KR20120103569A - 완전히 통합된 팬 모듈 - Google Patents

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클라우스 린넨브록
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

팬 모듈은 자석을 구비한 회전자와 코일을 구비한 고정자를 포함하고, 자석은 플라스틱 사출 성형에 의해 회전자의 제 1 지지 부재에 고정된다.

Description

완전히 통합된 팬 모듈{Fully integrated fan module}
본 발명은 팬 모듈에 관한 것이다. 특히 자동차에서 사용하기 위한 완전히 통합된 팬 모듈에 관한 것이다.
특히 자동차 내에서 공기를 송출하기 위한 팬 모듈의 다양한 구성이 공지되어 있다. 공지된 다양한 팬 모듈은 팬 모듈의 제조시 복잡하게 구성되는 다수의 부재들로 이루어진다.
본 발명의 과제는 간단하고 저렴하게 제조될 수 있는 팬 모듈 및 팬 모듈의 조립 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 팬 모듈 및 청구범위 제 8 항의 특징을 갖는 팬 모듈의 제조 방법에 의해 해결된다.
팬 모듈은 자석을 구비한 회전자와 코일을 구비한 고정자를 포함하고, 이 경우 자석은 플라스틱 사출 성형에 의해 회전자의 제 1 지지 부재에 고정된다. 이로써 자석의 확실하고 저렴한 고정이 달성될 수 있다. 또한 플라스틱의 진동 댐핑 특성으로 인해 팬 모듈의 소음 발생이 저지될 수 있다.
회전자는 외부 자기 궤환 부재를 포함할 수 있고, 상기 궤환 부재는 사출 성형된 플라스틱 층에 의해 자석과 분리되므로, 추가 소음 댐핑이 구현될 수 있다. 외부 자기 궤환 부재는 마찬가지로 플라스틱 사출 성형에 의해 제 1 지지 부재에 고정될 수 있으므로, 이 경우에도 신속하고 확실한 고정이 보장될 수 있다.
회전자는 플라스틱 바디에 코일을 구비한 코일 부재를 포함할 수 있고, 이 경우 플라스틱 바디의 부분에 금속 부재가 제공되므로, 상기 부분은 코일을 위한 자기 궤환 부재를 형성한다. 자기 궤환 부재는 플라스틱 바디와 함께 제조될 수 있으므로, 추가 생산 비용이 절약될 수 있다. 또한, 금속 부재는 사출 성형된 플라스틱에 양호하게 고정되므로, 작동하는 팬 모듈의 소음 발생은 교번 자계에서 자기 궤환 부재의 가동 부분들에 의해 최소화될 수 있다.
회전자의 에어 블레이드는 제 1 지지 부재에 사출 성형된 플라스틱으로 구성될 수 있다. 또한 팬 모듈의 고정자는 베이스 부재를 포함할 수 있고, 상기 베이스 부재는 제 2 지지 부재에 플라스틱 사출 성형됨으로써 제조될 수 있고, 이 경우 플라스틱은 프레임 부재를 형성할 수 있다. 이로써 상기 부재들은 결합 부재로서 제조될 수 있고, 이는 부재들의 제조를 간단하게 할 수 있고, 재료 사용의 감소에 의해 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 결합 부재를 사용함으로써 팬 모듈의 전체 질량이 최소화될 수 있다.
결합 부재의 사출 성형 과정은 공동의 작업 단계 및 공동의 사출 성형 몰드에서 이루어질 수 있으므로, 처리 시간이 최소화되고 팬 모듈의 해당 부재들이 함께 후속 처리될 수 있다. 또한, 이로 인해 사출 성형 장치의 개선된 효율이 달성될 수 있고, 이로써 팬 모듈의 제조 비용이 감소될 수 있다.
다른 관점에 따라 본 발명은 전술한 팬 모듈의 조립 방법을 포함한다.
하기에서 본 발명은 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 팬 모듈의 분해 종단면도.
