KR101783479B1 - Ｅｐｓ모터의 스테이터 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립 불량 또는 가혹한 환경에서 동작시 하우징과 스테이터간의 슬립을 방지함으로써 작동오류를 방지할 수 있는 구조를 가진 EPS모터의 스테이터 결합구조에 관한 것으로, 코어, 인슐레이터 및 코일을 포함하는 스테이터와 하우징을 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조로서, 상기 스테이터의 하측의 인슐레이터에 형성되며 외주면에 돌출된 형상으로 형성된 리브 그리고, 상기 하우징의 하측 내주면에 형성되며, 상기 리브가 축방향으로 삽입되어 회전하는 방향으로 지지되도록 홈 형상으로 이루어진 홈부를 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공한다. 따라서, 스테이터가 하우징의 내면에서 회전방향으로 정확하게 지지될 수 있는 이점이 있다.

Description

ＥＰＳ모터의 스테이터 결합구조{ANTI-SEPARATING STRUCTURE OF STATOR FOR EPS MOTOR}

본 발명은 EPS모터의 하우징과 스테이터의 결합구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 조립 불량 또는 가혹한 환경에서 동작시 하우징과 스테이터간의 슬립을 방지함으로써 작동오류를 방지할 수 있는 구조를 가진 EPS모터의 스테이터 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Streeing System)가 사용된다.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

이러한 EPS시스템은 운전자가 조향을 하기 위해 핸들을 조작하는 토크를 모터가 보조하여 줌으로써, 보다 적은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 하는데, 상기 모터로는 BLDC모터가 사용된다.

BLDC모터(Brushless DC 모터)란 직류 모터에서 브러쉬, 정류자 등의 기계적인 접촉부를 제외하고 전자적인 정류 기구를 설치한 직류모터를 의미한다.

도 1은 종래기술에 따른 EPS모터의 측단면도이다. 도시된 바와 같이 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상의 하우징(1)과 상기 하우징의 상부에 결합하는 브라켓(2)이 그 외형을 이룬다.

상기 하우징(1)과 브라켓(2)에는 회전축(3)이 각각 지지된다. 상기 회전축(3)의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공하게 된다.

상기 회전축(3)의 외주면에는 코어와 마그네트로 이루어진 로터(5)가 배치되고, 하우징(1)의 내주면에는 코어와 코일로 이루어진 스테이터(4)가 결합되어 상기 로터(5)의 외주면에서 전자기력을 제공한다.

상기 스테이터에 전류가 인가되면 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의하여 로터(5)가 회전하면 회전축(3)을 회전되면서 조향축의 회전을 보조하게 된다.

상기 브라켓(2)의 상면에는 센서(9)가 배치된 인쇄회로기판(8)이 설치되는데, 상기 인쇄회로기판의 상측에 소정 간격 이격되어 플레이트(6)가 회전축(3)과 함께 회전하도록 결합한다. 상기 플레이트(6)의 하측에는 센싱마그네트(7)가 배치된다. 상기 센싱마그네트(7)는 회전축(3)의 회전에 따라 함께 회전하게 되고, 센서(9)에서 감지한 회전에 따른 자속 변화에 따라 회전각도를 계산할 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같은 EPS모터에 의해 회전축의 회전각도에 따라 적절한 전류를 스테이터에 인가하여 회전축을 회전시킬 수 있게 되므로, 조향토크를 보조할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 2는 종래기술에 따른 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이며, 도 3은 도 2에 나타난 하우징과 스테이터의 사시도이다.

스테이터(4)는 상기한 바와 같이 코일, 인슐레이터 및 코어로 구성되어 인가된 전류를 통해 전자기력을 발생하는 부재이다. 또한, 하우징(1)은 모터의 몸통을 구성하는 부품으로 스테이터(4)를 내주면에 고정결합하게 된다.

상기 스테이터(4)와 하우징(1)의 결합과정은 일반적으로 열간 압입되는 방식이 사용되는데, 보다 구체적으로 설명하면 스테이터(4)를 하우징(1)과 결합하기 위해 하우징(1)을 열간가열하면, 하우징(1)을 구성하는 금속재질이 열팽창을 하게 되고 이에 따라 내경이 확장된다. 이 상태에서 스테이터(4)를 삽입하고 냉각되면서 하우징(1)이 수축하면 스테이터(4)와 접촉 및 마찰하면서 내면에서 지지할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 제작시의 오차 또는 냉간시 수축량의 오차에 의해 하우징(1)이 스테이터(4)를 완전하게 고정하여 결합하지 못하는 경우가 발생하며, 정확한 결합이 이루어졌다 하더라도 가혹한 환경에서 작동시 하우징을 이루는 금속 재질이 팽창하면서 미세한 이격이 발생할 수 있고, 이는 하우징(1)과 스테이터(4) 간의 슬립을 유발하게 된다.

