KR20140087139A

KR20140087139A - 모터 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140087139A
Application number: KR1020120155288A
Authority: KR
Inventors: 서상호; 정성태; 조용완; 오명근; 윤희수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-09
Also published as: US20140183992A1; CN103904831A

Abstract

본 발명은 제조가 용이하고 자동화가 가능한 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 모터는, 코일이 권선되는 스테이터; 및 상기 스테이터의 일측에 결합되며, 상기 코일이 전기적으로 연결되는 제어 기판;을 포함하며, 상기 제어 기판은 상기 코일이 고정되어 접합되는 결합 홈과, 상기 코일이 상기 제어 기판의 외측에서 상기 결합 홈으로 이동하는 경로인 안내 홈을 포함할 수 있다.

Description

모터 및 그 제조 방법{MOTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조가 용이하고 자동화가 가능한 스위치드 릴럭턴스 모터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적인 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM: SWITCHED RELUCTANCE MOTOR)는 다상의 스테이터에 권취된 코일에 공급되는 전원을 스위칭 소자를 이용하여 단속함으로써 회전 토오크(TORQUE)를 발생시킨다.

이때, 회전자와 스테이터간의 여자상태를 순차적으로 가변시킴으로써 자기 흡입력에 의하여 정방향 회전 토오크를 발생시킬 수 있고, 특정 여자상태를 가변시키지 않을 때에는 일정위치에서 회전자가 정지하도록 할 수 있다. 또한 최대 인덕턴스 형상을 기점으로 스위칭 소자에 인가되는 입력펄스 신호의 위상을 제어함으로써 역회전력을 발생시킬 수 있는 다양한 구동제어가 가능함에 따라 방향제어가 필요한 전자 제품들에 폭넓게 적용되어 사용되고 있다.

종래의 모터는 일반적으로 스테이터(stator, 고정자) 상에 제어 기판을 설치하는 구성이 주로 이용되고 있다. 또한 종래의 모터는 고스테이터에 코일을 감은 후, 스테이터의 일측에 제어 기판을 설치하고 스테이터에 권선된 코일을 제어 기판의 코일 연결용 단자에 접합하여 결선하는 방법으로 제조되고 있다.

특히 종래의 경우, 제어 기판에 관통 구멍을 형성하고, 스테이터에 권선된 코일을 제어 기판의 관통 구멍을 통해 외부로 인출한 후, 제어 기판의 외부면에 코일을 접합하여 모터를 제조하고 있다.

따라서 종래의 모터를 제조하기 위해서는, 스테이터에 코일을 권선하는 과정과, 스테이터의 일측에 제어 기판을 배치하는 과정, 제어 기판에 형성된 관통 구멍을 통해 코일의 인출선을 외부로 인출하는 과정, 그리고 코일의 인출선을 제어 기판에 접합하는 과정이 순차적으로 진행되어야 한다.

그런데 이러한 종래의 모터는, 코일을 일일이 제어 기판의 관통 구멍에 삽입해야하므로, 제조 시간이 매우 지연된다는 문제가 있다.

또한 이처럼 코일을 제어 기판에 삽입하는 공정은 모두 수작업으로 이루어지고 있기 때문에, 제조 비용도 높아진다는 단점이 있다.

한국특허공개공보 제 1999-0041082호

본 발명의 목적은 제조가 용이하고 자동화가 가능한 모터 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터는, 코일이 권선되는 스테이터; 및 상기 스테이터의 일측에 결합되며, 상기 코일이 전기적으로 연결되는 제어 기판;을 포함하며, 상기 제어 기판은 상기 코일이 고정되어 접합되는 결합 홈과, 상기 코일이 상기 제어 기판의 외측에서 상기 결합 홈으로 이동하는 경로인 안내 홈을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 안내 홈은, 상기 제어 기판의 외측과 상기 결합 홈을 연결하는 경로로 이루어질 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 결합 홈은, 상기 안내 홈에서 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 안내 홈은, 상기 결합 홈에 인접할수록 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 안내 홈은, 상기 결합 홈에 인접할수록 폭이 상기 코일의 직경에 대응하는 폭으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 제어 기판은, 상기 결합 홈의 주변을 따라 상기 코일과 접합되는 접합 패드가 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제조 방법은, 코일이 권선된 스테이터를 준비하는 단계; 상기 코일의 인출선을 상기 스테이터의 외경 방향으로 절곡하며 배치하는 단계; 상기 스테이터의 일측에 제어 기판을 결합하는 단계; 및 상기 인출선을 상기 제어 기판의 결합 홈에 끼워 넣으며 삽입하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 삽입하는 단계는, 상기 제어 기판의 외측에서 상기 결합 홈 사이에 형성된 안내 홈을 통해 상기 인출선을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 절곡하며 배치하는 단계는, 상기 인출 선을 상기 제어 기판의 상기 안내 홈과 대응하는 위치에 배치할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 인출 선과 상기 결합 홈 주변에 형성된 접합 패드를 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제어 기판에 형성되는 안내 홈을 통해 코일의 인출선을 제어 기판에 삽입할 수 있다. 따라서 종래와 같이 코일의 인출선을 제어 기판의 관통 구멍에 끼워 넣는 정교한 작업을 생략할 수 있으므로, 제조가 용이하며 제조 시간을 단축할 수 있다.

