JP2016201982A - モータ用センシングユニットおよびこれを含むモータ - Google Patents

モータ用センシングユニットおよびこれを含むモータ Download PDF

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Abstract

【課題】外部環境による接着異常による分離問題を一掃し、センシングプレート自体の固定性を強化してモータの構造的な信頼性を高める。
【解決手段】本発明の実施例は、センシングの効率および構造的な信頼性を強化できるモータの構造に関するもので、特に回転軸と前記回転軸に貫通する構造で圧入されるセンシングプレート、そして前記センシングプレート上に配置されるセンシングマグネットおよび前記回転軸の中心に結合部材で結合され、前記センシングマグネットの露出面を覆う構造で配置される固定プレートを含むモータ用センシングユニットおよびこれを含むモータを提供することができるようにする。
【選択図】図2

Description

本発明の実施例は、センシングの効率および構造的な信頼性を強化できるモータの構造に関するものである。
一般的に自動車の操向の安定性を保障するために電動式操向装置(Electronic Power Steering System)が用いられる。電動式操向装置(EPS)は車速センサ、トルクアングルセンサおよびトルクセンサなどで感知した運行条件によって電子制御装置(Electronic Control Unit)でモータを駆動して旋回安定性を保障し、迅速な復元力を提供することによって運転者にとって安全な走行を可能にする。このようなEPSシステムは運転者が操向をするためにハンドルを操作するトルクをモータが補助することによって、より少ない力で操向作業を可能にするが、前記モータとしてはBLDCモータが用いられる。BLDCモータ(Brushless DCモータ)の主要部位はステータとロータで構成されるが、固定子にはコイルが巻線され、回転子はマグネットが結合されて電磁気的相互作用によってロータが回転する。
EPSモータはセンシングマグネット(Sensing magnet)との信号(Hall素子)を通じて情報のやり取りおよび制御をする。このようなセンシングマグネットはロータ(Rotor)との結合、ドライブ(Drive)マグネットとの極間隔維持、ホールセンサ(Hall sensor)とのギャップを維持するために、一般的にプレートとマグネットとを接着剤を利用してボンディング結合して製作されるセンシングプレートアセンブリーが回転軸に結合される。しかし、このようなセンシングプレートに接着剤を利用してセンシングマグネットを結合する結合構造は、温度環境または、機構的な応力偏差、外力などによってマグネットとプレートとが分離する現象、またはセンシングプレートと回転軸とが分離する現象が発生してモータの駆動不良を誘発する。
本発明の実施例は、前述した問題を解決するために案出されたもので、特に回転軸に結合されるセンシングプレートとセンシングマグネットとを、外部で回転軸方向に加圧を具現する固定プレート部材を利用して回転軸に直接固定するようにして、外部環境による接着異常による分離問題を一掃し、センシングプレート自体の固定性を強化してモータの構造的な信頼性を高めることができるようにする。
前述した課題を解決するための手段として、本発明の実施例では、回転軸と前記回転軸に貫通する構造で圧入されるセンシングプレート、そして前記センシングプレート上に配置されるセンシングマグネットおよび前記回転軸の中心に結合部材で結合され、前記センシングマグネットの露出面を覆う構造で配置される固定プレートを含むモータ用センシングユニットを提供することができるようにする。
さらに、本発明の実施例では、モータハウジングと、前記モータハウジングの中心を貫通する前記回転軸と前記回転軸に固定されるロータ、そして前記ハウジングの内周面に固定され、電源の印加によって前記ロータと相互作用して回転軸を回転させるステータおよび前記回転軸に圧入されて前記ロータの位置角を感知する前述した実施例に係るセンシングユニットを含む構造のモータを具現することができるようにする。
本発明の実施例によれば、回転軸に結合されるセンシングプレートとセンシングマグネットとを、外部で回転軸方向に加圧を具現する固定プレート部材を利用して回転軸に直接固定するようにして、外部環境による接着異常による分離問題を一掃し、センシングプレート自体の固定性を強化してモータの構造的な信頼性を高めることができる効果がある。
