JP7284177B2 - ロータおよびこれを具備するモータ - Google Patents

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Description

実施例はロータおよびこれを具備するモータに関する。
モータは電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換させて回転力を得る装置であって、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。
特に、前記モータが使われる電子式パワーステアリング(Electronic Power Steering System。以下、EPSという。)は運行条件に応じて電子制御装置(Electronic Control Unit)でモータを駆動して旋回安定性を保障し、迅速な復原力を提供する。それにより、車両の運転者は安全な走行ができる。
図1は、比較例のモータを示す図面である。
図1を参照すると、前記モータ2はハウジング10、シャフト20、ハウジング10の内部に配置されるステータ30、ステータ30の内側に配置されるロータ40等を含むことができる。ここで、前記モータ2のステータ30はロータ40との電気的相互作用を誘発してロータ40の回転を誘導する。
前記ロータ40はロータコア41およびロータコア41の外周面に配置されるマグネット42を含むことができる。
図1に図示された通り、前記マグネット42は同一の大きさおよび形態で形成されるため、前記モータ2の安定した出力を確保することができる。
ただし、マグネットの形状によりモータの性能および品質が異なり得るため、前記マグネットを利用してコギングトルク(Cogging Torque)を減少させながらもモータの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。
実施例は形状が異なる二種のマグネットを利用してコギングトルク(Cogging Torque)を減少させることによって、品質を向上できるモータを提供する。
実施例が解決しようとする課題は以上で言及された課題に限定されず、ここで言及され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得るであろう。
前記課題は実施例により、ロータコア;および前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、前記第1マグネットの間には前記第2マグネットが配置され、前記第1マグネットの外周面の曲率は前記第2マグネットの外周面の曲率より大きいロータによって達成される。
そして、前記第1マグネットの内周面から外周面までの距離である厚さは中心部分の厚さと終端部分の厚さが異なり、前記第1マグネットの最小厚さは前記第2マグネットの最小厚さより小さくてもよい。
そして、前記第1マグネットの内周面の長さl1は前記第2マグネットの内周面の長さl2と同じでもよい。
また、前記ロータコアの中心Cを基準として前記第1マグネットの外周面の中心C1は第1隔離距離D1に配置され、前記ロータコアの中心Cを基準として前記第2マグネットの外周面の中心C2は第2隔離距離D2に配置され、前記ロータコアの中心Cを基準として前記第1隔離距離D1は前記第2隔離距離D2より大きくてもよい。
前記課題は実施例により、ロータコア;および前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、前記第1マグネットは前記ロータコアと接触する第1内周面と前記第1内周面に対向する第1外周面を含み、前記第2マグネットは前記ロータコアと接触する第2内周面と前記第2内周面に対向する第2外周面を含み、前記第1マグネットの内周面から外周面までの距離である厚さは中心部分の厚さと終端部分の厚さが異なり、前記第1マグネットの最小厚さは前記第2マグネットの最小厚さより小さいロータによって達成される。
前記課題は実施例により、ロータコア;および前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、前記第1マグネットは前記ロータコアと接触する第1内周面と前記第1内周面に対向する第1外周面を含み、前記第2マグネットは前記ロータコアと接触する第2内周面と前記第2内周面に対向する第2外周面を含み、前記第1マグネットの内周面の長さl1は前記第2マグネットの内周面の長さl2と同じであり、前記ロータコアの中心Cで半径方向を基準として前記第1マグネットの外周面と前記第2マグネットの外周面の中心の位置は異なるロータによって達成される。
一方、前記第1マグネットの最大厚さは前記第2マグネットの最大厚さと同じでもよい。
また、前記第1マグネットの側面と前記ロータコアの外周面での第1接線L1がなす鋭角を第1角θ1とし、前記第2マグネットの側面と前記ロータコアの外周面での第2接線L2がなす鋭角を第2角θ2とし、前記第1角θ1は前記第2角θ2より小さくてもよい。
また、前記第2マグネットの幅が減少するにつれて、前記第1マグネットの中心から前記第1マグネットの外周面までの距離R1が減少し得る。
好ましくは、前記第2マグネットの幅は前記第1マグネットの幅より5~9%の範囲で減少し得る。
ここで、前記第1マグネットの幅W1は前記第1マグネットの外周面の一側から他側までの距離であり、前記第2マグネットの幅W2は前記第2マグネットの外周面の一側から他側までの距離であり得る。
そして、前記第1マグネットの中心から前記第1マグネットの外周面までの距離R1は前記第2マグネットの中心から前記第2マグネットの外周面までの距離R2より4~17%の範囲で減少し得る。
また、前記ロータコアの中心Cを基準として前記第1マグネットの外周面までの最大距離は前記第2マグネットの外周面までの最大距離と同じでもよい。
前記課題は実施例により、ハウジング;前記ハウジング内に配置されるステータ;前記ステータ内に配置されるロータ;前記ロータと結合するシャフト;および前記ハウジングの上部に配置されるカバーを含み、前記ロータはロータコア、および前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、前記第1マグネットの間には前記第2マグネットが配置され、前記第1マグネットの外周面の曲率は前記第2マグネットの外周面の曲率より大きいモータによって達成される。
