JP2023025295A - ステータおよびこれを含むモータ - Google Patents
ステータおよびこれを含むモータ Download PDFInfo
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Abstract
Description
、車両、家庭用電化製品、産業用機器などに広範囲に使われる。
c Power Steering System以下、EPSという。)は、運行条件
により電子制御装置(Electronic Control Unit)でモータを駆
動して旋回安定性を保障し、迅速な復原力を提供する。それにより、車両の運転者は安全
な走行をすることができる。
teeth)を含むことができ、ロータはティースと向かい合うように配置される複数個
のマグネットを含むことができる。前記ティースのうち隣接するトゥース(tooth)
は互いに離れて配置されてスロットオープン(slot open)を形成する。
ットオープンの空気の透磁率差によってコギングトルク(Cogging Torque
)が発生する可能性がある。このようなコギングトルクは騒音と振動の原因となるため、
コギングトルクを減らすことがモータの品質を高めるのに何よりも重要である。
得るため、前記溝の設計を通じてコギングトルクを減少させながらも性能を維持できるモ
ータが要求されているのが実情である。
に対する設計を通じてコギングトルクを減少させることによって、品質を向上させること
ができるモータを提供する。
ていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
含み、前記トゥースは前記コイルが巻かれる胴体と前記胴体に連結されるシューを含み、
前記シューは複数の溝を含み、前記シューの内周面の曲率中心は前記ステータコアの中心
と同じであるステータを提供することができる。
ロットオープンの幅の90%~110%以内であり得る。
タの外側に配置されるステータを含み、前記ステータは、複数のトゥースを有するステー
タコアと、前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前記トゥースは前記コイルが巻かれ
る胴体と前記胴体に連結されるシューを含み、前記シューは複数の溝を含み、前記シュー
の内周面の曲率中心は前記ステータコアの曲率中心と同じであり、前記ロータは、円筒状
のロータコアおよび前記ロータコアの外周面を囲んで配置される複数個のマグネットを含
み、前記マグネットは、前記ロータコアの外周面と接触する内周面を有し、前記ロータコ
アの外周面がなす角度を前記マグネットの個数で割った角度を第1角度とする時、前記ロ
ータコアと前記マグネットの横断面上で前記マグネット内周面の両終点から前記ロータコ
アの中心点に延びた第1および第2延長線がなす第2角度を有し、前記第1角度対比前記
第2角度の比率が0.92~0.95であるモータを提供することができる。
ネットの外周面の曲率半径を第1半径とし、前記マグネットの前記内周面の曲率半径を第
2半径とする時、前記第2半径対比前記第1半径の比率が0.5~0.7であり得る。
タコアの中心を通る基準線を基準として対称となるように配置され得る。
記トゥースの個数の最小公倍数の3倍であり得る。
ロットオープンの幅の90%~110%以内であり得る。
記複数個のマグネットは互いに所定の間隔で離隔して配列され得る。
外側に配置されるステータを含み、前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコア
および前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前記トゥースは前記コイルが巻線される
胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部および前記突起部の内面に凹んで形成され
た溝を含み、前記溝の幅W2は複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の一端
と隣接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離W21の0.85~1.1倍であ
るモータによって達成される。
隣接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離W21の1.05~1.1倍であり
得る。
2面を含み、前記溝の深さDは前記第2面の半径方向長さLの0.7~1.3倍であり、
前記長さLは前記距離W21の1/4であり得る。
外側に配置されるステータを含み、前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコア
および前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前記トゥースは前記コイルが巻線される
胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部および前記突起部の内面に凹んで形成され
た溝を含み、前記突起部の側面は前記胴体部から延びる第1面および前記第1面から延び
る第2面を含み、半径方向を基準として前記溝の深さDは前記第2面の長さLの0.7~
1.3倍であるモータによって達成される。
面と第2傾きで形成され得る。この時、前記第1傾きと前記第2傾きは互いに異なり得る
。
外側に配置されるステータを含み、前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコア
および前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前記トゥースは前記コイルが巻線される
胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部および前記突起部の内面に凹んで形成され
た溝を含み、前記突起部の側面は前記胴体部から延びる第1面および前記第1面から延び
る第2面を含み、前記溝の幅W2は複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の
一端と隣接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離W21の0.85~1.1倍
であり、半径方向を基準として前記溝の深さDは前記第2面の長さLの0.7~1.3倍
であるモータによって達成される。
外側に配置されるステータを含み、前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコア
および前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前記トゥースは前記コイルが巻線される
胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部および前記突起部の内面に凹んで形成され
た溝を含み、前記溝の深さDは複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の一端
と隣接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離W21の0.175~0.325
倍であるモータによって達成される。
溝は2つであり得る。
L2と同じでもよい。
を通る基準線CLを基準として対称となるように配置され得る。
れ得る。
の前記トゥースは12個で提供され得る。
よって、コギングトルクを大きく節減する有利な効果を提供する。
れた場合、コギングメイン次数が「9次」である状態でコギングトルクが大きく増加する
ことを防止する有利な効果を提供する。
深さに対する設計を通じてコギングトルクを減少させることによって、モータの品質を向
上させることができる。例えば、前記モータは溝の幅と深さをスロットオープンとの関係
で定義してコギングトルクを低減させることができる。
させることができる。
施形態を説明する過程でより容易に理解されるであろう。
態で具現され得、本発明の思想範囲内であれば、実施例間にその構成要素のうち一つ以上
を選択的に結合、置換して使うことができる。
定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的
に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使われる用語
は関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるであろう。
限しようとするものではない。
(と)B、Cのうち少なくとも一つ(または一つ以上)」と記載される場合、A、B、C
で組み合わせ得るすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。
)等の用語を使うことができる。
語によって該当構成要素の本質や順序または順番などに限定されない。
載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される
場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によっ
て「連結」、「結合」または「接続」される場合も含み得る。
れる場合、上(うえ)または下(した)は2つの構成要素が互いに直接接触する場合だけ
でなく、一つ以上のさらに他の構成要素が2つの構成要素の間に形成または配置される場
合も含む。また、「上(うえ)または下(した)」で表現される場合、一つの構成要素を
基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
ず、同一であるか対応する構成要素は同一の参照番号を付与し、これに対する重複する説
明は省略する。
示した図面であり、図3は第1角度を図示した図面である。
0と、ステータ300を含むことができる。
ータ300に電磁的相互作用が発生するとロータ200が回転し、これに連動してシャフ
ト100が回転する。シャフト100は車両の操向軸と連結されて操向軸に動力を伝達す
ることができる。シャフト100は軸受によって支持され得る。
テータ300の内側に配置される。ロータ200はロータコア210とロータコア210
に結合されるマグネット220を含むことができる。ロータ200はマグネット220が
ロータコア210の外周面に結合されるタイプで具現され得る。このようなタイプのロー
タ200はマグネット220の離脱を防止し結合力を高めるために、別途のカン部材23
0がロータコア210に結合され得る。または前記ロータ200はマグネット220とロ
ータコア210が二重射出されて一体に形成され得る。
。このようなタイプのロータ200はロータコア210の内部にマグネット220が挿入
されるポケットが設けられ得る。
段で配置され得る。ここで、1段とは、ロータ200の外周面にスキュー(skew)が
ないようにマグネット220が配置され得る構造を意味する。したがって、ロータコア2
10の終端面とマグネット220の終端面を基準とするとき、ロータコア210の高さと
マグネット220の高さが同一に形成され得る。すなわち、高さ方向(軸方向)を基準と
して、マグネット220がロータコア全体を覆うように実施され得る。ここで、前記軸方
向はシャフト100の長さ方向であり得る。
との電気的相互作用を誘発してロータ200の回転を誘導する。
れてロータ200の位置を検出するための装置である。このようなセンシングマグネット
はマグネットとセンシングプレートを含むことができる。前記マグネットと前記センシン
グプレートは同軸を有するように結合され得る。センシングマグネット400は、内周面
を形成するホールに隣接して円周方向に配置されるメインマグネットと縁に形成されるサ
ブマグネットを含むことができる。メインマグネットはモータのロータに挿入されたドラ
イブマグネットと同一に配列され得る。サブマグネットはメインマグネットより細分化さ
れて多くの極で構成される。これに伴い、回転角度をさらに細かく分割して測定すること
が可能であり、モータの駆動をさらにソフトにすることができる。
はセンシングマグネットが結合され得る。そして、センシングプレートはシャフト100
に結合され得る。センシングプレートにはシャフト100が貫通するホールが形成される
。
。この時、センサはホールIC(Hall IC)であり得る。センサはメインマグネッ
トまたはサブマグネットのN極とS極の変化を感知してセンシングシグナルを生成する。
印刷回路基板500はハウジングのカバーの下面に結合されてセンサがセンシングマグネ
ットを向かい合うようにセンシングマグネットの上に設置され得る。
ングトルク波形の振動数を増やすことによって、コギングトルクおよびトルクリップルを
減らそうとする。これに対する具体的な説明は次の通りである。実施例の説明においてマ
グネット220の幅とは、ロータコア210と接触するマグネット220の内周面がなす
弧の長さと定義され得る。
が付着される。そして、ステータ300は複数個のトゥース320を含むことができる。
マグネット220とトゥース320は相互に向かい合うように配置され得る。
ロットのモータであり得る。トゥース320の個数はスロットの個数と対応する。そして
、マグネット220はロータコア210の円周方向に沿ってN極とS極が交互に配置され
得る。
に係るモータ1のマグネット220の幅は第1角度R11と第2角度R12を通じて説明
が可能である。
グネット220の個数で割った角度を表す。例えば、マグネット220の個数が6個であ
る場合、第1角度R11は60度である。このような第1角度R11に対応するロータコ
ア210の弧の長さがマグネット220の幅を設定する基準となる。この時、実際のマグ
