KR20080016863A

KR20080016863A - Ｂｌｄｃ 모터 및 캡슐화된 회로 보드를 가진 펌프어셈블리

Info

Publication number: KR20080016863A
Application number: KR1020077029381A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 엘. 마호니; 카일 디. 아크홀
Original assignee: 페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2008-02-22
Also published as: US20060279162A1; EP1884010A4; EP1884010B1; WO2006124934A3; WO2006124934A2; EP1884010A2; JP2008541691A; US7411326B2

Abstract

BLDC 모터 어셈블리 및 그를 제조하는 방법이 개시된다. 상기 모터는 하우징, 상기 하우징 내에서의 회전을 위해 지지되는 샤프트, 전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치되는 고정자, 상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전기공급된 회전을 위해 배치되는 회전자, 상기 하우징내에 배치되고 상기 전자기장의 일측을 제어 또는 측정하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 온도 민감성 전자 디바이스(TSED), 및 상기 TSED를 별개의 내부 컨테이너나 또는 프리포팅 동작을 할 필요가 없이 부정적 온도와 화학 작용제로부터 보호하기 위해 TSED를 캡슐화하는 연료-방제 및 전기절연된 중합 물질을 포함한다. 상기 하우징 내의 인쇄 회로 기판상에서 관리되는 TSED는 따라서 중합 물질로 오버몰딩되어 상기 중합 물질이 상기 하우징 내의 공간을 채우거나 또는 거의 채우도록한다. 일렉트로닉스용의 종래 기술의 전용 컨테이너와 연관된 비용 및 무게가 제거될 뿐만 아니라, 본 발명은 보다 나은 모터 효율 및/또는 보호를 위해 하우징 내에 다양한 전기 디바이스를 배치 또는 설치하기 위한 더 많은 설계의 자유도를 부여한다.

유체 펌핑용 디바이스, 연료-방제, 중합 물질, 하우징, 온도 민감성 전자 디 바이스(TSED), 통로, 샤프트, 전자기장, 고정자, 회전자, 유체펌프

Description

ＢＬＤＣ 모터 및 캡슐화된 회로 보드를 가진 펌프 어셈블리{BLDC MOTOR AND PUMP ASSEMBLY WITH ENCAPSULATED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 일반적으로 브러시리스 직류 모터에 관한 것으로서, 특히 전자 컴포넌트와 중합 물질에 캡슐화되어 있는 회로를 가지는 유체 펌프에 결합된 모터에 관한것이다.

전기 모터에 대한 전자 제어 시스템의 도입으로, 긴 수명, 효율성, 신뢰성 및 낮은 EM 간섭의 산업목적이 달성가능하게 되었다. 이것은 부분적으로는 브러시리스 직류(BLDC) 모터 기술의 출현에 기인한 것이다. 종래 기술의 영구자석 직류 모터에 연관된 문제를 극복할 뿐 아니라, MOS-FET 디바이스에서의 어드밴스 또한 추가적인 성능에서의 장점을 가져온다. 반면에 종래 기술의 BLDC 모터 설계는 자신의 의도된 목적을 달성하였지만, 문제점들은 여전히 잔재한다. 예를 들면, 모터 내에 제어 회로를 추가하는 것은 모터의 증가된 설계와 제조의 복잡성을 야기한다. 보다 특정하게는, 상기 제어 회로는 그것을 모터가 잠겨있는 유체로부터 보호하기 위해 거의 패키징되어야 한다. 유체가 상기 제어회로에 접촉하게 된다면, 상기 회로의 부식 및 오동작이 발생할 것이다. 상기 제어 회로는 모터의 제조 또는 그와 동일한 동작 동안 인가되는 과도한 열에 의해 손상될 수 있는 온도에 민감한 컴포 넌트를 포함한다. 또한, 상기 제어 회로는 주변의 전기 디바이스로부터 방사된 복사에 민감하다

따라서, 주변의 유체와 방사된 복사로부터 제어회로를 보호할 뿐 아니라, BLDC 모터의 제조비용을 감소시키는 필요성이 존재한다. 또한, 모터는 제조 공정 및 후속한 모터의 동작 동안의 과열로 인한 오동작 또는 손상으로부터 온도에 민감한 전자 디바이스를 보호하도록 구성되어야 한다.