そして、前記第1マグネットと前記第2マグネットそれぞれは3個ずつ提供され、前記ステータのトゥースは9個で提供され得る。
前記のような構成を有する実施例に係るモータは、形状が異なる第1マグネットと第2マグネットを利用し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。
実施例の多様かつ有益な長所と効果は前述した内容に限定されず、実施例の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解され得るであろう。
比較例のモータを示す図面。 実施例に係るモータを示す図面。 図2のA-A線を示す断面図。 実施例に係るモータのロータを示す断面図。 図4のA領域を示す拡大図。 比較例に係るモータのコギングトルクを示す図面。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフ。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が4%減少する時のコギングトルクを示す図面。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフ。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が4%減少する時のコギングトルクを示す図面。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフ。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少する時のコギングトルクを示す図面。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフ。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少する時のコギングトルクを示す図面。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフ。 実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約13%減少する時のコギングトルクを示す図面。 実施例に他のモータにおいて、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少し、第2マグネットの幅の変化によるコーキングトルクおよびトルクの変化を示す表。 実施例に他のモータにおいて、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少し、第2マグネットの幅の変化によるコーキングトルクの変化を示すグラフ。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
ただし、本発明の技術思想は説明される一部の実施例に限定されるものではなく、それぞれ異なる多様な形態で具現され得、本発明の技術思想の範囲内であれば、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。
また、本発明の実施例で使われる用語(技術および科学的用語を含む)は、明白に特に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することができるであろう。
また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。
本明細書で、単数形は文面で特に言及しない限り複数形も含むことができ、「Aおよび(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で組み合わせることができ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。
また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第1、第2、A、B、(a)、(b)等の用語を使うことができる。
このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などで限定されない。
そして、ある構成要素が異なる構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、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」される場合も含むことができる。
また、各構成要素の「上(うえ)または下(した)」に形成または配置されるものと記載される場合、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むことができる。
以下、添付された図面を参照して実施例を詳細に説明するものの、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付し、これに対する重複する説明は省略することにする。
図2は実施例に係るモータを示す図面であり、図3は図2のA-A線を示す断面図である。図2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垂直である。
図2および図3を参照すると、実施例に係るモータ1は、ハウジング100、カバー200、ハウジング100の内側に配置されるステータ300、ステータの内側に配置されるロータ400、ロータ400と結合するシャフト500およびセンサ部600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になる方向を意味する。
ハウジング100とカバー200は前記モータ1の外形を形成することができる。ここで、ハウジング100は上部に開口が形成された筒状で形成され得る。
前記カバー200はハウジング100の開放された上部を覆うように配置され得る。
したがって、ハウジング100とカバー200の結合によって内部に収容空間が形成され得る。そして、前記収容空間には、図2に図示された通り、ステータ300、ロータ400、シャフト500およびセンサ部600等が配置され得る。
ハウジング100は円筒状に形成され得る。ハウジング100の下部にはシャフト500の下部を支持するベアリングBを収容するポケット部が設けられ得る。