ネット220の幅はロータコア210の外周面に形成されてマグネット220をガイドす
る突起の幅を考慮して加減され得る。
る。ここで、第1延長線L11はマグネット220の横断面上で内周面211のいずれか
一側の終点からロータコア210の中心点Cに延びた仮想の線を意味する。ここでマグネ
ット220の横断面とは、モータの軸方向に垂直な方向に切ったマグネット220の断面
を意味する。
るロータコア210の弧の長さがマグネット220の幅を設定するさらに他の基準となる
。
角度R12は第1角度R11を基準とするマグネット220の幅より小さい幅を有するよ
うにマグネット220の幅を設定する基準となる角度である。
した図面である。
2の比率が0.92~0.95である地点で目標基準となるトルクリップルを示す基準線
Bより低いトルクリップルが測定されることが分かる。
、トルクは目標基準となるトルクを示す基準線Aより高く測定されて要求されるトルクも
満足することが分かる。
た図面である。
遠く離れたマグネット220の外周面上の地点を図5のP10とする。そして、ロータコ
ア210の中心Cと図5のP10をつなぐ仮想の基準線を図5のZとする。
れる。図5のS11は、図5の基準線Z上で中心Cと離れた第1原点P11から図5のP
10までの距離を半径F11とする円周を示す線である。
配置されるように設計される。図5のS12は、図5の基準線Z上で中心Cと離れた第2
原点P12から図5のP10までの距離を第1半径F12とする円周を示す線である。こ
こで、第2原点P12はロータコア210の半径方向に第1原点P11の外側に配置され
る。
ためのものである。
含まれたモータの場合、図6のAと図7のAで図示した通り、800Hz領域でノイズが
大きく増加することを確認することができる。800Hzは該当モータが2900rpm
で回転する状態で、高速回転でトルクリップルが大きく増加することで分かる。
、図5のS12のように、一般的なマグネットの外周面より小さい曲率半径を有するよう
にマグネット220の外周面の形状を変更する。
5~0.7となるように設計され得る。ここで、第1半径F12とは、マグネット220
の外周面の曲率半径であって第2原点P12から図5のPまでの距離であり、第2半径F
13とは、マグネット220の内周面の曲率半径に該当する。
第1半径F12は11.2mmであり、第2半径F13は17.2mmであり得る。した
がって、ロータコア210の中心Cから第2原点P12までの距離は8.8mmに該当す
る。
プルを測定した結果は次の通りである。
びトルクリップルを比較した表である。
図8のMOFはロータコア210の中心Cから第2原点P12までの距離を意味する。
コア210の中心Cから第2原点P12が5.3mmである条件である。
ア210の中心Cから第2原点P12が8.8mmである条件である。
た結果は次の通りである。
かし、コギングトルクとトルクリップルは大きく減少したものと示される。特に、高速ト
ルクリップルは0.1758Nm(比較例)から0.0054Nm(実施例)に大きく減
少したものと示される。これはトルクリップルの低減目標値よりも大きく低減されたもの
である。
る。
ルクリップルが減少したものと示される。
ができる。
れ得る。また、ステータコア300aは複数個の分割コアが互いに結合したり連結されて
構成され得る。
向かって突出するトゥース320が設けられ得る。トゥース320にはコイル330が巻
かれる。トゥース320は環状のヨーク310の内周面に沿って一定間隔毎に複数個が配
置され得る。図3では合計12個のトゥース320を図示しているが、本発明はこれに限
定されず、マグネット220の極数に応じて多様に変更実施され得る。
端はマグネット220と向かい合うように配置される。
ことができる。胴体321はコイル(図1の330)が巻かれる所である。シュー322
は胴体321の終端に配置される。シュー322の終端面はマグネット220と向かい合
うように配置される。隣接するトゥース320とトゥース320の間はコイル(図1の3
30)の巻線空間Pとして形成される。隣接するトゥース320のシュー322とシュー
322は互いに離れて配置されてスロットオープンSOを形成する。スロットオープンS
Oは巻線空間Pの入口であって、コイルを巻線するノズルが挿入される所である。ここで
、トゥース320の胴体321は第1ボディーと呼ばれ得る。
面で凹んで形成され得る。溝323の形状を角形に図示したが、本発明はこれに限定され
ない。そして、溝323はステータコア310の軸方向に沿って配置され得る。換言する
と、溝323はステータコア310の上端から下端までステータコア310の高さ方向に
沿って長く配置され得る。
幅の中心とステータコア310の中心Cを通る基準線Lを基準として、2つの溝323は
対称となるように配置され得る。このような溝323は磁束密度の変化を引き起こすスロ
ットオープンSOと対応する役割をすることによって、単位周期当たりのコギングトルク
の波形の振動数を増やしてコギングトルクを大きく低減させる役割をする。
である。
ット220の個数である6とスロットの個数である9の最小公倍数である18に該当する
。ここで、コギングメイン次数とは、モータの単位回転(1回転)当たりのコギングトル
ク波形の振動回数を意味する。ここで振動回数はピークを形成するコギングトルク波形の
繰り返し回数を表す。そして、スロットの個数はトゥース320の個数と対応する。
から27に増加するものと見なすことができるため、コギングメイン次数が18から54
に3倍が増加することになる。このように、2つの溝323を通じてコギングメイン次数
が3倍に増加することは、コギングトルク波形の振動回数が3倍に増加することを意味す
るので、コギングトルクを大きく低減させることができる。
化を示した表である。
12の90%~110%以内に設定される。ここで、溝323の幅W11はステータコア
310の円周方向を基準として、溝323の入口のいずれか一側端から他の一側端までの
距離を意味する。そして、スロットオープンSOの幅W12はステータコア310の円周
方向を基準として、スロットオープンSOの入口のいずれか一側端から他の一側端までの
距離を意味する。
0%~110%から外れた場合、コギングトルク波形にステータの成分、すなわち、マグ
ネット220の極数と同じであるコギングメイン次数が含まれる問題点が発生する。
12の90%~110%以内である場合、コギングメイン次数「54」に該当するコギン
グトルク波形のみが検出されることを確認することができる。
、コギングメイン次数が「9」の状態でコギングトルクの大きさおよび散布が拡大する問
題がある。
がステータコア(図2の310)の中心Cと一致するように形成される。具体的には、複
数個のシュー322の内周面をつなぐ仮想の円Oの中心がステータコア(図2の310)
の中心Cと一致する。
周面の曲率中心がステータコア310の中心Cと一致するモータのコギングトルクを比較
