도시되어 있다. 합성 수지로 코팅된 압착 그리드(23)는 도4에 도시되어 있으며, 합성 수지로 코팅되지 않거나 또는 절연체(46)가 포함되지 않고 정류 장치(21)의 전자 부품이 장착된 압착 그리드(23)는 도7에 도시되어 있으며, 이것의 상세도는 도5 및 도6에 도시되어 있다.
반경 치수가 작은 컴팩트한 구조의 부품을 제작하기 위해 압착 그리드(23)는 상단 그리드 레이어(231)(도5)와 하단 그리드 레이어(232)(도6)로 구분되는데, 이것은 축방향에서 이격된 상태로 서로 평행하게 배치되며(도7) 절연체(46)(도4)를 통해 전기적으로 서로 절연된 상태로 고정된다. 각각의 그리드 레이어(231, 232)의 외측에는 원형의 압착 궤도(press track)(27, 28)를 갖는데, 이것의 일측 단부에는 플러그 핀(132a, 132d)이 형성되어 있다. 각각의 외측 압착 궤도(27, 28)에는 고정 접점(clamping contact)(29, 30)이 형성된다. 고정 접점(29, 30)은 전해 콘덴서(도2 및 도7)와의 접촉을 위한 것이다. 상단 그리드 레이어(231)의 압착 궤도(27)에는 고정 부재를 관통시키기 위한 관통 구멍(31)이 서로 이격되게 배치되어 있는데, 이 고정 부재를 통해 코팅된 압착 그리드(23)가 모터 하우징(11)의 수용 공간(20) 내에서 고정된다. 상단 그리드 레이어(231)에는 두 개의 다른 플러그 핀(132b, 132c)이 형성되어 있는데, 이것은 압착 궤도(27)와 결합된 플러그 핀(132a)에 대해 평행하게 배치되어 있다. 내측으로 향한 플러그 핀(132a, 132b, 132c)의 단부에는 각각 하나의 연결핀(32a, 32b, 32c)이 형성되어 있는데, 이것은 상단 그리드 레이어(231)의 면에서 벤딩한 후에 프린트 기판(24)과 접촉한다. 프린트 기판(24) 상에서의 접촉 위치는 도2에서 (a, b, c)로 표시되어 있다. 프린트 기판(24) 상의 다른 접촉 위치(d)는 연결핀(32d)을 통해 하단 그리드 레이어(232)에서 압착 궤도(28)와 연결된다.
반도체 스위치(22)의 파워 커낵터(221, 222)와의 접촉을 위해 각각의 양측 그리드 레이어(231, 232)에는 터미널 러그(terminal lug)(33,34)가 형성되어 있다. 상단 그리드 레이어(231)의 터미널 러그(33)는 반경 방향에서 압착 궤도(27)에 의해 지지되는 반면, 하단 그리드 레이어(232)의 터미널 러그(34)의 경우에는 반도체스위치(22)의 접촉 위치의 반대쪽 단부에 절연 단자(351, 352, 353, 354, 355, 356)가 형성되어 있다. 절연 단자(351, 352, 353, 354, 355, 356)는 동일한 원주 각도로 서로 엇갈리게 배치되며 하단 압착 그리드(232)와 동일한 중점을 갖는다. 6개의 반도체 스위치(22)에 상응하게 각각 하나의 절연 단자(351, 352, 353, 354, 355, 356)를 갖는 여섯 개의 터미널 러그(34)가 존재한다. 세 개의 다른 절연 단자(361, 362, 363)는 압착 궤도(28)에서 내측으로 돌출되어 있으며, 동일한 원주 각도로 엇갈리게 압착 궤도(28)에 일체형(onepiece)으로 결합되어 있다. 모든 절연 단자(35, 36)는 절연 단자가 하단 그리드 레이어(232)의 면에서 벤딩될 수 있도록 형성되어 있는데, 이때 벤딩 각도는 약 90°이다.
