KR101256643B1

KR101256643B1 - 모터 고정자

Info

Publication number: KR101256643B1
Application number: KR1020110120030A
Authority: KR
Inventors: 두-니안 산; 유안-지에 젱
Original assignee: 선온웰스 일렉트릭 머신 인더스트리 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN102969806B; CN102969806A; EP2566012A2; EP2566012B1; TW201310862A; TWI440281B; KR20130024687A; CN202231503U; JP2013055870A; EP2566012A3; US20130049500A1

Abstract

본 발명에 따른 모터 고정자는 다수개의 배선층(1)과 적어도 하나의 전기 연결 모듈(2)을 포함한다.
배선층(1) 각각은 하나의 절연 기저부(11)와 상기 절연 기저부(11) 상에 형성된 적어도 하나의 권선형 모듈(14)을 구비한다.
전기 연결 모듈(2)은 하나의 전부도체(21)와 적어도 하나의 일부도체(22)를 구비하고, 상기 전부도체(21)는 다수개의 배선층(1)들을 관통하면서 복수개의 배선층(1)들 중에서 적어도 하나의 배선층(1) 상에 형성된 적어도 하나의 권선형 모듈(1)과 전기적으로 연결되고, 상기 일부도체(22) 중 적어도 하나의 일부도체(22)는 복수개의 배선층(1)들 중 적어도 하나의 배선층(1)을 관통하고, 상기 일부도체(22) 각각은 배선층(1)들 중 적어도 2개의 배선층(1)에 형성된 권선형 모듈(14)과 전기적으로 연결된다.

Description

모터 고정자{Motor stator}

본 발명은 모터 고정자(Stator)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 회로 배열의 복잡성을 낮추기 위해 다수개의 배선층(Wiring Laymer)들을 관통하는 전기 연결 모듈(Electrical connection module)을 구비하는 모터 고정자에 관한 것이다.

전기기구의 소형화를 위한 최근 추세에 따르면, 냉각을 위해 공기기류를 유발하도록 소형화된 전기기구내에 실장되는 냉각팬은 종래의 팬 보다는 작아야 한다.

또한, 소형화된 팬(Fan)의 제조 및 디자인 설계에서는 강한 구조 및 큰 전력을 구비하는 모터를 제조하는 것이 중요한 요소가 되었다.

구체적으로, 종래의 권선형 코일(Winding coils)에 의해 형성된 종래의 모터 고정자는 가볍고 얇은 요구특성을 충족시킬 수 없기 때문에, 인쇄회로기판 소자 설계(PCB Layout) 또는 전주도금(Electroforming)에 의해 회로기판 상에 형성된 고정자 코일을 구비하는 모터 고정자들이 많이 사용되었다.

또한, 모터 작동을 위해 큰 과도 전력(Transient Power)를 제공하기 위해서, 각층 상에 코일회로(Coir circuts)가 배열된 다층판(Multi-layer board)이 모터 고정자로 사용되어 왔다.

예를 들면, 발명의 명칭이 "축 자속(Axial flux)를 갖는 권상장치(Winding device) 및 상기 권상장치를 구비하는 모터"인 대만 공개특허 제201123686호에서는 코일 회로를 구비하는 다수개의 층들로 이루어진 모터 고정자가 기재되어 있고, 상기 모터 고정자는 도 1의 부호 9로 표시되어 있다.

상기 모터 고정자(9)는 가요성 기저부(91) 및 배선모듈(92)를 구비하고, 상기 가요성 기저부(91)는 다수개의 캐리어(911 : Carrier)들과 다수개의 가교부(912 : Bridge portion)를 구비하고, 캐리어(911) 각각은 배선모듈(92)의 코일 유닛(912 : Coil unit)을 지지해 주고, 가교부(912) 각각은 배선모듈(92)의 연결회로(922)를 지지해 준다.

구체적으로, 가교부(912)들은 인접하는 2개의 캐리어(911)들을 연결하고, 가교부(912) 상에 배열된 연결회로(922)는 2개의 캐리어(911)상에 있는 코일유닛(921)들을 전기적으로 연결시켜 준다.

또한, 가요성 기저부(91)의 가교부(912)들은 모터 고정자와 회전자가 조립되었을 때 모터 회전자(Rotor)의 축 방향으로 캐리어(911)들이 일렬로 정열되어 회전자와 인접하게 배열되도록 구부려 진다.