した表である。
ーの内周面が平面である場合である。そして、図15のBは6極9スロットでありスキュ
ーのないロータを含むモータにおいて、シューの内周面の曲率中心がステータコア310
の中心Cと一致する場合である。
せる効果があるが。コギングメイン次数9次で基準値(Reference)よりコギン
グトルクが大きく増加してしまう問題が発生する。
よりコギングトルクを減らしながらも、コギングメイン次数9次においても、基準値(R
eference)よりコギングトルクを減らす効果があることを確認することができる
。
シュー322の内周面の曲率中心がステータコア310の中心Cと一致するモータのコギ
ングトルクの偏差および出力を比較した表である。
ーの内周面が平面である場合である。そして、図16のBは6極9スロットでありスキュ
ーのないロータを含むモータにおいて、シューの内周面の曲率中心がステータコア310
の中心Cと一致する場合である。
グトルクの最大値(0.0107N/m)と最小値(0.0028N/m)の偏差が非常
に大きいことが分かる。
次でコギングトルクの最大値(0.0012N/m)と最小値(0.0003N/m)の
偏差が相対的に大きくないことが分かる。
る。
トルクの改善状態を図示した図である。
、シューの内周面が平面である場合のトーキングトルクであり、図17の青色棒は、6極
9スロットでありスキューのないロータを含むモータにおいて、シューの内周面の曲率中
心がステータコア310の中心Cと一致する場合のコギングトルクである。
トルクと青色棒が指示するコギングトルクとにさほど差がない。その反面、コギングメイ
ン次数9次では、青色棒が指示するコギングトルクが、赤色棒が指示するコギングトルク
に比べて大きく節減されて、コギングトルク低減性能が大きく改善されることを確認する
ことができる。
を示す断面図である。ここで、図19は図18のA-A線を示す断面図である。そして、
図18でy方向は軸方向を意味し、x方向は半径方向を意味する。そして、軸方向と半径
方向は互いに直交する。
、カバー1200、ハウジング1100の内側に配置されるステータ1300、ステータ
1300の内側に配置されるロータ1400、ロータ1400と結合されるシャフト15
00およびセンサ部1600を含むことができる。ここで、内側とは、前記半径方向を基
準として中心Cに向かって配置される方向を意味し、外側とは、内側と反対となる方向を
意味する。
。ここで、ハウジング1100は上部に開口が形成された筒状に形成され得る。
。
成され得る。そして、前記収容空間には、図19に図示された通り、ステータ1300、
ロータ1400、シャフト1500およびセンサ部1600等が配置され得る。
1500の下部を支持する軸受10を収容するポケット部が設けられ得る。また、ハウジ
ング1100の上部に配置されるカバー1200にもシャフト1500の上部を支持する
軸受10を収容するポケット部が設けられ得る。
ータ1300はロータ1400の外側に配置される。すなわち、ステータ1300の内側
にはロータ1400が配置され得る。
1領域を示す拡大図である。
ア1310に巻線されるコイル1320、ステータコア1310とコイル1320の間に
配置されるインシュレーター1330を含むことができる。
、ステータコア1310は一つのコアからなるか複数個の分割コアが結合されて構成され
得る。
形態で構成され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、ステータコア
1310は一つの単品で形成されてもよい。
る。
状の断面を含むことができる。
11から突出するように配置され得る。そして、複数個の前記トゥース1312は円周方
向に沿ってヨーク1311の内周面に互いに離隔するように配置され得る。それにより、
それぞれの前記トゥース1312の間にはコイル1320が巻線され得る空間であるスロ
ットが形成され得る。この時、前記トゥース1312は12個で提供され得るが、必ずし
もこれに限定されない。
配置され得る。この時、半径方向を基準としてトゥース1312の内面1314aはマグ
ネット1420の外周面と所定の間隔で離隔するように配置される。ここで、前記内面1
314aは前記モータ1aの中心Cを基準として所定の曲率(1/R20)で形成され得
る。それにより、前記内面1314aの長さは弧の長さを求める公式によって求められ得
る。
、胴体部1313の端部に配置される突起部1314および突起部1314の内面131
4aに凹んで形成された溝1315を含むことができる。この時、突起部1314は半径
方向を基準として、第1面1314bが形成された第1領域1314cおよび第1領域1
314cから内側に突出した第2領域1314dを含むことができる。ここで、胴体部1
313はボディーと呼ばれ得、突起部1314はシューと呼ばれ得る。
ら突出するように配置され得る。そして、胴体部1313は円周方向に沿ってヨーク13
11の内周面に互いに離隔するように配置され得る。
ことにより、前記スロットの内側には開口部が形成され得る。ここで、前記開口部はスロ
ットオープンSOを意味する。例えば、前記スロットオープンSOは複数個のトゥース1
312のうち、一つのトゥース1312の突起部1314の一端と隣接した他の一つのト
ゥース1312の突起部1314の他端間を表すことができる。
と隣接するように配置される他の一つの突起部1314の終点P20の間の空間を意味し
、前記スロットオープンSOは所定の距離W21を有するように配置され得る。ここで、
前記スロットオープンSOの距離W21は突起部1314間の距離と呼ばれるかまたはス
ロットオープンSOの幅と呼ばれ得る。
が形成された第1領域1314cと第2領域1314dを含むことができる。そして、内
面1314aおよび第2面1314eを含む第2領域1314dには溝1315が形成さ
れ得る。ここで、突起部1314の内面1314aは前記モータ1aの中心Cを基準とし
て所定の曲率(1/R20)で形成され得る。
1314bから延びる第2面1314eを含むことができる。
θ1を有するように形成され得る。そして、第2領域1314dの第2面1314eは第
1面1314bと第2傾きθ2を有するように形成され得る。
14bがなす外側の鈍角であり得る。そして、第2傾きθ2は第1面1314bと第2面
1314eがなす内側の鈍角であり得る。
ない。例えば、トゥース1312による前記モータ1aの性能およびコギングトルクを考
慮して第1傾きθ1と第2傾きθ2は同じでもよい。
準として両側に形成された第1面1314bを含むことができる。図20に図示された通
り、第1領域1314cは胴体部1313と第2領域1314dの間に配置される。
1は145°~155°であり得る。図21に図示された通り、胴体部1313の側面1
313aと突起部1314の第1面1314bがなす第1傾きθ1は145°~155°
であり得る。
