KR20160107466A

KR20160107466A - 열전도형 레지스터 및 이를 적용한 냉각팬

Info

Publication number: KR20160107466A
Application number: KR1020150030225A
Authority: KR
Inventors: 김대영; 유진영; 윤현근
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2016-09-19
Also published as: KR101714141B1

Abstract

본 발명의 냉각팬(100)은 접점 핀(50-1)을 구비한 써멀 퓨즈(50)와 호형상 안착홈(65A)을 형성한 써멀 퓨즈 단자(60)를 갖추고, 접점 핀(50-1)이 안착홈(65A)에 끼워져 형성하는 접합부위가 고온 상승 시 써멀 퓨즈 단자(60)에서 발생되는 복사열과 전도열 중 전도열을 집중시키며, 집중된 전도열이 써멀 퓨즈(50)로 신속히 전달됨으로써 써멀 퓨즈(50)의 신속한 단락이 일어나는 열전도형 레지스터(1)를 갖춤으로써 모터(100-1)의 구속과 같은 상황에서 효과적인 FAIL SAFETY 작동으로 복사열에 의한 부품 소손 방지, 열해 개선, 고객 안전성 확보가 가능하고, 특히 저온 지역에서의 모터 구속 조건 시 써멀 퓨즈 단락 지연을 크게 단축함으로써 가장 중요시 되는 안전에 대한 강건성이 확보되는 특징을 갖는다.

Description

열전도형 레지스터 및 이를 적용한 냉각팬{Heat Conduction type Resistor and Cooling Fan thereby}

본 발명은 냉각팬용 레지스터에 관한 것으로, 특히 발열 시 FAIL SAFETY의 강화로 목사열에 의한 부품 및 차량의 소손을 줄일 수 있는 열전도형 레지스터 및 이를 적용한 냉각팬에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 냉각을 위한 냉각팬은 작동점의 최적화를 요구한다. 이를 위해, 냉각팬은 PWM(Pulse Width Modulation)제어나 이중 팬(DUAL FAN)제어나 레지스터(RESISTOR)제어의 방식으로 가동함으로써 냉각팬의 작동점 최적화가 구현된다.

또한, 냉각팬은 모터의 구속 발생 시 발열에 대한 FAIL SAFETY를 요구한다. 특히, 단순저항으로의 기능을 갖는 레지스터는 모터 구속 시 흐르는 과도 전류로 높은 저항 발열을 발생함으로써 FAIL SAFETY가 중요할 수밖에 없다. 이를 위해, 레지스터는 공기중 방열에 의한 냉각이 이루어지는 방열 커버와 함께 과도 전류에 의한 높은 저항 발열 시 써멀 퓨즈 단자와 단락되는 써멀 퓨즈(Thermal Fuse)를 구비하고, 상기 써멀 퓨즈의 단락으로 모터 구속 상태에서 모터를 비롯한 냉각팬의 부품 소손이 방지되는 FAIL SAFETY 기능을 구현한다.

일본특개2002-50271(2002.2.15)

하지만, 레지스터는 방열 커버에 의해 공기중으로 써멀 퓨즈 단자와 코일의 복사열방열이 먼저 이루어진 후 써멀 퓨즈 단자와 써멀 퓨즈의 용접고정점이 복사열로 끊어지는 써멀 퓨즈 단락으로 진행됨으로써 써멀 퓨즈 단락 전 레지스터와 냉각팬 부품은 복사열로 인한 영향을 받는 상태로 된다.

