KR20210115988A - 팬 모터와 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 연구 개발된 것으로서, 자동차의 실내 공기의 온도, 습도 상태의 감지뿐만 아니라 차량의 먼지 혼탁 상태를 감지하여 공기청정기의 운전 제어까지 작동하는 일종의 센서 모듈 등에 적용되며 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이트 요크를 포함하여 구성된 스테이터부와, 상기 스테이트 요크의 상면과 이격된 마그네트와 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부 등으로 구성된 브러시레스 모터를 구동원으로 하는 팬 모터에서, 상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고, 상기 회로기판의 상부에는 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스를 설치함으로써, 팬 모터가 외부 힘으로 인해 로터가 축 방향으로 흔들림에 의하여 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 소음 문제를 개선할 수 있는 팬 모터와 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.

Description

팬 모터와 이를 포함하는 전자기기 {Fan Motor and Electronic Device comprising the same}

본 발명은 자동차의 실내 공기의 온도, 습도 상태의 감지뿐만 아니라 차량의 먼지 혼탁 상태를 감지하여 공기청정기의 운전 제어까지 작동하는 일종의 센서 모듈 등에 적용되는 팬 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이트 요크를 포함하여 구성된 스테이터부;와, 상기 스테이트 요크의 상면과 이격된 마그네트와, 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부;와, 상기 로터부의 회전 중심이 되어 회전하는 샤프트를 포함하고, 내주면에 상기 마그네트가 고정 결합되는 다수개의 임펠러가 형성된 팬 부재;와, 상기 스테이터부를 수용하는 바디부;와, 흡기구 및 배기구가 형성되고 상기 바디부 상단에 설치되어 상기 다수개의 임펠러를 수용하는 커버부; 등으로 구성된 팬 모터에서, 상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고, 상기 회로기판의 상부에는, 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스를 설치함으로써, 팬 모터가 외부 힘으로 인해 로터가 축 방향으로 흔들림에 의하여 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 소음 문제를 개선할 수 있는 팬 모터와 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.

일반적으로 팬 모터는 전기적 에너지를 회전력과 같은 기계적 에너지로 변환시키는 모터를 포함하고, 상기 팬 모터는 로터(rotor)가 고정자(stator)의 외측 또는 내측에 배치되는지 여부에 따라 아우터 로터형 팬 모터(Outer rotor type fan motor)과 이너 로터형 팬 모터(Inner rotor type fan motor) 및 플랫 타입 팬 모터(Flat Type fan motor) 등으로 분류되고, 상기 플랫 타입 팬 모터는　마그네트와 코일이 상하로 배치된 것으로서 상기 코일의 엣지부로 순차적으로 전자기력이 흐르게 하여 상기 전자기력에 의하여 상기 마그네트가 회전하는 구조이다. 상기 팬 모터는 직류(DC)모터에서 브러시와 정류자를 없애고 다극의 마그네트 로터를 구비하며 상기 마그네트 로터의 주위에 구동코일을 마련하여 회전자기장을 발생시켜서 상기 마그네트 로터를 구동시키는 브러시리스 모터를 채용하고 있다.

종래의 팬 모터는 로터가 축 방향(상, 하)으로 움직이지 않도록 요크와 로터의 마그넷이 서로 인력으로 잡아주고 있으나 외부에서 힘이 가해질 때, 인력이 끊겨 상기 로터가 상, 하로 움직일 수 있다. 이때, 상기 로터의 샤프트와 바디부가 부딪히며 발생하는 소리(Rattle noise)가 발생하는 문제가 있었다.

