KR20220059332A - 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 공간 효율과 결합 특성이 우수한 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체에 있어서, 측면에 소켓이 형성되고, 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 돌기와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 전원 단자와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 신호 단자를 포함하는 하우징; 및 다수의 센서가 실장되고, 상기 하우징의 내부공간 내면에 결합하며, 상기 복수의 돌기를 수용하는 복수의 고정홀과 상기 복수의 신호 단자를 수용하는 신호홀을 포함하는 센스보드를 포함하되, 상기 돌기의 끝단은 상기 센스보드가 장착된 후, 열융착되어 상기 센스보드를 고정하며, 상기 신호 단자는 상기 신호홀에 삽입된 후, 납땜에 의하여 상기 센스보드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체{Mounting structure of sensor board for small size motor module}

본 발명은 소형 모터 모듈용 센서 보드장착 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 변속기용 SBW에 적용되는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체에 관한 것이다.

일반적인 산업용 기기, 자동차, 로봇 시스템 등에서는 동력의 발생 또는 제어 동작을 위한 액추에이터로 반드시 모터를 사용한다.

상기 모터는 그 용도에 따라 다양한 종류가 적용되나, 로봇 등의 제어용 모터로는 일반적으로 스텝 모터를 이용하나, 자동차 부품, 특히 SBW(Shift-By-Wire) 가 구현된 변속기 노브에 사용되는 액추에이터는 대부분 BLDC 모터이다.

상기 BLDC 모터는 예를 들면, 공개특허 제2008-0081412호에 개시된 바와 같이, 로터에 계자, 스테이터에 전기자 권선을 설치하고, 홀센서 등을 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브러쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터로서, 일반적인 유도전동기나 AC 모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인버터를 이용하고 있는 것과는 달리 내부드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토오크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하고, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도 조절을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히, BLDC 모터는 최근에 홀센서의 신뢰도가 향상되면서 다양한 형태로 개발되고 제품들에 적용되고 있다.

한편, 전자식 노브를 포함하는 변속장치에서 적용되는 모터는 공간적 제약에 따라 가능한 한 소형이면서 높은 신뢰도를 제공해야 하나, 종래 개발된 BLDC 모터의 경우에는 동일 출력에 대하여 비교적 큰 설치 공간이 필요하여 SBW용으로 바로 적용하기에 다소 불리한 단점이 있어, 소형으로 구현 가능한 모터 모듈이 필요한 실정이다.

특히 소형 모터 모듈을 구현하기 위해서는 모터 부품들의 결합 구성이 매우 중요하며, 이때 로터의 위치와 속도를 감지하는 홀센서 등이 장착된 센서보드의 장착 구조 역시 소형 모터 모듈 구현을 위한 중요한 요소 중 하나이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 공간 효율과 결합 특성이 우수한 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체에 있어서, 측면에 소켓이 형성되고, 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 돌기와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 전원 단자와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 신호 단자를 포함하는 하우징; 및 다수의 센서가 실장되고, 상기 하우징의 내부공간 내면에 결합하며, 상기 복수의 돌기를 수용하는 복수의 고정홀과 상기 복수의 신호 단자를 수용하는 신호홀을 포함하는 센스보드를 포함하되, 상기 돌기의 끝단은 상기 센스보드가 장착된 후, 열융착되어 상기 센스보드를 고정하며, 상기 신호 단자는 상기 신호홀에 삽입된 후, 납땜에 의하여 상기 센스보드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하우징은 복수의 돌기 중 하나의 돌기 인근에 형성되는 안내돌기를 더 포함하고, 상기 센스보드는 상기 안내돌기를 수용하는 안내홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 복수의 돌기와 상기 안내돌기는 상기 하우징 내면에 돌출되는 돌출단에 형성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 복수의 돌출단 중 어느 하나 또는 2개의 돌출단에는 상기 센스보드의 측면과 접촉하는 돌출벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전원 단자는 스테이터의 전원 터미널이 결합하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 센스보드는 상기 전원 터미널과의 간섭을 회피하기 위하여 복수의 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하우징의 내부공간 내면에는 환형의 돌출부를 포함하고, 상기 센스보드는 상기 돌출부를 수용하는 내경부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 센서 보드 장착 구조체는 내부에 공간이 형성되고, 금속 부품들을 인서터 사출 방식으로 일체형으로 제작된 하우징에 센서 보드가 견고하게 장착되고, 또한 센서 보드의 장착만으로 복수개의 신호선의 위치가 바로 설정되어 센서 보드의 조립이 매우 간편한 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 소형 모터 모듈의 조립도이며,
도 2는 도 1에 도시된 하우징의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 돌기의 구성도이며,
도 4는 도 2의 하우징에 스테이터가 결합한 구성도이며,
도 5는 도 1에 도시된 센서보드의 구성도이며,
도 6은 도 4의 하우징에 도 5의 센서보드가 결합한 구성도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용하는 BLDC 모터란 용어는 광의의 BLDC 모터를 의미한다. 즉, BLAC 모터를 포함하는 것을 의미하며, 이하에서는 BLDC와 BLAC를 구별하지 않고, 편의상 모두 BLDC 모터로 칭한다.