図1は本発明に係るモータ用センシングユニットを含むモータの構造を例示した断面概念図である。 図2は図1の本発明に係るモータ用センシングユニットの構造を説明するための分離概念図である。本実施例では、EPSモータに前述したセンシングユニットが適用された例を挙げて説明する。 図3は本発明の実施例に係るセンシングユニットの固定構造を図示した概念図である。 図4は本発明の実施例に係るセンシングユニットの固定構造を図示した概念図である。 図5は本発明の実施例に係るセンシングユニットの多様な変形実施例を図示した図面である。 図6は本発明の実施例に係るセンシングユニットの多様な変形実施例を図示した図面である。 図7は本発明の実施例に係るセンシングユニットの多様な変形実施例を図示した図面である。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成および作用を具体的に説明する。添付図面を参照して説明するにおいて、図面符号にかかわらず同一の構成要素は同一の参照符号を付与し、これに対する重複説明は省略することにする。第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するために用いることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。
図1は本発明に係るモータ用センシングユニットを含むモータの構造を例示した断面概念図であり、図2は図1の本発明に係るモータ用センシングユニットの構造を説明するための分離概念図である。本実施例では、EPSモータに前述したセンシングユニットが適用された例を挙げて説明する。
図1および図2を参照すれば、EPSモータの構造は図1に図示されたように、モータハウジング100と前記モータハウジングの中心を貫通する前記回転軸200と前記回転軸に固定されるロータ300、そして前記ハウジングの内周面に固定され、電源の印加によって前記ロータと相互作用して回転軸を回転させるステータ400を含んで構成される。特に、この場合、前記回転軸に圧入されて前記ロータの位置角を感知するセンシングユニット500、510を含んで構成される。前記センシングユニットは、前記回転軸に圧入されてロータの位置角を感知するセンシングマグネット510と、前記センシングマグネットが付着されて前記回転軸に圧入されるセンシングプレート500を含む構造を有することになる。
特に、本発明の実施例に係る前記センシングユニットは、図2に図示された構造のように、ロータ300を貫通して突出される回転軸200と結合する貫通ホール520を具備するセンシングプレート500と、前記センシングプレート上に配置されるセンシングマグネット510、そして前記センシングマグネットの上部に配置されて、結合部材552を通じて前記回転軸200に圧入固定される固定プレート550を含む。
すなわち、前記固定プレート550は、前記センシングマグネットと接着剤で接着される構造ではなく、独立的な結合部材552を利用して前記結合部材552が回転軸の中心に挿入されて結合し、前記固定プレート550を前記センシングプレートの露出表面を加圧して強く押し付けて固定する方式で結合させるようにする。前記結合部材552は、様々の固定ピンやスクリュー、ねじのような構造物を適用することができ、スクリューなどの固定部材の場合、螺子山の方向がモータの回転方向と反対に具現されるようにして、回転によって結合部材が離脱しないようにする。
図3および図4は図2の結合構造を拡大した図面である。
すなわち、図3に図示されたように、回転軸200の中心部には前記結合部材552を挿入することができる挿入ホール(X)が備えられる。また、前記センシングプレート500上のセンシングマグネット510を覆う構造で配置される固定プレート550は前記結合部材552によって前記センシングプレートと強く結着させられる。
図4は図3の結合状態が完了した構造を図示した図面である。
図示されたように、前記固定プレート550はセンシングマグネット510の露出面全体を覆う構造によって固定力を発揮することができるが、センシングマグネット510を外部環境や異物から保護する機能を遂行する一方、センシングマグネット510の離脱を安定的に防止することができる。さらに、前記固定プレート550はセンシングマグネットのセンシング効率を阻害しないように非磁性体で具現された方が好ましい。
特に、図5を参照すれば、前記固定プレート550は前記センシングマグネットの外形と同じ外形、例えば円形(円板形)で相互対応する形状で具現し、センシングマグネット510の全体面を均一に加圧できるようにし、保護機能を強化するために、センシングマグネットの面積以上の面積を有するように具現することができる。すなわち、前記固定プレートの水平断面の形状が前記センシングマグネットの外周面がなす形状と同じ構造で具現され得る。
例えば、回転軸の中心(結合部材が結合する結合ホール)を基準として、センシングマグネットの半径(R1)とセンシングプレートの半径(R3)とを考慮する時、前記固定プレート(R2)の半径が前記センシングマグネットの半径(R1)より大きい構造で具現してセンシングマグネット全体を保護することができるようにする。すなわち、前記固定プレートは前記結合部材を基準として前記センシングマグネット外周面以上の幅を有することができる。このような配置関係を図6を通じて概念化すると、図6の(a)は、図4および図5で詳述したセンシングプレート500、センシングマグネット510、そして固定プレート550が結合部材552を通じて固定される模式図を図示したもので、図示されたように、固定プレート550はセンシングマグネット510全体を保護することができるようにセンシングマグネット510の全体面積を覆うことができるようにすることができる。