본 발명은 BLDC 모터와 펌프 어셈블리 기술에 추가적인 진전을 제공한다. 본 발명의 일측면에 따르면, BLDC 모터 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에서의 회전을 위해 지지되는 샤프트, 전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치되는 고정자, 상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전기공급된 회전을 위해 배치되는 회전자, 상기 하우징내에 배치되고 상기 전자기장의 일측을 제어 또는 측정하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 온도 민감성 전자 디바이스(TSED), 및 상기 TSED를 별개의 내부 컨테이너나 또는 프리포팅(pre-potting) 동작을 할 필요가 없이 부정적 온도와 화학 작용제로부터 보호하기 위해 TSED를 캡슐화하는 동안 상기 하우징에 인입되고 그와 접촉하는 내연료 전기절연성 중합 물질을 포함한다. 상기 하우징 내의 인쇄 회로 기판상에서 관리되는 TSED는 따라서 중합 물질로 오버몰딩되어 상기 중합 물질이 상기 하우징 내의 공간 전체를 또는 거의 전체를 채우도록한다. 일렉트로닉스용의 종래 기술의 전용 컨테이너와 연관된 비용 및 무게가 제거될 뿐만 아니라, 본 발명은 보다 나은 모터 효율 및/또는 보호를 위해 하우징 내에 다양한 전기 디바이스를 배치 또는 설치하기 위한 더 많은 설계의 자유도를 부여한다. 예를 들면, BLDC 모터는 일반적으로 회전자의 위치를 모니터링하는 홀효과 센서를 포함한다. 일렉트로닉스를 위한 개별 내부 컨테이너를 위한 필요성을 제거하는, 본 발명에 따라, 상기 홀효과 센서는 보다 나은 응답성을 제공하는 위치에 최적으로 위치할 수 있고, 일부 경우에는 회전자 상에 장착되는 추가적인 전자석에 대한 필요성 조차도 제거할 수 있다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, BLDC 모터 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에서의 회전을 위해 지지되는 샤프트, 전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치되는 고정자, 상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전기공급된 회전을 위해 배치되는 회전자, 디바이스 오동작이 가능한 온도 이상의 임계온도를 가지는 TSED로서 상기 하우징내에 배치되고 상기 전자기장의 일측을 제어하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 TSED, 상기 TSED의 임계온도 이상의 온도에서 전체적으로 유체의 형태로 상기 하우징에 인입되는 중합물질로서 상기 TSED를 캡슐화하고 그와 직접접촉하는 동안 상기 하우징에 배치되고 상기 하우징에 접촉하는 내연료 전기적 절연성 중합 물질, 및 상기 중합 물질이 상기 하우징으로 도입되면서 상기 TSED로부터 급속도로 열을 제거시키기 위해 상기 TSED에 인접하여 배치되는 생산 열싱크 피처를 포함한다. 상기 생산 열싱크 피처는 예를 들면 하우징과 같은, 상기 TSED로부터 열을 급속도로 제거할 수 있는 모터 및 펌프의 영구적인 부분 중 어느 하나가 될 수 있고, 또는 상기 생산 열싱크 피처는 착탈가능한 몰딩 코어나 폴리스티렌과 같은 희생 열흡수 소자가 될 수 있다. 착탈가능한 몰딩 코어의 경우, 상기 몰딩코어가 냉각되어 있다면, 추가로 확장된 냉각 특성이 달성될 수 있다. 따라서, 상기 TSED는 생산 열싱크 피처의 전략적이고 의도적 사용에 의해 상기 캡슐화 공정동안 손상에 대해 보호된다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, BLDC 모터 어셈블리는 하우징, 상기 하우징 내에서의 회전을 위해 지지되는 샤프트, 전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치되는 고정자, 상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전기공급된 회전을 위해 배치되는 회전자, 디바이스 오동작이 가능한 온도 이상의 임계온도를 가지는 TSED로서 상기 하우징내에 배치되고 상기 전자기장의 일측을 제어하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 TSED, 및 상기 TSED를 캡슐화하고 그와 직접접촉하는 동안 상기 하우징에 배치되고 상기 하우징에 접촉하는 내연료 전기적 절연성 중합 물질, 및 디바이스 오동작을 방지하기 위해 임계온도 이하의 온도에서의 유체의 이동에 의해 상기 캡슐화된 TSED로부터 열을 대류성으로 제거하도록 상기 하우징을 통과하여 뻗어나가고 상기 TSED에 근접하도록 라우팅하는 유체 흐름 통로를 포함한다, 연료 펌프와 같은 유체 펌핑 디바이스에 통합될 때 실현될 수 있는 본 발명의 상기 측면은 동작동안 TSED로부터 열을 제거하기 위해 냉각 액체의 이동 스트림의 자연스러운 대류 효과를 이용하고, 그에 의해 임계 온도 이하로 자신의 동작 온도를 유지하는 것을 돕는다.

본 발명의 상기 및 기타 특징과 이점은 첨부한 도면과 함께 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조하면 더 잘 그리고 쉽게 이해될 것이다.

