KR200493636Y1 - 전동 공구용 무브러시 직류 모터 - Google Patents

전동 공구용 무브러시 직류 모터 Download PDF

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Abstract

무브러시 전기 모터는 스테이터 및 로터를 포함한다. 스테이터는 복수 개의 스테이터 치형부를 획정하는 코어, 코어의 제1 단부에 근접한 제1 단부 캡, 코어의 제2 단부에 근접한 제2 단부 캡, 및 각각의 스테이터 치형부 상에 배치되는 복수 개의 코일을 포함한다. 스테이터는 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 오버몰딩되고, 스테이터 상의 정반대되는 코일을 단락시키는 복수 개의 코일 접촉판도 또한 포함한다.

Description

전동 공구용 무브러시 직류 모터
관련출원에 대한 교차참조
본 고안은 공동 계류 중인 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 62/458,367호에 대한 우선권을 주장하며, 이 미국 특허의 전체 내용은 참조에 의해 여기에 포함된다.
기술분야
본 고안은 무브러시 DC 모터, 보다 구체적으로는 전동 공구에서 사용되는 무브러시 DC 모터에 관한 것이다.
본 고안은, 일양태에서 스테이터 및 로터를 포함하는 무브러시 전기 모터를 제공한다. 스테이터는 복수 개의 스테이터 치형부를 획정하는 코어, 코어의 제1 단부에 근접한 제1 단부 캡, 코어의 제2 단부에 근접한 제2 단부 캡, 및 각각의 스테이터 치형부 상에 배치되는 복수 개의 코일을 포함한다. 모터는 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 오버몰딩되고, 스테이터 상의 정반대되는 코일을 단락시키는 복수 개의 코일 접촉판도 또한 포함한다.
본 고안은 다른 양태에서 무브러시 전기 모터의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은, 복수 개의 스테이터 치형부를 획정하는 코어를 포함하는 스테이터를 마련하는 단계, 스테이터를 로터 내에 위치 설정하는 단계, 코어의 제1 단부에 제1 단부 캡을 커플링하는 단계, 코어의 제2 단부에 제2 단부 캡을 커플링하는 단계, 및 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 복수 개의 코일 접촉판을 오버몰딩하는 단계를 포함한다. 코일 접촉판은 스테이터 상의 정반대되는 코일을 단락시킨다.
본 고안은 다른 양태에서 전동 공구와 함께 사용하기 위한 모터 조립체를 제공한다. 모터 조립체는 모터 하우징, 모터 하우징에 적어도 부분적으로 배치되는 무브러시 전기 모터 및 모터 하우징에 커플링되는 PCB 조립체를 포함한다. PCB 조립체는 히트싱크, 히트싱크의 제1 측면에 커플링되는 파워 PCB, 및 상기 제1 측면 반대측에 있는 제2 측면에 커플링되고 모터를 마주하는 관계인 위치 센서 PCB를 포함한다.
본 고안의 다른 양태는 상세한 설명과 첨부도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 무브러시 DC 모터를 포함하는 전동 공구의 블럭선도이다.
도 2a는 본 고안의 다른 실시예에 따른 무브러시 DC 모터를 포함하는 모터 조립체의 사시도이다.
도 2b는 모터 조립체의 잔부로부터 분해된 PCB 조립체를 예시하는, 도 2a의 모터 조립체의 후방 사시도이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 모터 조립체의 분해도이다.
도 4는 도 3의 모터 조립체에 있는 무브러시 DC 모터의 사시도이다.
도 5는 도 4의 모터의 전방 사시도이다.
도 6은 일부 부분이 제거된 상태의, 도 4의 모터의 다른 전방 사시도이다.
도 7은 일부 부분이 제거된 상태의, 도 4의 모터의 다른 전방 사시도이다.
도 8은 도 4의 모터의 스테이터 적층부의 평면도이다.
도 9는 도 4의 모터의 전방 단부 캡의 전방 사시도이다.
도 10은 도 9의 모터의 전방 단부 캡의 후방 사시도이다.
도 11은 도 4의 모터의 후방 단부 캡의 정면도이다.
도 12는 도 11의 후방 단부 캡의 후방도이다.
도 13은, 코일 접촉판이 내부에 오버몰딩된, 도 11의 후방 단부 캡의 사시도이다.
도 14는 후방 단부 캡을 투명 상태로 예시한, 도 13의 후방 단부 캡 및 코일 접촉판의 정면도이다.
도 15는 도 13의 코일 접촉판의 사시도이다.
도 15a는 도 13의 후방 단부 캡의 변형예의 사시도이다.
도 15b는 도 15a의 후방 단부 캡의 일부의 후방 분해도이다.
도 16은 후방 단부 캡을 투명 상태로 예시한, 다른 실시예에 따른 후방 단부 캡 및 코일 접촉판의 사시도이다.
도 17은 후방 단부 캡이 제거된 상태의, 도 16에 도시한 코일 접촉판의 평면도이다.
