WO2013191330A1 - 모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치 - Google Patents

모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치 Download PDF

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WO2013191330A1
WO2013191330A1 PCT/KR2012/008825 KR2012008825W WO2013191330A1 WO 2013191330 A1 WO2013191330 A1 WO 2013191330A1 KR 2012008825 W KR2012008825 W KR 2012008825W WO 2013191330 A1 WO2013191330 A1 WO 2013191330A1
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WO
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windings
winding value
motor unit
unit
grill shutter
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PCT/KR2012/008825
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Inventor
고시연
최병대
박완영
임중혁
채성복
유세현
이정종
구본관
최준혁
Original Assignee
(주)오앤케이테크
전자부품연구원
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    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/00—Details of windings
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    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the present invention relates to a motor unit and a grill shutter device having the same, and more particularly, to a motor unit and a grill shutter device having the same, which can contribute to the improvement of efficiency according to the process simplification.
  • a grill shutter that can be selectively opened and closed on the rear side of the front bumper and an actuator for operating the grill shutter are mounted on the front side of the vehicle based on the driving direction of the vehicle, thereby preventing the inflow of external air at a time when cooling is unnecessary.
  • the actuator for the operation of the grill shutter is generally mainly employed a motor having a stator and a rotor.
  • a motor having a stator and a rotor has a problem in that precise position control is difficult and the correspondence caused by the occurrence of shaking during high speed driving is low.
  • efficiency reduction due to the complexity of interposing an electric coil in the stator of the motor.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a motor unit and a grill shutter driving apparatus including the same, which can contribute to the improvement of efficiency according to the process simplification.
  • the motor unit according to the present invention for achieving the above object comprises a stator having a plurality of windings to which the electric coil is wound, magnetized. It has a magnet having a permanent magnet, and includes a rotor that is rotated by the magnetization of the stator.
  • the plurality of windings are provided to be evenly spaced apart from each other, and are disposed between the plurality of first windings that are spaced apart from each other and the electromagnetic coil is not wound, and the plurality of first windings. It has a length longer than one winding value and includes a plurality of second winding values to which the electric coil is wound.
  • the stator is.
  • the first winding value and the second winding tooth are radially protruded in the center direction from the edge portion having the outermost circular hollow portion and the hollow portion at the center thereof, and the first winding value is larger than the width of the edge portion from which the second winding value protrudes.
  • the width of the protruding edge may be wide.
  • the edge portion may contact the hollow portion while connecting between the first winding value and the second winding value, and may include a connection surface extending in a direction perpendicular to the protruding direction of the second winding value.
  • the surface which meets the said hollow part of a said 1st winding value is a slot surface shorter than a said 2nd winding value, the 1st refractive surface extended in the direction of the said 2nd winding value from the said slot surface, and the said 1st And a second refractive surface extending from the refractive surface parallel to the second winding value so as to meet the connection surface.
  • the first and second windings may be provided in plural numbers so as to be spaced apart from each other at 120 degree intervals, respectively.
  • both edges of the surface facing the rotor may be diagonally picked.
  • the grill shutter driving device in another aspect of the present invention includes a body unit interposed between the plurality of grill shutters. It is installed in the body unit, and includes a motor unit for generating a driving force for driving the grill shutter. It includes a control unit for controlling the generation of the driving force of the motor unit. It includes a connection unit for providing a driving force of the motor unit to the grill shutter.
  • the motor unit includes a stator and a rotor.
  • the stator has a plurality of windings on which the electric coil is wound and magnetized.
  • the rotor has a magnet having a permanent magnet and is rotated by magnetization of the stator.
  • the plurality of windings are provided to be evenly spaced apart from each other, and are disposed between the plurality of first windings that are spaced apart from each other and the electromagnetic coil is not wound, and the plurality of first windings. It has a length longer than one winding value and includes a plurality of second winding values to which the electric coil is wound.
  • the body unit may be provided with at least one fixing guider for fixing the stator position of the motor unit posture.
  • connection unit is provided to be connected to each of the reduction units on both sides through the body unit; It may include a second connection unit.
  • the control unit may selectively control the driving force of the motor unit by comparing the temperature of the environment in which the grill shutter is mounted with a preset reference value.
  • control unit may be electrically connected to each other in a press-fit manner with a conductor connected to a power supply source provided in the body unit.
  • the present invention having the configuration as described above, due to the motor unit having an asymmetric electric coil winding structure, it is possible to reduce the cogging torque with the number of parts and the process simplification.
  • the bearing is interposed on the rotating shaft of the rotor, it is possible to contribute to the improvement of durability due to the reduction of load and the reduction of operating noise by the reduction of play.
  • the driving force can be actively controlled, thereby contributing to the improvement of efficiency.