また、ハウジング100の上部に配置されるカバー200にもシャフト500の上部を支持するベアリングBを収容するポケット部が設けられ得る。
ステータ300はハウジング100の内周面によって支持され得る。そして、ステータ300はロータ400の外側に配置される。すなわち、ステータ300の内側にはロータ400が配置され得る。
図2~図3を参照すると、ステータ300はステータコア310、ステータコア310に巻線されるコイル320、ステータコア310とコイル320の間に配置されるインシュレータ330を含むことができる。
ステータコア310には回転磁界を形成するコイル320が巻線され得る。ここで、ステータコア310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なり得る。
また、ステータコア310は薄い鋼板形態の複数個のプレートが相互に積層された形態で形成され得るが、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310は一つの単一品で形成されてもよい。
ステータコア310は円筒状のヨーク311と複数個のトゥース312を含むことができる。
前記トゥース312は中心Cを基準として半径方向(x方向)に向かってヨーク311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312は円周方向に沿ってヨーク311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312の間にはコイル320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312は9個で提供され得るが、必ずしもこれに限定されない。
一方、前記トゥース312はロータ400のマグネット420、430と対向するように配置され得る。この時、半径方向を基準としてトゥース312の内側面はマグネット420、430の外周面と所定の間隔で離隔するように配置される。
そして、それぞれの前記トゥース312にはコイル320が巻かれる。
インシュレータ330はステータコア310とコイル320を絶縁させる。それにより、インシュレータ330はステータコア310とコイル320の間に配置され得る。
したがって、コイル320はインシュレータ330が配置されたステータコア310のトゥース312に巻線され得る。
ロータ400はステータ300の内側に配置される。そして、中心部にシャフト500が結合され得る。
図4は、実施例に係るモータのロータを示す断面図である。
図2~図4を参照すると、ロータ400はロータコア410、ロータコア410の外周面411に配置される第1マグネット420および第2マグネット430を含むことができる。
図4に図示された通り、第1マグネット420および第2マグネット430はロータコア410の外周面に沿って交互に配置され得る。
そして、第1マグネット420と第2マグネット430は同じ個数で提供され得る。例えば、第1マグネット420と第2マグネット430それぞれは3個で提供され得るが、必ずしもこれに限定されない。
ロータコア410は薄い鋼板形態の複数個のプレートが相互に積層されてなり得る。もちろん、ロータコア410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。
ロータコア410は平面上所定の半径Rを有する円筒状に形成され得る。
ロータコア410の中心にはシャフト500が結合するホールが形成され得る。そして、ロータコア410の外周面には第1マグネット420と第2マグネット430の配置を案内する突起が突出され得る。
第1マグネット420と第2マグネット430はロータコア410の外周面に付着され得る。この時、複数個のマグネット420、430は一定の間隔でロータコア410の周りに沿って配置され得る。
そして、第1マグネット420と第2マグネット430それぞれはステータ300のトゥース312と半径方向に離隔するように配置され得る。
図4を参照すると、第1マグネット420は外周面421、内周面422および側面423を含むことができる。ここで、第1マグネット420の外周面421と内周面422は半径方向を基準として所定の間隔で離隔するように配置される。そして、第1マグネット420の外周面421は内周面422に対向するように配置される。
第2マグネット430は外周面431、内周面432および側面433を含むことができる。ここで、第2マグネット430の外周面431と内周面432は半径方向を基準として所定の間隔で離隔するように配置される。そして、第2マグネット430の外周面431は内周面432に対向するように配置される。
第1マグネット420の外周面421、内周面422および側面423それぞれは、第1外周面、第1内周面および第1側面と呼ばれ得る。そして、第2マグネット430の外周面431、内周面432および側面433それぞれは第2外周面、第2内周面および第2側面と呼ばれ得る。
以下、第1マグネット420と第2マグネット430の各構成要素に対する区分を明確にするために、前述された第1マグネット420の構成要素は第1外周面421、第1内周面422および第1側面423と呼称され、前述された第2マグネット430の構成要素は第2外周面431、第2内周面432および第2側面433と呼称される。
第1外周面421は第1マグネット420の外側に配置される。そして、第2外周面431は第2マグネット430の外側に配置される。
第1内周面422はロータコア410の外周面411に接触する。そして、第2内周面432はロータコア410の外周面411に接触する。それにより、第1内周面422と第2内周面432それぞれは同じ曲率(1/R)を有することができる。ここで、第1内周面422と第2内周面432それぞれの中心はロータコア410の中心Cを共有する。
この時、第1マグネット420の第1内周面422の長さl1は第2マグネット430の内周面432の長さl2と同じである。ここで、内周面422、432の一側から他側までの前記長さl1、l2は弧の長さであり得る。
一方、第1マグネット420の第1外周面421と第1内周面422が半径方向に離隔するように形成されることにより、第1マグネット420は所定の厚さで形成され得る。ここで、前記厚さは第1マグネット420の第1内周面422に対する法線を基準として第1外周面421までの距離を意味する。