그로 인해, 코일유닛(921)은 전원이 들어오면 회전자를 구동시키는 자력을 일으키게 된다.

그러나, 상기의 종래 모터 고정자는 가요성 기저부(91)가 가요성 물질로 제조되기 때문에 구조적 강도 및 조립 안정성이 나쁜 단점이 있었다.

또한, 2개의 캐리어(911) 사이를 연결하는 가교부(912)는 작은 굴곡을 갖는 상태로 굽어져 모터 고정자의 축방향 두께를 감소시키는 효과를 가져오기도 하지만 상기 가교부(912)가 손상되는 원인이 되기도 하였다.

또한, 모터 고정자가 모터내에 조립되어 상기 가교부(912)가 구부러지고 캐리어(911)가 일렬로 정렬되었을 때, 캐리어(911)의 방사상 외주면으로부터 돌출된 가교부(912)는 종래 모터 고정자를 수용하는 추가 영역(지역)을 방사상 방향으로 발생시키는 결과를 가져 왔다.

또한, 상기의 종래 모터 고정자는 배선모듈(92)이 가요성 기저부(91)의 마주보는 반대 표면 상에만 형성될 수 있기 때문에 배선모듈(92)의 회로설계가 복잡해지는 문제도 있었고, 이와 같은 배선모듈(92)의 복잡성은 모터 고정자의 수율 저하를 유발하는 문제도 있었다.

그 결과 종래 모터 고정자의 개선이 요구되어 왔다.
배경기술문헌 : 대만 공개특허 제201123686호

본 발명의 과제는 배열공간을 감소시키고, 원하는 구조적 강도와 조립 안정성을 구현하고, 회로 설계의 복잡성을 낮추기 위해서, 다수개의 배선층들에 배열된 권선상 모듈들을 전기적으로 연결시켜주는 전기 연결 모듈을 구비하는 모터 고정자를 제공하는 것이다.

이와 같은 과제들을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 다수개의 배선층과 적어도 하나의 전기 연결 모듈을 포함하는 모터 회전자를 제공한다.

전기 연결 모듈 각각은 하나의 전부 도체(Thorough conductor)와 적어도 하나의 일부 도체(Local conductor)를 구비한다.

상기 전부 도체는 복수개의 배선층들을 관통하며, 복수개의 배선층들 중 적어도 하나의 배선층에 형성된 적어도 하나의 권선형 모듈들과 전기적으로 연결된다.

상기 적어도 하나의 일부 도체는 복수개의 배선층들 중 적어도 하나의 배선등을 관통하며, 상기 일부 도체 각각은 복수개의 배선층들 중 적어도 2개의 배선층상에 형성된 권선형 모듈들과 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 모터 고정자는 다수개의 배선층들에 배열된 권선상 모듈들을 전기적으로 연결시켜 주는 전기 연결 모듈을 구비하여, 배열 공간을 감소시키고 구조적 강도와 조립 안정성을 향상시키고 회로 설계를 단순화 시킬 수 있다.

도 1은 복수개의 층들로 이루어진 종래 모터 고정자의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 제1구현예에 따른 모터 고정자의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 모터 고정자의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1구현예에 따른 또 다른 모터 고정자의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제1구현예에 따른 또 다른 모터 고정자(도 4에 도시된 모터 고정자)의 단면도.
도 6은 본 발명의 제1구현예에 따른 모터 고정자의 회로도.
도 7은 본 발명의 제1구현예에 따른 또 다른 모터 고정자(도 4에 도시된 모터 고정자)의 회로도.
도 8은 본 발명의 제2구현예에 따른 모터 고정자의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 제2구현예에 따른 또 다른 모터 고정자의 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 모터 고정자를 갖는 얇은 팬(Fan)의 분해사시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 다층판 구조의 모터 고정자의 분해 사시도 및 단면도이다.

상기 모터 고정자는 다수개의 배선층(1)과 상기 배선층(1)들을 관통하는 전기 연결 모듈(2)을 구비한다. 또한, 본 발명의 첫번째 구현예에 따른 모터 고정자는 단상(Single-phase)모터에 적용되게 설계되었다.

구체적으로, 도 2 내지 도 5에서는 배선층(1) 각각은 절연 기저부(11), 관통 홀(12), 전도 홀(13 : Conduction hole) 및 권선형 모듈(14)을 구비한다.