도 1은 BLDC 모터와 예시적인 베인 스타일의 펌핑 소자를 도시한 국부적인 분해 조립도이다.

도 2는 상부 하우징 부분을 강조한 BLDC 모터 어셈블리의 사시도이다.

도 3은 하부 하우징 부분을 강조한 BLDC 모터 어셈블리의 사시도이다.

도 4A 및 4B는 모터 단자를 가로지르는 평면에서 취해진 BLDC 모터 어셈블리를 통과하는 수직 단면을 도시한다.

도 5A 및 5B는 도 4A 및 4B에서 사용된 면으로부터 나온 평면에서 취해진 BLDC 모터 어셈블리를 통과하는 수직 단면을 도시한다.

도 6은 본 발명에 따르는 BLDC 모터 어셈블리를 도시한 국부적인 단면도이다.

도 7은 층을 이룬 예시적인 생산 몰딩 코어를 가진 모터 제어 회로 보드의 단면도이다.

도 8은 모터 제어회로의 캡슐화 후의 상부 하우징의 사시도이다.

도 9는 모터 제어회로의 캡슐화 후의 상부 하우징의 국부적인 단면의 사시도이다.

도 10은 2 개의 시각으로부터 본 MOS-FET 디바이스를 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유체 펌프를 제조하는 방법을 예시한 플로우 차트이다.

도면을 참조하면, 동일한 번호는 다수의 도면에서 동일하거나 그에 대응하는 부품을 가리키며, 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류(BLDC) 모터 어셈블리는 일반적으로 10으로 나타낸다.

도 1에서, 모터 어셈블리(10)는 연료 펌프의 애플리케이션에 도시된다. 일반적으로 12로 도시된 유체 펌프는 상기 모터 어셈블리(10)의 하부 끝단에 결합된다. 그러나 다른 구동 컴포넌트나 피처도 물론 연료 펌프대신에 상기 모터 어셈블리(10)에 결합될 수 있다. 상기 유체 펌프(12)는 본 문에서 베인 스타일로 도시되지만, 정변위 스타일, 임펠러 스타일 등과 같은 다른 펌프 유형이 동일한 효과를 가지며 사용될 수 있다.

도 1에서, 유체 펌프(12)는 상기 모터 어셈블리(10)의 하부 끝단에 연결되는 아울렛 포트 플레이트(14)를 포함하는 것으로 도시된다. 캠 링(16)은 상기 아울렛 포트 플레이트(14)에 대해 고정되고, 회전자(18)와 캡처된 롤러(20)의 어레이를 둘러싼다. 상기 회전자(18)는 모터 어셈블리(10)에 의해 강제적으로 회전되고, 그 결과 롤러(20)를 상기 캠 링(16)의 내부 주변을 둘러싼 경로에서 구동하도록 한다. 상기 회전자(18)와 캠 링(16)에서의 포켓에 대한 롤러(20)의 움직임은 본 예에서 내연기관에 대한 연료와 같은, 유체를 배출한다. 인렛 포트 플레이트(22)는 펌핑 챔버를 둘러싸고, 필터(24)는 그것이 상기 인렛 포트 플레이트(22)에서의 인렛 포트를 통해 흡입될 때 유체를 막는다. 따라서, 상기 필터(24)와 인렛 포트 플레이 트(22)를 통해 흡입되는 유체는, 펌핑된 매체를 상기 모터 어셈블리(10)의 상부부분에 있는 아울렛을 통해 배출되기 전에 냉각 매체로서 역할을 하는 모터 어셈블리로 지향시키는 아울렛 포트 플레이트(14)에서의 구멍을 통해 강제적으로 배출된다.

도 2 및 3은 모터 어셈블리(10)의 다양한 사시도를 도시하고, 특히 바람직하게는 상부 하우징 부분(26)과 하우 하우징 부분(28)으로 구성된 하우징 피처를 예시한다. 고정자(30)의 부품을 구비하는 스택 적층물은 상부 하우징(26) 및 하부 하우징(28) 부분 사이에서 캡처된다. 샤프트(32)는 상기 하우징 내의 회전을 위해 도 3에서 상기 하부 하우징 부분(28)으로부터 뻗어나가는 그의 끝단 부분으로 지지된다. 샤프트(32)의 뻗어나가는 부분은 적절한 결합 디바이스(34)를 통해 펌프 회전자(18)에 결합된다. 상기 샤프트(32)의 대향하는 끝단은 도 2에서 상부 하우징 부분(26)으로부터 돌출하는 것으로 도시된다. 베어링은 상기 샤프트(32)를 지지한다. 이러한 베어링 하나가 도 9에서 상부 하우징 부분(26)에 도시된다. 다른 베어링은 캠 링(16)과 인렛 포트 플레이트(22) 사이와 같은 하부 하우징 부분(28) 또는 펌프 어셈블리(12) 중 어느 하나에 배치된다. 또한 모터 어셈블리(10)에 전력을 공급하고 필요한 제어와 피드백 신호를 전송하기 위한, 상부 하우징 부(26)으로부터 돌출한 전기 단자(36)가 도시된다. 상기 단자(36)가 맞물리는 연결부와 정렬되지 않으면, 점퍼 스트랩(38)이 채용된다.