この時、第1マグネット420の第1内周面422から第1外周面421までの距離である前記厚さは、中心部分の厚さ(T1max)と終端部分の厚さ(T1min)が異なる。
図4に図示された通り、第1マグネット420の中心部分の厚さ(T1max)は終端部分の厚さ(T1min)より大きい。ここで、前記第1マグネット420の中心部分とは第1内周面422で第1外周面421それぞれの中心をつなぐ仮想の線が位置する部分を意味し得る。そして、前記第1マグネット420の終端部分とは第1内周面422での法線と第1外周面421の一端が会う仮想の線が位置する部分を意味し得る。
それにより、第1マグネット420の中心部分の厚さ(T1max)は第1マグネット420の最大厚さを意味し、第1マグネット420の終端部分の厚さ(T1min)は第1マグネット420の最小厚さを意味し得る。
第2マグネット430の第2外周面431と第2内周面432が半径方向に離隔するように形成されることにより、第2マグネット430は所定の厚さで形成され得る。ここで、前記厚さは第2マグネット430の第2内周面432に対する法線を基準として第2外周面431までの距離を意味する。
この時、第2マグネット430の第2内周面432から第2外周面431までの距離である前記厚さは中心部分の厚さ(T2max)と終端部分の厚さ(T2min)が異なる。
図4に図示された通り、第2マグネット430の中心部分の厚さ(T2max)は終端部分の厚さ(T2min)より大きい。ここで、前記第2マグネット430の中心部分とは第2内周面432で第2外周面431それぞれの中心をつなぐ仮想の線が位置する部分を意味し得る。そして、前記第2マグネット430の終端部分とは第2内周面432での法線と第2外周面431の一端が会う仮想の線が位置する部分を意味し得る。
それにより、第2マグネット430の中心部分の厚さ(T2max)は第2マグネット430の最大厚さを意味し、第2マグネット430の終端部分の厚さ(T2min)は第2マグネット430の最小厚さを意味し得る。
図4を参照すると、前記第1マグネット420の最大厚さ(T1max)は前記第2マグネット430の最大厚さ(T2max)は同じである。
したがって、前記モータ1のロータコア410の中心Cを基準として第1マグネット420の第1外周面421までの最大距離(R+T1max)は第2マグネット430の第2外周面431までの最大距離(R+T2max)と同じである。
図4を参照すると、前記第1マグネット420の最小厚さ(T1min)は前記第2マグネット430の最小厚さ(T2min)より小さい。
また、第1外周面421と第2外周面431それぞれは中心部が縁領域に比べて外側に向かって突出した曲面で形成され得る。
図4に図示された通り、第1外周面421は所定の曲率(1/R1)で形成され得る。そして、第2外周面431は所定の曲率(1/R2)で形成され得る。
第1外周面421の曲率(1/R1)は第2外周面431は所定の曲率(1/R2)より大きい。この時、第1マグネット420の第1外周面421の中心C1と第2マグネット430の第2外周面431の中心C2の位置は異なる。
さらに、図4に図示された通り、第1マグネット420の第1外周面421の中心C1と第2マグネット430の第2外周面431の中心C2のうち、いずれか一つを円周方向に移動させて同一半径線上に位置させる時、ロータコア210の中心Cと第1外周面421の中心C1の間に第2外周面431の中心C2が位置する。
したがって、前記ロータコア410の中心Cを基準として前記第1マグネット420の第1外周面421の中心C1は第1隔離距離D1に配置される。そして、前記ロータコア410の中心Cを基準として前記第2マグネット430の第2外周面431の中心C2は第2隔離距離D2に配置される。そして、前記第1隔離距離D1は前記第2隔離距離D2より大きい。
それにより、前記モータ1のロータコア410の中心Cを基準として第1マグネット420の第1外周面421までの最大距離(R+T1max)は、前記第1隔離距離D1と第1外周面421の中心C1から第1外周面421までの距離R1の和であり得る。ここで、第1マグネット420の第1外周面421は所定の曲率(1/R1)で形成され得るため、前記距離R1は第1外周面421の中心C1から第1外周面421までの半径R1であり得る。
また、前記モータ1のロータコア410の中心Cを基準として第2マグネット430の第2外周面431までの最大距離(R+T2max)は、前記第2隔離距離D2と第2外周面431の中心C2から第2マグネット430の第2外周面431までの距離R2の和であり得る。ここで、第2マグネット430の第1外周面431は所定の曲率(1/R2)で形成され得るため、前記距離R2は第2外周面431の中心C2から第2外周面431までの半径R2であり得る。
第1マグネット420の第1側面423は平面上所定の角度で傾斜するように配置され得る。ここで、前記第1側面423は第1外周面421の一端と第1内周面422の一端を連結することができる。
第2マグネット430の第2側面433は平面上所定の角度で傾斜するように配置され得る。ここで、前記第2側面433は第2外周面431の一端と第2内周面432の一端を連結することができる。
図5は、図4のA領域を示す拡大図である。
図4および図5を参照すると、前記第1マグネット420の第1側面423と前記ロータコア410の外周面411の一点P1での第1接線L1は所定の角を形成することができ、第1側面423と第1接線L1がなす鋭角を第1角θ1とすることができる。ここで、前記一点P1は第1点と呼ばれ得、前記第1点は前記第1側面423の延長線と前記ロータコア410の外周面411が会う点であり得る。万一、第1側面423の内側端部がラウンディング処理されていない場合であれば、前記第1点は第1側面423と前記ロータコア410の外周面411が会う点であり得る。
また、前記第2マグネット430の第2側面433と前記ロータコア410の外周面411の一点P2での第2接線L2は所定の角を形成することができ、第2側面423と第2接線L2がなす鋭角を第2角θ2とすることができる。ここで、前記一点P2は第2点と呼ばれ得、前記第2点は前記第2側面433の延長線と前記ロータコア410の外周面411が会う点であり得る。万一、第2側面433の内側端部がラウンディング処理されていない場合であれば、前記第2点は第2側面433と前記ロータコア410の外周面411が会う点であり得る。