상기 절연 기저부(11)는 지지면(111)과 바닥면(112)을 구비하며 상기 지지면(111)과 바닥면(112)은 상기 절연 기저부(11)의 2개 반대면에 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 관통 홀(12)은 지지면(111)으로부터 바닥면(112)까지 상기 절연 기저부(11)를 관통하며, 모든 배선층(1)의 관통 홀(12)들은 축 방향으로 일렬로 배열되어 있으며, 바람직하게는 동일한 구멍이다.

상기 전도 홀(13) 역시 지지면(111)으로부터 바닥면(112)까지 상기 절연 기저부(11)를 관통한다.

권선형 모듈(14)은 절연 기저부(11)의 지지면(111) 상에 배열되어 제1말단부(141)와 제2말단부(142)를 갖는다.

상기 제1말단부(141)는 전도 홀(13)을 향해 연장되고 제2말단부(142)는 관통 홀(12)을 향해 연장되거나, 이와는 달리 상기 제1말단부(141)는 관통 홀(12) 및 전도 홀(13) 중 어느 것을 향해서도 연장되지 않고, 제2말단부(142)는 전도 홀(13)을 향해 연장된다.

상기 전기 연결 모듈(2)은 땜납(Solder)등과 같은 전기 전도 물질로 제조되며, 관통 홀(12) 또는 전도 홀(13) 내에 삽입되고, 하나의 전부도체(21 : Thorough conductor)와 적어도 하나의 일부 도체(22 : Local conductor)를 구비한다.

상기 전부 도체(21)는 다수개인 배선층(1)들의 관통 홀(12) 내에 실장되어 다수개의 배선층(1) 들을 관통한다.

상기 전부 도체(21)는 복수개의 배선층(1)에 형성된 관통 홀(12)을 향해 연장된 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)와 전기적으로 연결된다.

일부 도체(22) 각각은 적어도 하나의 전도 홀(13) 내에 실장되어 복수개의 내선층(1) 중 적어도 하나를 관통한다.

일부 도체(22) 각각은 전도 홀(13)을 향해 연장된 권선형 모듈(14)의 제1말단부(141)와 전기적으로 연결되거나, 또는 2개의 권선형 모듈(14)의 제1말단부(141) 2개와 전기적으로 연결되거나, 또는 일부 도체(22)의 어느 것과도 연결되지 않는 2개의 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142) 2개와 전기적으로 연결된다.

구체적으로, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 배선층(1)내 전도 홀(13)들이 서로 나란히 일렬로 배열되어 있을 때는 일부도체(22) 개수는 1개 이고, 전기 연결 모듈(2)에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 권선형 모듈(14)의 평행구조가 이루어지도록 상기 일부도체(22)는 다수개의 배선층(1)내 권선형 모듈(14)의 제1말단부(141)와 전기적으로 연결되고 다수개의 배선층(1)내 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)는 관통 홀(12)을 향해 연장되어 상기 전부 도체(21)와 전기적으로 연결된다.

한편, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 다수개의 배선층(1)내 전도 홀(13)이 서로 일렬로 배열되지 않고 서로 어긋나게 배열된 때에는 일부도체(22) 개수는 복수의 배선층(1) 개수와 동일하게 되고, 상기 일부도체(22) 중 어느 하나는 복수개의 배선층(1)내 전도 홀(13) 중 어느 하나 내부에 각각 수용된다.

상기 일부도체(22)중 어느 하나는 상기 일부도체(22)를 수용하는 전도 홀(13)을 향해 연장된 권선형 모듈(14)의 제1말단부(141)와 또 다른 배선층(1)내 권선형 모듈(14)의 또 다른 제1말단부(141)를 전기적으로 연결하거나, 또는 상기 일부도체(22) 중 어느 하나는 상기 일부도체(22)를 수용하는 전도 홀(13)을 향해 연장된 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)와 또 다른 배선층(1)내 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)를 전기적으로 연결한다.

그로 인해, 전부 도체(21)가 오직 복수의 배선층(1)들 중 하나의 배선층(1)내 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)와만 전기적으로 연결된 경우에는 전기 연결 모듈(2)에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 권선형 모듈(14)의 순차적 구조(Serial structure)를 이루게 된다.