상기와 같은 브러시리스 팬 모터와 관련하여서는 특허등록 제 10-1828065호 및 특허등록 10-1916417호 등에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 연구 개발된 것으로서, 자동차의 실내 공기의 온도, 습도 상태의 감지뿐만 아니라 차량의 먼지 혼탁 상태를 감지하여 공기청정기의 운전 제어까지 작동하는 일종의 센서 모듈 등에 적용되며 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이트 요크를 포함하여 구성된 스테이터부와, 상기 스테이트 요크의 상면과 이격된 마그네트와 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부 등으로 구성된 브러시레스 모터를 구동원으로 하는 팬 모터에서, 상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고, 상기 회로기판의 상부에는 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스를 설치함으로써, 팬 모터가 외부 힘으로 인해 로터가 축 방향으로 흔들림에 의하여 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 소음 문제를 개선할 수 있는 팬 모터와 이를 포함하는 전자기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팬 모터는, 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이터 요크를 포함하여 구성된 스테이터부;와, 상기 스테이터 요크의 상면과 이격된 마그네트와, 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부;와, 상기 로터부의 회전 중심이 되어 회전하는 샤프트를 포함하고, 내주면에 상기 마그네트가 고정 결합되는 다수개의 임펠러가 형성된 팬부재;와, 상기 스테이터부를 수용하는 바디부;와, 흡기구 및 배기구가 형성되고, 상기 바디부 상단에 설치되어 상기 다수개의 임펠러를 수용하는 커버부;를 포함하여 구성된 팬 모터에 있어서, 상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고, 상기 회로기판의 상부에는, 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 미들 케이스가 상기 샤프트를 회전 지지하는 길게 형성된 베어링을 축 지지하기 위한 베어링 하우징이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 스테이터 요크가 판형 부재로서 상기 미들 케이스의 하부에 형성된 홈부에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 베어링 하우징의 상단부가 상기 베어링의 이탈을 방지 위한 베어링 지지부가 내주면으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 베어링 지지부에 대하여 인서트 사출로 고정하거나, 적어도 하나 이상의 코킹을 하거나 또는 열융착으로 고정하여 상기 베어링의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 베어링 지지부와 상기 베어링 사이에 이탈방지부재가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 미들 케이스의 하부 중앙에 위치결정돌기가 형성되고, 상기 위치결정돌기와 대응하는 위치로 상기 회로기판에 위치결정홀이 형성되어 고정 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 베어링 하우징 내부 바닥면과 상기 샤프트의 하단부 사이에는 러버를 설치하여, 상기 베어링 하우징과 상기 샤프트가 마찰되지 않도록 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하는 팬 모터가 적용되는 전자기기인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 팬 모터는 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이트 요크를 포함하여 구성된 스테이터부와, 상기 스테이트 요크의 상면과 이격된 마그네트와 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부 등으로 구성된 브러시레스 모터를 구동원으로 하는 팬 모터에서, 상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고, 상기 회로기판의 상부에는 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스를 설치함으로써, 팬 모터가 외부 힘으로 인해 로터가 축 방향으로 흔들림에 의하여 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 소음 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 베어링 하우징 내부 바닥면과 상기 샤프트의 하단부 사이에는 러버를 설치하여, 상기 베어링 하우징과 상기 샤프트가 마찰되지 않도록 형성함으로써, 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 마찰로 야기될 수 있는 소음 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 팬 모터의 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 팬 모터가 조립이 완료된 상태의 사시도
도 3은 도 2의 단면도
도 4는 본 발명에서 바디부에 회로기판 등이 조립된 상태를 도시한 도면
도 5의 (a)는 미들 케이스의 상부에서 본 사시도이고 도 5의 (b)는 상기 미들 케이스의 하부에서 본 사시도
도 6은 본 발명에서 회로기판과 미들 케이스 등의 분해 사시도

본 발명에 따른 팬 모터는 자동차의 실내 공기의 온도, 습도 상태의 감지뿐만 아니라 자동차의 실내 공기의 온도, 습도 상태의 감지뿐만 아니라 차량의 먼지 혼탁 상태를 감지하여 공기청정기의 운전 제어까지 작동하는 일종의 센서 모듈 등에 적용되며 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이트 요크를 포함하여 구성된 스테이터부와, 상기 스테이트 요크의 상면과 이격된 마그네트와 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부 등으로 구성된 브러시레스 모터를 구동원으로 하는 팬 모터에 관한 것으로서, 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 팬 모터는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 흡기구(11) 및 배기구(12)가 형성된 커버부(10);와, 상기 커버부(10)의 내부에 형성된 팬 부재 수용부에 수용되어 로터부의 회전 중심이 되어 회전하는 샤프트(42)를 포함하고, 내주면에 마그네트(43)가 고정 결합되는 다수개의 임펠러(22)가 형성된 팬 부재(20);와, 구동 코일이 감긴 코일(31)과 상기 코일(31)의 하부에 설치된 스테이트 요크(32)를 포함하여 구성된 스테이터부;와, 상기 스테이트 요크(32)의 상면과 이격된 상기 마그네트(43)와, 상기 마그네트(43)의 상면에 밀착 설치된 백요크(41)를 포함하여 구성된 로터부;와, 상기 스테이터부의 구동을 위해 상기 코일(31)에 구동 전원 및 제어 신호를 발생하는 회로기판(60);과, 상기 커버부(10)의 하부에 설치되어 상기 스테이터부와 회로기판(60) 등을 수용하는 바디부(80); 등으로 구성된다. 또한, 상기 스테이터부의 구동을 위한 상기 회로기판(60)이 상기 스테이터 요크(32)의 하부에 배치되고, 상기 회로기판(60)의 상부에는, 상기 스테이터 요크(32)와 상기 마그네트(43)의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스(70)가 설치된다. 그 외 외부 전기단자와 접속되는 다수개의 접속 핀(61a)으로 구성되어 상기 회로기판(60)과 전기적 접속되는 핀 헤더(61) 등으로 구성된다.