によるコギングトルクの変化を示すグラフである。
14bがなす第1傾きθ1が145°~155°である範囲内でコギングトルクが大きく
減少することが分かる。
傾きによるコギングトルク波形の変化を示すグラフである。
θ1が145°から155°に行くほどコギングトルク波形の振幅がますます減少するこ
とを確認することができる。
って、第2領域1314dは、図3に図示された通り、溝1315が形成された内面13
14aおよび第2面1314eを含むことができる。
1面1314bの内側の角から内面1314aの一側の角までの長さで提供され得る。
ンSOの距離W21対比1/4であり得る。この時、前記長さL20は突起部1314の
深さと呼ばれ得る。
る溝1315の断面は、四角状に2つが形成されたものをその例としているが、必ずしも
これに限定されない。例えば、前記コギングトルクを考慮して溝1315は一つまたは2
つ以上に形成され得る。また、溝1315は所定の半径で形成される半円状または放物線
状に形成されてもよい。
基準として所定の深さDを有するように四角状に形成され得る。
体部1313の中心を通る基準線CLを基準として対称となるように配置され得る。
間の第1距離L21は、前記突起部1314の一端から前記溝1315までの第2距離L
22と同じでもよい。この時、前記第1距離L21と第2距離L22は内面1314a上
で円周方向の距離であり得る。
4の一端と隣接した他の一つのトゥース1312の突起部1314の他端間の距離の0.
85~1.1倍であり得る。例えば、溝1315の幅W22は突起部1314の間に形成
されたスロットオープンSOの距離W21の0.85~1.1倍であり得る。すなわち、
距離W21:幅W22=1:0.85~1.1で表すことができる。
5~0.95倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図25
は第2実施例に係るモータにおいて、スロットオープンの幅対比溝の幅が0.85~0.
95倍である場合のコギングトルクを示すグラフであり、図26は比較例であるモータの
コギングトルクの波形を示す図面であり、図27はスロットオープンの幅対比溝の幅が0
.9倍である場合、第2実施例に係るモータのコギングトルクの波形を示す図面である。
ここで、前記比較例で提供されるモータはスロットオープンと溝の幅が同じ場合であり、
前記スロットオープンと溝の幅は2mmで提供され得る。そして、溝の深さは0.5mm
である。この時、図25の43.8mNは前記比較例であるモータのコギングトルクを表
す。
範囲内で形成され得る。すなわち、距離W21:幅W22=1:0.85~0.95で表
すことができる。
対比最大14.6%(W22=1.8mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば
、前記モータ1aのコギングトルクは、前記モータ1aの溝1315の幅W22が1.8
mmまで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例である
モータのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変
化量が微小であることを確認することができる。
面であり、図27は第2実施例に係るモータのコギングトルクの脈動(繰り返しトルク波
形)を示す図面であって、図26および図27を参照すると、前記モータ1aのコギング
トルクの最大値と最小値の振幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値
の幅より小さいことを確認することができる。
5~1.1倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図29は
第2実施例に係るモータにおいて、スロットオープンの幅対比溝の幅が1.05~1.1
倍である場合のコギングトルクの変化を示すグラフであり、図30はスロットオープンの
幅対比溝の幅が1.1倍である場合、第2実施例に係るモータのコギングトルクの波形を
示す図面である。
囲内で形成され得る。すなわち、距離W21:幅W22=1:1.05~1.1で表すこ
とができる。
対比最大66.7%(W2=2.2mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば、
前記モータ1aのコギングトルクは、前記モータ1aの溝1315の幅W22が2.2m
mまで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例であるモ
ータのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変化
量が微小であることを確認することができる。
す図面であって、図26および30を参照すると、前記モータ1aのコギングトルクの最
大値と最小値の振幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値の幅より小
さいことを確認することができる。
突起部1314の一端と隣接した他の一つのトゥース1312の突起部1314の他端間
の距離の1.05~1.1倍であるとき、コギングトルクが効果的に減少して前記モータ
1aの品質を向上させることができる。
き、最大に減速される。すなわち、溝1315の幅W22がスロットオープンSOの距離
W21対比1.1倍であるとき、前記モータ1aのコギングトルクは最大に減速される。
の0.7~1.3倍であり得る。例えば、前記溝1315の深さDは、前記突起部131
4の第1面1314bの一側の角から前記内面1314aまでの長さL20の0.7~1
.3倍の範囲内で形成され得る。すなわち、長さL20:深さD=1:0.7~1.3で
表すことができる。
SOの距離W21対比1/4で提供され得るため、半径方向を基準として前記溝1315
の深さDは、前記突起部1314の間に形成されたスロットオープンSOの距離W21対
比0.175~0.325倍の範囲内で形成され得る。
7~0.9倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図32は
第2実施例に係るモータにおいて、第2面の半径方向長さ対比溝の深さが0.7~0.9
倍である場合のコギングトルクを示すグラフであり、図33は第2実施例に係るモータの
第2面の半径方向長さ対比溝の深さが0.9倍である場合のコギングトルクの波形を示す
図面である。ここで、前記比較例で提供されるモータは突起部の深さと溝の深さが同じ場
合であり、前記第2面の長さと溝の深さは0.5mmで提供され得る。この時、図32の
43.8mNは前記比較例であるモータのコギングトルクを表す。
成され得る。すなわち、長さL20:深さD=1:0.7~0.9で表すことができる。
/4である場合、溝1315の深さDは前記スロットオープンSOの距離W21対比0.