이로 인해, 레지스터는 써멀 퓨즈를 통한 FAIL SAFETY 기능이 이루어진다 해도 레지스터와 냉각팬 부품의 소손이 발생될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 써멀 퓨즈와 접촉되는 용접부 단면 축소로 써멀 퓨즈 단자의 발열에 의한 전도열이 축소된 용접부 단면에 집중되고, 집중된 전도열이 써멀 퓨즈로 신속히 전달됨으로써 모터 구속 시 신속한 써멀 퓨즈 단락이 이루어지고, 특히 복사열의 대기 방출 지연으로 인한 레지스터와 냉각팬 부품 소손을 크게 저감시키는 열전도형 레지스터 및 이를 적용한 냉각팬의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열전도형 레지스터는 전류가 흐르는 코일, 전류를 통전시키는 전원단자, 고온 상승 시 단락이 이루어지는 써멀 퓨즈, 상기 써멀 퓨즈와 접점을 형성하는 써멀 퓨즈 단자를 포함하고; 상기 써멀 퓨즈에는 써멀 퓨즈의 직경보다 작은 직경의 접점 핀이 구비되고, 상기 써멀 퓨즈 단자에는 호형상 안착홈이 형성되며, 상기 접점 핀이 상기 안착홈에 끼워져 접합부위를 이루고, 상기 접합부위가 상기 써멀 퓨즈 단자의 전도열을 상기 써멀 퓨즈로 전달해 단락을 촉진하는 것을 특징으로 한다.

상기 써멀 퓨즈 단자는 상기 코일에 전류를 도통시키는 상기 전원단자가 내장된 커넥터 하우징에 안착된 베이스부, 상기 베이스부에서 연장되어 상기 안착홈을 형성한 퓨즈 접점부, 상기 퓨즈 접점부와 반대부위로 상기 베이스부에서 연장되어 상기 전원단자와 접촉되는 지지부로 이루어진다. 상기 베이스부와 상기 퓨즈 접점부의 사이에는 절개구간을 형성한 브랜치부가 더 형성되고, 상기 브랜치부의 끝으로 상기 퓨즈 접점부가 형성된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각팬은 접점 핀을 구비한 써멀 퓨즈와 호형상 안착홈을 형성한 써멀 퓨즈 단자를 갖추고, 상기 접점 핀이 상기 안착홈에 끼워져 형성하는 접합부위가 고온 상승 시 상기 써멀 퓨즈 단자에서 발생되는 복사열과 전도열 중 전도열을 집중시키며, 집중된 전도열이 상기 써멀 퓨즈로 신속히 전달되어 상기 써멀 퓨즈의 단락이 일어나는 열전도형 레지스터; 상기 열전도형 레지스터에 결합되고, 상기 복사열을 대기로 방출하는 방열 커버; 배터리에서 전류가 공급되도록 전기 회로를 형성하고, 상기 써멀 퓨즈의 단락으로 부품 소손이 방지되는 모터; 를 포함한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 레지스터는 써멀 퓨즈와 써멀 퓨즈 단자 간 열전도율을 크게 높여줌으로써 써멀 퓨즈 단락에 의한 레지스터의 FAIL SAFETY가 신속히 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 냉각 팬은 신속한 FAIL SAFETY가 이루어지는 레지스터를 적용함으로써 모터 구속 시 복사열에 의한 레지스터와 냉각팬 부품의 소손 방지, 열해 개선, 작동성 개선을 통한 고객 안전성 확보가 가능한 효과가 있고, 특히 저온 지역에서의 모터 구속 조건 시 써멀 퓨즈 단락 지연을 크게 단축함으로써 가장 중요시 되는 안전에 대한 강건성이 확보되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열전도형 레지스터의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 써멀 퓨즈 단자의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 써멀 퓨즈 단자(60)의 온도-시간의 선도 특성이고, 도 4는 본 발명에 따른 열전도형 레지스터가 적용된 냉각팬의 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 써멀 퓨즈와 써멀 퓨즈 단자의 전도열 집중상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 냉각팬의 모터 구속 시 열전도형 레지스터의 FAIL SAFETY 작동 상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 열전도형 레지스터의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 열전도형 레지스터(1)는 코일(10), 커넥터 하우징(20), 전원 단자(30), 지지대(40), 써멀 퓨즈(50), 써멀 퓨즈 단자(60)로 구성된다.

상기 코일(10)은 전원 단자(30)와 써멀 퓨즈(50) 및 써멀 퓨즈 단자(60)와 전원회로를 형성하고, 전류가 통전된다.