상기 커버부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 흡기구(11) 및 배기구(12)가 형성되어 상기 로터부의 회전시 와류실을 통해서 공기를 흡입, 배출할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

상기 팬 부재(20)는 하부에 수용공간이 형성되고 그 수용공간 내에 상기 로터부와 고정 결합되는 팬 부재 몸체(21)와, 상기 팬부재 몸체(21)의 상부에 일체로 형성된 다수개의 임펠러(22) 등으로 구성되고, 상기 샤프트(42)의 상단부에 고정 결합되어 상기 샤프트(42)가 회전할 때 상기 팬부재(20)도 회전하는 구조로 되어 있다.

상기 스테이터부는 구동 코일이 감긴 코일(31)과 상기 코일(31)의 하부에 설치된 스테이트 요크(32) 등으로 구성되고, 상기 코일(31)은 별도의 보빈을 구성하지 않고 상기 공심 코일에 전원 인가시 상기 코일(51) 의 엣지부에서 나오는 전자기력을 이용하기 위해 원형이 아닌 사각 형상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 로터부는 상기 스테이트 요크(32)의 상면과 이격된 마그네트(33)와, 상기 마그네트(43)의 상면에 밀착 설치된 백요크(41) 등으로 구성되어 상기 스테이터부에 구동 전원이 공급되면 회전축이 회전하고, 상기 회전축(42)의 상단부에 고정 결합된 상기 팬 부재(20)도 회전하는 구조로 되어 있다. 상기 백요크(41)은 상기 마그네트(43)를 고정하고 상기 마그네트(43)의 자력을 더 강하게 발생시킬 수 있다.

상기 미들 케이스(70)는 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 상기 샤프트(42)를 회전 지지하는 길게 형성된 베어링(51)을 축 지지하기 위한 베어링 하우징(50)과 일체로 형성한다. 상기 미들 케이스(70)는 하부에 적어도 하나 이상의 고정 돌기부(73)(도 5에서는 4개가 도시됨)가 형성되고. 상기 고정 돌기부(73)와 대응하는 위치에 도 6에 도시된 바와 같이 상기 회로기판(60)에 관통홀(64)이 형성되어 관통된 상기 고정 돌기부(73)를 열융착으로 상기 미들 케이스(70)와 상기 회로기판(60)을 견고히 고정한다. 또한, 상기 미들 케이스(70)의 상부에 상부 홈부(71)를 형성하고 그 홈부(71)에 상기 코일(31)를 안착시켜 설치한다. 또한, 상기 코일(31)을 상기 홈부(71)에 견고하게 고정하기 위하여 접작제 등으로 본딩하여 고정하는 것이 바람직하다.

상기 미들 케이스(70)의 하부에 형성된 하부 홈부(74)에 판형 부재로 된 상기 스테이터 요크(32)를 안착시켜 설치한다. 상기 스테이터 요크(32)는 초기 시작 위치를 결정하고 사점을 방지해주는 부품으로서 다각형으로 되어 있다. 상기 스테이트 요크(32)를 다각형으로 형성함으로써, 상기 스테이트 요크(32)의 다각형의 각 꼭지점은 다극 착자된 마그네트(43)의 각각의 N극과 S극의 중심점과 일치되어 상기 로터부의 시작 위치가 결정되므로 센싱용 마그네트를 삭제할 수 있는 이점이 있다.

상기 미들 케이스(70)와 일체로 형성된 상기 베어링 하우징(50)은 그 상단부가 상기 베어링(51)의 이탈을 방지 위해 절개된(V형) 형상의 베어링 지지부(52)가 내주면으로 형성되어 있다. 상기 베어링 지지부(52)는 인서트 사출로 고정하거나, 적어도 하나 이상의 코킹을 하거나 또는 열융착으로 고정하여 끼워 맞춤으로 압입된 상기 베어링(51)의 이탈을 방지하게 한다.

상기 베어링(51)의 상부면과 상기 베어링 지지부(52) 사이에 공간(간격)을 줄이기 위한 와셔 등과 같은 이탈방지부재를 더 설치하여 상기 베어링 지지부를 인서트 사출, 코킹 또는 열융착을 할 수 있다.

상기 미들 케이스(70)는 그 하부 중앙에 일정 높이로 돌출된 위치결정돌기(72)가 형성되고, 상기 위치결정돌기(72)와 대응하는 위치에 상기 회로기판(60)에 위치결정홀(63)이 형성되어 고정 지지되게 함으로써, 부품 조립시 작업이 용이하다는 이점이 있다.