175~0.225倍の範囲内で形成され得る。
対比最大37.9%(D=0.45mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば、
前記モータ1aのコギングトルクは、前記モータ1aの溝1315の深さDが0.45m
mまで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例であるモ
ータのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変化
量が微小であることを確認することができる。
す図面であって、図26および図33を参照すると、前記モータ1aのコギングトルクの
最大値と最小値の振幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値の幅より
小さいことを確認することができる。
1~1.3倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図35は
第2実施例に係るモータにおいて、第2面の半径方向長さ対比溝の深さが1.1~1.3
倍である場合のコギングトルクを示すグラフであり、図36は第2実施例に係るモータの
第2面の半径方向長さ対比溝の深さが1.3倍である場合のコギングトルクの波形を示す
図面である。
成され得る。すなわち、長さL20:深さD=1:1.1~1.3で表すことができる。
/4である場合、溝1315の深さDは前記スロットオープンSOの距離W21対比0.
275~0.325倍の範囲内で形成され得る。
対比最大42.0%(D=0.65mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば、
前記モータ1aのコギングトルクは、前記モータ1aの溝1315の深さDが0.65m
mまで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例であるモ
ータのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変化
量が微小であることを確認することができる。
す図面であって、図26および図36を参照すると、前記モータ1aのコギングトルクの
最大値と最小値の幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値の幅より小
さいことを確認することができる。
の幅対比溝の幅が0.85~1.1倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を
示す表であり、図38は第2実施例に係るモータの溝の深さが0.65mmであり、スロ
ットオープンの幅対比溝の幅が0.85~1.1倍である場合のコギングトルクを示すグ
ラフであり、図39は第2実施例に係るモータの溝の深さが0.65mmであり、スロッ
トオープンの幅対比溝の幅が1.1倍である場合のコギングトルクの波形を示す図面であ
る。
に前記コギングトルクが最大限低減される。それにより、図37~図39は溝1315の
深さDが0.65mmである時を基準として、溝1315の幅W22により前記モータ1
aのコギングトルクの変化量を確認することができる。すなわち、前記モータ1aの溝1
315の深さDを固定することによって、溝1315の幅W22によるコギングトルクお
よびトルクの変化および臨界的数値を確認することができる。この時、スロットオープン
SOの距離W21は2mmであり、突起部1314の深さである第2面1314eの長さ
L20は0.5mmであり得る。
対比最大53.0%(W2=2.2mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば、
前記モータ1aのコギングトルクは、前記モータ1aの溝1315の幅W22が2.2m
mまで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例であるモ
ータのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変化
量が微小であることを確認することができる。
す図面であって、図26および図39を参照すると、前記モータ1aのコギングトルクの
最大値と最小値の幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値の幅より小
さいことを確認することができる。
対比溝の深さが0.7~1.3倍である場合のコギングトルクおよびトルクの変化を示す
表であり、図41は第2実施例に係るモータの溝の幅が2.2mmであり、第2面の半径
方向長さ対比溝の深さが0.7~1.3倍である場合のコギングトルクを示すグラフであ
り、図42は第2実施例に係るモータの溝の幅が2.2mmであり、第2面の半径方向長
さ対比溝の深さが1.3倍である場合のコギングトルクの波形を示す図面である。
に前記コギングトルクが最大限低減される。それにより、図40~図42は溝1315の
幅W22が2.2mmである時を基準として溝1315の深さDにより前記モータ1aの
コギングトルクの変化量を確認することができる。すなわち、前記モータ1aの溝131
5の幅W22を固定することによって、溝1315の深さDによるコギングトルクおよび
トルクの変化および臨界的数値を確認することができる。この時、スロットオープンSO
の距離W21は2mmであり、突起部1314の深さである第2面1314eの長さL2
0は0.5mmであり得る。
対比最大53.4%(D=0.65mm)までコギングトルクが低減され得る。例えば、
前記モータ1aのコギングトルクは前記モータ1aの溝1315の深さDが0.65mm
まで下落してから再び増加することを確認することができる。この時、比較例であるモー
タのトルク結果値である5.94Nm対比第2実施例に係るモータ1aのトルクの変化量
が微小であることを確認することができる。
す図面であって、図26および図42を参照すると、前記モータ1aのコギングトルクの
最大値と最小値の幅は比較例であるモータのコギングトルクの最大値と最小値の幅より小
さいことを確認することができる。
の変化量が大きさを確認することができる。それにより、前記モータ1aは溝1315の
深さDより幅W22の大きさを調節して優先的に前記コギングトルクを減少させることが
できる。
さDが0.65mmであるとき、前記コギングトルクが53.4%で最大限減少する。す
なわち、前記モータ1aは溝1315の幅W22がスロットオープンSOの距離W21対
比1.1倍であり、溝1315の深さDが突起部1314の深さ対比1.3倍であるとき
、前記コギングトルクは最大限減少する。
4aの一側の角までの長さで提供され得る。そして、前記長さL20は前記スロットオー
プンSOの距離W21対比1/4であり得るため、溝1315の深さDはスロットオープ
ンSOの距離W21対比0.325倍であるとき、前記コギングトルクは最大限減少する
。
の距離W21の0.85~1.1倍であり、溝1315の深さDは前記第2面の長さL2
0の0.7~1.3倍であり得る。
2.2mmであるとき、前記モータ1aのコギングトルクが大きく減少する。
あり得る。それにより、溝1315の深さD対比溝1315の幅W22が3.23~3.