  • the conductor is connected to the control unit by a press-fit method, it is possible to reduce the generation of pores and cracks as compared to the conventional soldering method and to maximize the efficiency by simplifying the process.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a grill shutter driving apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the grill shutter driving apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the body unit shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the motor unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the rotor shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the rotor shown in FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the conductor shown in FIG. 2;
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a grill shutter driving device employing a unidirectional connection method
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a grill shutter driving device employing a bidirectional connection method.
  • FIG. 10 is a plan view of the stator shown in FIG. 4; FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a grill shutter driving device 1 according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the grill shutter driving device 1 shown in FIG.
  • the grill shutter driving apparatus 1 includes a body unit 10, a motor unit 20, a reduction unit 30, a control unit 40, and a connection unit ( 50).
  • the body unit 10 is interposed between the plurality of grill shutters (S). As illustrated in FIG. 1, the body unit 10 is illustrated as being interposed on spaced spaces between grill shutters S arranged side by side.
  • the body unit 10 covers and protects the motor unit 20, the reduction unit 30 and the control unit 40 to be described later.
  • the motor unit 20 is installed in the body unit 10 to generate a driving force for driving the grill shutter (S). To this end, the motor unit 20 is a motor that provides the rotational force generated by the stator 21 and the rotor 24 as a driving force, as shown in FIG.
  • the stator 21 has a plurality of windings 22 and 34 on which the electric coil C is wound, and is selectively magnetized by the electric coil C. As shown in FIG. 3, the stator 21 is posture fixed by at least one fixing guider 11 provided in the body unit 10, thereby preventing rotation.
  • the fixing guide 11 has a cylindrical shape disposed at intervals of 120 degrees with respect to the rotation axis of the stator 21, and the fixing hole 21a, which is a circular hole corresponding to the fixing guider 11, is also 120 degrees in the stator 21. Formed at intervals.
  • the plurality of winding teeth 22 and 23 are evenly spaced apart from each other in a radial manner. More specifically, the plurality of winding values 22 and 23 are divided into a plurality of first and second winding values 22 and 23 having different lengths and are provided to be radially spaced apart from each other. In this case, the first and second windings 22 and 23 are alternately arranged, and the first and second windings 22 and 23 are disposed to face each other. That is, the plurality of first windings 22 are provided spaced apart from each other, the second windings 23 is disposed between the plurality of first windings 22, the length longer than the first windings 22 Are deployed with.
  • first and second windings 22 and 23 are spaced apart at 120-degree intervals, respectively, and thus three are provided. That is, in the case of FIG.
  • the present invention is not limited thereto, and the number and separation intervals of the first and second windings 22 and 23 may be changed according to the size of the stator 21.
  • the electric coil C is wound around the second winding value 23 having a relatively long length among the first and second winding values 22 and 23 to face the first winding value 22. . Due to the first and second windings 22 and 23 having different lengths, the stator 21 has an asymmetrical tooth shape, so that only the second winding 23 to which torque is generated is the electric coil C. It can be inserted by inserting. As a result, the first coil 22, in which the electric coil C is not wound, can be cut to have a shorter tooth length than the second coil 23, thereby simplifying the number of parts and the process and cogging. The torque can be reduced.
  • the electric coil C may include a coil frame C1 and coils C2 wound on the coil frame.
  • the coil frame is formed so as to surround the second winding tooth 23 by fitting the surface 23P facing the rotor 24 of the second winding tooth 23 as an inlet.
  • the coil frame C1 may be fixed to the motor unit 20 by a method such as a clip coupling.
  • the surface 23P facing the rotor of the second winding 23 does not need to be wider than the central portion of the second winding 23 for the improvement of magnetic force. Accordingly, it is not necessary to wind the side of the second winding value of the electric coil C, and the coil frame C1, which has already been wound, can be inserted into the second winding value 23 so that the production is easier. .
  • both edges 22d of the surface 22P facing the rotor 24 may be cut in a diagonal direction.
  • the corner may be formed by corner picking.
  • the corners formed in the corner picking shape have a function of reducing cogging torque along with the first winding value, and at the same time, the magnetic force is uniformly made through the first winding value and the second winding value.
  • the windings 22 and 23 of the stator 21 may have a shape protruding from the edge portion 28, that is, in the direction of the rotor.
  • the edge 28 is.
  • the outermost part is circular and has a hollow hollow part O in the center.
  • the width W2 of the edge portion from which the first winding value 22 protrudes is wider than the edge width W3 from which the second winding value 23 protrudes. That is, the distance that the first winding value 22 and the second winding value 23 are spaced apart from the rotor is the same. Therefore, in order for the length of the first winding value to be small, the width of the edge should be wider than the portion of the first winding value 22.
  • the edge portion 28 may include a connection surface 28T contacting the hollow portion while connecting between the first winding value and the second winding value.