도 18은 도 17의 코일 접촉판의 사시도이다.
도 19는 도 2의 모터 조립체의 모터 하우징의 후방 사시도이다.
도 20은 몇몇 실시예에 따른 모터 하우징의 전방 사시도이다.
도 21은 도 19의 모터 하우징의 후방도이다.
도 22는 도 19의 모터 하우징의 정면도이다.
도 23은 몇몇 실시예에 따른 PCB 조립체의 사시도이다.
도 24는 도 23의 PCB 조립체의 측면도이다.
도 25는 일부분이 제거된, 도 23의 PCB 조립체의 사시도이다.
도 26은 도 23의 PCB 조립체에 있는 히트싱크의 사시도이다.
도 27은 도 23의 PCB 조립체에 있는 파워 PCB의 정면도이다.
도 28은 도 27의 파워 PCB의 후방 사시도이다.
도 29는 모터 조립체의 잔부로부터 분해된 PCB 조립체를 예시하는, 다른 실시예에 따른 모터 조립체의 후방 사시도이다.
도 30은 도 29의 PCB 조립체의 사시도이다.
도 31은 도 30의 PCB 조립체의 측면도이다.
도 32는 도 21의 PCB 조립체에 있는 멀티피스 히트싱크의 사시도이다.
본 고안의 임의의 실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 본 고안은 그 어플리케이션에 있어서 아래의 설명에 기술되고 아래의 도면에 예시된 구성요소들의 구성 및 배치의 상세로 제한되지 않는다는 점을 이해해야만 한다. 본 고안은 다른 실시예도 가능하고 다양한 방식으로 실시 또는 시행 가능하다.
도 1은 전동 공구(100)의 단순한 블럭선도를 예시한다. 전동 공구(100)는 전원(105), 전계 효과 트랜지스터(FET)(110), 무브러시 전기 모터(115), 홀 효과 센서(120), 모터 컨트롤러(125), 사용자 입력부(130) 및 [전류/전압 센서, 작업등(LED) 등과 같은] 다른 구성요소를 포함한다. 전원(105)은 전동 공구(100)의 다양한 구성요소에 DC 전력을 제공하고, 재충전 가능한 전동 공구 배터리 팩(예컨대, 리튬 이온 배티러 팩)일 수 있다. 몇몇 예에서, 전원(105)은 표준 벽부착 접속구에 커플링되는 공구 플러그로부터 AC 전력(예컨대, 120 V/60HZ)을 받을 수 있다. AC 전력은 그 후에 DC 전력으로 변환되어, 전동 공구(100)의 구성요소에 제공될 수 있다. 전원(105)은 FET(110)(예컨대, 인버터 브릿지)를 통해 모터(115)에 작동 전력을 제공한다.
홀 효과 센서(120)는 모터(115)의 회전 샤프트(150)에 부착된 자석의 극을 검출할 때에 표지(예컨대, 펄스)와 같은 모터 피드백 정보를 출력한다. 홀 효과 센서(120)로부터의 모터 피드백 정보에 기초하여, 모터 컨트롤러(125)는 샤프트(150)의 회전 위치, 속도 및/또는 가속도를 결정할 수 있다. 모터 컨트롤러(125)는 또한 사용자 입력부(130)로부터 제어 신호를 수신한다. 사용자 입력부(130)는, 예컨대 트리거 스위치, 순방향/역방향 셀렉터 스위치, 모드 셀렉터 스위치 등을 포함할 수 있다. 모터 피드백 정보 및 사용자 제어 신호에 응답하여, 모터 컨트롤러(125)는 모터(115)를 구동하기 위해 FET(110)에 제어 신호를 전송한다. FET(110)를 선택적으로 활성화하는 것에 의해, 전원(105)으로부터의 전력은 샤프트(150)의 회전을 일으키기 위해 선택적으로 모터(115)의 반대방향 코일에 인가될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 전동 공구(100)의 모터 컨트롤러(125)와 다른 구성요소(135)는 또한 전원(105)으로부터 작동 전력을 받기 위해서 전원(105)에 전기 접속될 수 있다.
도 2a 내지 도 3을 참고하면, 모터 하우징(145), 모터 하우징(145) 내에 위치 설정되는 모터(115) 및 샤프트(150)가 돌출하는 단부 반대측에 있는 모터 하우징(145)의 단부에 커플링되는 PCB 조립체(155)를 포함하는 모터 조립체(140)가 도시되어 있다. PCB 조립체(155)는 모터 하우징(145)의 둘레 주위에서 동등하게 이격된 파스너(170)(도 2a)에 의해 모터 하우징(145)에 체결된다. PCB 조립체(155)는 히트싱크(160), 히트싱크(160)의 후방측에 배치되는 파워 PCB(165), 및 히트싱크(160)의 반대측에 배치되는 위치 센서 PCB(355)를 포함한다. 파워 PCB(165)는 FET(110)와, 전원(105) 및 홀 효과 센서(120)에 접속되는 접속 단자를 포함한다. 예시된 실시예에서, 파워 PCB(165)는 파스너(167)에 의해 히트싱크(160)에 커플링된다. 몇몇 실시예에서, 파워 PCB(165)는 모터 하우징(145)에 부착되기보다는, 전동 공구(100) 내의 다른 부위에서 캐스팅 상에 위치할 수 있다. 예컨대, 파워 PCB(165)는 전동 공구 하우징의 핸들부에 또는 전동 공구의 모터 하우징부에서 모터 조립체(145)에 인접하게 위치할 수 있다.