38倍であるとき、前記モータ1aのコギングトルクは最適に低減される。すなわち、溝
1315の深さD:幅W22=1:3.23~3.38で表すことができる。
れにより、インシュレーター1330はステータコア1310とコイル1320の間に配
置され得る。
310のトゥース1312に巻線され得る。
心部にシャフト1500が挿入されるホールを含むことができる。それにより、ロータ1
400の前記溝にはシャフト1500が結合され得る。
周面に配置されるマグネット1420を含むことができる。
な形態に区分され得る。
の外周面に結合されるタイプで具現され得る。このようなタイプのロータ1400は、マ
グネット1420の離脱を防止し結合力を高めるために、別途のカン部材(図示されず)
がロータコア1410に結合され得る。またはマグネット1420とロータコア1410
が二重射出されて一体に形成され得る。
タイプで具現されてもよい。このようなタイプのロータ1400はロータコア1410の
内部にマグネット1420が挿入されるポケットが設けられ得る。
得る。もちろん、ロータコア1410は一つの筒で構成される単一コアの形態で製作され
てもよい。
k)(単位コア)が積層される形態で構成されてもよい。
含むことができる。
0とステータ1300に電磁的相互作用が発生するとロータ1400が回転し、これに連
動してシャフト1500が回転する。この時、シャフト1500は軸受10により支持さ
れ得る。
転によって操向軸は動力の伝達を受けることができる。
の磁力を感知してロータ1400の現在位置を把握することによって、シャフト1500
の回転した位置を感知できるようにする。
620)を含むことができる。
00に結合されて、ロータ1400の位置ができる検出されるようにする。この時、セン
シングマグネット組立体1610はセンシングマグネットとセンシングプレートを含むこ
とができる。前記センシングマグネットと前記センシングプレートは同軸を有するように
結合され得る。
るメインマグネットと縁に形成されるサブマグネットを含むことができる。メインマグネ
ットはモータのロータ1400に挿入されたドライブマグネットと同一に配列され得る。
サブマグネットはメインマグネットより細分化されて多くの極で構成される。これに伴い
、回転角度をさらに細かく分割して測定することが可能であり、モータの駆動をさらにソ
フトにすることができる
面にはセンシングマグネットが結合され得る。そして、センシングプレートはシャフト1
500に結合され得る。ここで、前記センシングプレートにはシャフト1500が貫通す
るホールが形成される。
る。この時、前記センサはホールIC(Hall IC)で提供され得る。そして、前記
センサはセンシングマグネットのN極とS極の変化を感知してセンシングシグナルを生成
することができる。
は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で
、本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。そして、このような
修正と変更に関係した差異点も、添付された特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含
まれるものと解釈されるべきであろう。
200、1400:ロータ
210、1410:ロータコア
220、1420:マグネット
300、1300:ステータ
310、1310:ステータコア
320、1320:トゥース
321:胴体
322、1314:シュー
323、1315:溝
330、1330:コイル
Claims (23)
- 複数のトゥースを有するステータコア;および
前記トゥースに巻線されるコイルを含み、
前記トゥースは前記コイルが巻かれる胴体と前記胴体に連結されるシューを含み、
前記シューは複数の溝を含み、
前記シューの内周面の曲率中心は前記ステータコアの中心と同じである、ステータ。 - 前記溝は2つである、請求項1に記載のステータ。
- 前記ステータコアの円周方向を基準とする前記溝の幅は、前記トゥースのスロットオー
プンの幅の90%~110%以内である、請求項1に記載のステータ。 - シャフト;
前記シャフトが挿入されるホールを含むロータ;および
前記ロータの外側に配置されるステータを含み、
前記ステータは、
複数のトゥースを有するステータコアと、前記トゥースに巻線されるコイルを含み、前
記トゥースは前記コイルが巻かれる胴体と前記胴体に連結されるシューを含み、前記シュ
ーは複数の溝を含み、前記シューの内周面の曲率中心は前記ステータコアの曲率中心と同
じであり、
前記ロータは、
円筒状のロータコアおよび前記ロータコアの外周面を囲んで配置される複数個のマグネ
ットを含み、前記マグネットは、前記ロータコアの外周面と接触する内周面を有し、前記
ロータコアの外周面がなす角度を前記マグネットの個数で割った角度を第1角度とする時
、前記ロータコアと前記マグネットの横断面上で前記マグネット内周面の両終点から前記
ロータコアの中心点に延びた第1および第2延長線がなす第2角度を有し、前記第1角度
対比前記第2角度の比率が0.92~0.95である、モータ。 - 前記ロータは、
前記ロータコアと前記マグネットの横断面上で、
前記マグネットの外周面の曲率半径を第1半径とし、
前記マグネットの前記内周面の曲率半径を第2半径とする時、
前記第2半径対比前記第1半径の比率が0.5~0.7である、請求項4に記載のモー
タ。 - 2つの前記溝は円周方向を基準とする前記シューの幅の中心と前記ステータコアの中心