상기 커넥터 하우징(20)은 단자(30), 서포트(40), 써멀 퓨즈(50), 써멀 퓨즈 단자(60)를 조립하는 조립부위로 형성하고, 위쪽부위가 방열 커버(1-1)(도 4참조)로 가려짐으로써 코일(10), 커넥터 하우징(20), 전원 단자(30), 지지대(40), 써멀 퓨즈(50), 써멀 퓨즈 단자(60)가 외부로 노출되지 않는다.

상기 전원 단자(30)는 커넥터 하우징(20)의 내부로 조립되어 코일(10)을 감은 코일체를 좌,우 양쪽에서 지지하도록 돌출되며, 배터리 전원을 공급받는다, 상기 지지대(40)는 커넥터 하우징(20)의 내부로 조립되어 코일(10)을 감은 코일체를 좌,우 양쪽에서 지지하도록 돌출되며, 단자(30)의 안쪽으로 위치된다.

상기 써멀 퓨즈(50)는 접점 핀(50-1)과 접점이 형성되는 써멀 퓨즈 단자(60)를 매개로 전원 단자(30)와 전기 회로를 형성하고, 냉각팬의 모터 구속 시 발생되는 써멀 퓨즈 단자(60)의 복사열과 전도열중 전도열을 신속히 전달받아 단락이 발생된다. 상기 접점 핀(50-1)의 직경은 써멀 퓨즈(50)의 직경보다 작은 직경으로 이루어진다.

상기 써멀 퓨즈 단자(60)는 커넥터 하우징(20)의 내부로 조립되어 써멀 퓨즈(50)의 접점 핀(50-1)과 용접된 접점부위를 형성하고, 전원 단자(30)와 전기 회로를 형성한다. 특히, 상기 써멀 퓨즈 단자(60)는 비저항과 길이에 비례하면서 단면적에 반비례하는 저항체로서, 냉각팬의 모터 구속 시 발생되는 발열량은 시간에 비례하며, 이러한 특성을 고려해 비저항이 높은 STS계열을 적용함으로써 일정한 저항값을 갖도록 한다. 그러므로, 상기 써멀 퓨즈 단자(60)는 냉각팬의 모터 구속 시 발생되는 발열에 의한 복사열과 전도열을 접점 핀(50-1)의 접점부위로 집중시키고, 집중된 전도열이 써멀 퓨즈(50)로 신속히 전달됨으로써 써멀 퓨즈(50)의 단락이 신속하게 이루어진다.

한편, 도 2는 써멀 퓨즈 단자(60)의 상세 구조와 조립상태를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 써멀 퓨즈 단자(60)는 베이스부(61), 브랜치부(63), 퓨즈 접점부(65), 지지부(67)로 이루어진다.

구체적으로, 상기 베이스부(61)는 수평부과 수직부의 절곡구조로 "┛"자 형상을 이룸으로써 수평부를 커넥터 하우징(20)의 내부로 안착시킨 상태에서 수직부가 써멀 퓨즈(50)쪽으로 돌출된다.

구체적으로, 상기 브랜치부(63)는 베이스부(61)의 수직부와 평행한 절개구간을 형성함으로써 퓨즈 접점부(65)를 베이스부(61)의 수직부에서 분리시켜준다.

구체적으로, 상기 퓨즈 접점부(65)는 브랜치부(63)의 한쪽 끝에서 이어져 브랜치부(63)와 간격을 두고 평행하게 배열되고, 브랜치부(63)의 전체 길이 대비 약 1/2 길이로 형성된다. 특히, 상기 퓨즈 접점부(65)는 그 끝부위에 호형상의 안착홈(65A)을 더 형성하고, 상기 안착홈(65A)이 형성된 부위가 퓨즈 접점부(65)와 90도 꺾인 절곡부(65-1)를 형성하며, 상기 안착홈(65A)은 상기 퓨즈 접점부(65)에서 90도 꺾인 절곡부(65-1)의 개구된 슬롯에 형성된다. 그러므로, 상기 퓨즈 접점부(65)는 써멀 퓨즈(50)의 접점 핀(50-1)이 안착홈(65A)으로 끼워져 절곡부(65-1)로 지지된다.