도 7을 참고하면, 모터(115)는 샤프트(150)가 연장되는 로터(175)와, 로터(175)를 둘러싸는 스테이터(180)(도 4)를 포함한다. 스테이터(180)는 함께 적층되어 스테이터 코어(235)를 형성하는 개별 스테이터 적층체(185)를 포함한다. 스테이터(180)는 스테이터 코어(235)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는, 스테이터 코어(235)의 외면 상의 반경방향 외측 연장 리브(190)를 포함한다. 인접한 리브(190)들은 오목한 채널(295)을 획정하며, 파스너(170)가 이 채널을 통해 연장된다. 추가로, 스테이터(180)는 리브(190)와 평행하게 연장되고 리브(190)로부터 회전방향으로 오프셋되는 리세스(195)도 또한 포함하며, 이 리세스의 목적은 아래에서 설명된다. 도 8을 참고하면, 각각의 스테이터 적층체(185)는 이 적층체(185)가 적층될 때에 집합적으로 리브(190)를 획정하는 다수의 반경방향 외측 연장 돌출부를 갖는 림(210)과, 림(210)의 외면 상에 획정되는 리세스(195)를 포함한다. 스테이터(180)는 내향 연장 스테이터 치형부(215) 및 각 쌍의 인접한 스테이터 치형부(215)들 사이에 획정되는 슬롯(220)도 또한 포함한다. 절연 부재(225)(도 7)가 슬롯(220)에 마련되어, 스테이터 치형부(215)를 코일 권선(도시하지 않음)으로부터 절연시킨다.
도 4를 참고하면, 모터(115)는 로터 샤프트(150)의 후방에 장착되는 영구 링 자석(305)도 또한 포함한다. 링 자석(305)은 로터 샤프트(150)에 고정되고, 로터 샤프트(150)와 함께 공동 회전하여, 홀 효과 센서(120)에 의해 검출 가능한 회전 자기장을 발생시킨다. 링 자석(305)은 로터(175)의 자석과 회전방향으로 정렬된다.
스테이터(180)는 스테이터 코어(235)의 전방 단부에 인접한 전방 단부 캡(200)과, 스테이터 코어(235)의 후방 단부(205)에 인접한 스테이터 단부 캅(205)을 포함한다. 도 9 내지 도 14를 참고하면, 전방 단부 캡(200)과 후방 단부 캡(205)은 각각 림부(240)와, 림부(240)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 단부 캡 치형부(245)를 포함한다. 단부 캡 치형부(245)는, 각각의 코일 권선이 스테이터 치형부(215) 및 단부 캡 치형부(245)에서 미끄러지는 것을 방지하는 돌출부(250)를 포함한다. 전방 단부 캡(200)과 후방 단부 캡(205) 각각은 림부(240)로부터 횡방향으로 연장되는 탭(255)을 추가로 포함하고, 각각의 탭(255)은 전방 단부 캡(200)과 후방 단부 캡(205)을 스테이터 코어(235)에 대해 회전 가능하게 정렬하도록 스테이터 코어(235)의 각각의 리세스(195)에 수용되는 반경방향 내측 연장 돌출부(260)(도 12)를 포함한다. 전방 단부 캡(200)은 파스너(170)가 통과하고 스테이터 코어(235)의 채널(295)과 정렬되는 오목한 리세스(265)(도 9 및 도 10)를 포함한다. 후방 단부 캡(205)은 이 후방 단부 캡(205)을 스테이터 코어(235)에 대해 회전 가능하게 정렬하도록 모터 하우징(145)의 각각의 폴(330)(도 17)을 수용하는 오목부(270)(도 11 및 도 12)를 포함한다.