도 8에서는 본 발명의 제2구현예에 따른 모터 고정자의 분해 사시도가 도시되어 있고, 상기 제2구현예에 따른 모터 고정자는 다상(Multi-phase) 모터에 적용되게 설계되었다.

상기 제2구현예에서는 배선층(1) 각각은 다수개의 관통 홀(12), 다수개의 전도 홀(13) 및 다수개의 권선상 모듈(14)들을 구비하며, 상기 관통 홀(12), 전도 홀(13) 및 권선상 모듈(14)들의 개수는 다상 모터에 적용된 상(Phase)의 개수와 같거나 크다.

예를 들면, 본 발명의 모터 회전자가 도 8과 같이 2상(Two-phase) 모터에 적용되면, 관통 홀(12)의 개수는 2개이고, 전도 홀(13) 및 권선상 모듈(14)의 개수는 각각 6개가 될 수 있다.

같은 이유로 본 발명의 모터 회전자가 3상(Three-phase) 모터에 적용될 경우 배선층(1) 각각의 관통 홀(12) 개수는 3개 보다 작아서는 안된다.

단상(One-phase)을 통과하는 전류 흐름을 위한 권선형 모듈(14)과 전기 연결 모듈(2)간의 연결은 제1구현예의 연결과 유사하다.

또한, 단상을 관통하는 전기흐름을 위해 배열되는 전부도체(21) 및 일부도체(22)들의 배열은 도 8에 도시된 바와 같이 권선형 모듈(14) 및 전기 연결 모듈(2) 사이의 연결 편의성을 위해 전부도체(21) 및 일부도체(22) 각각은 권선형 모듈(14)의 코일 내부 및 외부 상에 배열되어 있는 것이 바람직하다.

다시 말해, 상기 전부도체(21)은 코일 내부 및 외부 중 하나에 배열되고, 상기 일부도체(22)는 코일의 내부 및 외부 중 전부도체(21)가 배열되지 않은 나머지 하나에 배열된다.

대안적으로, 단상을 관통하는 전기흐름을 위해 배열되는 전부도체(21) 및 일부도체(22)들의 배열은 도 9에 도시된 바와 같이 전부도체(21) 및 일부도체(22) 모두는 권선형 모듈(14)의 코일 외부에 배열되거나 또는 권선형 모듈(14)의 코일 내부에 배열된다.

도 10은 본 발명의 모터 고정자를 구비하는 얇은 팬(Fan)의 분해사시도 이다. 도 10에서 상기 모터 고정자는 얇은 팬의 기저부 자리(3 : Base seat) 상에 실장되어 있으며, 상기 얇은 팬은 모터 고정자와 마주보며 마그네틱 표면(41)을 구비하는 팬 바퀴(4 : Fan wheel)을 추가로 더 구비하며, 상기 팬 바퀴(4)는 모터 고정자의 권선형 모듈(14)에 전원이 들어오면 회전하게 된다.

상기 얇은 팬은 다수개의 배선층(1)을 관통하는 전기 연결 모듈(2)을 구비하며, 상기 권선형 모듈(14)은 상기 전기 연결 모듈(2)에 의해 전기적으로 연결된다.

따라서 상기 구조는 외부힘에 의해 전기 연결 모듈(2)이 손상되는 것을 방지할 뿐만 아니라 모터 고정자 설치에 요구되는 공간도 감소시킨다.

또한, 본 발명은 배선층(1)의 절연 기저부(11)가 단단한 팬(Board)로 형성될 수 있기 때문에 바람직한 구조적 강도와 조립 안정성을 구비한다.

게다가, 본 발명에 따른 모터 고정자는 다른 배선층(1)의 지지면(111)상에 각각 형성된 권선형 모듈(14)들을 전기적으로 연결시키기 위해서 일부도체(22) 각각이 복수개의 배선층(1) 중 적어도 하나를 관통하고 있기 때문에 회로 설계가 간소화되며, 그로 인해 모터 고정자의 높은 수율을 얻을 수 있다.

비록 본 발명에서는 본 발명의 바람직한 구현예들에 대해 설명하였으나, 당업자는 후술하는 청구범위에 의해 정해지는 본 발명의 개념을 벗어나지 않고도 다양한 변형 구현예들을 쉽게 발명할 수 있는 것이다.