구체적으로, 상기 지지부(67)는 베이스부(61)의 수직부와 서로 대향되도록 수평부에서 90도 절곡됨으로써 베이스부(61)를 커넥터 하우징(20)의 내부로 안착시킨 상태에서 써멀 퓨즈(50)의 반대쪽으로 돌출된다. 상기 지지부(67)는 전원 단자(30)와 용접된다.

한편, 도 3은 써멀 퓨즈 단자(60)의 온도-시간의 선도를 나타낸다. 이는, 베이스부(61)의 폭 크기를 기준으로 할 때 브랜치부(63)와 퓨즈 접점부(65) 및 지지부(67)의 각각은 상대적으로 작은 폭 크기를 형성하고, 상기 브랜치부(63)와 상기 퓨즈 접점부(65) 및 상기 지지부(67)의 각각은 서로에 대해 폭 크기를 달리한 패턴 저항으로 작용함으로써 높은 열발생량과 신속한 열전도성을 가질 수 있음을 나타낸다.

본 실시예의 써멀 퓨즈 단자(60)는 전체적인 크기와 각 구성요소의 수치 비율 등을 최적화함으로써 온도-시간 선도와 같이 써멀 퓨즈(50)의 단락이 약 40초에 일어남을 실험적으로 입증하였다. 특히, 이러한 실험결과는 저온 지역에서의 모터 구속 조건에서는 9분~10분 이상 소요되던 단락 시간 지연을 1분이내로 단축함으로써 가장 중요시 되는 안전에 대한 강건성 확보와 함께 열해 개선 및 작동성 개선을 통한 고객 안전성 확보도 가능함이 실험적으로 입증되었다.

한편, 도 4는 본 실시예에 따른 냉각팬(100)의 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 냉각팬(100)은 모터(100-1)와 방열커버(1-1)가 적용된 열전도형 레지스터(1)를 갖추고, 상기 열전도형 레지스터(1)는 차량 퓨즈(200-1)를 구비한 전원선으로 차량의 배터리(200)와 전기회로를 형성한다. 또한, 상기 열전도형 레지스터(1)는 코일(10), 커넥터 하우징(20), 전원 단자(30), 지지대(40), 써멀 퓨즈(50), 써멀 퓨즈 단자(60)로 구성됨으로써 도 1내지 3을 통해 기술된 열전도형 레지스터(1)와 동일하다.

한편, 도 5,6은 냉각팬(100) 또는 모터(100-1)의 구속 시 레지스터(1)의 FAIL SAFETY 작동 상태를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 써멀 퓨즈 단자(60)와 써멀 퓨즈(50)가 서로 결합되면, 퓨즈 접점부(65)는 써멀 퓨즈(50)의 접점 핀(50-1)이 안착홈(65A)으로 끼워져 절곡부(65-1)로 지지되고, 안착홈(65A)이 접점 핀(50-1)과 형성하는 용접부 접점(K)을 반원형상에 집중시켜줌으로써 써멀 퓨즈 단자(60)와 써멀 퓨즈(50)의 저항이 증대된다. 그러므로, 써멀 퓨즈 단자(60)는 저항 증대만큼 높아진 온도에 의한 전도열을 용접부 접점(K)에 집중시킴으로써 써멀 퓨즈(50)의 단락이 신속하게 일어난다.