스테이터(180)의 조립 중에, 스테이터 권선은 스테이터 치형부(215)와 단부 캡 치형부(245) 둘레에 권취된다. 스테이터 권선은 후방 단부 캡(205) 상의 와이어 안내 탭(230)에 의해 인접한 스테이터 치형부(215)들 사이로 안내된다(도 13). 스테이터(180)는 정반대측의 코일 권선 쌍을 단락시키는 코일 접촉판(275a, 275b, 275c)[여기에서는 코일 접촉판(275)로도 또한 호환 가능하게 칭함]도 또한 포함한다(도 14 및 도 15). 도 14 및 도 15를 참고하면, 코일 접촉판(275)은 일반적으로 반원 형상이고, 인접한 코일 접촉판(275) 간의 접촉을 피하기 위해 엇갈리게 배치된다. 특히, 제1 코일 접촉판(275a)은 제2 코일 접촉판(275b)의 반경방향 내측에 위치 설정되고, 제1 코일 접촉판(275a)은 제3 코일 접촉판(275c)의 반경방향 외측에 위치 설정된다. 코일 접촉판(275) 각각은 제1 단자(280)와, 제1 단자(280)의 정반대측의 제2 단자(285)를 포함한다. 스테이터 권선은 각각의 단자(280, 285) 상의 후크(290)에 접속된다. 도 2a를 참고하면, 제1 단자(280)는 히트싱크(160)를 통해 연장되고, 파워 PCB(165)에 전기 접속되며, 제2 단자(285)는 히트싱크(160)를 통해 돌출하지 않는다. 특히, 코일 접촉판(275a, 275b, 275c)의 단자(280)들은 각각 인버터 브릿지[즉, FET(110)]의 U, V, W상에 각각 접속된다. 제1 단자(280) 및 제2 단자(285)와 후크(290)는 안내 탭(230)으로부터 돌출한다. 전술한 바와 같이 파워 PCB(165)가 전동 공구(100) 내의 다른 부위에 위치하는 몇몇 실시예에서, 코일 접촉판(275)은 도선에 의해 파워 PCB에 접속될 수 있다. 도선은 제1 단자(280)에[예컨대, 제1 단자(280)에 있는 구멍에] 접속될 수 있고, 전동 공구 하우징 내의 파워 PCB(165)로 라우팅될 수 있다.
계속해서 도 14 및 도 15를 참고하면, 복수 개의 스페이서(293)가 코일 접촉판(275)에 커플링된다. 스페이서(293)들 중 적어도 일부는, 인접한 접촉판(275)들 사이에 절연 갭(예컨대, 공간)을 형성하고 유지하기 위해 인접한 코일 접촉판(275)들 사이에 위치 설정된다. 몇몇 실시예에서, 복수 개의 스페이서(293)는 코일 접촉판(275) 주위에서 둘레방향으로 동등하게 이격된다. 아래에서 더 상세히 설명하겠지만, 스페이서(293)는, 코일 접촉판(275)이 오버몰딩되기 전에 코일 접촉판 상에 예성형될 수 있다. 특히, 각각의 스페이서(293)는 코일 접촉판(275)들 중 하나에 성형된다. 예시된 실시예에서, 스페이서(293)는 인접한 제1 코일 접촉판(275a)과 제2 코일 접촉판(275b) 사이에 위치 설정되는 제1 스페이스와, 인접한 제1 코일 접촉판(275a)과 제3 코일 접촉판(275c) 사이에 위치 설정되는 제2 스페이서(293)를 포함한다. 이와 같이, 인접한 코일 접촉판(275)들 사이에는 절연 갭이 형성된다.
예성형 스페이서(293)는 노출되는 코일 접촉판(275)들 사이의 내부 쇼트(internal short)를 방지한다. 즉, 인접한 코일 접촉판(275)들 사이의 상대적 거리는 사출 성형 프로세스 동안에는 적절히 제어하기 어려울 수 있고, 코일 접촉판(275)들은 사출 성형 프로세스 동안에 사출 압력으로 인해 변형될 수 있다. 코일 접촉판(275)의 이러한 변형은 내부 쇼트 또는 노출을 야기할 수 있다. 예성형 스페이서(293)를 추가하는 것에 의해, 오버몰딩되는 동안에 코일 접촉판(275)의 변형이 방지된다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 코일 접촉판(275)과 스페이서(283)가 후방 단부 캡(205)에 오버몰딩된다. 몇몇 실시예에서, 전방 단부 캡(200)과 후방 단부 캡(205)은 스테이터 코어(235)와 별개로 제조되고, 탭(255)과 리세스(195)를 사용하여 스테이터 코어(235)에 대해 위치 설정된 다음, 코일 권선에 의해 스테이터 코어에 대해 유지될 수 있다. 상기한 실시예에서, 코일 접촉판(275)은, 예컨대 인서트 몰딩 프로세스를 이용하여 후방 단부 캡(205)에 의해 오버몰딩될 수 있다. 다른 실시예에서, 스테이터 코일(235)과 코일 접촉판(275)은, 예컨대 사출 성형 프로세스를 이용하여 함께 인서트 몰딩될 수 있다. 상기한 실시예에서, 각각의 단부 캡(200, 205)을 형성하는 몰드 재료도 또한 스테이터 코어(235)의 전방 또는 후방에 하나 또는 다수의 적층체(185)를 적층할 수 있다. 양자의 실시예에서는, 코일 접촉판(275)이 후방 단부 캡(205) 내에 몰딩되기 때문에, 코일 접촉판(275)을 단부 캡(205)에 부착하는 별개의 수단이 불필요하다. 또한, 코일 접촉판(275)의 전체 둘레길이는 후방 단부 캡(205)을 포함하는 비도전성 몰드 재료 내에서 격리되고, 이에 따라 모터(115)가 습윤 또는 습기찬 환경에 노출된 경우에 코일 접촉판(275)의 부식 가능성을 줄인다.