따라서, 상기와 같은 제작과정의 오차 또는 고온 슬립으로 인하여 모터의 작동오류가 발생할 수 있고, 이는 조향에 문제를 제공하여 심각한 안전사고의 결과로 이어지기도 한다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 제작오차나 고온 팽창이 발생하더라도 하우징과 스테이터 간의 회전방향으로 견고하게 지지할 수 있는 구조를 가짐으로써 작동신뢰성이 향상되는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조는, 코어, 인슐레이터 및 코일을 포함하는 스테이터와 하우징을 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조로서, 상기 스테이터의 하측의 인슐레이터에 형성되며 외주면에 돌출된 형상으로 형성된 리브 그리고, 상기 하우징의 하측 내주면에 형성되며, 상기 리브가 축방향으로 삽입되어 회전하는 방향으로 지지되도록 홈 형상으로 이루어진 홈부를 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공한다. 따라서, 스테이터가 하우징의 내면에서 회전방향으로 정확하게 지지될 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조는, 상기 하우징의 하측 내주면으로 돌출된 형상의 단턱을 더 포함하며, 상기 홈부는 상기 단턱에 형성되는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공한다. 따라서, 하우징이 축방향으로 스테이터를 지지할 뿐 아니라, 인슐레이터부위에 밀착됨으로써 더욱 견고하게 스테이터를 지지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조는, 상기 스테이터의 코어는 하측 단부에서 상기 단턱에 지지되는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조는, 상기 스테이터의 리브가 형성된 부위에 형성되며 상기 단턱의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진 단차부를 더 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조를 제공한다. 따라서, 스테이터가 하우징에 지지부위의 밀착이 더욱 견고하게 이루어질 수 있다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조는 하우징과 스테이터간의 회전방향으로 견고하게 지지할 수 있는 결합구조를 제공함으로써, 제작시에 오차가 발생하거나 고온으로 하우징이 팽창하더라도 두 부품간에 회전방향 지지가 완전하게 이루어지게 되므로 작동신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 EPS모터를 나타내는 측단면도.
도 2는 종래기술에 따른 EPS모터의 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 측단면도.
도 3은 종래기술에 따른 EPS모터의 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 EPS모터의 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터의 결합구조를 나타낸 확대 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 EPS모터의 하우징 결합구조를 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조의 스테이터(40)와 하우징(10)이 분리된 모습을 나타내는 사시도이다.

하우징(10)은 상부가 개방된 대략 원통 형상으로 이루어지며, 내부에 스테이터(40)를 수용하며 지지한다. 이하, 상기 하우징(10)의 개구가 형성된 부위를 상부로, 그 대향하는 부위를 하부로 정의한다.

또한, 상기 스테이터(40)는 전도재질의 코어(41)에 코일이 권선되고 절연재질의 인슐레이터(42)로 고정지지되도록 구성된다.

상기 하우징(10)은 금속재질로 형성되며, 일반적으로 열전도성이 높은 알루미늄으로 형성된다. 스테이터(40)를 하우징(10)에 결합시 하우징(10)을 가열하게 되면 열팽창하여 내경이 다소 확장되고, 이때 스테이터(40)를 삽입하고 냉각함으로써 다시 수축되면 밀착되어 지지하는 방식으로 결합한다.

상기와 같은 결합과정에서 제작오차 또는 냉간 수축시의 간섭량 지정의 오차 등에 의해 스테이터(40)의 지지가 완전하지 않은 경우의 발생 가능성이 있고, 높은 온도가 발생하게 되면 하우징(10)이 다시 열팽창하여 지지력이 떨어지는 문제가 있음은 상기한 바와 같다. 이에 따라 스테이터(40)와 하우징(10) 간에 회전방향으로의 슬립이 발생하고 모터의 성능에 영향을 미치게 되는 것이다.

본 발명의 개념에 따라, 스테이터(40)는 하측에 리브(43)가 형성된다. 상기 리브(43)는 스테이터(40) 하측의 인슐레이터(42)에 형성되며, 외주방향으로 돌출된 형상으로 이루어진다.

바람직하게는 상기 리브(43)의 외주면측은 스테이터(40)의 전체의 원통 형상의 외주와 높이가 일치한다. 따라서, 리브(43)의 측면은 함몰된 형상을 이루게 된다. 즉, 이하 설명할 바와 같이 하우징(10)의 단턱(11)에 대응되는 단차부(44)가 형성되는 것이다.