도 2는 도 1의 코일 부재의 평면도.
도 3은 도 1의 베이스 부재의 평면도.
도 4는 도 1의 팬 모듈의 제조 방법의 흐름도.
도 1은 팬 모듈(100)의 분해 종단면도를 도시한다. 팬 모듈(100)은 회전자(105)와 고정자(110)를 포함하고, 상기 고정자는 코일 부재(115)와 베이스 부재(120)로 형성된다. 회전자(105)는 제 1 지지 부재(125), 베어링(135), 자석(140), 외부 자기 궤환 부재(145) 및 에어 블레이드(130)를 구비한 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)를 포함한다.
제 1 지지 부재(125)는 임의의 사출 성형 가능한 재료, 바람직하게 제 1 사출 성형부(150)의 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 특히 제 1 지지 부재(125)는 박판으로, 예컨대 저렴한 가압, 스탬핑 및/또는 디프드로잉 방법으로 제조될 수 있다. 제 1 지지 부재(125)는 바람직하게, 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)가 제공되기 전에 베어링(135), 외부 자기 궤환 부재(145) 및/또는 자석(140)이 예컨대 록킹- 또는 클램핑 끼워맞춤에 의해 제 1 지지 부재(125)에 고정되도록 형성된다. 외부 자기 궤환 부재(145) 대신에 제 1 지지 부재(125)도 자석(140)을 위한 외부 자기 궤환 부재로서 사용될 수 있다.
제 1 플라스틱 사출 성형부(150)는 바람직하게 사출 성형 방법에 의해 제 1 지지 부재(125)에 사출 성형된다. 더 바람직하게는 사출 성형 과정 동안 베어링(135), 외부 자기 궤환 부재(145) 및 자석(140)이 제 1 지지 부재(125)에 고정되므로, 사출 성형 과정 동안 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)에 의해 상기 부재들은 상호간 또는 제 1 지지 부재와 최종 결합한다. 실시예에서 자석(140) 후면은 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)의 박층으로 사출 성형 되고, 따라서 플라스틱 사출 성형부(150)에 의해 고정 작용 외에도 팬 모듈(100)의 작동 소음을 저지하기 위한 기계적 댐핑이 달성될 수 있다. 회전자(105)는 사출 성형 과정 후에 별도로 취급 가능한 유닛으로서 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)의 사출 성형을 위한 장치로부터 빼내질 수 있다.
코일 부재(115)는 플라스틱 바디 또는 제 2 플라스틱 사출 성형부(155), 코일(160) 및 내부 자기 궤환 부재(165)를 포함한다. 코일 부재(115)의 제 1 실시예에서 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)는 이미 완전히 와인딩된 코일(160)에 사출 성형된다. 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)는 동시에 내부 자기 궤환 부재(165)에 사출 성형될 수 있다.
코일 부재(115)의 제 2 실시예에서 플라스틱 바디(155)는 자체로 또는 전술한 바와 같이 내부 자기 궤환 부재(165)와 함께 제조된다. 코일(160)은 그 후에야 플라스틱 바디(155) 상으로 이동된다. 이러한 경우에 개별 코일(160)은 후속해서 서로 전기 접속되어야 할 수도 있다.
본 발명의 변형예에서 사출된 플라스틱의 부분에 금속 부재, 예를 들어 금속 섬유가 제공되므로, 상기 부분은 내부 자기 궤환 부재(165)를 형성한다. 대안 변형예에서 내부 자기 궤환 부재(165)는 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)의 제조 후에 플라스틱 사출 성형부(155)에 예를 들어 압입 또는 접착에 의해 고정된다.