또한 코일의 피복을 미리 탈피할 필요 없이, 코일을 결합 홈에 끼운 후에 탈피가 가능하므로, 종래와 같이 미리 코일의 피복을 탈피함에 따라 탈피 길이를 측정하는 등의 과정을 생략할 수 있다.

더하여, 코일의 움직임 만으로 코일의 인출선을 제어 기판에 고정 결합할 수 있으므로, 제조의 자동화가 가능하다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 모터를 개략적으로 나타내는 분해 사시도.
도 3은 도 1의 제어 기판을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 모터를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 제어 기판을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터(100)는, 고정자(1), 및 제어 기판(10)을 포함할 수 있다.

고정자(1)는 관 형상으로 형성될 수 있으며, 내측에 형성되는 돌기(2)에 코일(5)이 권선될 수 있다. 이때, 코일(5)은 다수의 돌기(2)에 각각 권선될 수 있으며, 후술되는 제어 기판(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 고정자(1)의 내부 공간에는 회전자(미도시)가 삽입될 수 있다. 회전자는 영구 자석(미도시)과 샤프트(20)를 포함할 수 있다. 영구 자석은 고정자(1)에 권선된 코일(5)과 전자기적으로 결합하여 회전자를 회전시킨다.

샤프트(20)는 영구 자석과 결합되어 회전자의 회전축을 형성한다. 또한 샤프트(20)의 일단에 체결되는 구성요소에 회전력을 전달한다.

제어 기판(10)은 배선 패턴(미도시)이 형성된 회로 기판일 수 있으며, 적어도 어느 한 면에는 다양한 전자 소자들이 실장될 수 있다.

제어 기판(10)의 중심에는 샤프트(20)가 관통되는 관통 공(12)이 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 제어 기판(10)에는 적어도 하나의 코일 삽입 홈(15)과, 접합 패드(14)가 형성될 수 있다.

코일 삽입 홈(15)은 도 4에 도시된 바와 같이 제어 기판(10)의 외측면에서 제어 기판(10)의 내부를 향해 형성되는 홈으로, 안내 홈(16)과 결합 홈(17)을 포함할 수 있다.

안내 홈(16)은 코일(5)을 결합 홈(17)으로 안내하기 위한 홈이다. 따라서 안내 홈(16)은 제어 기판(10)의 외측면에 형성되며, 제어 기판(10)의 내부로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형태로 형성될 수 있다.

즉, 안내 홈(16)은 제어 기판(10)의 외측면에서 코일(5)의 직경보다 넓은 폭으로 형성될 수 있으며, 결합 홈(17)에 인접할수록 코일(5)의 직경과 유사하거나 작은 폭으로 형성될 수 있다.

결합 홈(17)은 안내 홈(16)의 끝단에서 안내 홈(16)을 연장하는 형태로 형성될 수 있다. 결합 홈(17)은 코일(5)이 고정되는 곳으로, 본 실시예에 따른 결합 홈(17)에는 코일(5)의 인출선(6)이 끼워지며 고정될 수 있다. 이를 위해, 결합 홈(17)은 인출선(6)의 직경보다 약간 작은 크기의 직경을 갖는 원형의 구멍으로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 결합 홈(17)이 코일(5)의 인출선(6)과 동일한 직경 또는 코일(5)보다 큰 직경으로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기한 실시예에서 인출선(6)의 직경은 피복이 벗겨진 상태의 코일(5) 즉, 코일(5)의 금속의 와이어 직경만을 의미할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 피복을 포함한 코일(5)의 직경일 수도 있다.

결합 홈(17)의 주변에는 접합 패드(14)가 형성될 수 있다. 접합 패드(14)는 코일(5)이 제어 기판(10)과 전기적, 물리적으로 연결되기 위해 구비된다. 따라서 접합 패드(14)는 제어 기판(10)에 형성된 배선 패턴들과 전기적으로 연결될 수 있으며, 배선 패턴의 일부로 형성될 수도 있다.

접합 패드(14)는 결합 홈(17)의 형태를 따라 제어 기판(10)의 일면에 형성될 수 있다. 즉, 코일(5)의 직경과 대응하는 형태로 형성되는 결합 홈(17)의 형상을 따라 환형의 고리 형상으로 형성될 수 있다.