반도체 스위치(22)의 제어 전극(223)을 제어 전자 부품(22)에 연결하기 위해 상단 그리드 레이어(231)에는 연결부(37)가 형성되어 있는데, 이것은 터미널 러그(33, 34)와 마찬가지로 반도체 스위치(22)를 위한 접촉 위치, 여기에서는 반도체 스위치(22)의 제어 전극(223)을 연결하기 위한 접촉 위치 그리고 이에 추가적으로 이 접촉 위치의 반대쪽 단부에 내측 반경 방향으로 돌출된 연결핀(38)을 갖는다. 이 연결핀은 벤딩 후 상단 그리드 레이어(231)의 면에서 프린트 기판(24)과 접촉하며 여기에서 제어 전자 부품(22)을 위한 상응하는 연결점을 형성한다. 연결핀(32, 38)은 프린트 기판(24)과 압착 그리드(23) 사이를 전기적으로 연결하는 기능 외에도 압착 그리드(23)에 프린트 기판(24)을 기계적으로 고정하는 기능을 하는데, 이 기능은 예를 들어 플러그 삽입 과정을 통해 실현된다.
상단 그리드 레이어(231)의 절연 단자(35, 36)는 고정자 권선(15)의상권선(151)을 납땜 없이 접촉시키는 기능을 하는데, 이것은 도2에 따른 전기 회로도에서 쉽게 알 수 있다. 여기에서 절연 단자(361, 362, 363)는 고정자 권선(15)의 3개의 권선 가지(winding branch)(151)의 단부를 각각 압착 궤도(28)를 통해 플러그 핀(132d)과 연결하는 반면, 절연 단자(351, 352, 353, 354, 355, 356)는 상권선(151)의 다른 단부를 터미널 러그(33)를 통해 반도체 스위치(22)의 파워 커넥터(221)와 연결한다(MOS-FET의 드레인). 상권선(151)의 접촉은 코팅된 압착 그리드(23)를 모터 하우징(11) 내의 수용 공간(20)으로 연결할 때 이루어진다. 이를 위해 하우징 바닥(111)에는 원형의 홈(39, 40)이 형성되어 있는데(도1 및 도3), 이것은 압착 그리드(23)의 투입 위치에서 이 압착 그리드(23)에 대해 수직으로 배치된 절연 단자(35, 36)를 통해 수용 공간(20) 내에서 정렬된다. 홈(39)은 절연 단자(351, 352, 353, 354, 355, 356)와 정렬되고 홈(40)은 절연 단자(361, 362, 363)와 정렬된다. 이 각 홈 내에서 또는 각 홈 후단에서는 고정자(14)의 고정자 바디 또는 플레이트에 접촉 포켓(41)이 배치되어 있는데(도1), 여기에는 상권선(151)의 권선 단부가 고정되어, 접촉 포켓(41)으로 절연 단자(35, 36)를 삽입할 때 절연 단자(35, 36)가 권선 와이어의 래커(lacker)를 벗겨내고(stripping) 권선 와이어와 압착 그리드(23) 사이의 양호한 접촉이 이루어진다.
하우징 커버(12)가 제거되고 프린트 기판(24) 및 압착 그리드(23)가 아직 삽입되지 않은 상태에 대한 모터 하우징(11)의 정면도의 사시도에서는 둘레에 분산되게 배치된 지지캠(supporting cam)(42)이 배치된 것을 알 수 있는데, 합성 수지로 코팅된 도4에 따른 압착 그리드(23)의 정면부가 이 지지캠에 놓이게 된다. 이 지지캠(42)에는 코킹 핀(caulking pin)(43)이 장착되는데, 이것은 압착 그리드(23) 내의 관통 구멍(31)에 삽입된다. 이 코킹 핀(43)의 코킹(caulking)을 통해 압착 그리드(23)는 여기에 고정된 프린트 기판(24)과 함께 수용 공간(20)에 고정된다.
수용 공간(20) 내의 하우징 바닥(111)은 냉각면으로서 형성되며 반도체 스위치(22)의 열을 배출하는 기능을 한다. 이외에도 하우징 바닥(111)에는 아치 구조(over-arch)(44)가 형성되어 있는데(도1, 도3), 이것은 전해 콘덴서(25)를 용이하게 삽입하는 기능을 한다(도2, 도7). 전해 콘덴서(25)의 열배출을 개선하기 위해 이 아치 구조에는 열전도 페이스트가 코팅된다.