베이스 부재(120)는 제 2 지지 부재(170), 축(175), 및 프레임 부재(110)를 구비한 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)를 포함한다. 제 2 지지 부재(170)는 바람직하게 금속으로 이루어지고, 주로 축(175)을 지지하는데 이용되고, 바람직하게 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)에 의한 것과 다른 방식으로 축(175)에 연결된다. 축(175)은 바람직하게 강으로 제조되고, 예를 들어 납땜, 가압, 용접, 리벳 고정, 코킹, 끼워넣기 또는 다른 공지된 결합 기술로 제 2 지지 부재(170)에 결합될 수 있으므로, 베이스 부재(120)에 대한 축(175)의 충분히 안정적이 고정이 이루어진다.
베이스 부재(120)의 구조는 주로 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)에 의해 결정되고, 상기 제 3 플라스틱 사출 성형부는 제 2 지지 부재(170)에 플라스틱이 사출 성형됨으로써 형성된다. 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)로 둘러싸인 프레임 부재(110)는 방사방향 외부로 연장되고, 외부 구조에 팬 모듈(100)을 고정하기 위해 바람직하게 고정 부재(도시되지 않음), 예컨대 브래킷, 록킹 부재 또는 홈을 갖는다. 또한 베이스 부재(120)는 코일 부재(115)의 코일(160)에 대한 전기 라인을 수용하기 위한 및/또는 팬 모듈(100)의 제어 전자장치를 위한 부재들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 회전자(105)와 유사하게 베이스 부재(120)는 바람직하게, 제 2 지지 부재(170) 및 축(175)에 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)의 사출 성형 과정 후에 별도로 취급 가능한 유닛으로서 플라스틱 사출 성형 장치로부터 빼내질 수 있도록 구성된다.
팬 모듈(100)은 회전자(105), 코일 부재(115) 및 베이스 부재(120)로 구성될 수 있고, 이로써 코일 부재(115)는 회전 모멘트 결합 방식으로, 예컨대 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)의 이를 위해 제공된 성형부(도시되지 않음)에 결합함으로써베이스 부재(120)에 결합되고, 회전자(105)는 베이스 부재(120)의 축(175) 상으로 이동되고 바람직하게 상기 축에서 빠져나오는 것이 방지된다. 팬 모듈(100)을 완성하기 위해, 경우에 따라서 코일(160)에 대한 전기 접속 라인 및/또는 팬 모듈(100)용 제어 전자장치가 베이스 부재(120)에 고정될 수 있거나 또는 설치될 수 있다.
도 2는 도 1의 팬 모듈(100)의 코일 부재(115)의 평면도를 도시한다. 코일(160)은 원주 방향으로 규칙적인 간격으로 코일 부재(115) 둘레에 분포 배치된다. 각각의 코일(160)은 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)와 함께 플라스틱 사출 성형에 의해 또는 플라스틱 바디(155) 상으로 이동함으로써 고정된다. 내부 자기 궤환 부재(165)는 링형이고, 내부 자기 궤환 부재(165)와 관련하여 전술한 바와 같이 금속 부재가 제공된 플라스틱 바디(155) 또는 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)의 플라스틱으로 제조될 수 있다. 코일(160)의 개수는 예시적인 것이고 변경될 수 있다.
도 3은 도 1의 팬 모듈(100)의 베이스 부재(120)의 평면도를 도시한다. 도 3에는 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)의 프레임 부재(110)는 도시되지 않는다. 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)는 외주 영역을 포함하고, 상기 외주 영역은 제 2 지지 부재(170)에 배치된다. 또한, 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)는 방사방향 부재들을 포함하고, 상기 부재들은 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)의 외주 영역으로부터 축(175)을 중심으로 하는 중앙 영역으로 연장된다. 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)의 방사방향 부재들의 개수와 형태는 마찬가지로 예시적인 것이고 변경될 수 있다.