도 16 내지 도 18을 참고하면, 다른 실시예에 따른 후방 단부 캡(205')은 후방 단부 캡(205)과 유사한 피쳐를 포함하며, 기호 (')이 추가된 동일한 참조부호로 식별된다. 특히, 후방 단부 캡(205')은 3개의 코일판(275a', 275b', 275c')을 포함한다. 이 실시예에는, 스페이서[스페이서(293)와 유사함]가 포함되지 않는다.
도 15a를 참고하면, 도 13의 단부 캡(205) 대신에 사용될 수 있는 후방 단부 캡(205")의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 후방 단부 캡은 2개의 프라임 기호(")가 추가된 유사한 참조부호를 지니며, 단부 캡(205)의 유사한 구성요소와 연관된다. 도 15a의 후방 단부 캡(205")에서, 코일 접촉판(275")은 우선, 예조립된 캐리어(294)와 코일 접촉판(275")에 외부 수지층(296)을 도포하기 위해 몰드에 위치 설정되기 전에 예성형 환형 캐리어(294)에 위치 설정된다.
캐리어(294)는, 코일 접촉판(275")이 위치 설정되는 스테이터 코어(235)를 향하는 단부 캡(205")의 측면에 획정되는 단일 둘레방향 홈(297)을 포함한다. 복수 개의 리브(298)는 인접한 코일 접촉판(275")들 사이의 공기 갭을 유지하기 위해 홈(297) 내에 위치하고, 이에 의해 수지층(296)을 도포하기 위한 사출 성형 프로세스 동안에 플레이트(275")들 간의 상대 이동 - 2개의 인접한 코일 접촉판(275")이 접촉하여 단락되게 할 수 있음 - 을 방지한다.
도 19 내지 도 22를 참고하면, 모터 하우징(145)은 모터(115)를 수납하는 원통부(310)를 포함한다. 장착 보스(320)가 원통부(310)를 따라 마련되며, 이 장착 보스를 통해 파스너(170)가 연장되어 PCB 조립체(155)를 모터 하우징(145)에 상호 접속시킨다. 모터 하우징(145)은 또한 원통부(310)와 동축이고, 원통부(310)로부터 축방향으로 이격된 허브부(340), 원통부(310)의 후방 단부로부터 축방향으로 연장되는 포스트(330), 및 허브부(340)를 포스트(330)에 상호 연결하는 반경방향 연장 스포크(335)도 또한 포함한다. 도 20을 참고하면, 모터 하우징(145)의 원통부(310)는 원통부(310)의 전체 길이로 연장되는 반경방향 내측 연장 리브(315)도 또한 포함하고, 인접한 리브(315)의 각 쌍은 그 사이에 채널(325)을 획정한다. 모터(115)가 모터 하우징(145) 내에 삽입될 때, 모터(115) 상의 인접한 리브(190)가 원통부(310)에 획정된 각각의 채널(325) 내에 슬라이드 가능하게 수용되고, 이에 의해 모터(115)가 모터 하우징(145)에 대해 회전 가능하게 배향된다.
도 19 내지 도 22를 참고하면, 허브부(340)는 로터 샤프트(150)의 후방을 지지하기 위한 베어링(300)(도 5)이 압입되고, 링 자석(305)(도 4)이 수용되는 중앙 구멍(345)을 획정한다. 몇몇 실시예에서, 모터 하우징(145')은, 허브부(340') 내에 그리고 스포크(335')들 중 하나를 따라 부분적으로 형성되고 위치 센서 PCB(355')가 적어도 부분적으로 수용되는 오목부(350')(도 29)를 포함할 수 있다. 오목부(350')는 위치 센서 PCB(355') 상의 다수의 홀 효과 센서(120')에 의한 정확한 판독을 위해 위치 센서 PCB(355')가 링 자석(305')과 밀접하게 그리고 대향하는 관계로 위치되게 한다.