전술된 바와 같이 구성되고, 절연체(46) 내에 매립된 압착 그리드(23)는 반도체 스위치(22)를 고정하는 기능도 갖는다(도4). 이를 위해 절연체(46) 내에는 포켓(45)이 형성되어 있는데, 반도체 스위치(22)의 하우징(224)이 이 포켓으로 끼워맞춰지도록(form fitting) 삽입된다. 각각의 포켓(45)은 관통 구멍(31) 사이에 배치되고 반경 방향의 깊이가 낮아 하우징(224)의 대부분의 면이 노출된다. 압착 그리드(23)를 수용 공간(20)으로 삽입할 경우에나 수용 공간(20) 내에서 압착 그리드(23)를 고정한 후에는 압착 그리드(23)가 반도체 스위치(22)의 이 노출된 하우징 면을 하우징 바닥(111)의 냉각면 쪽으로 압박한다. 이때 하우징(224)과 냉각면 사이에는 전기 절연성 열전달 호일이 삽입될 수 있다.
아직 코팅되지 않은 압착 그리드(23)와 이것의 양측 그리드 레이어(231, 232)에 대한 정면도인 도7에는 반도체 스위치(22)와 하우징(224), 파워 커낵터(221, 222) 그리고 제어 커낵터(위에서는 제어 전극으로 명기됨)(223)와의배치 관계가 도시되어 있다. 절연 단자(35, 36)는 양측 그리드 레이어(231, 232)의 면에서 아직 벤딩되지 않은 상태이다. 하지만 양측 그리드 레이어(231, 232)에서는 이미 플러그 핀(132)이 벤딩된 상태인데, 더욱 상세하게는 절연 단자(35, 36)의 벤딩 방향의 반대 방향으로 약 90° 벤딩된 상태이다. 압착 그리드(23)가 수용 공간(20) 내에서 고정되고 하우징 커버(12)가 모터 하우징(11)에 장착된 경우에는 서로 평행인 플러그 핀(132)이 하우징 커버(12)에 대해 축방향으로 배치된 플러그 하우징(131)이 삽입되고 EC-모터를 위한 연결 플러그(13)가 완성된다. 플러그 핀(132a)에는 음극이 연결되고 플러그 핀(132d)에는 직류전압망의 양극이 연결된다. 플러그 핀(132b)을 통해 전자 제어 부품(22)을 위한 신호 케이블이 연결되며, 플러그 핀(132c)은 예비용이다. 하우징 커버(12)의 수용 공간(20) 쪽의 내측면에는 오목한 그루브(47)가 형성되어 있는데, 이것은 아치 구조(44)의 대향측에 배치되어 있으며 마찬가지로 전해 콘덴서(25)의 실린더 외피를 부분적으로 감싸고 있어서, 하우징 커버(12)가 모터 하우징(11)에 고정된 경우 전해 콘덴서(25)가 아치 구조(44)와 그루브(47) 사이에서 압착력이 가해지지 않는 상태로 고정된다.
절연체(46) 내에 매립된 압착 그리드(23)와 여기에 삽입된 프린트 기판(24)의 구조에 대한 전술된 설명에서 알 수 있듯이, 정류 장치(21)의 전자 부품의 모든 전류는 압착 그리드(23)를 통해 공급되는 반면, 단지 약한 제어 신호 만은 프린트 기판(24)의 조도체(241)로 공급된다. 추가적으로 압착 그리드(23)는 반도체 스위치(22)의 고정 및 센터링 기능 그리고 반도체 스위치를 냉각면에 압박하는 기능을 하는데, 이렇게 함으로써 반도체 스위치(22)에서 발생된 열의 양호한 열전달이 보장된다. 고정자 권선(15)의 접촉은 조립 과정 중에 자동으로 이루어진다. 즉 압착 그리드(23)를 모터 하우징(11)의 수용 공간(20) 내에 형성된 자신의 조립 위치에 삽입할 때 접촉이 이루어진다. 압착 그리드(23)와 고정자 권선(15) 사이에서 전기적 접촉을 구축하기 위한 열적 연결 공정은 필요치 않다.
