KR20180030400A - 고전류 모터를 차량의 통합 전자 시스템의 인쇄 회로 기판에 연결시키기 위한 가요성 커넥터 시스템 - Google Patents

고전류 모터를 차량의 통합 전자 시스템의 인쇄 회로 기판에 연결시키기 위한 가요성 커넥터 시스템 Download PDF

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Abstract

차량용 통합 전자 시스템은 하우징, 하우징에 장착되는 회로 기판, 회로 기판에 고정되고 회로 기판으로부터 연장되는 하나 이상의 회로 기판 전기 단자, 및 권취부들을 가지는 전기 모터를 포함한다. 하나 이상의 모터 전기 단자는 회로 기판 전기 단자에 연결된다. 가요성 와이어는, 하나 이상의 회로 기판 전기 단자에 커플링될 때 하나 이상의 모터 전기 단자가 상이한 축선들에 대해 이동하는 것을 가능하도록, 권취부들과 하나 이상의 모터 전기 단자 사이에 전기적으로 연결된다.

Description

고전류 모터를 차량의 통합 전자 시스템의 인쇄 회로 기판에 연결시키기 위한 가요성 커넥터 시스템 {FLEXIBLE CONNECTOR SYSTEM FOR CONNECTING A HIGH CURRENT MOTOR TO A ＰＣＢ OF AN INTEGRATED ELECTRONICS SYSTEM OF A VEHICLE}
본 출원은 2014년 1월 8일에 출원된 미국 가출원 번호 61/924,878호의 우선권 목적들을 위한 이익을 주장하며, 이에 의해서 이의 내용은 본 명세서 내에 인용에 의해 포함된다.
본 발명은 일반적으로 가요성 커넥터 시스템에 관한 것이고, 보다 특별히 모터와 연관되는 단자(terminal)들과 회로 기판 상에 고정된 단자들 사이에서 공차 (tolerance) 문제들을 줄이거나 제거하는 고전류 AC 모터 적용들을 위한 가요성 커넥터 시스템에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 도면 부호 10으로 총칭되는, 통상적인 통합 전자 시스템의 횡 단면은 3-상(three-phase) 브러쉬리스(brushless) DC 모터(12)를 가지는 것으로 도시된다. 본 시스템(10)은 모터(12)와 인쇄 회로 기판(PCB)(17) 상의 커넥터(15) 사이에 전기적 연결을 이루는 가요성 커넥터(14)를 포함한다. 가요성 커넥터는 커넥터(15)와의 전기적 연결의 공차들을 수용하지만, 이 시스템(10)은 낮은 정격 전류(rated current)를 가지고 작은 게이지 와이어(gage wire)를 사용하고 따라서 차량 내에의 사용을 위한 고전류(예를 들어 50 암페어(A)) AC 모터들을 이용할 수 없다. 또한 공차들을 수용하기 위한 가요성 커넥터(14)의 운동이 매우 제한적이다.
또한, 통상적인 브러쉬리스 DC 모터(12) 상의 단자(16)들은 모터 권취부(winding) 와이어들을 암 단자(female terminal)(19)에 연결시키는 것을 용이하게 하는 모터 권취부(18)의 부품이다. 이러한 구성은 고전류 AC 모터들에 적용할 수 없는데, 이는 이러한 모터들은 더 두꺼운 와이어 권취부들을 요구하고 모터 단자 위치는 모터 권취부에 가깝지 않은 모터 하우징 상에 있기 때문이다.
따라서, 고전류 모터들과 연관된 단자들을 차량의 통합 전자 시스템의 회로 기판 상의 고정된 단자들에 전기적으로 연결시키기 위한 가요성 커넥터 시스템에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 목적은 상기에 언급된 필요성을 충족시키는 것이다. 본 발명의 원리들에 따라, 이러한 목적은 하우징, 하우징에 장착되는 회로 기판, 회로 기판에 고정되고 회로 기판으로부터 연장되는 하나 이상의 회로 기판 전기 단자, 및 권취부들을 가지는 전기 모터를 포함하는 차량용 통합 전자 시스템에 의해 달성된다. 하나 이상의 모터 전기 단자는 회로 기판 전기 단자에 연결된다. 가요성 와이어는, 하나 이상의 회로 기판 전기 단자에 커플링될 때 하나 이상의 모터 전기 단자가 상이한 축선들에 대해 이동하는 것을 가능하도록, 권취부들과 하나 이상의 전기 단자들 사이에 전기적으로 연결된다.
실시예의 또 다른 양태에 따라, 모터를 차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 전기적으로 연결시키기 위한 방법이 제공된다. 회로 기판은 회로 기판에 고정되고 회로 기판으로부터 연장되는 하나 이상의 회로 기판 전기 단자를 포함한다. 본 방법은 모터의 권취부들과 모터 전기 단자 사이에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 가요성 와이어를 제공한다. 모터 전기 단자는 고정된 회로 기판 전기 단자에 대해 이동되어 그와 정렬된다. 이후에 모터 전기 단자가 고정된 회로 기판 전기 단자에 연결된다.
작동의 방법들, 구조물의 관련 요소들의 기능들, 부품들의 조합 및 제조의 경제성들 뿐만 아니라, 실시예들의 다른 목적들, 특징들 및 특성들은 첨부 도면들을 참조하여 후속하는 상세한 설명 및 첨부된 청구항들을 고려할 때 더 명백해질 것이며, 이의 모든 것은 본 명세서의 일부분을 형성한다.