도 23 내지 도 26을 참고하면, 히트싱크(160)는 모터 하우징(145)의 후방에서 파워 PCB(165)와 위치 센서(PCB)(355) 사이에 삽입된다. 예시된 실시예에서, 위치 센서 PCB(355)는 파스너(357)에 의해 히트싱크(160)에 커플링된다. 예시된 실시예에서는, 위치 센서 PCB(355) 상에 3개의 홀 효과 센서(120)가 위치한다. 대안으로서, 다른 개수의 홀 효과 센서(120)(예컨대, 2개, 4개 등)가 있을 수 있다. 도 27 및 도 28을 참고하면, 파워 PCB(165)는 히트싱크(160)를 향하는 거의 편평한 제1 표면(360)과, 제1 표면(360) 반대측의 제2 표면(365)을 포함한다. 파워 PCB(165)와 연관된 FET(110)와 커패시터(370)가 제2 표면(365) 상에 위치 설정된다(도 28). 제1 표면(360)이 히트싱크(160)와 접촉하도록 유지되어, 파워 PCB(165)에 의해 생성되는 열이 히트싱크(160)로의 전도에 의해 전달되며, 후속하여 이 열은 히트싱크에서 소산된다.
FET(110)를 전원(105)에 접속시키는 접속 단자(375)도 또한 제2 표면(365) 상에 위치 설정된다. FET(110), 커패시터(370) 및 접속 단자(375) 간의 접속부는, 배선 기판[예컨대, 파워 PCB(165) 상의 인쇄 전기 트레이스]에 의해 제1 표면(360) 또는 제2 표면(365) 상에 라우팅될 수 있다. 파워 PCB(165)는, 코일 접촉판(275)의 단자(280)가 돌출하는 구멍(380)도 또한 포함한다. 단자(280)는 파워 PCB(165) 상의 인쇄 전기 트레이스를 통해 인버터 브릿지[즉, FET(110)]의 U, V, W 단자 각각에 접속된다. 따라서, FET(110)를 코일 접촉판(275)에 전기 접속하기 위해 개별 전선이 요구되지 않는다. 추가로, 파워 PCB(165)의 외측 둘레에는, 파스너(170)가 연장되는 리세스(385)가 마련된다.
도 25를 참고하면, 위치 센서 PCB(355) 상의 홀 효과 센서(120)는 링 자석(305)에 의해 발생되는 회전 자기장을 검출한다. 위치 센서 PCB(355)의 일단부에는, 파워 PCB(165)의 제1 표면(360) 상의 정합 접속 단자(425)와 접속하는 접속 단자(390)가 마련된다. 이러한 방식으로, 정합 접속 단자(390, 425)를 통해 위치 센서 PCB(355)에 전력이 공급되고, 홀 효과 센서(120)로부터의 모터 정보 피드백이 파워 PCB(165)를 통해 모터 컨트롤러(125)에 전달된다. 파워 PCB(165)와 위치 센서 PCB(355) 간의 접속은 히트싱크(160)의 최외측 에지 주위에서 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 파워 PCB(165)와 위치 센서 PCB(355)는 단일 모터 컨트롤러 PCB(도시하지 않음) 상에서 조합될 수 있다. 모터 컨트롤러 PCB는 링 자석(305)을 향하는 측면에 홀 효과 센서(120)를 그리고 홀 효과 센서(120)가 있는 측면의 반대 측면에 FET(110)를 포함할 수 있다.
도 26을 참고하면, 히트싱크(160)는 파워 PCB에 있는 각각의 구멍(380)과 정렬되고, 전술한 바와 같이 단자(280)가 통과하여 파워 PCB(165)에 접속하는 구멍(405)을 포함한다, 히트싱크(160)의 외측 둘레에도 또한, 파스너(170)가 연장되는 리세스(410)가 마련된다. 도 23 및 도 24를 참고하면, 히트싱크(160)가 마련된 저압 몰딩(400)이 히트싱크(160)에 대한 접속 단자(390)에 근접하게 위치 센서 PCB(355)의 단부를 지지하고, 위치 센서 PCB(355)는 또한 [파스너(357)를 통해] 히트싱크(160)에 체결되어, 위치 센서 PCB(355)가 히트싱크(160)와 접촉된 상태로 유지되는 것을 보장하고, 링 자석(305)에 대한 공차 누적을 줄인다. 즉, 몰딩(400)은 위치 센서 PCB(355) 상의 접속 단자(390)와, 파워 PCB(165) 상의 정합 접속 단자(425)를 지지한다.
예시된 실시예에서, 위치 센서 PCB(355)는 히트싱크(160)에 형성된 리세스(402) 내에 수용되고, 저압 몰딩(400)은 위치 센서 PCB(355)를 에워싼다. 저압 몰딩(400)은 또한 파워 리드(power lead)와 리본 케이블 커넥터를 위한 땜납 조인트을 오염으로부터 격리한다. 예시된 실시예에서, 저압 몰딩(400)은 히트싱크(160)의 구멍(405)으로 연장되어, 단자(280)와 히트싱크(160)를 전기 절연한다. 즉, 몰딩(400)은 히트싱크(160)에 있는 구멍(405)들을 전기 절연한다. 구체적으로, 히트싱크(160)는 몰딩(400)을 형성하기 위해 리세스(402)와 구멍(405) 사이에서 연장되는 복수 개의 트랙(403)을 포함한다. 몰딩(400)은 리세스(402), 트랙(403) 및 구멍(405)을 커버한다. 히트싱크(160)는 또한 단자(280)들로부터 전기 절연되도록 하드코트 애노드화(hard-coat anodize)될 수도 있고 탄소 코팅될 수도 있다.