  • the connection surface 28T may be formed in a direction perpendicular to the protruding direction of the second winding 23.
  • the surface which meets the hollow part of the said 1st winding value 22 is the slot surface 22A shorter than the said 2nd winding value 23, and the said 2nd winding value from the slot surface 22A.
  • the first refractive surface 22B refracted in the (23) direction and the second refractive surface 22C extending from the first refractive surface 22B to be parallel to the second winding value 23 to meet the connection surface 28T. ) May be included.
  • the angle between the slot surface 22A and the first refractive surface 22B is preferably about 90 degrees.
  • the structure further reduces the cogging torque and makes the magnetic force uniform through the first winding value and the second winding value.
  • the rotor 24 is coaxially installed with the rotation shaft of the stator 21 such that the rotor 24 is rotated by interference with the magnetization of the stator 21.
  • the rotor 24 is provided with a permanent magnet having magnetic properties, and more specifically, includes a permanent magnet magnetized radially. As the magnetic flux Flux F is formed between the rotor 24 including the permanent magnet and the stator 21 around which the electric coil C is wound, the rotor 24 is rotated. It generates a driving force.
  • the rotor 25 is provided with a rotary gear 24a is connected to the gear reduction gear 30 to be described later.
  • the rotor 25, the bearing 26 and the permanent magnet 27 is preferably formed integrally with each other.
  • the bearing 26 is disposed on the rotating shaft of the rotor 25, which is a rotor of the rotor 24, the rotor 26 rotates at a high speed by a magnetic field to generate durability and increase noise due to fine flow.
  • the bearing 26 can improve the rotational operation from the cogging torque that may be generated when the rotor 25 rotates.
  • the reduction unit 30 reduces the driving force of the motor unit 20 in multiple stages.
  • the deceleration unit 30 includes first to fourth reduction gears 31, 32, 33, 34 to reduce the driving force of the motor unit 20 in multiple stages.
  • the first reduction gear 31 is engaged with the rotary gear 24a of the rotor 24, the rotational force of the rotor 24 through the first reduction gear 31, the second to fourth reduction gear ( 32) (33) (34) are sequentially decelerated.
  • the control unit 40 controls the generation of the driving force of the motor unit 20.
  • the control unit 40 is connected to a sensor (not shown) that senses the temperature of the environment in which the grill shutter S is mounted, that is, the temperature of the vehicle engine room (not shown), and compares the temperature with a reference value of the preset temperature. Thereby selectively controlling the driving force of the motor unit 20.
  • a temperature equal to or greater than a predetermined reference value is provided to the control unit 40, the driving force of the motor unit 20 is actively controlled to open the grill shutter S. That is, the control unit 40 is to receive the real-time monitoring information of the engine control unit of the vehicle not shown to actively control the driving force generation in accordance with the state of the grill shutter (S).
  • the control unit 40 is electrically connected to each other by a press-fit method with a conductor 41 connected to a power supply source (not shown) provided in the body unit 10 shown in FIG. That is, the conductor 41 is connected to the control unit 40 in a press-fit method in which the soldering process is excluded, so that defects such as voids and cracks or solder that may be caused by the soldering process may occur. In addition to this, the efficiency of the process can be improved.
  • the conductor 10 is provided with a bobbin coil B as shown in FIG. 7.
  • connection unit 50 provides the driving force of the motor unit 20 to the grill shutter (S).
  • the connection unit 50 is connected to the reduction unit 30, as shown in Figure 2, by connecting the reduced driving force to the grill shutter (S) to deliver the correct driving force.
  • one side of the body unit 10 as shown in Figure 8 (a) is provided with a connection unit 50 to interfere with the grill shutter (S), the other of the body unit 10 as shown in (b) of FIG.
  • On the side is provided in a one-way connection method is not provided with a connection unit 50.
  • the present invention is not limited thereto, and the first and second connection units 51 and 52 are connected to the deceleration unit 30 on both sides of the body unit 10 as shown in FIGS. 9A and 9B, respectively.
  • a connecting unit 50 employing a bidirectional connection method is also possible. In this way, it is possible to maximize the transmission of the driving force even to the end of the structure relatively far from the rotation axis of the motor unit 20, depending on the position where the connection unit 50 is provided.
  • the grill shutter driving device 1 when the driving force is generated from the motor unit 20 provided inside the body unit 10, the reduction unit 30 The driving force is decelerated in multiple stages and transmitted to the connection unit 50 to drive the grill shutter S.
  • the control unit 40 controls the generation of the driving force of the motor unit 20 based on the real-time temperature information.
  • the connection unit 50 is a driving force of the motor unit 20 is transmitted through the connection unit 50 in a unidirectional or bi-directional connection selectively depending on the grill shutter (S) to be applied.