접합 패드(14)에는 도전성 솔더 등에 의해 코일(5)이 접합될 수 있다. 즉, 납땜 등의 방식을 통해 코일(5)을 제어 기판(10)에 연결할 수 있다.

이러한 제어 기판(10)은 고정자(1)의 일측에 결합될 수 있다. 이때, 제어 기판(10)은 별도의 고정 나사 등을 통해 고정자(1)와 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 고정자(1)에 다수의 돌기를 형성하고, 고정자(1)와 제어 기판(10)이 결합되면 고정 홈(13)으로 돌출된 돌기를 연화 용융시켜 제어 기판(10)을 고정자(1)에 고정 결합하거나, 접착제 등을 이용하여 상호 고정 결합하는 등 필요에 따라 다양한 응용이 가능하다.

이어서, 본 실시예에 따른 모터의 제조 방법을 설명한다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이를 참조하면, 본 실시예에 따른 모터 제조 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 코일(5)이 권선된 고정자(1)를 준비한다. 본 실시예에서는 4개의 돌기(2)에 각각 코일(5)이 권선되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 도 6에 도시된 바와 같이 고정자(1)의 코일(5) 중 외부로 인출되는 인출선(6)들을 고정자(1)의 외부로 배치한다. 이때, 인출선(6)들은 고정자(1)의 외경 방향, 즉 방사형으로 절곡되며 배치될 수 있다.

또한 이때 배치되는 인출선(6)들은 제어 기판(10)에 형성된 안내 홈(16)의 위치에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.

한편, 인출선(6)들을 고정자(1)의 외부로 배치하기 전이나, 인출선(6)들을 고정자(1)의 외부로 배치한 이후, 회전자를 고정자(1) 내부에 삽입하여 배치하는 과정이 수행될 수 있다. 그러나 회전자를 고정자의 내부에 배치하는 기술은 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 제어 기판(10)을 고정자(1)에 결합한다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이 고정자(1)의 인출선(6)들은 제어 기판(10)에 형성된 안내 홈(16)과 대응하는 위치에 배치되거나, 안내 홈(16) 내에 배치될 수 있다.

한편, 도시되어 있지는 않지만, 인출선(6)들의 배치를 위해, 고정자(1)에 고정 홈(도시되지 않음)을 형성하는 것도 가능하다. 고정 홈은 안내 홈(16)과 대응하는 위치, 즉 안내 홈의 수직 하측에 형성될 수 있다. 이처럼 고정 홈을 구비하는 경우, 인출선(6)들은 고정자(1)의 외부로 인출된 후 고정 홈에 일시적으로 배치될 수 있으며, 이에 따라 인출선(6)들은 안내 홈과 대응하는 위치에 쉽게 배치될 수 있다.

이어서, 인출선(6)들을 결합 홈(17)에 삽입한다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 인출선(6)들은 안내 홈(16)을 따라 제어 기판(10)의 내부 방향으로 이동하여 결합 홈(17)에 삽입될 수 있다.

전술한 바와 같이 제어 기판(10)의 결합 홈(17)의 직경이 코일(5)의 인출선(6) 직경과 동일하거나 약간 작은 경우, 제어 기판(10)에 삽입된 인출선(6)들은 결합 홈(17)에 끼워지며 고정될 수 있다.

또한, 결합 홈(17)의 직경이 인출선(6)의 직경보다 큰 경우에는 결합 홈(17)에 인출선(6)을 끼워 넣은 후 인출선(6)을 절곡시켜 인출선(6)을 결합 홈(17) 내에 고정시킬 수 있다.

이처럼 인출선(6)이 결합 홈(17)에 고정되면, 이어서 인출선(6)과 제어 기판(10)을 전기적, 물리적으로 연결한다. 이 과정은 도전성 솔더를 이용하여 인출선(6)과 제어 기판(10)의 접합 패드(14)를 접합(즉 납땜)함에 따라 수행될 수 있다.

이후, 인출선(6)의 불필요한 부분을 제거함으로써, 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 모터(100)를 완성하게 된다. 여기서, 도 1의 샤프트(1)는 고정자(1)에 회전자를 결합하는 과정에서 함께 결합될 수 있으며, 제어 기판(10)의 결합이 완료된 후 제어 기판의 관통 공(도 3의 12)을 통해 회전자에 결합하여 일체로 형성할 수 있다.

한편, 접합을 용이하게 수행하기 위해, 인출선(6)들 중, 제어 기판(10)의 외측으로 노출되는 부분 즉, 도전성 솔더에 의해 접합 패드(14)에 접합되는 부분은 인출선(6)의 피복을 미리 제거하는 것도 가능하다. 이 경우, 피복은 코일(5)이 고정자(1)에 권선된 이후에 바로 제거되거나, 코일(5)의 인출선(6)들을 고정자(1)의 외경 방향으로 절곡한 이후에 제거될 수 있다. 또한 제어 기판(10)을 결합한 이후에 제거하는 것도 가능하다.