도 4는 도 1의 팬 모듈(100)의 제조 방법(400)을 도시한다. 제 1 단계(405)에서 방법(400)은 시작 상태이다. 이어서 단계(410)에서 제 1 지지 부재(125)는 플라스틱의 사출 또는 사출 성형 장치 내로, 예컨대 사출 성형 몰드 내로 삽입된다. 후속해서 단계(415)에서 회전자(105)의 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)가 사출 성형 된다. 이어서 다음 단계(420)에서 회전자(105)는 플라스틱 사출 성형 장치로부터 빼내지고 경우에 따라서 디버링되고, 회전자로부터 캐스팅 채널이 제거되거나 또는 회전자가 다른 방식으로 후속 가공된다.
단계(425)에서 코일(160)과 경우에 따라서 내부 자기 궤환 부재(165)는 플라스틱 사출 성형 장치 내로 삽입된다. 후속해서 단계(430)에서 코일 부재(115)의 제 2 플라스틱 사출 성형부(155)가 사출 성형된다. 그 후에 코일 부재(115)는 단계(435)에서 플라스틱 사출 성형 장치로부터 빼내지고 경우에 따라서 단계(420)와 관련해서 전술한 바와 같이 후속 가공된다.
단계(440)에서 제 2 지지 부재(170)는 축(175)과 함께 플라스틱 사출 성형 장치 내로 삽입된다. 다음 단계(445)에서 제 3 플라스틱 사출 성형부(180)가 사출 성형된다. 그 후에 베이스 부재(120)는 장치로부터 빼내지고 경우에 따라서 단계(420)와 관련해서 전술한 바와 같이 후속 가공된다.
바람직하게 회전자(105), 코일 부재(115) 및 베이스 부재(120)는 공동의 단계로 동일한 플라스틱 사출 성형 장치에서 제조되므로, 장치 내로 부재들을 삽입하는 단계(410, 425, 440), 플라스틱 사출 성형 단계(415, 430, 445) 또는 회전자(105), 코일 부재(115) 또는 베이스 부재(120)를 장치로부터 빼내고 경우에 따라서 빼내진 부재들을 후속 가공하는 단계들(420, 435, 450)이 동시에 실시될 수 있다. 이를 위해 바람직하게 플라스틱 사출 성형에 단 하나의 장치가 이용된다.
실시예에서 전술한 부재들은, 공동의 사출 성형 과정(415, 430, 445) 후에 팬 모듈이 조립 완료된 유닛으로서 장치로부터 빼내질 수 있도록 장치 내로 삽입될 수도 있다. 부재들의 나사 결합 또는 다른 공지된 조립 방식은 생략될 수 있다. 팬 모듈은 자동차에서 직접 사용 또는 장착될 수 있다.
이에 대한 대안으로서, 회전자(105)는 단계(410 내지 420)에서, 코일 부재(115)는 단계(425 내지 435)에서 그리고 베이스 부재(120)는 단계(440 내지 450)에서 각각 별도로 그리고 임의의 순서로 제조될 수 있다.
방법(400)의 대안 실시예에서 단계들(425 내지 435)은 단계들(455 내지 465)로 대체된다. 단계(455)에서 플라스틱 바디(160)는 해당 장치 내로 플라스틱 사출 성형에 의해 제조된다. 후속해서 플라스틱 바디(155)는 단계(460)에서 장치로부터 빼내지고 경우에 따라서 단계(420)와 관련해서 전술한 바와 같이 후속 가공된다. 이어서 단계(465)에서 코일(160)은 플라스틱 바디(155) 상으로 이동되거나 또는 와인딩되고 경우에 따라서 전기 접속된다. 플라스틱 바디(155)는 회전자(105) 및 베이스 부재(120)와 동일한 장치에서 제조될 수 있다.
단계(470)에서, 코일 부재(115)가 베이스 부재(120)에 고정되고 회전자(105)가 베이스 부재(120)의 축(175) 상으로 이동되고 빠져나오는 것이 방지되도록 팬 모듈(100)이 조립된다. 이 단계는 예를 들어 회전자(105), 코일 부재(115) 및 베이스 부재(120)를 플라스틱 사출 성형 장치로부터 빼내는 사람이 실시할 수 있다. 이어서 방법(400)은 종료 단계(475)로 넘어간다.