도 29 내지 도 32를 참고하면, 다른 실시예에 따른 모터 조립체(140')가 대안의 PCB 조립체(155')를 포함한다. PCB 조립체(155')는 PCB 조립체(155)와 유사한 피쳐를 포함하고, 기호 (')가 추가된 동일한 참조부호로 식별된다. 도 30에 도시한 저압 몰딩(400)은 위치 센서 PCB(355)를 에워싸기 보다는, 오히려 위치 센서 PCB(355)의 단부만을 에워싼다. 추가로, 위치 센서 PCB(355)는 임의의 리세스 없이 히트싱크(160)에 장착된다.
본 고안의 다양한 피쳐는 후속하는 청구범위에 기술되어 있다.

Claims (46)

  1. 무브러시 전기 모터로서,
    로터; 및
    로터가 수용되는 스테이터를 포함하고, 스테이터는
    복수 개의 스테이터 치형부를 획정하는 코어,
    코어의 제1 단부에 근접한 제1 단부 캡,
    코어의 제2 단부에 근접한 제2 단부 캡,
    각각의 스테이터 치형부 상에 배치되는 복수 개의 코일, 및
    제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 오버몰딩되고, 스테이터 상의 정반대되는 코일을 단락시키는 복수 개의 코일 접촉판
    을 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  2. 제1항에 있어서, 코일 접촉판은 반원 형상인 것인 무브러시 전기 모터.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 코일 접촉판은 제1 단자와, 제1 단자 정반대측의 제2 단자를 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  4. 제3항에 있어서, 제1 단자 및 제2 단자는 제1 후크 및 제2 후크를 각각 포함하고, 제1 후크 및 제2 후크는 복수 개의 코일 중 제1 코일 및 제2 코일 각각에 접속되는 것인 무브러시 전기 모터.
  5. 제3항에 있어서, 파워 인쇄 회로 기판과, 이 파워 인쇄 회로 기판에 커플링되는 히트싱크를 더 포함하는 무브러시 전기 모터.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 코일 접촉판의 제1 단자는 히트싱크를 통해 연장되고, 파워 인쇄 회로 기판에 전기 접속되는 것인 무브러시 전기 모터.
  7. 제3항에 있어서, 제1 단부 캡과 제2 단부 캡은 복수 개의 안내 탭을 포함하고, 제1 단자 및 제2 단자는 안내 탭으로부터 돌출하는 것인 무브러시 전기 모터.
  8. 제4항에 있어서, 제1 단부 캡과 제2 단부 캡은 복수 개의 안내 탭을 포함하고, 제1 후크 및 제2 후크는 안내 탭으로부터 돌출하는 것인 무브러시 전기 모터.
  9. 제1항에 있어서, 코일 접촉판은 제1 코일 접촉판, 제2 코일 접촉판 및 제3 코일 접촉판을 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  10. 제9항에 있어서, 제1 코일 접촉판은 제2 코일 접촉판의 반경 방향 내측에 위치하고, 제1 코일 접촉판은 제3 코일 접촉판의 반경방향 외측에 위치하는 것인 무브러시 전기 모터.
  11. 제1항에 있어서, 코일 접촉판에 커플링되는 복수 개의 스페이서를 더 포함하는 무브러시 전기 모터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스페이서는 인접한 코일 접촉판들 사이에 위치 설정되고, 이에 의해 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 코일 접촉판을 오버몰딩하기 전에 인접한 코일 접촉판들 사이에 절연 갭을 형성하는 것인 무브러시 전기 모터.
  13. 제12항에 있어서, 각각의 스페이서는 코일 접촉판들 중 하나에 몰딩되는 것인 무브러시 전기 모터.
  14. 제12항에 있어서, 상기 스페이서는 인접한 제1 코일 접촉판과 제2 코일 접촉판 사이의 위치 설정되는 제1 스페이서 및 제1 코일 접촉판과 인접한 제3 코일 접촉판 사이의 제2 스페이서를 포함하고, 이에 의해 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 코일 접촉판을 오버몰딩하기 전에 인접한 제1 코일 접촉판과 제3 코일 접촉판 사이에 절연 갭을 형성하는 것인 무브러시 전기 모터.
  15. 제11항에 있어서, 코일 접촉판과 스페이서는 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 어느 하나 내에 오버몰딩되는 것인 무브러시 전기 모터.
  16. 제1항에 있어서, 코일 접촉판은 제1 코일 접촉판 및 제2 코일 접촉판을 포함하고, 제1 코일 접촉판과 제2 코일 접촉판 사이에 스페이서가 위치 설정되는 것인 무브러시 전기 모터.