고정자(30)는 상기 상부 하우징(26)과 하부 하우징(28) 부분 사이에 고정되는 것으로 도 4A 및 4B에 더 잘 도시된다. 상기 고정자(30)는 통상적인 플레이트 적층과 권선을 포함하고, 권선의 와이어의 전기절연 보호를 위해 더 분말 코팅된 다. 상기 단자(36)는 상기 고정자(30)에 전기적으로 연결된다. 상기 단자(36)는 또한 회로 보드(40)에 장착되고, 전기적으로 연결된다. 전력이 공급되었을 때, 상기 고정자(30)는 직류 모터의 일반적인 방식으로 전자기장을 생성한다.

회전자(42)는 상기 샤프트(32)에 동작가능하게 결합되고, 상기 고정자(30)에 의해 생성된 전자기장에 대응하여 상기 고정자(30) 내에서 전력공급된 회전을 하도록 배치된다. 후속하여 오버몰딩되거나 또는 자기 세그먼트(44)에 고정되는 코어를 포함하는 상기 회전자(42)는 종래 공지된 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 도시된 실시예에서, 이러한 4개의 자기 세그먼트(44)가 상기 회전자(42)의 외부에 대해 동일한 아크모양의 증가하는 것으로 배열된다. 이러한 자기 세그먼트(44)는 소위 네오-마그네트 유형이며, 밑에 놓인 회전자 코어에 접착하기 전 또는 후에 대전될 수 있다.

계속해서 도 4A 및 4B를 참조하면, 단자 실(37)이 단면으로 도시된다. 단자 실(37)은 상부 하우징(26)에서 환상형의 구멍(39)에 배치된다. 상기 단자 실(37)은 환상형의 형태이고, 중합 물질로 만들어진다. 예를 들면, 실(37)은 델러웨이의 듀퐁사에 의해 제조되고, 제품 번호 7246으로 판매되는 Hytrel로 알려진 물질, 또는 임의의 그와 비슷한 물질로 만들어진다. 또한, 실(37)은 상기 환상형 구멍(39)의 내경에 억지로 끼워맞추도록 크기가 조정된 외경과, 단자(36)의 외경에 억지로 끼워맞추도록 크기가 조정된 내경을 포함한다. 이와 같이, 실(37)은 구멍(39)으로의 유체의 침투를 방지하여, 모터 어셈블리(10)의 내구성과 신뢰성을 확장시킨다.

도 5A, 5B, 및 6을 참조하면, 복수의 전기 회로, 컴포넌트, 및 디바이스를 지지하는 회로 보드(40)가 도시된다. 일반적으로, 이러한 전자 디바이스는 자기 세그먼트(44)(또는 제 2 자석)에 대응하는 하나 이상의 홀효과 센서와, 상기 홀효과 센서 각각에 연관된 하나 이상의 MOS-FETS(46)을 포함한다. 또한, 회로 보드(40)는 통전된 복사를 억제하기 위해 복수의 커패시터(45)를 포함한다. 커패시터(45)는 상기 회로 보드(40)에 동작가능하게 연결되고, 임의의 통전된 복사를 필터링하는 회로에 연관된다. 유익하게, 회로 보드(40) 상에 커패시터(45)를 포함하는 것은 유체 펌프 와이어링 및/또는 커넥터에서의 외부 필터링 디바이스에 대한 필요성을 제거한다. 상기 홀효과 센서(도시되지 않음)는 바람직하게는 회로 보드(40)의 밑에 배치되는 반면, MOS-FETS(46)는 회로 보드(40)로부터 상방으로 뻗어나간다. 상기 MOS-FETS(46)는 약 150℃의 임계 디바이스 정합 온도를 가지는 온도 민감성 전자 디바이스(TSED)이다. 임의의 시간에, MOS-FETS(46)이 임계온도를 초과하는 온도에 노출되면, 디바이스 손상과 그에 따른 오동작이 있을 수 있다. 따라서, 회로 보드(40)와 그의 모든 일렉트로닉스를 보호하는 것 뿐만 아니라, 제조공정과 상기 모터 어셈블리(10)의 정상 동작 동안에 MOS-FETS(46)(또는 다른 TSED)의 과열을 보호하는 것이 중요하다.