したがって、第1側面423と第1接線L1がなす第1角θ1は、図5に図示された通り、第2角θ2より小さい。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、前記モータ1の性能およびコギングトルクを考慮して第1角θ1は第2角θ2と同一に形成してもよい。
一方、第1マグネット420の幅W1は第2マグネット430の幅W2より大きい。ここで、平面上第1マグネット420の幅W1は第1マグネット420の第1外周面421の一側から他側までの直線距離を意味する。そして、平面上第2マグネット430の幅W2は第2マグネット430の第2外周面431の一側から他側までの直線距離を意味する。
そして、第2マグネット430の幅W2が減少するにつれて、第1マグネット420の中心C1から第1マグネット420の第1外周面421までの半径R1が減少する。この時、ロータコア410の中心Cを基準として前記第1マグネット420の第1外周面421までの最大距離は前記第2マグネット430の第2外周面431までの最大距離と同じである。
前記第2マグネット430の幅W2が前記第1マグネット420の幅W1より3~9%の範囲内で減少し得る。好ましくは、第2マグネット430の幅W2が前記第1マグネット420の幅W1より5~9%の範囲内で減少し得る。
それにより、第1マグネット420の中心C1から第1マグネット420の第1外周面421までの距離R1は、第2マグネット430の中心C2から第2マグネット430の第2外周面431までの距離R2より4~17%の範囲内で減少し得る。好ましくは、前記第2マグネット430の幅W2の減少分を考慮して第1マグネット420の中心C1から第1マグネット420の第1外周面421までの距離R1は第2マグネット430の中心C2から第2マグネット430の第2外周面431までの距離R2より4~13%の範囲内で減少し得る。
図6は比較例に係るモータのコギングトルクを示す図面であり、図7は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図8は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフであり、図9は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が1%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が4%減少する時のコギングトルクを示す図面である。図8で88mNmは比較例のモータ2のコギングトルクを示す。
図6の比較例に係るモータ2は一種のマグネット42を使う場合であって、前記モータ2のマグネット42の幅は幅が減少する前の前記モータ1の第2マグネット430の幅と同じでもよい。そして、前記マグネット42の外周面の半径は前記モータ1の第2マグネット430の半径および曲率と同じでもよい。
図6~図8を参照すると、前記モータ2のトルクは4.01Nmである。そして、前記モータ2のコギングトルクは88mNmである。この時、前記モータ2のマグネット42の幅は14.97mmであり、マグネット42の外周面の半径は11.9mmであり得る。そして、第2マグネット430の外周面431の半径は11.9mmであり得る。この時、第2マグネット430の幅W2は14.97mmを基準として縮小され得る。そして、第1マグネット430の幅W1は14.97mmであり得る。
図7に図示された表は、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が前記モータ2のマグネット42の幅対比1%減少し、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれてコギングトルクおよびトルクの変化を示す。
図7では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のトルクが減少することを確認することができる。そして、前記モータ1のコギングトルクが増加することを確認することができる。
特に、図9を図6と比較すると、実施例に係るモータ1のコギングトルクに対する改善が微々たることを確認することができる。
したがって、図6~図9を参照すると、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が1%減少時、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1を変化させてもコギングトルクが改善されないことを確認することができる。
図10は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図11は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフであり、図12は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が3%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が4%減少する時のコギングトルクを示す図面である。
図10に図示された表は、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が前記モータ2のマグネット42の幅対比3%減少し、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれてコギングトルクおよびトルクの変化を示す。ここで、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は前記半径R2より4~13%で減少し得る。
図10では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のトルクが減少することを確認することができる。そして、前記モータ1のコギングトルクが減少することを確認することができる。この時、前記モータ1のコギングトルク変化率は第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれて減少する。
図11に図示された通り、前記モータ1のコギングトルクは比較例のモータ2より低い。しかし、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のコギングトルクは増加する。