  • the present invention can be used for radiators such as automobiles.

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Abstract

본 발명은 모터 유닛 및 그릴 셔터 구동장치를 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 그릴 셔터 구동장치는, 복수의 그릴 셔터 사이에 개재되는 몸체유닛, 몸체유닛 내에 설치되어 그릴 셔터를 구동시키는 구동력을 발생시키는 모터유닛, 모터유닛의 구동력 발생을 제어하는 제어유닛 및, 모터유닛의 구동력을 그릴 셔터로 제공하는 연결유닛을 포함한다. 모터유닛은 전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자 및, 영구자석을 구비하여 자성을 가지며 고정자의 자화에 간섭되어 회전되는 회전자를 포함하며, 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되되, 상호 마주하는 복수의 권선치 중 어느 일측에만 전기 코일이 권선되도록 비대칭 권선 구조를 가진다.

Description

모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치
본 발명은 모터유닛 및 이를 구비하는 그릴 셔터장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공정 간소화에 따른 효율 향상에 기여할 수 있는 모터유닛 및 이를 구비하는 그릴 셔터장치에 관한 것이다.
주행 중 자동차의 내부로 유입되는 공기는 라디에이터에서 엔진 냉각수와 열 교환을 하며 과열을 방지한다. 그러나, 상기 자동차 주행 중 유입되는 공기는 저항으로 작용하여 에너지 변환 과정에서 손실 에너지 발생의 원인이 된다. 이에 따라, 상기 자동차의 주행방향을 기준으로 전면에는 전면 범퍼의 후측에 선택적으로 개폐 가능한 그릴 셔터와, 그릴 셔터의 동작을 위한 액추에이터를 장착함으로써, 냉각이 불필요한 시점에서 외부 공기의 유입을 차단한다.
한편, 상기 그릴 셔터의 동작을 위한 액추에이터는 일반적으로 고정자와 회전자를 구비하는 모터가 주로 채용된다. 그러나, 이러한 액추에이터 방식은 정밀 위치 제어가 어려움과 아울러, 고속 주행시의 흔들림 발생에 따른 대응성이 낮은 문제점을 가진다. 뿐만 아니라, 모터의 고정자에 전기 코일을 개재시키는 공정이 복잡함에 따른 효율 저하의 문제점도 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 공정 간소화에 따른 효율 향상에 기여할 수 있는 모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 모터유닛은, 전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자를 포함한다. 영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 회전되는 회전자를 포함한다. 이 경우, 상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되는 것으로, 상호 이격되며 상기 전자 코일이 권선되지 않은 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가지며 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함한다.
상기 고정자는. 최외곽이 원형이며 가운데가 빈 중공부를 가진 테두리부로부터 제1권선치와, 제2 권선치가 가운데 방향으로 방사상으로 돌출되는 형상으로서, 상기 제2권선치가 돌출되는 테두리부의 폭보다 상기 제1권선치가 돌출되는 테두리부의 폭이 넓을 수 있다.
상기 테두리부는 상기 제1권선치와 제2권선치 사이를 연결하면서 상기 중공부와 접하는 것으로, 상기 제2권선치의 돌출 방향과 수직 방향으로 연장되는 연결면을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1권선치의 상기 중공부와 만나는 면은, 상기 제2권선치보다 길이가 짧은 슬롯면과, 상기 슬롯면으로부터 상기 제2권선치 방향으로 굴절 연장된 제1굴절면과, 상기 제1굴절면으로부터 상기 제2권선치와 평행하도록 굴절 연장되어서 상기 연결면과 만나는 제2굴절면을 포함한다.
상기 제1 및 제2권선치는 각각 120도 간격으로 상호 이격되도록 각각 복수개 마련될 수 있다.
상기 제1권선치에서, 상기 회전자와 마주하는 면의 양단 모서리는 대각선으로 모서리따기 형성될 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에서의 그릴 셔터 구동장치는, 복수의 그릴 셔터 사이에 개재되는 몸체유닛을 포함한다. 상기 몸체유닛 내에 설치되어, 상기 그릴 셔터를 구동시키는 구동력을 발생시키는 모터유닛을 포함한다. 상기 모터유닛의 구동력 발생을 제어하는 제어유닛을 포함한다. 상기 모터유닛의 구동력을 상기 그릴 셔터로 제공하는 연결유닛을 포함한다. 이 경우 상기 모터유닛은 고정자와 회전자를 포함한다. 고정자는 전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화된다. 회전자는 영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 회전된다. 이 경우, 상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되는 것으로, 상호 이격되며 상기 전자 코일이 권선되지 않은 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가지며 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함한다.
상기 몸체유닛은 상기 모터유닛의 고정자 위치를 자세 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 가이더가 마련될 수 있다.