제조 공정동안, 홀효과 센서 및 MOS-FETS(46)를 포함하는, 자신의 모든 미리-정합된 컴포넌트를 가진 회로 보드(40)가 빈 상부 하우징(26)으로 증착되고, 이것은 그런다음 수지와 같은 내연료 전기절연성 중합물질(47)로 채워진다. 바람직하게는, 이러한 중합 물질(47)은 압력과 유체 상태에서 상기 중합 물질(47)을 모든 틈새의 공간으로 들어가고 공기가 포함될 가능성을 최소화하도록 몰딩되어 주입된 다. 따라서, 상기 내연료 전기 절연성 중합 물질(47)은, 하우징(26)과 접촉하고 전기 컴포넌트와 회로보드(40)를 완전히 캡슐화하고 직접적으로 접촉하도록 상기 상부 하우징부(26)를 채우거나, 또는 거의 채운다. 이러한 방식으로, 일렉트로닉스를 완전히 채우는 것은, 종래 기술에서 교시된바와 같이, 개별 내부 컨테이너 또는 프리포팅 동작을 할 필요 없이, 해를 끼치는 온도의 변화, 마모, 진동 및 화학 작용제로부터 보호된다. 또한, 이러한 적절한 오버몰딩 공정은 홀효과 센서를 포함하는 다양한 전기 컴포넌트를 성능 및 열전달, 및 다른 이점에 대해 개선하는 보다 전략적인 위치로 배치시키기 위한 더 많은 설계의 자유도를 허용한다. 예를 들면, 하우징 내의 전용 컨테이너에 전기 컴포넌트를 집어넣는 종래 기술의 BLDC 모터 어셈블리는, 적절하게 상기 홀효과 센서에 영향을 주기 위해, 회전자(42) 상의 자기 세그먼트(44)에 추가하는, 추가적인 자석을 필요로 하였다. 또한 과도한 중량 및 불필요한 프리어셈블리 동작이 방지된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상부 하우징(26)을 형성하고 회로보드(40)를 오버몰딩하는 또다른 방법(100)이 도 11에 도시된다. 최초 단계에서, 블록(102)에 의해 표시된 바와 같이 회로 보드(40)는 빈 몰드 캐비티에 배치된다. 고정물이 회로 보드(40)를 몰드 내의 미리정해진 위치에 유지시킨다. 예를 들면, 상기 고정물은 상기 회로 보드(40)에 부착되는 단자로 클램핑한다. 하기에 기술되는 바와 같이, 오버 몰딩 공정의 과도한 열에 상기 회로 보드에 부착된 TSED를 노출하는 것을 보호하기 위해, 생산 열싱크가 블록(104)에 의해 표시된 바와 같이, TSED에 근접하한 위치에 유지된다. 상기 생산 열싱크는 블록(106)에 의해 표시된 바와 같이, 열 싱크로 유체를 흐르게함으로써 능동적으로 냉각된다. 블록(108)에서 중합 물질이 상부 하우징(26)을 형성하고 상기 중합물질(47)로 회로 보드(40)를 캡슐화하기 위해 상기 몰드로 주입된다. 상기 생산 열싱크는 그런 다음 블록(110)에 의해 표시된 바와 같이, 상부 하우징(26)으로부터 제거된다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 생산 열싱크의 제거는 도 8에 도시된 캐비티(50) 및 통로(54)를 형성한다. 캡슐화된 회로 보드(40)를 가진 상부 하우징(26)은 또한 단일 동작에서 고정자(30)에 직접적으로 형성될 수 있다.

다시 예를 들면, MOS-FETS(46)와 같은 전기 컴포넌트의 일부에 고유한 온도 민감성 문제를 참조하면, 다양한 방책이 이러한 온도 민감성 전기 디바이스(TSED)를 보호하기 위해 사용될 수 있다, 이것은 특히 내연료 전기적 절연성 중합물질(47)이 상기 TSED의 임계 온도 이상의 온도로 상기 하우징(26)에 주입될 때 중요하다. 예를 들면, 상기 오버 몰딩 공정이 150℃(이것은 MOS-FET(46)에 대한 임계온도의 예이다)가 넘게 가열된 중합 물질(47)을 필요로 한다면, 뜨것운 중합 물질(47)이 상기 하우징(26)으로 주입될 때 상기 TSED로부터 열을 급속도로 제거하는 상기 TSED에 근접하여 배치되는 생산 열싱크 피처를 제공할 필요가 있다. 따라서, 상기 생산 열싱크 피처는 생산, 또는 제조 공정 동안에 상기 TSED에 대한 오버몰딩 손상을 방지하기 위해 사용된다.