を通る基準線を基準として対称となるように配置される、請求項4に記載のモータ。 - 単位回転の間コギングトルク波形の振動回数が前記マグネットの個数と前記トゥースの
個数の最小公倍数の3倍である、請求項4に記載のモータ。 - 前記複数個のマグネットは前記ロータコアの外周面に1段で配置され、
前記複数個のマグネットは互いに所定の間隔で離隔して配列される、請求項4に記載の
モータ。 - シャフト;
前記シャフトが結合されるロータ;
前記ロータの外側に配置されるステータを含み、
前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコアおよび前記トゥースに巻線される
コイルを含み、
前記トゥースは前記コイルが巻線される胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部
および前記突起部の内面に形成された溝を含み、前記溝の幅(W22)は複数個の前記ト
ゥースのうちいずれか一つの突起部の一端と隣接した他の一つのトゥースの突起部の他端
間の距離(W21)の0.85~1.1倍である、モータ。 - 前記溝の幅(W22)は複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の一端と隣
接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離(W21)の1.05~1.1倍であ
る、請求項9に記載のモータ。 - 前記突起部の側面は前記胴体部から延びる第1面および前記第1面から延びる第2面を
含み、
前記溝の深さ(D)は前記第2面の半径方向長さ(L20)の0.7~1.3倍である
、請求項10に記載のモータ。 - 前記溝の深さ(D)は前記距離(W21)の0.175~0.325倍である、請求項
9に記載のモータ。 - シャフト;
前記シャフトが結合されるロータ;
前記ロータの外側に配置されるステータを含み、
前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコアおよび前記トゥースに巻線される
コイルを含み、
前記トゥースは前記コイルが巻線される胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部
および前記突起部の内面に形成された溝を含み、
前記突起部の側面は前記胴体部から延びる第1面および前記第1面から延びる第2面を
含み、
半径方向を基準として前記溝の深さ(D)は前記第2面の長さ(L)の0.7~1.3
倍である、モータ。 - 前記溝の深さ(D)は前記第2面の長さ(L)の1.1~1.3倍である、請求項13
に記載のモータ。 - 前記第1面は前記胴体部の側面と第1傾きを有し、
前記第2面は前記第1面と第2傾きを有する、請求項13に記載のモータ。 - 前記第1傾きと前記第2傾きは互いに異なる、請求項15に記載のモータ。
- シャフト;
前記シャフトが結合されるロータ;
前記ロータの外側に配置されるステータを含み、
前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコアおよび前記トゥースに巻線される
コイルを含み、
前記トゥースは前記コイルが巻線される胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部
および前記突起部の内面に形成された溝を含み、
前記突起部の側面は前記胴体部から延びる第1面および前記第1面から延びる第2面を
含み、
前記溝の幅(W22)は複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の一端と隣
接した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離(W21)の0.85~1.1倍であ
り、
半径方向を基準として前記溝の深さ(D)は前記第2面の長さ(L)の0.7~1.3
倍である、モータ。 - 前記溝の深さ(D)対比前記溝の幅(W22)の比率は3.23~ 3.38である、
請求項17に記載のモータ。 - シャフト;
前記シャフトが結合されるロータ;
前記ロータの外側に配置されるステータを含み、
前記ステータは複数個のトゥースを含むステータコアおよび前記トゥースに巻線される
コイルを含み、
前記トゥースは前記コイルが巻線される胴体部、前記胴体部の端部に配置される突起部
および前記突起部の内面に凹んで形成された溝を含み、
前記溝の深さ(D)は複数個の前記トゥースのうちいずれか一つの突起部の一端と隣接
した他の一つのトゥースの突起部の他端間の距離(W21)の0.175~0.325倍
である、モータ。 - 前記シャフトの軸方向と垂直な前記溝の断面は四角形であり、
前記溝は2つである、請求項9~請求項19のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記溝と溝の間の第1距離(L21)は前記突起部の一端から前記溝までの第2距離(
L22)と同じである、請求項20に記載のモータ。 - 2つの前記溝は円周方向を基準とする前記突起部の幅の中心と前記胴体部の中心を通る
基準線(CL)を基準として対称となるように配置される、請求項20に記載のモータ。 - 前記ロータのマグネットは8個が提供され、前記ステータの前記トゥースは12個で提
供される、請求項9~請求項19のいずれか一項に記載のモータ。
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