1 : 배선층 2 : 전기 연결 모듈
11 : 절연 기저부 12 : 관통 홀
13 : 전도 홀 14 : 권선형 모듈
111 : 지지면 112 : 바닥면
141 : 권선형 모듈의 제1말단부 142 : 권선형 모듈의 제2말단부
21 : 전부도체 22 : 일부도체
3 : 기저부 자리(Bease seat) 41 : 마그네틱 표면
4 : 팬 바퀴(Fan wheel)
P : 종래 모터 고정자 91 : 가요성 기저부
92 : 배선모듈 911 : 캐리어(Carrier)
912 : 가교부(Bridge portion) 921 : 코일 유닛
922 : 연결회로

Claims

다수개의 배선층(1) 및 적어도 하나의 전기 연결 모듈(2)을 포함하며, 상기 배선층(1) 각각은 절연 기저부(11) 및 상기 절연 기저부(11)상에 형성된 적어도하나의 권선형 모듈(14)을 구비하고, 상기 전기 연결 모듈(2) 각각은 하나의 전부도체(21)와 적어도 하나의 일부도체(22)를 구비하고, 상기 전부도체(21)는 다수개의 배선층(1)들을 관통하면서 다수개의 배선층(1)들 중 적어도 하나의 배선층(1)에 형성된 권선형 모듈(14)들 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 일부도체(22)는 복수개의 배선층(1)들 중 적어도 하나의 배선층(1)을 관통하고, 상기 일부도체(22) 각각은 복수개의 배선층(1)들 중 적어도 2개의 배선층(1)에 형성된 권선형 모듈(14)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 권선형 모듈(14) 각각은 코일을 구비하고, 전부도체(21)는 코일의 내부 및 외부 중 하나에 배열되고, 적어도 하나의 일부도체(22)는 코일의 내부 및 외부 중 전부도체(21)가 배열되지 않은 나머지 하나에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 권선형 모듈(14) 각각은 코일을 구비하고, 전부도체(21) 및 적어도 하나의 일부도체(22)들은 모두 코일의 외부에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 권선형 모듈(14) 각각은 코일을 구비하고, 전부도체(21) 및 적어도 하나의 일부도체(22)들은 모두 코일의 내부에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 일부도체(22)는 다수개의 배선층(1)을 관통하고, 각각의 배선층(1)에 형성된 각각의 권선형 모듈(14)은 제1말단부(141)와 제2말단부(142)를 구비하고, 상기 제1말단부(141)은 적어도 하나의 일부도체(22)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2말단부(142)는 전부도체(21)와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 적어도 하나인 일부도체(22)의 개수는 복수개의 배선층(1) 개수와 같고, 일부도체(22) 중 어느 하나는 복수개의 배선층(1)들 중 1개의 배선층(1)을 관통하고, 각각의 배선층(1)에 형성된 각각의 권선형 모듈(14)은 제1말단부(141)와 제2말단부(142)를 구비하고, 일부도체(22)들 중 어느 하나는 복수개의 배선층(1)들 중 적어도 2개의 배선층(1)에 형성된 권선형 모듈(14)의 제1말단부(141) 또는 제2말단부(142)와 전기적으로 연결되고, 전부도체(21)는 복수개의 배선층(1)들 중 하나의 배선층(1)에 형성된 권선형 모듈(14)들 중 하나의 권선형 모듈(14)의 제2말단부(142)와 전기적으로 연결되고, 전부도체(21)와 연결된 제2말단부(142)는 적어도 하나의 일부도체(22)와 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 배선층(1) 각각은 지지면(111), 바닥면(112) 및 상기 지지면(111)으로부터 바닥면(112)까지 연장된 적어도 하나의 관통 홀(12)을 구비하고, 모든 배선층(1)의 관통 홀(12)들은 축선을 따라 일렬로 정렬되어 있고, 전부도체(21)는 관통 홀(12) 내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 배선층(1) 각각은 지지면(111), 바닥면(112) 및 상기 지지면(111)으로부터 바닥면(112)까지 연장된 전도 홀(13)을 구비하며, 일부도체(22)는 모든 배선층(1)의 전도 홀(13)내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 고정자.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 전기 연결 모듈(2) 및 적어도 하나의 권선형 모듈(14)들 각각의 개수는 모터 고정자가 사용되는 다상 모터의 상(Phase) 개수와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 모터 고정자.