상기와 같이 미들 케이스(70)를 추가함으로써 상기 마그네트(43)과 상기 스테이터 요크(32)에서 발생하는 인력(引力)을 증가시켜 외부 힘으로 인해 로터가 축 방향으로 흔들리는 경우가 있더라도 상기 로터를 상, 하로 움직이지 못하도록 잡아주게 되어[즉, 상기 마그네트(43)과 상기 스테이터 요크(32) 사이의 거리 축소로 인한 인력(引力)이 증가됨에 따라, 상기 로터가 축 방향으로 이탈하려는 힘을 억제시킬 수 있어] 바디부(80)와 샤프트(32) 사이에서 발생하는 소음을 사전에 방지할 수 있다.

상기 회로기판(60)에 다수개의 기판 체결공(62)를 형성하고, 상기 기판 체결공(62)과 대응하는 위치에 상기 바디부(80)에 고정돌기(81)가 형성되어 상기 회로기판(60)을 상기 바디부(80)에 고정되게 한다.

한편, 상기 베어링 하우징(50) 내부 바닥면과 상기 샤프트(42)의 하단부(42a), 즉 샤프트 안착부 사이에 러버(미도시)를 설치하여, 상기 베어링 하우징(50)과 상기 샤프트(42)가 마찰되지 않도록 형성하게 할 수 있다. 이로 인하여 사출물인 바디부와 금속인 로터의 샤프트가 부딪히는 소리(Rattle Noise)를 억제하여 마찰로 야기될 수 있는 소음 문제를 개선할 수 있다.

상기에서는 자동차용 센서 모듈에 적용되는 팬 모터에 관하여 설명하였지만 본 발명은 상기와 같은 구조를 가진 팬 모터가 적용되는 전자기기에 관한 발명에도 해당된다.

또한, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 커버부 11: 흡기구
12: 배기구 13: 체결부
20: 팬 부재 21: 팬 부재 몸체
22: 임펠라 31: 코일
32: 스테이트 요크 41: 백요크
42: 샤프트 42a: 하단부
43: 마그네트 50: 베어링 하우징
51: 베어링 52: 베어링 지지부
53: 이틸방지부재 60: 회로기판
61: 핀 헤더 61a: 접속 핀
62: 기판 체결공 63: 위치결정홀
64: 관통홀 70: 미들 케이스
71: 상부 홈부 72: 위치결정돌기
73: 고정돌기부 74: 하부 홈부
80: 바디부 81: 고정돌기

Claims (9)

1. 코일과 상기 코일의 하부에 설치된 스테이터 요크를 포함하여 구성된 스테이터부;와, 상기 스테이터 요크의 상면과 이격된 마그네트와, 상기 마그네트의 상면에 밀착 설치된 백요크를 포함하여 구성된 로터부;와, 상기 로터부의 회전 중심이 되어 회전하는 샤프트를 포함하고, 내주면에 상기 마그네트가 고정 결합되는 다수개의 임펠러가 형성된 팬부재;와, 상기 스테이터부를 수용하는 바디부;와, 흡기구 및 배기구가 형성되고, 상기 바디부 상단에 설치되어 상기 다수개의 임펠러를 수용하는 커버부;를 포함하여 구성된 팬 모터에 있어서,
   상기 스테이터부의 구동을 위한 회로기판이 상기 스테이터 요크의 하부에 배치되고,
   상기 회로기판의 상부에는, 상기 스테이터 요크와 상기 마그네트의 간격을 최소화하기 위한 미들 케이스가 설치된 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 미들 케이스는,
   상기 샤프트를 회전 지지하는 길게 형성된 베어링을 축 지지하기 위한 베어링 하우징이 일체로 형성된 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 스테이터 요크는 판형 부재로서 상기 미들 케이스의 하부에 형성된 홈부에 설치된 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 베어링 하우징의 단부는,
   상기 베어링의 이탈을 방지 위한 베어링 지지부가 내주면으로 형성된 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 베어링 지지부는,
   인서트 사출로 고정하거나, 적어도 하나 이상의 코킹을 하거나,
   또는 열융착으로 고정하여 상기 베어링의 이탈을 방지하는 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 베어링 지지부와 상기 베어링 사이에 이탈방지부재가 더 설치된 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 미들 케이스의 하부 중앙에는 위치결정돌기가 형성되고,
   상기 위치결정돌기와 대응하는 위치로 상기 회로기판에 위치결정홀이 형성되어 고정 지지되는 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 베어링 하우징 내부 바닥면과 상기 샤프트의 하단부 사이에는 러버를 설치하여, 상기 베어링 하우징과 상기 샤프트가 마찰되지 않도록 형성한 것
   을 특징으로 하는 팬 모터.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 팬 모터를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 전자기기.

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