상기 생산 열싱크 피처는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상부 하우징부(26)가 다수의 금속에 공통적인 급속한 열전달 특성을 가지는 물질로 만들어진다면, 상기 TSED는, 열이 빨리 배출되고, 상기 중합물질(47)의 온도가 응고점까 지 빨리 감소되어 임계온도 이하가 되도록 상기 하우징과 접촉하거나 또는 거의 인접하게 배치될 수 있다. 상기 생산 열싱크의 또다른 대안은 착탈가능한 몰딩 코어의 형태를 취할 수 있다. 도 7은 MOS-FETS(46)과 하우징(26) 사이에 배치된 다수의 착탈가능한 몰딩 코어의 가능한 위치를 도시한다. 착탈시, 상기 몰딩 코어(48)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 그의 구멍의 질이 후속하는 동작동안의 양질의 열전달을 증진시키는, 캐비티(50)를 야기한다. 대안으로 그리고 다시 도 7을 참조하면, 상기 착탈가능한 몰딩 코어는 상기 착탈가능한 코어(52)에 의해 표시된 바와 같이, 상기 MOS-FETS(46)으로부터 내부로 방사상으로 배치될 수 있다. 상기 오버몰딩 공정과 상기 코어(52)의 제거후에, 유체 흐름 통로(54)가 상기 상부 하우징부(26)에서의 피처로 남는다. 상기 착탈가능한 코어(48, 52)는, 물을 순환시키거나 또는 다른 냉각 동작으로, 강제적으로 냉각되어 상기 생산 열싱크 피처의 열제거 특성을 더 확장시킬 수 있다. 물론, 오버 몰딩 동작 동안에 TSED로부터 열을 제거하는 다른 변형 및 방법이 가능하며, 본 발명의 범위 내에 있다.

상기 설명이 주로 생산 공정동안의 TSED의 보호에 관한 것이었지만, 모터 어셈블리(10)의 이용에 후속하는 동안의 가열로부터 TSED를 보호하는 것 또한 중요한다. 본 목적의 발명은 유익하게도, TSED의 임계온도 이하의 온도에서 흐름의 통로(54)를 통과하는 유체의 움직임에 의해 상기 캡슐화된 TSED로부터 열을 대류적으로 제거하기 위해, 상기 유체 흐름 통로(54)가 상기 TSED에 인접한 하우징(26)을 통하도록 라우팅함으로써 이러한 문제를 해결한다. 따라서, TSED의 임계온도 이하의 온도에 있는 상기 흐름의 통로(54)를 통과하는 유체 또는 가스의 움직임을 이용 하여, 상기 TSED에 대해 안전한 동작 온도를 유지하는 것을 돕도록 대류의 방식에 의해 열이 상기 흐르는 유체의 스트림으로 전달될 수 있다. 논의의 목적으로만, TSED 컴포넌트로서 지정된 MOS-FETS(46)에 도시된 예에서와 같이, 상기 TSED 컴포넌트는 대류성 냉각 현상을 이용하도록 상기 흐름의 통로(54)에 근접하여 전략적으로 배치된다.

이러한 동작 열싱크 특성을 더 확장시키기 위해, 상기 TSED, 즉 MOS-FET(46)에 상기 FET의 일부로서 제조되거나 또는 프리어셈블리 동작에 부가되는 냉각 플레이트(56)가 제공된다. 아마도 도 10에 가장 잘 도시된, 상기 냉각 플레이트(56)는 도전성을 통해 열을 제거하도록, 금속 또는 상기 MOS-FET(46)에 인접된 기타 열전도성 물질이 될 수 있다. 각 냉각 플레이트(56)의 일면은 따라서 냉각 능력을 개선하기 위해 상기 통로(54)를 통과하는 유체 흐름에 노출된다. 상기 냉각 플레이트(56)는 또한 특히 오버몰딩 동작 동안에 장점을 가질수 있으며, 여기서 상기 착탈가능한 몰딩 코어(48)는 자신의 임계 온도 이하에서 TSED를 유지하는 것을 돕기위해 상기 냉각 플레이트와 접촉하거나 또는 그에 근접한다. 또한 상기 냉각 플레이트(56)는 열전달을 개선하기 위한 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 냉각 플레이트(56)는 통로(54)를 통과하는 유체 흐름에 의해 냉각되는 냉각 플레이트의 표면 영역을 증가시키기 위해 상기 냉각 플레이트로부터 통로(54)로 뻗어나가는 하나 이상의 냉각 핀(58)을 포함한다.

