KR20130141908A

KR20130141908A - 모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치

Info

Publication number: KR20130141908A
Application number: KR1020120065007A
Authority: KR
Inventors: 고시연; 고정우; 최병대; 박완영; 임중혁; 채성복; 유세현; 이정종; 구본관; 최준혁
Original assignee: (주)오앤케이테크; 전자부품연구원
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-12-27
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: CN104471838A; KR101423980B1; US9238405B2; US20150197147A1; JP2015524244A; WO2013191330A1

Abstract

개시된 본 발명에 의한 그릴 셔터 구동장치는, 공기가 유입되는 경로에 설치되는 복수의 그릴 셔터를 구동시키기 위한 것으로서, 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. 여기서, 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. 이러한 구성에 의하면, 토크가 발생되는 일부 권선치에만 전기 코일이 권선될 수 있어 부품수 및 공정의 간소화에 따른 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

모터유닛 및 이를 포함하는 그릴 셔터 구동장치{MOTOR UNIT AND GRILL SHUTTER DRIVING DEVICE AND HAVING THE SAME}

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 고정자 및, 영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 간섭되어 회전되는 회전자를 포함하며, 상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되되, 상호 마주하는 복수의 권선치 중 어느 일측에만 상기 전기 코일이 권선되도록 비대칭 구조를 가진다.

일측에 의하면, 상기 복수의 권선치는 상호 이격되는 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가짐으로써 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 제1 및 제2권선치는 각각 120도 간격으로 상호 이격되도록 각각 복수개 마련된다.

일측에 의하면, 상기 회전자는 회전되는 로터, 상기 로터의 회전축 상에 개재되는 베어링 및, 상기 로터의 외주면에 대해 방사상으로 설치되는 영구자석을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 그릴 셔터 구동장치는, 공기가 유입되는 경로에 설치되는 복수의 그릴 셔터를 구동시키기 위한 것으로서, 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 연결유닛을 포함한다. 여기서, 상기 모터유닛은, 전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자 및, 영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 간섭되어 회전되는 회전자를 포함하며, 상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되되, 상호 마주하는 복수의 권선치 중 어느 일측에만 상기 전기 코일이 권선되도록 비대칭 구조를 가진다.

일측에 의하면, 상기 몸체유닛은 상기 모터유닛의 고정자 위치를 자세 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 가이더가 마련된다.

일측에 의하면, 상기 모터유닛의 구동력을 다단 감속시키도록 상기 회전자와 맞물려 다단 감속시키는 복수의 감속기어를 포함하는 감속유닛을 포함한다.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 모터유닛의 구동력을 선택적으로 제어한다.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 몸체유닛에 마련되는 전력 공급원과 연결되는 도전체와 압입 방식으로 상호 체결되어 전기적으로 연결된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 비대칭 전기 코일 권선구조를 가지는 모터유닛으로 인해, 부품수 및 공정 간소화와 함께 코깅 토크를 저감시킬 수 있게 된다.

둘째, 회전자의 회전축 상에 베어링이 개재됨으로써, 부하 감소로 인한 내구성 향상과 유격 최소화에 의한 작동 소음 감소에 기여할 수 있게 된다.

셋째, 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 실시간으로 제공받아 능동적으로 구동력 발생을 제어할 수 있어, 효율 향상에 기여할 수 있게 된다.

넷째, 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.

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. 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 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.

1: 그릴 셔터 구동장치 10: 몸체유닛
20: 모터유닛 21: 고정자
24: 회전자 30: 감속유닛
40: 제어유닛 50: 연결유닛

Claims

전기 코일이 권선되는 복수의 권선치를 구비하여, 자화되는 고정자; 및
영구자석을 구비하여 자성을 가지며, 상기 고정자의 자화에 의해 간섭되어 회전되는 회전자;
를 포함하며,
상기 복수의 권선치는 짝수개가 상호 방사형으로 이격되어 마련되되, 상호 마주하는 복수의 권선치 중 어느 일측에만 상기 전기 코일이 권선되도록 비대칭 구조를 가지는 모터유닛.
제1항에 있어서,
상기 회전자는 방사상으로 착자되는 영구자석을 포함하는 모터유닛.
제1항에 있어서,
상기 복수의 권선치는 상호 이격되는 복수의 제1권선치와, 상기 복수의 제1권선치 사이에 배치되며 상기 제1권선치 보다 긴 길이를 가짐으로써 상기 전기 코일이 권선되는 복수의 제2권선치를 포함하는 모터유닛.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2권선치는 각각 120도 간격으로 상호 이격되도록 각각 복수개 마련되는 모터유닛.
제1항에 있어서,
상기 회전자는 회전되는 로터, 상기 로터의 회전축 상에 개재되는 베어링 및, 상기 로터의 외주면에 대해 방사상으로 설치되는 영구자석을 포함하는 모터유닛.
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 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 모터유닛;
상기 모터유닛의 구동력 발생을 제어하는 제어유닛; 및
상기 모터유닛의 구동력을 상기 그릴 셔터로 제공하는 연결유닛;
을 포함하는 그릴 셔터 구동장치.
제6항에 있어서,
상기 몸체유닛은 상기 모터유닛의 고정자 위치를 자세 고정시키기 위한 적어도 하나의 고정 가이더가 마련되는 그릴 셔터 구동장치.
제6항에 있어서,
상기 모터유닛의 구동력을 다단 감속시키도록 상기 회전자와 맞물려 다단 감속시키는 복수의 감속기어를 포함하는 감속유닛을 포함하는 그릴 셔터 구동장치.
제6항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 그릴 셔터가 장착된 환경의 온도를 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 모터유닛의 구동력을 선택적으로 제어하는 그릴 셔터 구동장치.
제6항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 몸체유닛에 마련되는 전력 공급원과 연결되는 도전체와 압입 방식으로 상호 체결되어 전기적으로 연결되는 그릴 셔터 구동장치.