정리하면, 스테이터(40) 하측의 인슐레이터 부위는 스테이터(40) 전체의 직경보다 작은 직경을 갖도록 단차부(44)가 형성되고, 상기 단차부(44)에는 외주방향으로 돌출된 리브(43)가 형성된다.

상기 리브(43)는 단일로 형성될 수도 있고, 선택에 따라 복수로 이루어질 수도 있다. 리브(43)의 폭과 개수는 모터의 작동 환경, 힘 또는 진동 등의 요소에 의해 정해질 수 있다.

도 5는 도 4에 나타난 스테이터(40)의 결합구조를 확대하여 도시한 사시도이다. 도면의 상부에 나타난 부위는 스테이터(40)의 하측을 나타내도록 도시된 것으로, 상기한 바와 같이 스테이터(40)의 하측 단부에 배치된 인슐레이터(42)에는 단차부(44)와 리브(43)가 형성된다.

상기 리브(43)의 외주측 높이는 코어(41)의 외주와 일치되는 것이 결합의 용이함을 위하여 바람직하다. 따라서, 상기 단차부(44)는 리브(43)의 양측에서 함몰된 형태로 이루어지게 된다.

상기 인슐레이터(42)에 형성된 리브(43)와 단차부(44)는 일체로 성형되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6은 도 5에 나타난 하우징(10)을 나타내는 사시도이다. 하우징(10)의 하측에 형성된 바닥부에 인접한 내주측에는 상기한 바와 같이 단턱(11)이 형성된다. 상기 단턱(11)은 내주측으로 돌출되도록 형성되는데, 돌출되는 높이는 상기 단차부(44)의 함몰된 깊이와 일치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단턱(11)의 일부에는 축방향으로의 홈인 홈부(12)가 형성되는데, 상기 홈부(12)는 스테이터(40)에 형성된 리브(43)와 치합되어 밀착될 수 있는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 홈부(12)는 상기 리브(43)의 형상과 개수에 따라 형성되는 것이다.

상기한 EPS모터의 스테이터 결합구조에 따라 결합과정을 설명하면, 하우징(10)을 가열하여 내경을 확장시킨 후에 스테이터(40)를 삽입하는 과정은 종래기술에서와 같다. 이때, 리브(43)와 홈부(12)의 위치가 맞도록 축방향으로 삽입하면, 홈부(12)는 리브(43)를 좌우방향 즉, 회전방향으로 지지하게 된다. 또한, 단턱(11)은 단차부(44)와 밀착되므로 축방향으로 지지됨은 물론, 인슐레이터(42) 부위와 하우징(10)간의 밀착력도 높아지는 이점이 있다. 또한, 코어(41)의 하측 단부가 단턱(11)에 밀착되어 걸림되므로, 스테이터(40)의 지지구조가 더욱 견고하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 EPS모터의 스테이터 결합구조에 의해, 조립시의 불량이나 오차 또는 가혹한 환경에서의 작동에 의한 스테이터와 하우징 간의 회전방향 슬립을 방지할 수 있어 작동신뢰성이 향상되면서도, 구조적으로도 스테이터를 더욱 견고하게 지지할 수 있는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

10...하우징 11...단턱
12...홈부 40...스테이터
41...코어 42...인슐레이터
43...리브 44...단차부

Claims (4)

1. 스테이터; 및
   상기 스테이터 외측에 배치되는 하우징을 포함하며,
   상기 스테이터는,
   코어;
   상기 코어에 권선되는 코일; 및
   상기 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터를 포함하며,
   상기 인슐레이터는 상기 인슐레이터의 외주면에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 리브를 포함하며,
   상기 하우징은 상기 하우징의 하측 내주면으로부터 내측으로 돌출되는 복수개의 단턱과, 상기 리브가 축방향으로 배치되도록 상기 복수개의 단턱 사이에 형성되는 복수개의 홈부를 포함하며,
   상기 스테이터의 중심을 기준으로 상기 리브의 외주면과 상기 코어의 외주면은 동일한 직경으로 형성되고,
   상기 코어의 하면은 상기 단턱의 상면에 의해 지지되는 EPS모터의 스테이터 결합구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 리브의 하면과 상기 하우징의 하면은 면 접촉하고,
   상기 리브의 측면은 상기 단턱부의 측면과 면 접촉하는 EPS모터의 스테이터 결합구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코어는 상기 리브가 형성된 부위에 형성되며 상기 단턱의 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 단차부를 포함하는 EPS모터의 스테이터 결합구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 단턱의 내주면과 상기 단차부의 외주면은 면 접촉하는 EPS모터의 스테이터 결합구조.

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