상기 모터유닛의 구동력을 다단 감속시키도록 상기 회전자와 맞물려 다단 감속시키는 복수의 감속기어를 포함하고, 상기 연결유닛은, 상기 몸체유닛을 관통하여 양측에 각각 감속유닛과 연결되도록 마련되는 제1 및 제2연결유닛을 포함할 수 있다.
상기 제어유닛은 상기 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 모터유닛의 구동력을 선택적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 몸체유닛에 마련되는 전력 공급원과 연결되는 도전체와 압입 방식으로 상호 체결되어 전기적으로 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 비대칭 전기 코일 권선구조를 가지는 모터유닛으로 인해, 부품수 및 공정 간소화와 함께 코깅 토크를 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 회전자의 회전축 상에 베어링이 개재됨으로써, 부하 감소로 인한 내구성 향상과 유격 최소화에 의한 작동 소음 감소에 기여할 수 있게 된다.
또한, 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 실시간으로 제공받아 능동적으로 구동력 발생을 제어할 수 있어, 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.
또한, 도전체가 압입방식으로 제어유닛과 연결됨으로써, 기존 솔더링 방식에 비해 기공, 크랙의 발생을 저감시킴과 아울러 공정 간소화로 인해 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 그릴 셔터 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 그릴 셔터 구동장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 몸체유닛을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 모터유닛을 개략적으로 도시한 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 회전자를 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 회전자를 개략적으로 도시한 단면도,
도 7은 도 2에 도시된 도전체를 개략적으로 도시한 사시도,
도 8은 단방향 연결방식이 채용된 그릴 셔터 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도, 그리고,
도 9는 양방향 연결방식이 채용된 그릴 셔터 구동장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 도 4에 도시된 고정자를 도시한 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 그릴 셔터 구동장치(1)가 개략적으로 도시된 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 그릴 셔터 구동장치(1)의 평면도이다.
도 1 및 도 2의 도시와 같이, 일 실시예에 의한 그릴 셔터 구동장치(1)는 몸체유닛(10), 모터유닛(20), 감속유닛(30), 제어유닛(40) 및 연결유닛(50)을 포함한다.
상기 몸체유닛(10)은 복수의 그릴 셔터(S) 사이에 개재된다. 상기 몸체유닛(10)은 도 1의 도시와 같이, 상호 나란하게 나열 배치된 그릴 셔터(S)들 사이의 이격된 공간상에 개재되는 것으로 예시한다. 이러한 몸체유닛(10)은 후술할 모터유닛(20), 감속유닛(30) 및 제어유닛(40)을 커버하여 보호한다.
상기 모터유닛(20)은 몸체유닛(10)의 내에 설치되어, 그릴 셔터(S)를 구동시키는 구동력을 발생시킨다. 이를 위해, 상기 모터유닛(20)은 도 2의 도시와 같이, 고정자(21)와 회전자(24)에 의해 발생된 회전력을 구동력으로 제공하는 모터이다.
상기 고정자(21)는 전기 코일(C)이 권선되는 복수의 권선치(22)(34)를 구비하여, 전기 코일(C)에 의해 선택적으로 자화된다. 상기 고정자(21)는 도 3의 도시와 같이, 몸체유닛(10)에 마련된 적어도 하나의 고정 가이더(11)에 의해 자세 고정됨으로써, 회전이 방지된다. 상기 고정 가이더(11)는 고정자(21)의 회전축 기준으로 120도 간격으로 배치되는 원기둥 형상을 가지며, 고정자(21)에도 고정 가이더(11)에 대응하여 원형의 홀인 고정홀(21a)이 120도 간격으로 형성된다.
상기 복수의 권선치(22)(23)는 도 4의 도시와 같이, 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련된다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 권선치(22)(23)는 서로 다른 길이를 가지는 복수의 제1 및 제2권선치(22)(23)로 구분되어 상호 방사형으로 이격되어 마련된다. 이때, 상기 제1 및 제2권선치(22)(23)는 상호 교번적으로 배치됨과 아울러, 제1 및 제2권선치(22)(23)는 상호 마주하도록 배치된다. 즉, 상기 제1권선치(22)는 상호 이격되어 복수개 마련되며, 제2권선치(23)는 복수의 제1권선치(22) 사이에 배치되되 제1권선치(22) 보다 긴 길이를 가지고 배치된다.
본 실시예에서는 제1 및 제2권선치(22)(23)가 각각 120도 간격으로 각각 이격되어 복수개 배치됨으로써, 각각 3개씩 마련되는 것으로 예시한다. 즉, 도 4의 경우 8극 6슬롯을 나타낸다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며 고정자(21)의 크기에 따라 제1 및 제2권선치(22)(23)의 개수 및 이격 간격은 변경 가능함은 당연하다.