본 발명은 예시의 방식으로 기술되었으며, 사용된 기술용어는 제한이 아닌 단어의 설명의 특성을 의도하는 것으로 이해되어야 한다. 명백하게, 본 발명의 다 양한 변형과 변경이 상기 교시에 따라 가능하다. 따라서, 특정하게 기술된 것이 아니라면 첨부된 청구범위의 범위 내에서 본 발명이 실시되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 청구범위에 의해 정의된다.

Claims

유체 펌핑용 디바이스에 있어서,

내연료 전기적 절연성 중합 물질로 형성된 하우징으로서, 적어도 하나의 온도 민감성 전자 디바이스(TSED)가 하우징 내의 회로 보드상에 배치되고 상기 중합물질에 의해 캡슐화되는 하우징;

상기 적어도 하나의 TSED를 냉각시키기 위한 유체를 흘려보내기 위해 상기 적어도 하나의 TSED에 인접한 하우징에 형성된 적어도 하나의 통로;

상기 하우징 내에서 회전을 위해 지지되는 샤프트;

전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치된 고정자로서, 상기 TSED가 상기 전자기장의 일측을 제어하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결되는 고정자;

상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고, 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전력공급되는 회전을 위해 배치되는 회전자; 및

상기 하우징을 통해 유체를 펌핑하기 위해 상기 샤프트에 동작가능하게 연결되고, 상기 샤프트에 의해 구동되는 유체펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 1 항에 있어서,

통전된 복사를 억제하기 위해 회로 보드 상에 배치된 복수의 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징은 상기 회로 보드에 인접하여 배치된 착탈가능한 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 착탈가능한 코어는 상기 적어도 하나의 통로를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 TSED에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 착탈가능한 코어는 상기 회로보드와 상기 회로보드에 배치된 TSED로부터 열을 제거하는 열싱크인 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 착탈가능한 코어는 열전도성 물질로 만들어진 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 착탈가능한 코어는 폴리에스티렌으로 만들어진 것을 특징으로 하는 유 체 펌핑용 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 회로보드에 인접하여 배치되는 복수의 착탈가능한 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 TSED에 인접하여 배치되고, 상기 적어도 하나의 TSED와 접촉하는 냉각 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 9 항에 있어서,

상기 냉각 플레이트는 상기 통로내에 배치되고, 상기 흐르는 유체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 10 항에 있어서,

상기 냉각 플레이트는 상기 냉각 플레이트의 표면으로부터 상기 통로로 뻗어있고, 상기 흐르는 유체와 접촉하는 냉각 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 1 항에 있어서,

외부 전력공급기로 상기 고정자와 회로보드를 연결하기 위해 회로 보드에 연결되고, 하우징에 배치되는 한쌍의 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
제 12항에 있어서,

상기 단자와 하우징 사이에 유체 실을 제공하도록 상기 단자쌍 위에 배치되는 한쌍의 실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 디바이스.
BLDC 모터 어셈블리에 있어서,

하우징;

상기 하우징 내에서 회전을 위해 지지되는 샤프트;

전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치된 고정자;

상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전력공급되는 회전을 위해 배치되는 회전자;

상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전자기장의 일측을 제어하기위해 상기 고정자에 전기적으로 연결된 온도 감지 전자 디바이스(TSED)로서, 디바이스 오동작이 가능한 것 이상의 임계온도를 가지는 적어도 하나의 TSED;

상기 TSED를 캡슐화하고 직접접촉하면서 상기 하우징에 배치되고, 그와 접촉하는 내연료 전기 절연성 중합물질로서, 상기 TSED의 상기 임계 온도 이상의 온도에서 일반적으로 유체 형태로 상기 하우징에 인입되는 중합 물질; 및

상기 중합물질이 상기 하우징에 인입되면서 상기 TSED로부터 열을 급속도로 제거하도록 상기 TSED에 근접하여 배치된 생산 열싱크 피처;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 14 항에 있어서,

상기 생산 열싱크 피처는 상기 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 14 항에 있어서,

상기 생산 열싱크 피처는 착탈가능한 몰딩 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 16 항에 있어서,

상기 착탈가능한 몰딩 코어는 상기 중합 물질이 상기 하우징으로 인입되면서 강제적으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 16 항에 있어서,

착탈가능한 몰딩 코어는 상기 TSED와 상기 하우징 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
BLDC 모터 어셈블리에 있어서,

하우징;

상기 하우징 내에서 회전을 위해 지지되는 샤프트;

전자기장을 생성하기 위해 상기 하우징 내에 배치된 고정자;

상기 샤프트에 동작가능하게 결합되고 상기 전자기장에 대응하여 상기 고정자 내에서 전력공급되는 회전을 위해 배치되는 회전자;