본 발명은, 팬 모듈(100)을 더 적은 간단한 공정 단계에 의해 제조하는 것을 가능하게 한다. 예컨대 에어 블레이드(130)의 성형 및 제 1 플라스틱 사출 성형부(150)에 의한 자석(140)의 고정과 같은 기능들이 결합됨으로써, 팬 모듈(100)의 제조를 위한 재료 사용이 감소될 수 있다. 이로써 팬 모듈(100)의 중량 및 팬 모듈(100)을 위한 비용이 감소될 수 있다.
팬 모듈(100)의 부재들의 제조시 서로 상응하는 작업 과정들의 양호한 동시성으로 인해 생산 속도가 증가하고, 팬 모듈(100)의 제조를 위한 생산 라인의 가동율이 최적화될 수 있다. 해당 부재들을 통합된 단계에서 동시에 생산함으로써 후속 처리, 특히 팬 모듈(100)의 최종 조립을 위한 해당 부재들의 할당이 이루어질 수 있다.
100 팬 모듈
105 회전자
110 고정자
125 제 1 지지 부재
150 플라스틱

Claims (11)

  1. - 자석들(140)을 구비한 회전자(105) 및
    - 코일들을 구비한 고정자(110)를 포함하는 팬 모듈(100)에 있어서,
    상기 자석들(140)은 플라스틱(150) 사출 성형에 의해 상기 회전자(105)의 제 1 지지 부재(125)에 고정되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자(105)는 외부 자기 궤환 부재(115)를 포함하고, 상기 자석(140)은 플라스틱(150) 층에 의해 상기 외부 자기 궤환 부재(115)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고정자(110)는 플라스틱 바디(155)에 코일(160)을 가진 코일 부재(115)를 포함하고, 상기 플라스틱 바디(155)의 적어도 한 부분에는 금속 부재가 제공되고, 상기 부분은 상기 코일 부재(115)의 자기 궤환 부재(165)를 형성하는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 코일 부재(115)는 상기 플라스틱 바디(155) 상으로 상기 코일(160)이 이동됨으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일 부재(115)는 상기 코일(160)에 플라스틱(155)이 사출 성형됨으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전자(105)의 에어 블레이드(130)는 상기 제 1 지지 부재(125)에 사출 성형된 플라스틱(150)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정자(110)는 제 2 지지 부재(170) 및 프레임 부재(185)를 구비한 베이스 부재(120)를 포함하고, 상기 프레임 부재(185)는 상기 제 2 지지 부재(170)에 플라스틱(180)으로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 팬 모듈(100)의 제조 방법(400)으로서,
    - 자석(140)을 구비한 회전자(105)를 제조하는 단계(410-1420) 및
    - 고정자(110)에 상기 회전자(105)를 조립하는 단계(470)를 포함하는 제조 방법에 있어서,
    상기 회전자(105)의 제조(410-420)는 상기 회전자(105)의 제 1 지지 부재(125)에 플라스틱(150)에 의한 자석(140)의 사출 성형(415)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 모듈의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고정자(110)는 코일 부재(115)를 포함하고, 상기 코일 부재(115)의 제조(425-435;455-465)는 상기 코일(160)에 플라스틱(155)의 사출 성형(430)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 모듈의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 고정자(110)는 베이스 부재(120)를 포함하고 상기 베이스 부재(120)의 제조(440-450)는 제 2 지지 부재(170)에 상기 플라스틱(155)의 사출 성형(445)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 모듈의 제조 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 지지 부재(125)에 상기 플라스틱(150)의 사출 성형(415) 및 상기 제 2 지지 부재(170)에 플라스틱(180)의 사출 성형(445)은 공동의 사출 성형 단계(415, 445)에 포함되는 것을 특징으로 하는 팬 모듈의 제조 방법.
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