さらに、より安定した固定力を確保し、およびセンシングマグネット510を保護するために、前記固定プレート550の構造を図6の(b)に図示されたように、前記固定プレート550は前記センシングプレートおよび前記センシングマグネットの側面部に密着する側面突起部550aをさらに含む構造で具現することができる。さらに、他の実施例としては、前記側面突起部550aの末端が前記センシングプレートを支持するように、前記センシングプレートの上部面方向に折り曲げられる折り曲げ部550bが設けられる構造で具現し、固定プレートがセンシングプレートとマグネットをさらに強く結着して固定することができるようにすることができる。
図7は図3および図4に示した本発明の実施例に係る回転軸200に結合されるセンシングユニットの外部構造を例示した図面である。以下では、図1および図3、図7を参照し、本発明のセンシングユニットが結合したEPSモータの構造の構成および作用を説明する。
図示されたように、本発明の一実施例に係るEPSモータは、上側にブラケットが結合されるモータハウジング100と、前記モータハウジング100の中心に回転可能に支持される回転軸200と、回転軸200の外周面に固定されて共に回転するロータ300と、ハウジング100の内周面に固定されて電源が印加されるとロータ300と相互作用して回転軸200を回転させるステータ400を含む。前記モータハウジング100は上部と下部とがそれぞれ開口された、略円筒形態で形成されて内周面にステータ400が熱間圧入される。そして、モータハウジング100の開口された上面にはブラケット110が装着され得る。
前記ロータ300は回転軸200の外周面に圧入固定されるロータコア310と、このロータコア310の外周面に円周方向に装着されるマグネット320を含む。そして、ステータ400はハウジング100の内面に圧入されるステータコア410とステータコア410に巻かれるコイル420を含む。
合わせて、前記回転軸200にはセンシングプレート500が圧入され、このセンシングプレート500にはロータ300の位置角を感知するセンシングマグネット510が配置され、続いて前述した固定プレート550が前記センシングマグネット510上部に配置され、以後結合部材552を媒介として回転軸に強く加圧結合される。また、前記センシングプレート500はその中央に回転軸200が挿入される貫通ホール520が形成され、この貫通ホール520の内面には内側方向に突出した少なくとも一つ以上のスリップ防止突起600が形成され得る。そして、回転軸200の外周面には回転軸200の長さ方向にスリップ防止突起600が圧入されるスリップ防止溝610が形成され得る。すなわち、センシングプレート500の貫通ホール520に回転軸200を圧入するとスリップ防止突起600がスリップ防止溝610に圧入されてセンシングプレート500のスリップを防止する。ここで、スリップ防止突起600は三角形または、四角形などの多角形の形態で形成されるか、半円形態または、楕円形態で形成され得る。そして、スリップ防止溝610もやはり三角形または、四角形などの多角形の形態で形成されるか、半円形態または、楕円形態で形成され得る。
このように、本発明の一実施例に係る回転軸200とセンシングプレート500、そして固定プレート550の結合構造をみると、センシングプレート500に形成されたスリップ防止突起600を回転軸200に形成されたスリップ防止溝610に一致させた後、センシングプレート500を回転軸200に圧入するとスリップ防止溝610にスリップ防止突起600が圧入されてセンシングマグネット510の着磁位置を一致させることができ、組立を容易になすことができる。さらに、前記固定プレートを通じてセンシングマグネットを前記センシングプレート500に強く固定することができ、接着剤を使わずとも安定的にセンシングマグネットを着磁することができるようになる。
また、EPSモータは、一方向回転ではない両方向に回転し、回転方向が短い時間内で転換されるが、この場合、回転軸200とセンシングプレート500とが互いに強固に組み立てられた状態であるので、センシングプレートのスリップを防止することができ、前記固定プレート550を媒介として回転軸に直接結着されて結合される結合構造によって、回転によるマグネットの離脱やセンシングプレートの離脱を防止することができる。
前述したような本発明の詳細な説明では具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない限度内では多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の記述した実施例に限定されず、特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等物などによって定められるべきである。
100:ハウジング、
110:ブラケット、
200:回転軸、
300:ロータ、
310:ロータコア、
320:マグネット、
400:ステータ、
410:ステータコア、
420:コイル、
500:センシングプレート、
510:センシングマグネット、
520:貫通ホール、
550:固定プレート、
552:結合部材、
600:スリップ防止突起、
610:スリップ防止溝。