상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전자기장의 일측을 제어하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 연결된 온도 민감성 전자 디바이스(TSED)로서, 디바이스 오동작이 가능한 것 이상의 임계온도를 가지는 적어도 하나의 TSED;

상기 TSED를 캡슐화하고 직접접촉하면서 상기 하우징에 배치되고, 그와 접촉하는 내연료 전기 절연성 중합물질; 및

상기 하우징을 통해 뻗어나가고 디바이스 오동작을 방지하기 위해 상기 임계온도 이하의 온도로 상기 유체의 움직임에 의해 상기 캡슐화된 TSED로부터 열을 대류성으로 제거하도록 상기 TSED에 인접하도록 라우팅하는 유체 흐름 통로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 19 항에 있어서,

상기 샤프트에 동작가능하게 연결되고 그에 의해 구동하는 유체 펌프를 더포함하고, 상기 유체 흐름 통로가 상기 유체 펌프를 통해 라우팅하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 19 항에 있어서,

상기 TSED로부터 열을 제거하는 도전성을 확장시키기 위해 상기 TSED에 인접한 상기 중합물질에 적어도 국부적으로 내장된 동작 열싱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 21 항에 있어서,

상기 동작 열싱크는 상기 유체흐름 통로로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
제 21 항에 있어서,

상기 동작 열싱크는 냉각 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 어셈블리.
유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,

몰드 캐비티를 제공하는 단계;

모터 제어 회로를 상기 몰드 캐비티 내의 소정의 위치에 삽입하는 단계;

생산 열싱크를 상기 회로보드에 근접하게 배치하는 단계;

상기 회로 보드를 캡슐화하고 상기 유체 펌프에 대한 하우징을 형성하기 위해 중합 물질을 상기 몰드 캐비티로 주입하는 단계;

상기 생산 열싱크를 상기 형성된 중합물 하우징으로부터 제거하는 단계;

상기 하우징을 고정자 및 회전자 어셈블리에 부착하는 단계; 및

상기 고정자의 회전자와 회전자 어셈블리를 상기 하우징을 통해 유체를 펌핑하기 위해 유체 펌프로 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 열싱크를 냉각 유체에 노출함으로써 생산 열싱크를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법.
제 24 항에 있어서,

생산 열싱크를 배치하는 단계는 생산 열싱크를 상기 회로 보드 상에 장착된 온도 민감성 디바이스에 인접하게 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법.
제 26 항에 있어서,

생산 열싱크를 배치하는 단계는 상기 회로 보드에 장착된 온도 민감성 디바이스에 인접하도록 캐비티를 형성하기 위해 상기 생산 열싱크를 상기 몰드에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법.
제 26 항에 있어서,

생산 열싱크를 배치하는 단계는 상기 회로 보드에 장착된 온도 민감성 디바이스에 인접하도록 유체 통로를 형성하기 위해 상기 생산 열싱크를 상기 몰드에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌프 어셈블리를 제조하는 방법.
전기 모터를 제조하는 방법에 있어서,

몰드 캐비티를 제공하는 단계;

모터 제어 회로 보드를 상기 몰드 캐비티 내의 소정의 위치에 삽입하는 단계로서, 상기 회로 보드는 적어도 하나의 온도 민감성 디바이스를 구비하는 단계;

생산 열싱크를 상기 적어도 하나의 온도 민감성 디바이스에 근접하게 배치하는 단계;

상기 회로 보드와 적어도 하나의 온도 민감성 디바이스를 캡슐화하여 그에 의해 상기 모터를 위한 하우징을 형성하기 위해 중합 물질을 상기 몰드 캐비티로 주입하는 단계;

상기 생산 열싱크를 상기 형성된 중합물 하우징으로부터 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.
제 29 항에 있어서,

모터 제어 회로를 삽입하는 단계는 고정자 어셈블리를 상기 몰드 캐비티로 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.
제 30 항에 있어서,

중합 물질을 상기 몰드 캐비티로 주입하는 단계는 상기 회로보드와 상기 고정자 어셈블리 주위에 중합 물질을 완전하게 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 열싱크를 냉각 유체에 노출시킴으로써 상기 생산 열싱크를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.
제 29 항에 있어서,

생산 열싱크를 배치하는 단계는 상기 회로 보드에 장착된 적어도 하나의 온도 민감성 디바이스에 인접하게 캐비티를 형성하도록 상기 생산 열싱크를 몰드에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.
제 29 항에 있어서,

생산 열싱크를 배치하는 단계는 상기 회로 보드에 장착된 온도 민감성 디바이스에 인접하게 통로를 형성하도록 상기 생산 열싱크를 몰드에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터를 제조하는 방법.