한편, 상기 제1 및 제2권선치(22)(23) 중 상대적으로 긴 길이를 가지는 제2권선치(23)에 전기 코일(C)이 권선되어, 제1권선치(22)와 마주한다. 이러한 서로 다른 길이를 가지는 제1 및 제2권선치(22)(23)로 인해 고정자(21)는 비대칭 치 형상을 가짐으로써, 토크가 발생되는 제2권선치(23)에만 전기 코일(C)을 삽입하여 개재시킬 수 있게 된다. 이로 인해, 상기 전기 코일(C)이 권선되지 않는 제1권선치(22)는 제2권선치(23)에 비해 상대적으로 치의 길이가 짧도록 컷팅 가능함으로써, 부품수 및 공정의 간소화와 함께 코깅 토크를 저감시킬 수 있게 된다.
상기 전기 코일(C)은 코일 프레임(C1) 및 상기 코일 프레임에 권선된 코일들(C2)로 이루어질 수 있다.
코일 프레임은 상기 제2권선치(23)의 상기 회전자(24)와 마주하는 면(23P)을 입구로 하여 끼워져서, 상기 제2권선치(23)를 감싸도록 형성된다. 상기 코일 프레임(C1)은, 도시되지는 않으나 모터유닛(20)에 클립 결합 등의 방법으로서 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제2권선치(23)의 상기 회전자와 마주하는 면(23P)을자력의 향상을 위하여 제2권선치(23)의 중앙부보다 넓게 할 필요가 없다. 이에 따라서 전기 코일(C)을 상기 제2권선치의 측면을 권취할 필요가 없고, 이미 권취된 코일 프레임(C1)을 상기 제2권선치(23)에 끼워서 적용할 수 있음으로써 보다 제작이 용이하다.
한편, 상기 제1권선치(22)에서, 상기 회전자(24)와 마주하는 면(22P)의 양단 모서리(22d)가 대각선 방향으로 컷팅되어 있을 수 있다. 이 경우 상기 모서리는 모서리따기로 형성될 수 있다. 상기 모서리따기 형상으로 이루어진 모서리는 제1권선치와 함께 코깅 토크를 저감시키는 기능을 하는 동시에 자력을 제1 권선치 및 제2권선치에 거쳐서 균일하게 이루어지도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(21)의 권선치(22, 23)들은 테두리부(28)로부터 가운데, 즉, 회전자 방향으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 테두리부(28)는. 최외곽이 원형이며 가운데가 빈 중공부(O)를 가진 형상이다.
이 경우, 상기 제2권선치(23)가 돌출되는 테두리부 폭(W3)보다 상기 제1권선치(22)가 돌출되는 테두리부의 폭(W2)이 넓다. 즉, 상기 제1권선치(22) 및 제2권선치(23)가 상기 회전자와 이격되는 거리는 동일하다. 따라서 상기 제1권선치의 길이가 작기 위해서는 테두리의 폭이 제1권선치(22) 부분이 제2권선치(23) 부분보다 더 넓어야 한다.
상기 테두리부(28)는 상기 제1권선치와 제2권선치 사이를 연결하면서 상기 중공부와 접하는 연결면(28T)을 포함할 수 있다. 상기 연결면(28T)은 상기 제2권선치(23)의 돌출 방향과 수직 방향으로 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1권선치(22)의 중공부와 만나는 면은, 상기 제2권선치(23)보다 길이가 짧은 슬롯면(22A)과, 상기 슬롯면(22A)으로부터 상기 제2권선치(23) 방향으로 굴절된 제1굴절면(22B)과, 상기 제1굴절면(22B)으로부터 상기 제2권선치(23)와 평행하도록 굴절 연장되어서 상기 연결면(28T)과 만나는 제2굴절면(22C)을 포함할 수 있다.
이 경우 슬롯면(22A)과 제1굴절면(22B) 사이의 각도는 대략 90°정도인 것이 바람직하다.
상기 구조에 의해서 더욱더, 코깅 토크를 저감시키는 기능을 하는 동시에 자력을 제1 권선치 및 제2권선치에 거쳐서 균일하게 이루어지도록 한다.
상기 회전자(24)는 도 2 및 도 4의 도시와 같이, 고정자(21)의 자화에 의해 간섭되어 회전되도록, 고정자(21)의 회전축과 동축 설치된다. 이러한 회전자(24)는 영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 보다 구체적으로는 방사상으로 착자되는 영구자석을 포함한다. 이러한 영구자석을 포함하는 회전자(24)와 전기 코일(C)이 권선되는 고정자(21)의 사이에 도 4와 같이 자속(Flux)(F)이 형성됨으로써, 회전자(24)가 회전되어 구동력을 발생시키게 된다.