본 발명은 첨부 도면들과 함께 설명되는 이의 바람직한 실시예에 대한 후속하는 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 참조 번호들은 동일한 부품을 지칭한다.
도 1은 3-상 브러쉬리스 DC 모터 및 가요성 커넥터를 가지는 통상적인 통합 전자 시스템의 횡 단면이다.
도 2는 실시예에 따라, 가요성 커넥터 시스템을 갖춘 AC 전기 모터를 가지는 통합 전자 시스템의 부분에 대한 횡 단면이다.
도 3은 도 2의 통합 전자 시스템의 부분에 대한 분해도이다.
바람직한 실시예(들)의 후속하는 설명은 단지 사실상 예시적인 것이고, 결코 본 발명, 이의 적용예, 또는 사용들을 제한하는 것을 의도하지 않는다.
도 2를 참조하면, 도면 부호 10'으로 총칭되는, 차량의 통합 전자 시스템의 일부분이 도시된다. 시스템(10')은, 예를 들어 전기 클러치 구동기 시스템(electric clutch actuator system)이다. 시스템(10')은, 도면 부호 12'로 총칭되어 도시된 AC 전기 모터 조립체를 포함하며, 상기 시스템은 실시예에 따라 도면 부호 20으로 총칭되는 가요성 커넥터 시스템을 가진다. 모터 조립체(12')는 바람직하게는 (50 암페어(Amp)와 같은) 고전류 3-상 AC 모터인 모터(23)를 포함한다. 가요성 커넥터 시스템(20)을 갖춘 모터 조립체(12')는 또한 전동식 파워 스티어링(electric power steering), 전동식 오일 펌프, 및 전자 차동 제한 장치(electronics limited slip differential system)들과 같은 통합 전자 시스템을 가지는 다른 고전류 3-상 AC 모터 적용예들에 대해 적합하다.
모터 조립체(12')는 전기 모터(23)의 회전가능한 샤프트(shaft)(26)를 수용하는 본체(24)를 포함한다. 본체(24)는 전자 시스템(10')의 하우징(30)과 연관된다. 인쇄 회로 기판(PCB)(32)은 전자 시스템의 하우징(30)에 장착되고 일반적으로 본체(24)에 인접한다. 인쇄 회로 기판(32)은 인쇄 회로 기판(32) 상에 고정되고 인쇄 회로 기판으로부터 본체(24)의 개구부(aperture)(28) 내로 연장되는 하나 이상의 숫(male) 인쇄 회로 기판 단자(34)를 포함한다(도 1). 세 개의 단자(34)들은 실시예에서 도시되지만, 그러나 적용예에 따라 더 많이 또는 더 적게 제공될 수 있다.
가요성 커넥터 시스템(20)은 숫 단자(34)를 수용할 수 있도록 본체(24) 내의 개구부(28)를 통해 배치되는 하나 이상의 암(female) 모터 전기 단자(36)를 포함한다. 그 실시예에서, 세 개의 암 단자(36)들에는 연관된 숫 단자(34)와 결합하는 각각의 단자(36)가 제공된다. 각각의 암 단자(36)는 모터(23)의 권취부(41)들에 전기적으로 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 가요성 편조 메쉬 와이어(flexible braided mesh wire)(40)에 연결된다. 가요성 편조 메쉬 와이어(40)로 인해, 각각의 암 단자(36)는 연관된 숫 단자(34)에 대해 암 단자(36)를 정렬하도록 상응하는 개구부(28) 내에서 제 1 축선(42)(예를 들어, X 축선) 및 제 2 축선(44)(예를 들어, Y 축선)을 따라 이동되거나 떠오를(float) 수 있다. 조립 동안, 암 단자(36)가 연관된 숫 단자(34)를 수용하며, (숫 단자와 연결되는) 그리고 각각의 암 단자(36)가 각 축선(42, 44)을 따라 이동할 수 있는 능력으로 인해, X 및 Y 방향으로 고정된 숫 단자(34)의 공차들이 수용될 수 있다. 통합 전자 시스템(10')에 대한 모터(23)의 블라인드결합(blind mate)이 수행될 때, X 및 Y 방향에서의 떠오름이 조립 공정들에 요구된다. 또한, 암 단자(36)의 떠오름은 또한 숫 단자(34) 상의 솔더 조인트(solder joint)들에 대한 응력 제거(stress relief)를 제공한다.
편조 메쉬 와이어(40)는 고전류 AC 모터 적용예를 가능하게 하고 연결된 암 단자(36)에 가요성(flexibility)을 제공한다. 와이어(40) 및 암 단자(36)의 정격 전류는 모터(23)의 정격 전류와 실질적으로 동일하도록 특별하게 선택된다. 비록 실시예에서 암 단자(36)가 와이어(40)에 연결되지만, 와이어(40)는, 결합용 고정된 암 단자(36)를 포함하는 인쇄 회로 기판(32)에 의해, 숫 커넥터(34)에 연결될 수 있는 것이 이해될 수 있다.
이전의 바람직한 실시예들은 바람직한 실시예들을 사용하는 방법들을 예시하는 것뿐만 아니라, 본 발명의 구조적인 그리고 기능적인 원리들을 예시하기 위한 목적들을 위해 도시되었고 설명되었으며, 그리고 이러한 원리들로부터 벗어남 없이 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명은 후속하는 특허청구범위들의 사상 내에서 포함되는 모든 수정예들을 포함한다.