Claims (9)

  1. 回転軸;
    前記回転軸に貫通する構造で圧入されるセンシングプレート;
    前記センシングプレート上に配置されるセンシングマグネット;および
    前記回転軸の中心に結合部材で結合され、前記センシングマグネットの露出面を覆う構造で配置される固定プレート;
    を含む、モータ用センシングユニット。
  2. 前記固定プレートは、
    前記結合部材を基準として前記センシングマグネット外周面以上の幅を有する、請求項1に記載のモータ用センシングユニット。
  3. 前記固定プレートは、
    前記センシングプレートおよび前記センシングマグネットの側面部に密着する側面突起部;
    をさらに含む、請求項2に記載のモータ用センシングユニット。
  4. 前記側面突起部の末端が前記センシングプレートを支持するように折り曲げられる折り曲げ部が設けられる、請求項3に記載のモータ用センシングユニット。
  5. 前記固定プレートは非磁性体で構成される、請求項2に記載のモータ用センシングユニット。
  6. 前記固定プレートの水平断面の形状が前記センシングマグネットの外周面がなす形状と同じである、請求項5に記載のモータ用センシングユニット。
  7. モータハウジング;
    前記モータハウジングの中心を貫通する回転軸と前記回転軸に固定されるロータ;
    前記ハウジングの内周面に固定され、電源の印加によって前記ロータと相互作用して回転軸を回転させるステータ;
    前記回転軸に圧入されて前記ロータの位置角を感知するセンシングユニット;を含み、
    前記センシングユニットは、
    前記回転軸に貫通する構造で圧入されるセンシングプレートと、
    前記センシングプレート上に配置されるセンシングマグネットおよび前記回転軸の中心に結合部材で結合され、前記センシングマグネットの露出面を覆う構造で配置される固定プレート;
    を含む、モータ。
  8. 前記固定プレートは、
    前記センシングプレートおよび前記センシングマグネットの側面部に密着する側面突起部;
    をさらに含む、請求項7に記載のモータ。
  9. 前記側面突起部の末端が前記センシングプレートを支持するように折り曲げられる折り曲げ部が設けられる、請求項8に記載のモータ。
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