한편, 상기 회전자(24)는 도 5 및 도 6의 도시와 같이, 회전되는 로터(25), 로터(25)에 대해 동축으로 개재되는 베어링(26) 및 로터(25)의 외주면에 대해 방사상으로 설치되어 자기 고리를 형성시키는 영구 자석(27)을 포함한다. 또한, 상기 로터(25)에는 회전기어(24a)가 마련되어 후술할 감속유닛(30)과 기어 연결된다. 상기 로터(25), 베어링(26) 및 영구 자석(27)은 상호 일체로 형성됨이 좋다.
참고로, 상기 베어링(26)이 회전자(24)의 회전체인 로터(25)의 회전축 상에 배치됨에 따라, 자장에 의해 고속 회전되어 미세 유동에 의해 내구성 저하와 소음 증가를 발생시키는 로터(25)와 일체로 회전됨으로써 회전시의 유격을 최소화하고 회전 마찰을 일정하게 최소시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 베어링(26)은 로터(25)의 회전시 발생될 수 있는 코깅 토크로부터 회전 동작을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 감속유닛(30)은 모터유닛(20)의 구동력을 다단 감속시킨다. 이를 위해, 상기 감속유닛(30)은 제1 내지 제4감속기어(31)(32)(33)(34)를 포함하여, 모터유닛(20)의 구동력을 다단 감속시킨다. 여기서, 상기 제1감속기어(31)는 회전자(24)의 회전기어(24a)와 맞물리며, 회전자(24)의 회전력이 제1감속기어(31)를 통해 제2 내지 제4감속기어(32)(33)(34)를 순차적으로 거쳐 최종 감속되게 된다.
상기 제어유닛(40)은 모터유닛(20)의 구동력 발생을 제어한다. 상기 제어유닛(40)은 그릴 셔터(S)가 장착되는 환경의 온도 즉, 자동차 엔진룸(미도시)의 온도를 센싱하는 센서(미도시)와 연결되어, 온도가 기 설정된 온도의 기준값과 비교하여 모터유닛(20)의 구동력을 선택적으로 제어한다. 구체적으로, 상기 제어유닛(40)으로 기 설정된 기준값 이상의 온도가 제공되면, 상기 그릴 셔터(S)를 오픈시키도록 모터유닛(20)의 구동력 발생을 능동적으로 제어한다. 즉, 상기 제어유닛(40)은 미도시된 자동차의 엔진제어유닛의 실시간 모니터링 정보를 제공받아 그릴 셔터(S)의 상태에 따라 능동적으로 구동력 발생을 제어하는 것이다.
상기 제어유닛(40)은 도 3에 도시된 몸체유닛(10)에 마련되는 전원 공급원(미도시)과 연결되는 도전체(41)와 압입 방식으로 상호 체결되어 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 도전체(41)는 솔더링 공정이 배제된 압입 방식으로 제어유닛(40)과 연결됨으로써, 솔더링 공정에 의해 야기될 수 있는 기공(void condition) 및 크랙(cleak) 또는 납땜 등의 불량 발생을 방지함과 아울러 공정 간소화에 따른 효율을 향상시킨다. 상기 도전체(10)에는 도 7과 같이 보빈 코일(B)이 마련된다.
상기 연결유닛(50)은 모터유닛(20)의 구동력을 그릴 셔터(S)로 제공한다. 여기서, 상기 연결유닛(50)은 도 2의 도시와 같이, 감속유닛(30)과 연결되어 감속된 구동력을 그릴 셔터(S)로 연결시켜 정확한 구동력을 전달한다. 한편, 도 8의 (a)와 같이 몸체유닛(10)의 일측은 그릴 셔터(S)를 간섭하도록 연결유닛(50)이 마련되나, 도 8의 (b)와 같이 몸체유닛(10)의 타측에는 연결유닛(50)이 마련되지 않는 단방향 연결방식으로 마련된다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 도 9의 (a) 및 (b)와 같이 몸체유닛(10)의 양측에 제1 및 제2연결유닛(51)(52)이 각각 감속유닛(30)과 연결되도록 마련되는 양방향 연결방식이 채용된 연결유닛(50)도 가능하다. 이렇게 연결유닛(50)이 마련되는 위치에 따라 상대적으로 모터유닛(20)의 회전축으로부터 먼 구조물의 끝단까지도 구동력 전달을 극대화시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 구성에 의하면, 본 발명에 의한 그릴 셔터 구동장치(1)는 도 2의 도시와 같이, 상기 몸체유닛(10)의 내부에 마련된 모터유닛(20)으로부터 구동력이 발생되면 감속유닛(30)을 통해 구동력이 다단 감속되어 연결유닛(50)으로 전달됨으로써, 그릴 셔터(S)를 구동시킨다. 이때, 상기 제어유닛(40)은 실시간 온도 정보에 근거하여, 모터유닛(20)의 구동력 발생을 제어한다. 아울러, 상기 연결유닛(50)은 적용되는 그릴 셔터(S)에 따라 선택적으로 단방향 또는 양방향 연결방식으로 모터유닛(20)의 구동력이 연결유닛(50)을 통해 전달된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 자동차 등의 라디에이터에 사용가능하다.