特に、図12を図6と比較すると、実施例に係るモータ1のコギングトルクに対する改善を確認することができる。この時、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は11.4mmであり得る。
したがって、図6、図10~図12を参照すると、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が3%減少時、第1マグネット420の第1外周面421の半径を変化させる場合、コギングトルクが改善することを確認することができる。ただし、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1を減少させるほどコギングトルクの変化率も減少する。
図13は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図14は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフであり、図15は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が5%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少する時のコギングトルクを示す図面である。
図13では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のトルクが微小に減少することを確認することができる。そして、前記モータ1のコギングトルクが減少することを確認することができる。この時、前記モータ1のコギングトルクは第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれて減少してから、第1外周面421の半径R1が10.9mmになる時から上昇する。ここで、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は前記半径R2より4~17%で減少し得る。
図14に図示された通り、前記モータ1のコギングトルクは比較例のモータ2より低い。しかし、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のコギングトルクは減少してから、第1外周面421の半径R1が10.9mmのときから上昇する。
したがって、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が5%減少する場合、第1外周面421の半径R1が10.9mmのとき最適値であることを確認することができる。
特に、図15を図6と比較すると、実施例に係るモータ1のコギングトルクに対する改善を確認することができる。この時、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は10.9mmであり得る。
したがって、図6、図13~図15を参照すると、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が5%減少時、第1マグネット420の第1外周面421の半径を変化させる場合、コギングトルクが改善することを確認することができる。特に、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が10.9mmのとき、コギングトルク変化率が最も大きいだけでなく、性能も維持することを確認することができる。
図16は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図17は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフであり、図18は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が7%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少する時のコギングトルクを示す図面である。
図16では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のトルクが微小に減少することを確認することができる。そして、前記モータ1のコギングトルクが減少することを確認することができる。この時、前記モータ1のコギングトルクは第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれて減少してから、第1外周面421の半径R1が10.9mmなる時から上昇する。ここで、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は前記半径R2より4~17%で減少し得る。
図17に図示された通り、前記モータ1のコギングトルクは比較例のモータ2より低い。しかし、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のコギングトルクは減少してから、第1外周面421の半径R1が10.9mmのときから上昇する。
したがって、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が7%減少する場合、第1外周面421の半径R1が10.9mmのとき最適値であることを確認することができる。
特に、図18を図6と比較すると、実施例に係るモータ1のコギングトルクに対する改善を確認することができる。この時、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は10.9mmであり得る。
したがって、図6、図16~図18を参照すると、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が7%減少時、第1マグネット420の第1外周面421の半径を変化させる場合、コギングトルクが改善することを確認することができる。特に、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が10.9mmのとき、コギングトルク変化率が最も大きいだけでなく、性能も維持することを確認することができる。