본 발명은 전술된 실시예에 국한되지 않는다. 따라서 예를 들어 3상 또는 4상과 같은 임의의 위상 수를 갖는 고정자 권선(15)이 투입될 수 있다. 반도체 스위치(22)의 수는 이에 상응하게 변경되어야 한다. 채워지지 않은 중립점(star point)을 갖는 3상의 고정자 권선(15)의 경우에는 마찬가지로 여섯 개의 반도체 스위치(22)가 장착되는데, 이것은 3상 브리지 회로(bridge circuit) 내에서 압착 그리드(23)의 상단 그리드 레이어(231) 및 하단 그리드 레이어(232)의 압착 궤도(27, 28) 사이에 연결된다. 이 경우 MOS-FET로서 설계된 세 개의 반도체 스위치(22)의 드레인(221) 및 다른 반도체 스위치(22)의 소스(222)는 각각 절연 단자(35, 36)를 통해 세 개의 상권선(151)의 권선 시작부와 접촉된다.
전술된 실시예의 경우에는 압착 그리드(23)가 공간적 이유로 인해 상단 그리드 레이어(231)와 하단 그리드 레이어(232)로 분할된다. 하지만 압착 그리드(23)는 일체형으로 설계될 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 복수의 상권선을 갖는 고정자 권선을 가지는 고정자가 포함된 전자적으로 정류된 직류 모터에 이용 가능하다.

Claims (27)

  1. 복수의 상권선(151)을 갖는 고정자 권선(15)을 가지는 고정자(14)가 포함된 전자적으로 정류된 직류 모터로서,
    상기 상권선(151)을 직류전류망에 연결하기 위해 사용되며, 두 개의 파워 커넥터(222) 및 하나의 제어 커넥터(223)가 포함된 하우징(224)을 갖는 복수의 반도체 스위치(22);
    상기 반도체 스위치(22)를 순차적으로 제어하기 위한 전자 제어 부품(26);
    상기 반도체 스위치(22)와 상기 전자 제어 부품(26)을 지지하는 조도체가 포함된 프린트 기판(24)을 수용하며, 상기 조도체(241)를 통해 상기 전자 제어 부품(26)을 상기 반도체 스위치(22)와 연결하는, 상기 고정자(14)를 지지하는 모터 하우징(11); 및
    직류전류망의 공급을 위해 플러그 핀(132)을 가지는 연결 플러그(13)를 가지는 전자적으로 정류되는 직류 모터에 있어서,
    상기 연결 플러그(13)의 플러그 핀(132), 상기 고정자 권선(15)의 상권선(151), 상기 반도체 스위치(22)의 파워 커넥터(221, 222) 및 다른 파워 부품의 커넥터(고정 접점)(29, 30)가 압착 그리드(23) 상에 접촉됨으로써 상기 프린트 기판(24)으로의 전기적 연결이 이루어지고,
    상기 프린트 기판(24)은 절연체(46) 내에 매립된 상기 압착 그리드(23)와 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체 스위치(22)의 파워 커낵터(221, 222)를 접촉시키기 위해 상기 압착 그리드(23)에 터미널 러그(33, 34)가 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압착 그리드(23)에 상기 상권선(151)의 접촉을 위한 절연 단자(35, 36)가 형성되어 상기 압착 그리드(23)를 상기 모터 하우징(11)에 삽입할 때 상기 절연 단자가 해당 상권선(151)과의 전기적 접촉 위치를 구축하는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절연 단자(35, 36)는 상기 압착 그리드(23)의 면에서 벤딩되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프린트 기판(24)이 상기 압착 그리드(23) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 스위치(22)가 상기 압착 그리드(23)에 고정되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 압착 그리드(23)의 절연체(46) 내에는 포켓(45)이 형성되어 있으며, 상기 반도체 스위치(22)의 하우징(224)이 부분적으로 끼워맞춤 형태로 이 상기 포켓에 삽입되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 플러그(13)의 플러그 핀(132)이 상기 압착 그리드(23)에 형성되어 있으며, 압착 그리드(23)의 면에서 벤딩되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 전해 콘덴서(25)와 같은 파워 부품의 연결 와이어를 위한, 적어도 한쌍의 서로 대향하는 고정 접점(29, 30)이 압착 그리드(23)에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 하우징(11)내에는 고정자(14) 방향에서 하우징 바닥(111)으로 밀폐되는 수용 공간(20)이 형성되고,
    상기 수용 공간(20) 내에 삽입된 상기 압착 그리드(23)의 절연 단자(35, 36)와 정렬되도록 상기 하우징 바닥(111)에 홈(39, 40)이 배치되고,