Claims (11)

  1. 차량용 통합 전자 시스템으로서,
    하우징,
    하우징에 장착되는 회로 기판,
    회로 기판에 고정되고 회로 기판으로부터 연장되는 하나 이상의 회로 기판 전기 단자,
    권취부들을 갖는 전기 모터,
    회로 기판 전기 단자에 연결되는 하나 이상의 모터 전기 단자, 및
    하나 이상의 회로 기판 전기 단자에 커플링될 때 하나 이상의 모터 전기 단자가 상이한 축선들에 대해 이동하는 것이 가능하도록 권취부들과 하나 이상의 모터 전기 단자 사이에서 전기적으로 연결되는 가요성 와이어를 포함하는,
    차량용 통합 전자 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 회로 기판 전기 단자는 숫 단자이고, 하나 이상의 모터 전기 단자는 암 단자인,
    차량용 통합 전자 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    모터는 약 50 암페어의 정격 전류를 갖는 3-상 AC 모터인,
    차량용 통합 전자 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    연관된 회로 기판 전기 단자와 각각 결합하는 세 개의 모터 전기 단자들이 제공되는,
    차량용 통합 전자 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    가요성 와이어는 편조 메쉬 와이어인,
    차량용 통합 전자 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    일반적으로 회로 기판에 인접한 본체를 더 포함하며, 본체는 본체를 관통하는 하나 이상의 개구부를 가지며, 하나 이상의 모터 전기 단자는 개구부 내에서 하나 이상의 회로 기판 전기 단자와 결합하는,
    차량용 통합 전자 시스템.
  7. 회로 기판에 고정되고 회로 기판으로부터 연장되는 하나 이상의 회로 기판 전기 단자를 포함하는, 차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법으로서,
    모터의 권취부들과 모터 전기 단자 사이에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 가요성 와이어를 제공하는 단계,
    고정된 회로 기판 전기 단자와 정렬되도록 상기 회로 기판 전기 단자에 대해 모터 전기 단자를 이동시키는 단계, 및
    모터 전기 단자를 고정된 회로 기판 전기 단자에 연결시키는 단계를 포함하는,
    차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    모터는 약 50 암페어의 정격 전류를 가지는 3-상 AC 모터이고, 전기 단자와 연결되는 하나 이상의 가요성 와이어를 제공하는 단계는 모터의 정격 전류와 실질적으로 동일한 정격 전류를 갖도록 가요성 와이어 및 모터 전기 단자를 선택하는 단계를 포함하는,
    차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    하나 이상의 회로 기판 전기 단자는 숫 단자이고, 하나 이상의 모터 전기 단자는 암 단자인,
    차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    가요성 와이어는 편조 메쉬 와이어로서 제공되는,
    차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    일반적으로 회로 기판에 인접한 본체를 더 포함하며, 본체는 본체를 관통하는 하나 이상의 개구부를 가지며, 상기 연결시키는 단계는 모터 전기 단자를 개구부의 회로 기판 전기 단자와 연결시키는 단계를 포함하는,
    차량용 통합 전자 시스템의 회로 기판에 모터를 전기적으로 연결시키기 위한 방법.
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