그 결과 도 6과 같이, 냉각팬(100) 또는 모터(100-1)의 구속에 의한 써멀 퓨즈 단자(60)의 발열로 복사열과 전도열이 발생될 때, 복사열과 전도열은 방열 커버(1-1)로 모아져 대기로 방출되다가 써멀 퓨즈 단자(60)와 써멀 퓨즈(50)의 접합부위를 통해 전도열의 집중으로 써멀 퓨즈(50)의 단락이 신속하게 이루어진다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각팬(100)은 접점 핀(50-1)을 구비한 써멀 퓨즈(50)와 호형상 안착홈(65A)을 형성한 써멀 퓨즈 단자(60)를 갖추고, 접점 핀(50-1)이 안착홈(65A)에 끼워져 형성하는 접합부위가 고온 상승 시 써멀 퓨즈 단자(60)에서 발생되는 복사열과 전도열 중 전도열을 집중시키며, 집중된 전도열이 써멀 퓨즈(50)로 신속히 전달됨으로써 써멀 퓨즈(50)의 신속한 단락이 일어나는 열전도형 레지스터(1)를 갖춤으로써 모터(100-1)의 구속과 같은 상황에서 효과적인 FAIL SAFETY 작동으로 복사열에 의한 부품 소손 방지, 열해 개선, 고객 안전성 확보가 가능하고, 특히 저온 지역에서의 모터 구속 조건 시 써멀 퓨즈 단락 지연을 크게 단축함으로써 가장 중요시 되는 안전에 대한 강건성이 확보된다.

1 : 열전도형 레지스터 1-1 : 방열 커버
10 : 코일 20 : 커넥터 하우징
30 : 전원 단자 40 : 지지대
50 : 써멀 퓨즈 50-1 : 접점 핀
60 : 써멀 퓨즈 단자 61 : 베이스부
63 : 브랜치부 65 : 퓨즈 접점부
65A : 안착홈 65-1 : 절곡부
67 : 지지부
100 : 냉각팬 100-1 : 모터
200 : 배터리 200-1 : 차량 퓨즈

Claims

전류가 흐르는 코일, 전류를 통전시키는 전원단자, 고온 상승 시 단락이 이루어지는 써멀 퓨즈, 상기 써멀 퓨즈와 접점을 형성하는 써멀 퓨즈 단자로 구성된 레지스터에 있어서,
상기 써멀 퓨즈에는 써멀 퓨즈의 직경보다 작은 직경의 접점 핀이 구비되고; 상기 써멀 퓨즈 단자에는 호형상 안착홈이 형성되며, 상기 접점 핀이 상기 안착홈에 끼워져 접합부위를 이루고, 상기 접합부위가 상기 써멀 퓨즈 단자의 전도열을 상기 써멀 퓨즈로 전달해 단락을 촉진하는 것을 특징으로 하는 열전도형 레지스터.
청구항 1에 있어서, 상기 써멀 퓨즈 단자의 재질은 STS계열인 것을 특징으로 하는 열전도형 레지스터.
청구항 1에 있어서, 상기 써멀 퓨즈 단자는 상기 코일에 전류를 도통시키는 상기 전원단자가 내장된 커넥터 하우징에 안착된 베이스부, 상기 베이스부에서 연장되어 상기 안착홈을 형성한 퓨즈 접점부, 상기 퓨즈 접점부와 반대부위로 상기 베이스부에서 연장되어 상기 전원단자와 접촉되는 지지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전도형 레지스터.
청구항 3에 있어서, 상기 안착홈은 상기 퓨즈 접점부에서 90도 꺾인 절곡부의 개구된 슬롯에 형성된 것을 특징으로 하는 열전도형 레지스터.
청구항 3에 있어서, 상기 베이스부와 상기 퓨즈 접점부의 사이에는 절개구간을 형성한 브랜치부가 더 형성되고, 상기 브랜치부의 끝으로 상기 퓨즈 접점부가 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도형 레지스터.
접점 핀을 구비한 써멀 퓨즈와 호형상 안착홈을 형성한 써멀 퓨즈 단자를 갖추고, 상기 접점 핀이 상기 안착홈에 끼워져 형성하는 접합부위가 고온 상승 시 상기 써멀 퓨즈 단자에서 발생되는 복사열과 전도열 중 전도열을 집중시키며, 집중된 전도열이 상기 써멀 퓨즈로 신속히 전달되어 상기 써멀 퓨즈의 단락이 일어나는 열전도형 레지스터;
상기 열전도형 레지스터에 결합되고, 상기 복사열을 대기로 방출하는 방열 커버;
배터리에서 전류가 공급되도록 전기 회로를 형성하고, 상기 써멀 퓨즈의 단락으로 부품 소손이 방지되는 모터;
를 포함한 것을 특징으로 하는 냉각팬.