    상기 수용 공간(20)쪽으로 개방된 접촉 포켓(41)이 홈(39,40)에 형성되고, 상기 절연 단자(35, 36)를 상기 해당 접촉 포켓(41)에 삽입할 때 접촉되도록 상기 상권선(151)의 권선 단부가 상기 접촉 포켓 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수용 공간(20)에 고정된 고정 부재를 관통 삽입시키기 위한 관통 구멍(31)이 상기 압착 그리드(23) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 모터 하우징(11)에 고정된 하우징 커버(12)를 통해 상기 수용 공간(20)이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모터 하우징(11)의 축 방향으로 평행한 플러그 핀(132)으로 상기 연결 플러그(13)가 상기 하우징 커버(12) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 공간(20)을 한정하는 상기 하우징 바닥(111)이 냉각면으로 형성되고,
    포켓(45)이 상기 압착 그리드(23)의 절연체(46)에 형성되고 상기 압착 그리드(23)가 상기 수용 공간(20) 내에 고정되어, 상기 포켓(45)에 부분적으로 수용되는 상기 반도체 스위치(22)의 하우징(224)이 상기 냉각면의 구간에 압박되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반도체 스위치(24)의 하우징(224)과 상기 냉각면 사이에 전기 절연성의 열전달 호일이 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 바닥(111)에 아치 구조(44)가 형성되어, 상기 압착 그리드(23)의 고정 접점(29, 30) 쌍에 연결된 전해 콘덴서(25)가 압박되지 않는 상태로 삽입되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  17. 제16항에 있어서, 상기 아치 구조(44)의 대향측에 오목한 그루브(47)가 상기 하우징 커버(12) 내에 형성되어, 상기 그루브에는 전해 콘덴서(25)가 추가적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 아치 구조(44)는 열전달 페이스트(paste)로 코팅되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  19. 제4항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압착 그리드(23)는 상단 그리드 레이어(231)와 이와 분리된 하단 그리드 레이어(232)를 가지며, 상기 그리드 레이어는 서로 평행한 면에서 이격되게 배치되며 절연체(46)를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 각각의 그리드 레이어(231, 232)는 거의 원형으로 진행하는 압착 궤도(27, 28)를 가지고,
    상기 고정 부재를 관통시키기 위한 관통 구멍(26)이 서로 이격되게 적어도하나의 압착 궤도(27) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  21. 제19항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 직류전류망에 연결하기 위해 사용되는 두 개의 플러그 핀(132a, 132d) 중 하나가 상기 각 그리드 레이어(231, 232)에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 전해 콘덴서(25)를 위한 고정 접점(29, 30) 쌍 중 하나의 고정 접점(29, 30)이 상기 각 그리드 레이어(231, 232)에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 제어 부품(26)의 신호 케이블을 연결하기 위한 상기 연결 플러그(13)의 적어도 하나의 다른 플러그 핀(132b)이 상기 상단 그리드 레이어(231)에 형성되며, 압착 그리드(23)의 면에서 벤딩되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 스위치(20)의 파워 커넥터(221, 222)를 접촉시키기 위해 터미널 러그(33, 34)가 상단 및 하단 그리드 레이어(231, 232) 상에 배치되고,
    상기 상단 그리드 레이어(231)에 배속된 터미널 러그(33)가 압착 궤도(27)에서 내측으로 돌출되고,
    상기 반도체 스위치(22)의 제어 그리드(223)를 위한 연결부(37)가 상기 상단 그리드 레이어(231)에 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  25. 제24항에 있어서, 프린트 기판(24)의 접촉을 위한 연결 핀(38)이 연결부(37)에 형성되며, 상기 연결 핀은 상기 압착 그리드(23)의 상기 상단 그리드 레이어(281)의 면에서 벤딩되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  26. 제25항에 있어서, 상기 프린트 기판(24)은 상기 압착 그리드(23)과 평행하게 이격된 상태로 배치되며, 약 90° 벤딩된 상기 연결 핀(38)을 통해 상기 압착 그리드(23)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 절연 단자(35, 36)가 상기 압착 그리드(23)의 상기 하단 그리드 레이어(232)에 형성되고,
    상기 하나의 절연 단자(35)는 하단 그리드 레이어(232)에 배속된 상기 터미널 러그(34)를 통해 그리고 상기 다른 절연 단자(36)는 원주로 진행되는 상기 압착 궤도(28)를 통해 일체형으로 결합되는 것을 특징으로 하는 직류 모터.
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