또한, 인출선(6)과 제어 기판(10)의 접합 과정에서 고온의 도전성 솔더를 이용하는 경우, 별도로 피복을 제거하지 않더라도 도전성 솔더의 높은 온도로 인하여 피복이 녹아 제거될 수 있으므로, 이 경우 피복을 제거하는 과정이 생략될 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 본 발명의 실시예에 따른 모터를 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 모터 및 그 제조 방법은, 종래와 같이 코일의 인출선을 제어 기판의 관통 구멍에 끼워 넣는 정교한 작업을 생략할 수 있으므로, 제조가 용이하며 제조 시간을 단축할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 모터 및 그 제조 방법은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어, 전술한 실시예에서는 코일 삽입 홈이 제어 기판의 외주면에서 수직한 방향으로 형성되는 경우를 예로 들었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 코일 삽입 홈을 'ㄱ', 'ㄴ' 형태와 같이 굴곡을 갖는 홈의 형태로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 전술한 실시예에서는 결합 홈과 안내 홈이 명확하게 구별되는 경우를 예로 들었으나, 하나의 연속된 홈의 형태로 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

또한 전술한 실시예에서는 고정자가 관 형으로 형성되고 내부에 회전자가 배치되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 회전자가 관형으로 배치되고, 그 내부에 고정자를 배치하는 것도 가능하다.

또한, 전술한 실시예에서는 제어 기판의 일면 중 결합 홈의 주변에만 접합 패드가 형성되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 결합 홈이 형성하는 구멍의 내주면에도 접합 패드를 형성하는 것도 가능하며, 결합 홈의 주변이 아닌, 결합 홈과 일정거리 이격된 위치에 접합 패드를 형성하는 것도 가능하다.

또한 결합 홈의 내주면에 접합 패드를 형성하고, 결합 홈 내이 코일의 인출선이 매우 견고하게 끼워지도록 구성하여 별도의 납땜 없이 끼움 결합으로 전기적 물리적으로 연결되도록 구성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

더하여, 본 실시예에서는 스위치드 릴럭턴스 모터에 적용되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 코일과 이에 연결되는 제어 기판을 구비하는 전자 기기라면 다양하게 적용될 수 있다.

100....모터
1.....스테이터
5.....코일
6.....코일의 인출선
10.....제어 기판
15.....코일 삽입 홈
14.....접합 패드
16.....안내 홈
17.....결합 홈
20.....샤프트

Claims

코일이 권선되는 스테이터; 및
상기 스테이터의 일측에 결합되며, 상기 코일이 전기적으로 연결되는 제어 기판;
을 포함하며,
상기 제어 기판은 상기 코일이 고정되어 접합되는 결합 홈과, 상기 코일이 상기 제어 기판의 외측에서 상기 결합 홈으로 이동하는 경로인 안내 홈을 포함하는 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 안내 홈은,
상기 제어 기판의 외측과 상기 결합 홈을 연결하는 경로로 이루어지는 모터.
제 2 항에 있어서, 상기 결합 홈은,
상기 안내 홈에서 연장되는 형태로 형성되는 모터.
제 2 항에 있어서, 상기 안내 홈은,
상기 결합 홈에 인접할수록 폭이 좁아지는 형태로 형성되는 모터.
제 2 항에 있어서, 상기 안내 홈은,
상기 결합 홈에 인접할수록 폭이 상기 코일의 직경에 대응하는 폭으로 형성되는 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 제어 기판은,
상기 결합 홈의 주변을 따라 상기 코일과 접합되는 접합 패드가 형성되는 모터.
코일이 권선된 스테이터를 준비하는 단계;
상기 코일의 인출선을 상기 스테이터의 외경 방향으로 절곡하며 배치하는 단계;
상기 스테이터의 일측에 제어 기판을 결합하는 단계; 및
상기 인출선을 상기 제어 기판의 결합 홈에 끼워 넣으며 삽입하는 단계;
를 포함하는 모터 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 삽입하는 단계는,
상기 제어 기판의 외측에서 상기 결합 홈 사이에 형성된 안내 홈을 통해 상기 인출선을 이동시키는 단계를 포함하는 모터 제조 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 절곡하며 배치하는 단계는,
상기 인출 선을 상기 제어 기판의 상기 안내 홈과 대응하는 위치에 배치하는 단계인 모터 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 인출 선과 상기 결합 홈 주변에 형성된 접합 패드를 접합하는 단계를 더 포함하는 모터 제조 방법.