Claims (13)

  1. 전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자; 및
    영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 회전되는 회전자;를 포함하는 것으로,
    상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되는 것으로, 상호 이격되며 상기 전자 코일이 권선되지 않은 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가지며 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함하는 모터유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는. 최외곽이 원형이며 가운데가 빈 중공부를 가진 테두리부로부터 제1권선치와, 제2 권선치가 가운데 방향으로 방사상으로 돌출되는 형상으로서,
    상기 제2권선치가 돌출되는 테두리부의 폭보다 상기 제1권선치가 돌출되는 테두리부의 폭이 넓은 모터유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 테두리부는 상기 제1권선치와 제2권선치 사이를 연결하면서 상기 중공부와 접하는 것으로, 상기 제2권선치의 돌출 방향과 수직 방향으로 연장되는 연결면을 포함하고,
    상기 제1권선치의 상기 중공부와 만나는 면은:
    상기 제2권선치보다 길이가 짧은 슬롯면과;
    상기 슬롯면으로부터 상기 제2권선치 방향으로 굴절 연장된 제1굴절면과;
    상기 제1굴절면으로부터, 상기 제2권선치와 평행하도록 굴절 연장되어서 상기 연결면과 만나는 제2굴절면;
    을 포함하는 모터유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2권선치는 각각 120도 간격으로 상호 이격되도록 각각 복수개 마련되는 모터유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1권선치에서, 상기 회전자와 마주하는 면의 양단 모서리는 대각선으로 모서리따기 형성된 모터유닛.
  6. 공기가 유입되는 경로에 설치되는 복수의 그릴 셔터를 구동시키기 위한 그릴 셔터 구동장치에 있어서,
    상기 복수의 그릴 셔터 사이에 개재되는 몸체유닛;
    상기 몸체유닛 내에 설치되어, 상기 그릴 셔터를 구동시키는 구동력을 발생시키는 모터유닛;
    상기 모터유닛의 구동력 발생을 제어하는 제어유닛; 및
    상기 모터유닛의 구동력을 상기 그릴 셔터로 제공하는 연결유닛; 을 포함하고,
    상기 모터유닛은:
    전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자; 및
    영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 회전되는 회전자;를 포함하며,
    상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되는 것으로, 상호 이격되며 상기 전자 코일이 권선되지 않은 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가지며 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함하는 그릴 셔터 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몸체유닛은 상기 모터유닛의 고정자 위치를 자세 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 가이더가 마련되는 그릴 셔터 구동장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모터유닛의 구동력을 다단 감속시키도록 상기 회전자와 맞물려 다단 감속시키는 복수의 감속기어를 포함하고,
    상기 연결유닛은, 상기 몸체유닛을 관통하여 양측에 각각 감속유닛과 연결되도록 마련되는 제1 및 제2연결유닛을 포함하는 그릴 셔터 구동장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 모터유닛의 구동력을 선택적으로 제어하는 그릴 셔터 구동장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 몸체유닛에 마련되는 전력 공급원과 연결되는 도전체와 압입 방식으로 상호 체결되어 전기적으로 연결되는 그릴 셔터 구동장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 고정자는. 최외곽이 원형이며 가운데가 빈 형상인 테두리부로부터 제1권선치와, 제2 권선치가 가운데 방향으로 방사상으로 돌출되는 형상으로서,
    상기 제2권선치가 돌출되는 테두리부의 폭보다 상기 제1권선치가 돌출되는 테두리부의 폭이 넓은 그릴 셔터 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 테두리부는 상기 제1권선치와 제2권선치 사이를 연결하면서 상기 중공부와 접하는 것으로, 상기 제2권선치의 돌출 방향과 수직 방향으로 연장되는 연결면을 포함하고,
    상기 제1권선치의 상기 중공부와 만나는 면은:
    상기 제2권선치보다 길이가 짧은 슬롯면과;
    상기 슬롯면으로부터 상기 제2권선치 방향으로 굴절 연장된 제1굴절면과;
    상기 제1굴절면으로부터, 상기 제2권선치와 평행하도록 굴절 연장되어서 상기 연결면과 만나는 제2굴절면;
    을 포함하는 그릴 셔터 구동장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1권선치에서, 상기 회전자와 마주하는 면의 양단 모서리는 대각선으로 모서리따기 형성된 그릴 셔터 구동장치.
PCT/KR2012/008825 2012-06-18 2012-10-25 모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치 WO2013191330A1 (ko)

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