図19は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、図20は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少する時に第1マグネットの第1外周面の半径の変化によるコギングトルクの変化を示すグラフであり、図21は実施例に係るモータにおいて、第2マグネットの幅が9%減少し、第1マグネットの第1外周面の半径が約13%減少する時のコギングトルクを示す図面である。
図19では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のトルクが微小に減少することを確認することができる。そして、前記モータ1のコギングトルクが減少することを確認することができる。この時、前記モータ1のコギングトルクは第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が11.9mmから0.5mm単位で減少するにつれて減少してから、第1外周面421の半径R1が10.4mmになる時から上昇する。ここで、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は前記半径R2より4~17%で減少し得る。
図20に図示された通り、前記モータ1のコギングトルクは比較例のモータ2より低い。しかし、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が減少するにつれて前記モータ1のコギングトルクは減少してから、第1外周面421の半径R1が10.4mmのときから上昇する。
したがって、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が9%減少する場合、第1外周面421の半径R1が10.4mmのとき最適値であることを確認することができる。
特に、図21を図6と比較すると、実施例に係るモータ1のコギングトルクに対する改善を確認することができる。この時、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1は10.4mmであり得る。
したがって、図6、図19~図21を参照すると、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が9%減少時、第1マグネット420の第1外周面421の半径を変化させる場合、コギングトルクが改善することを確認することができる。特に、第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が10.4mmのとき、コギングトルク変化率が最も大きいだけでなく、性能も維持することを確認することができる。
図22は実施例に係るモータにおいて、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少し、第2マグネットの幅の変化によるコーキングトルクおよびトルクの変化を示す表であり、
図23は実施例に係るモータにおいて、第1マグネットの第1外周面の半径が約8%減少し、第2マグネットの幅の変化によるコーキングトルクの変化を示すグラフである。
図23では第1マグネット420の第1外周面421の半径R1が10.9mmであるとき、第2マグネット430の幅W2により前記モータ1のトルクおよびコギングトルクが変化することを確認することができる。例えば、前記モータ1のコギングトルクは第2マグネット430の幅W2が減少するにつれて減少してから、13.97mm(7%減少)になる時から上昇する。
すなわち、前記モータ1のコギングトルク変化率とトルク変化率を考慮する時、第2マグネット430の幅W2が前記第1マグネット420の幅W1より5~9%で減少する場合、最適な組み合わせを有することになる。
図23に図示された通り、前記モータ1のコギングトルクは一部の領域で比較例のモータ2より低い。そして、第2マグネット430の幅W2が減少するにつれて前記モータ1のコギングトルクは減少してから、第1マグネット420の幅W1対比7%減少する時から上昇する。
したがって、前記モータ1の第2マグネット430の幅W2が7%減少する場合、第1外周面421の半径R1が10.9mm(第2外周面431の半径R2対比8%減少)のとき最適値であることを確認することができる。
それにより、前記モータ1は比較例であるモータ2に比べて性能上には差がないつつも、コギングトルク(Cogging Torque)を減少させて品質を向上させることができる。
一方、ロータ400はマグネット420、430の外側に配置されるシールド(図示されず)をさらに含むことができる。ここで、前記シールドは缶またはロータ缶と呼ばれ得る。
前記シールドはマグネット420、430を取り囲んでマグネット420、430がロータコア410から離脱しないように固定させる役割を遂行する。この時、前記シールドは円筒状で形成され得、前記シールドの内周面はマグネット420、430それぞれの外周面421、431に接触され得る。
シャフト500はロータ400に結合され得る。電流の供給を通じてロータ400とステータ300に電磁的相互作用が発生するとロータ400が回転し、これに連動してシャフト500が回転する。この時、シャフト500はベアリングBにより支持され得る。
シャフト500は車両の操向軸と連結され得る。それにより、シャフト500の回転によって操向軸は動力が伝達され得る。
センサ部600はロータ400と回転連動可能に設置されたセンシングマグネットの磁力を感知してロータ400の現在の位置を把握することによって、シャフト500の回転した位置を感知できるようにする。
センサ部600はセンシングマグネット組立体610と印刷回路基板(PCB、620)を含むことができる。
センシングマグネット組立体610は、ロータ400と連動するようにシャフト500に結合されてロータ400の位置を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610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。
前記センシングマグネットは、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400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からなる。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スムーズにすることができる