본 발명은 도 1에 도시된 모터 모듈(100)에 적용되는 것으로, 상기 모터 모듈(100)은 상단이 개방된 하우징(10), 상기 하우징(10) 내부에 배치되는 센서보드(30), 상기 하우징(10) 내부 중 상기 센서보드(30) 상단에 배치되어 고정되는 스테이터(50) 및 상기 하우징(10)에 입측이 회전 고정되고 상기 스테이터(50) 중앙에 배치되는 로터(70)를 포함하여 구성된다.

물론 상기 하우징(10)의 상면에는 상기 로터(70)의 회전축이 외부로 돌출되게 결합하는 커버를 포함할 수 있다.

또한 상기 커버 내부에는는 상기 로터(70)의 회전축에 연결되어 회전축의 회전수를 변속하는 변속장치를 포함할 수 있으며, 이때는 상기 변속장치의 출력축이 상기 커버에 연장 형성된다.

한편, 상기 하우징(10)은 상면이 개방된 원통 형상을 기본으로 일측면에는 컨넥터가 삽입되는 소켓부(11)가 형성되어 있으며, 상기 소켓부(11)를 통하여 외부와 전기적으로 연결된다.

상기 소켓부(11)는 3개의 전원 단자와 5개의 신호 단자를 포함하며, 상기 3개의 전원 단자는 상기 스테이터(50)의 권선부와 전기적으로 연결되고, 상기 5개의 신호 단자는 상기 센서보드(30)와 전기적으로 연결된다.

상기 로터(70)는 내부에 다수의 영구자석이 환형으로 배치되어 있으며, 하단에는 상기 센서보드(30)와 대응되는 다수의 신호용 영구자석이 환형으로 배치되어 있다.

상기 센서보드(30)는 다수의 센서들이 실장되어 있어, 상기 로터(70)가 회전하는 경우 상기 신호용 영구자석의 자석 변화를 감지하여 로터(70)의 회전 특성을 감지한다.

상기 스테이터(50)는 철심코어와 상기 철심코어에 권선되는 코일부와 전원 연결을 위한 단자부를 포함하며, 통상 3상 전원이 공급되므로, 3개의 단자부를 포함하여 구성되며, 외부 전원에 의하여 자계를 형성하여 상기 로터(70)를 회전시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체는 하우징(10)과 상기 하우징(10) 중심에 안착되는 센서보드(30)를 포함한다.

먼저 상기 하우징(10) 내면은 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부에 형성된 원형 돌출부(12)를 포함한다.

상기 원형 돌출부(12)는 환형의 형상이며, 로터(70)의 회전축의 일단을 수용하는 역할을 한다.

또한 상기 하우징(10)은 상기 원형 돌출부(12)의 외곽 측 내면에 형성되는 복수의 돌기(13)를 포함한다.

상기 돌기(13)는 3개로 형성되며, 이때 서로 동일한 각도인 120도 간격으로 배치되는 것이 바람직하며, 하우징(10) 중심에서 각 돌기(13)의 거리는 다른 부재와 간섭을 피하기 위하여 각각 달리 구성할 수 있다.

물론 상기 돌기(13)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10) 내면에 일정 높이 형성되는 돌출단(14) 상단에 형성되며, 필요한 경우 상기 돌출단(14)의 외면에는 센서보드(30)의 외곽면에 접촉하여 센서보드(30)의 움직임을 제한하는 돌출벽(19)이 형성될 수 있으며, 상기 돌출벽(19)은 다른 부재와 간섭이 발생하지 않는 돌출단(14)에 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 복수의 돌기(13) 중 하나의 돌기(13) 인근에는 안내돌기(15)가 형성되며, 상기 안내돌기(15)는 센서보드(30)가 결합되는 경우, 결합 위치를 고정하는 역할을 한다.

또한 상기 하우징(10)은 내면에 형성되는 복수의 전원 단자(16)를 포함한다. 상기 전원 단자(16)는 3상 전원을 사용하는 경우에는 3개이며, 이때 하우징(10) 내면에서 외부로 구리 재질의 금속 단자가 돌출되는 형태로 구성된다.

상기 전원 단자(16)의 타단은 상기 하우징(10)의 소켓부(11) 내면에 돌출되는 형태로 형성된다.

상기 전원 단자(16)의 일단에는 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이터(50)의 전원 터미널(51)이 결합한다.

또한 상기 하우징(10)은 내면에 형성되는 복수의 신호 단자(17)를 포함한다. 상기 신호 단자(17) 역시 하우징(10) 내면에서 외부로 구리 재질의 단자가 돌출되는 형태로 구성된다.

상기 신호 단자(17)의 타단은 역시 상기 소켓부(11)의 내면에 돌출되는 형태로 형성된다.

여기서 신호 단자(17)의 수는 도 2에 도시된 바와 같이 5개로 형성할 수 있으나, 필요한 경우에는 변경 가능하다.