  17. 제1항에 있어서, 제1 단부 캡이나 제2 단부 캡 중 적어도 하나는 각각의 스테이터 치형부에 인접한 복수 개의 단부 캡 치형부를 포함하고, 코일들은 각각의 스테이터 치형부와 단부 캡 치형부 둘레에 권취되는 것인 무브러시 전기 모터.
  18. 제17항에 있어서, 코일 접촉판은 제1 단부 캡 내에 오버몰딩되고, 제1 단부 캡은 단부 캡 치형부를 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  19. 제18항에 있어서, 제2 단부 캡은 각각의 스테이터 치형부에 인접한 복수 개의 단부 캡 치형부를 포함하고, 코일은 각각의 스테이터 치형부, 제1 단부 캡의 단부 캡 치형부 및 제2 단부 캡의 단부 캡 치형부 둘레에 권취되는 것인 무브러시 전기 모터.
  20. 제1항에 있어서, 제1 단부 캡은,
    코일 접촉판이 위치 설정되는 둘레방향 홈을 획정하는 캐리어; 및
    코일 접촉판 및 캐리어 각각의 적어도 일부를 커버하는 외측 수지층
    을 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  21. 제20항에 있어서, 상기 캐리어는, 2개의 인접한 코일 접촉판을 분리하고 그 사이에 공기 갭을 제공하기 위해 둘레방향 홈에 위치 설정되는 복수 개의 리브를 포함하는 것인 무브러시 전기 모터.
  22. 전동 공구와 사용하기 위한 모터 조립체로서,
    모터 하우징;
    모터 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 제1항에 따른 무브러시 전기 모터; 및
    모터 하우징에 커플링되는 PCB 조립체
    를 포함하고, PCB 조립체는
    히트싱크;
    히트싱크의 제1 측면에 커플링되는 파워 PCB, 및
    제1 측면 반대측의 히트싱크의 제2 측면에 커플링되고 모터와 마주하는 관계인 위치 센서 PCB
    를 포함하는 것인 모터 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 히트싱크는 파워 PCB에 형성된 각각의 구멍과 정렬되는 복수 개의 구멍을 포함하는 것인 모터 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 무브러시 전기 모터는 히트싱크의 구멍을 통해 연장되어 파워 PCB에 전기 접속되는 단자를 지닌 코일 접촉판을 포함하는 것인 모터 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 단자와 히트싱크 사이에 위치 설정되는 몰딩을 더 포함하는 모터 조립체.
  26. 제23항에 있어서, 위치 센서 PCB에 커플링되는 몰딩을 더 포함하는 모터 조립체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 몰딩은 위치 센서 PCB를 에워싸는 것인 모터 조립체.
  28. 제26항에 있어서, 상기 몰딩은 히트싱크에 있는 복수 개의 구멍으로 연장되는 것인 모터 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 몰딩은 히트싱크의 구멍을 전기 절연하는 것인 모터 조립체.
  30. 제26항에 있어서, 파워 PCB 상의 정합 접속 단자와 접속되도록 위치 센서 PCB 상에 마련되는 접속 단자를 더 포함하고,
    위치 센서 PCB와 파워 PCB 간의 접속은 히트싱크의 에지 둘레에서 이루어지는 것인 모터 조립체.
  31. 제30항에 있어서, 위치 센서 PCB 상의 접속 단자와, 파워 PCB 상의 정합 접속 단자를 지지하는 몰딩을 더 포함하는 모터 조립체.
  32. 제22항에 있어서, 히트싱크는 리세스를 포함하고, 위치 센서 PCB는 상기 리세스 내에 수용되는 것인 모터 조립체.
  33. 제32항에 있어서, 히트싱크는 파워 PCB에 형성된 각각의 구멍과 정렬되는 복수 개의 구멍을 포함하고, 히트싱크는 리세스와 구멍 사이에서 연장되는 복수 개의 트랙을 포함하는 것인 모터 조립체.
  34. 제33항에 있어서, 리세스, 트랙 및 구멍을 커버하는 몰딩을 더 포함하는 모터 조립체.
  35. 제22항에 있어서, 파워 PCB는 파스너에 의해 히트싱크에 커플링되는 것인 모터 조립체.
  36. 제22항에 있어서, 위치 센서 PCB는 파스너에 의해 히트싱크에 커플링되는 것인 모터 조립체.
  37. 제22항에 있어서, 무브러시 모터의 샤프트에 커플링되는 위치 센서 자석을 더 포함하는 모터 조립체.
  38. 제37항에 있어서, 위치 센서 자석은 링 형상을 갖는 것인 모터 조립체.
  39. 제22항에 있어서, 위치 센서 PCB는 적어도 2개의 홀 효과 센서를 포함하는 것인 모터 조립체.
  40. 제39항에 있어서, 위치 센서 PCB는 적어도 3개의 홀 효과 센서를 포함하는 것인 모터 조립체.
  41. 제22항에 있어서, PCB 조립체는 파스너에 의해 모터 하우징에 커플링되는 것인 모터 조립체.
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