前記センシングプレートは円板状の金属材質で形成され得る。センシングプレートの上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500が貫通するホールが形成される。
印刷回路基板620にはセンシングマグネットの磁力を感知するセンサが配置され得る。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。
前記では本発明の実施例を参照して説明したが、該当技術分野の通常の知識を有する者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る。
1:モータ
100:ハウジング
200:カバー
300:ステータ
310:ステータコア
311:ヨーク
312:トゥース
320:コイル
400:ロータ
410:ロータコア
420:第1マグネット
430:第2マグネット
500:シャフト
600:センサ部

Claims (14)

  1. ロータコア;および
    前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、
    前記第1マグネットの間には前記第2マグネットが配置され、
    前記第1マグネットの外周面の曲率は前記第2マグネットの外周面の曲率より大きく、
    前記第1マグネットの内周面から外周面までの距離である厚さは、中心部分の厚さと終端部分の厚さが異なり、
    前記第1マグネットの両端部の厚さは同一であり、
    前記第1マグネットの最小厚さは前記第2マグネットの最小厚さより小さい、ロータ。
  2. 前記第1マグネットの内周面の長さ(l1)は前記第2マグネットの内周面の長さ(l2)と同じである、請求項1に記載のロータ。
  3. 前記ロータコアの中心(C)を基準として前記第1マグネットの外周面の中心(C1)は第1隔離距離(D1)に配置され、
    前記ロータコアの中心(C)を基準として前記第2マグネットの外周面の中心(C2)は第2隔離距離(D2)に配置され、
    前記第1隔離距離(D1)は前記第2隔離距離(D2)より大きい、請求項1に記載のロータ。
  4. ロータコア;および
    前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、
    前記第1マグネットは前記ロータコアと接触する第1内周面と前記第1内周面に対向し、前記ロータコアの中心(C)に対して凸形状の第1外周面を含み、
    前記第2マグネットは前記ロータコアと接触する第2内周面と前記第2内周面に対向し、前記ロータコアの中心(C)に対して凸形状の第2外周面を含み、
    前記第1マグネットの内周面の長さ(l1)は前記第2マグネットの内周面の長さ(l2)と同じであり、
    前記ロータコアの中心(C)で半径方向を基準として前記第1マグネットの外周面と前記第2マグネットの外周面の中心の位置は異なり、
    前記第1マグネットの内周面から外周面までの距離である厚さは、中心部分の厚さと終端部分の厚さが異なり、
    前記第1マグネットの両端部の厚さは同一であり、
    前記第1マグネットの最小厚さは前記第2マグネットの最小厚さより小さい、ロータ。
  5. 前記第1マグネットの最大厚さは前記第2マグネットの最大厚さと同じである、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のロータ。
  6. 前記第1マグネットの側面と前記ロータコアの外周面での第1接線(L1)がなす鋭角を第1角(θ1)とし、
    前記第2マグネットの側面と前記ロータコアの外周面での第2接線(L2)がなす鋭角を第2角(θ2)とし、
    前記第1角(θ1)は前記第2角(θ2)より小さい、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のロータ。
  7. 前記第2マグネットの幅、前記第1マグネットの中心から前記第1マグネットの外周面までの距離(R1)に比例して決まる、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のロータ。
  8. 前記第2マグネットの幅は前記第1マグネットの幅より5~9%小さい、請求項7に記載のロータ。
  9. 前記第1マグネットの幅(W1)は前記第1マグネットの外周面の一側から他側までの距離であり、
    前記第2マグネットの幅(W2)は前記第2マグネットの外周面の一側から他側までの距離である、請求項8に記載のロータ。
  10. 前記第1マグネットの中心から前記第1マグネットの外周面までの距離(R1)は前記第2マグネットの中心から前記第2マグネットの外周面までの距離(R2)より4~17%小さい、請求項8に記載のロータ。
  11. 前記ロータコアの中心(C)を基準として前記第1マグネットの外周面までの最大距離は前記第2マグネットの外周面までの最大距離と同じである、請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のロータ。
  12. ハウジング;
    前記ハウジング内に配置されるステータ;
    前記ステータ内に配置されるロータ;
    前記ロータと結合するシャフト;および
    前記ハウジングの上部に配置されるカバーを含み、
    前記ロータは
    ロータコア、および
    前記ロータコアの外周面に沿って配置される複数個の第1マグネットと第2マグネットを含み、
    前記第1マグネットの間には前記第2マグネットが配置され、
    前記第1マグネットの外周面の曲率は前記第2マグネットの外周面の曲率より大き
    前記第1マグネットの内周面から外周面までの距離である厚さは、中心部分の厚さと終端部分の厚さが異なり、
    前記第1マグネットの両端部の厚さは同一であり、
    前記第1マグネットの最小厚さは前記第2マグネットの最小厚さより小さい、モータ。
  13. 前記第1マグネットと前記第2マグネットそれぞれは3個ずつ提供され、前記ステータのトゥースは9個で提供される、請求項12に記載のモータ。
  14. 前記第1マグネットの内周面の長さ(l1)は前記第2マグネットの内周面の長さ(l2)と同じである、請求項12に記載のモータ。
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