한편, 상기 센서보드(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 환형의 형태의 환형부(31)와 상기 환형부(31) 하단에 연장형성되는 사각부(32)를 포함한다.

상기 환형부(31) 중심에는 관통된 내경부(33)가 형성되어 있으며, 상기 내경부에는 상기 로터(70)의 회전축이 배치되며, 상기 환형부(31)에는 로터(70)의 신호용 영구자석이 대응되어 배치된다.

또한 상기 환형부(31)에는 상기 신호용 영구자석의 자력 변화를 감지하는 복수의 센서들이 배치되어 있다.

또한 상기 환형부(31)는 복수의 고정홀(34)을 포함하며, 상기 고정홀(34)에는 상기 하우징(10)의 돌기(13)가 안착되고, 이후 열융착에 의하여 상기 돌기(12)의 끝단이 융착되어 상기 센서보드(30)를 상기 하우징(10)에 고정한다.

상기 고정홀(34)은 상기 돌기(13) 수와 동일하면, 각 고정홀(34) 역시 서로 동일한 각도(120도)로 배치된다.

또한 상기 복수의 고정홀(34) 중 하나의 고정홀(34) 인근에는 하나의 안내홀(35)이 형성되어 있으며, 상기 안내홀(35)에는 상기 하우징(10)의 안내돌기(15)가 안착된다.

상기 안내홀(35)에 안착되는 안내돌기(15)는 고정홀(34)의 돌기(13)가 열융착 시 센서보드(30)의 위치 틀어짐을 방지하는 역할을 한다. 따라서 상기 안내돌기(15)에는 열융착 작업을 수행하지 않는다.

한편, 상기 환형부(31)는 외곽부에 복수개 형성되는 복수의 함몰부(36)를 포함한다.

여기서 상기 함몰부(36)는 센스보드(30)의 구성이 형성되지 않는 부분으로 스테이터(50)의 전원 터미널(51)과 간섭을 피하기 위한 용도이다.

상기 스테이터(50)가 3상 전원을 공급 받는 경우, 3개의 단자부를 포함하므로, 상기 함몰부(36)는 3개로 구성되나, 단상 전원을 공급 받는 경우에는 2개의 함몰부(36)가 구성된다.

한편, 상기 사각부(32)는 하우징(10)에 돌출 형성된 신호 단자(17)가 삽입되는 신호홀(38)을 포함한다.

상기 센스보드(30)가 상기 하우징(10)에 안착되면, 상기 신호 단자(17)가 상기 신호홀(38)에 삽입된다.

물론 상기 신호홀(38) 주변에는 전기적 연결을 위한 동판 등이 부착되어 있으며, 상기 신호 단자(17)를 납땜에 의하여 고정하면, 상기 센스보드(30)와 상기 신호 단자(17)는 전기적으로 연결된다.

상기 신호홀(38)은 신호 단자(17)의 수와 동일하게 형성한다.

상기의 센스보드(30)가 상기 하우징(10)에 결합하는 경우 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고정홀(34)에 돌기(13)가 삽입된 후 열융착에 의하여 센스보드(30)를 하우징(10)에 고정시키고, 신호 단자(17)는 납땜에 의하여 상기 센스보드(30)와 전기적으로 연결된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 하우징 11: 소켓부
12: 돌출부 13: 돌기
14: 돌출단 15: 안내돌기
16: 전원 단자 17: 신호 단자
19: 돌출벽 30: 센서보드
31: 환형부 32: 사각부
33: 내경부 34: 고정홀
35: 안내홀 36: 함몰부
38: 신호홀 50: 스테이터
51: 전원 터미널 70: 로터
100: 소형 모터 모듈

Claims (7)

1. 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체에 있어서,
   측면에 소켓이 형성되고, 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 돌기와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 전원 단자와 상기 내부공간 내면에 돌출 형성되는 복수의 신호 단자를 포함하는 하우징; 및
   다수의 센서가 실장되고, 상기 하우징의 내부공간 내면에 결합하며, 상기 복수의 돌기를 수용하는 복수의 고정홀과 상기 복수의 신호 단자를 수용하는 신호홀을 포함하는 센스보드를 포함하되,
   상기 돌기의 끝단은 상기 센스보드가 장착된 후, 열융착되어 상기 센스보드를 고정하며,
   상기 신호 단자는 상기 신호홀에 삽입된 후, 납땜에 의하여 상기 센스보드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징은 복수의 돌기 중 하나의 돌기 인근에 형성되는 안내돌기를 더 포함하고, 상기 센스보드는 상기 안내돌기를 수용하는 안내홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 복수의 돌기와 상기 안내돌기는 상기 하우징 내면에 돌출되는 돌출단에 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 돌출단 중 어느 하나 또는 2개의 돌출단에는 상기 센스보드의 측면과 접촉하는 돌출벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 전원 단자는 스테이터의 전원 터미널이 결합하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 센스보드는 상기 전원 터미널과의 간섭을 회피하기 위하여 복수의 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징의 내부공간 내면에는 환형의 돌출부를 포함하고, 상기 센스보드는 상기 돌출부를 수용하는 내경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 센서보드 장착 구조체.
   

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