KR101853495B1

KR101853495B1 - 모터

Info

Publication number: KR101853495B1
Application number: KR1020100135748A
Authority: KR
Inventors: 이중규
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2018-04-30
Also published as: KR20120073852A

Abstract

본 발명의 모터는 브라켓이 장착되는 하우징과, 상기 하우징의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터와, 상기 하우징의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터와 상호 작용하여 로터를 회전시키는 스테이터를 포함하고, 하우징과 브라켓에는 회전축을 지지하는 베어링이 장착되는 베어링 포켓이 구비되고, 상기 베어링 포켓 내부에는 마그넷의 서로 미는 척력을 이용하여 베어링의 외륜에 예압을 제공하는 베어링 와셔가 구비되어, 베어링의 외륜의 고르게 예압을 가할 수 있어 소음 및 진동을 최소화화고, 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링에 예압을 제공하는 베어링 와셔를 갖는 모터에 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 모터의 측단면도이다. 도시된 바와 같이 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상의 하우징(10)과 상기 하우징의 상부에 결합하는 브라켓(20)이 그 외형을 이룬다.

하우징(10)과 브라켓(20)에는 회전축(30)이 지지된다. 즉, 회전축(30)의 하부는 하우징(10)의 바닥면에 압입되는 제1베어링(12)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전축(30)의 상부는 브라켓(20)에 설치된 제2베어링(22)에 회전 가능하게 지지된다.

하우징(10)은 상측이 개방된 원통 형태이고, 그 하측에는 제2베어링(12)이 장착되는 바닥면이 일체로 형성된다.

회전축(30)의 외주면에는 로터 코어(42)와 마그넷(44)으로 이루어진 로터(40)가 배치되고, 하우징(10)의 내주면에는 스테이터 코어(52)와 코일(54)로 이루어진 스테이터(50)가 압입된다.

이와 같은 모터는 스테이터(50)에 전류가 인가되면 로터(40)와 스테이터(50)의 전자기적 상호작용에 의하여 로터(40)가 회전하면 회전축(30)을 회전되면서 조향축의 회전을 보조하게 된다.

제1베어링(12)과 제2베어링(22)은 도 2에 도시된 바와 같이, 브라켓(20)과 하우징(10)에 형성된 베어링 포켓(14,16)의 내면에 밀착되는 외륜(60)과, 회전축(30)의 외면에 삽입되는 내륜(62)과, 외륜(60)과 내륜(62) 사이에 배치되는 볼(64)을 포함한다.

그리고, 베어링 포켓(14,16) 내부에는 베어링 와셔(66)가 설치되어 베어링(12,22)의 내륜(62)과 볼(64), 볼(64)과 외륜(60) 사이에 생기는 클리어런스(Clearance)를 제거하기 위하여 각 부품 사이를 탄성력으로 밀착시켜 준다.

종래의 베어링 와셔(66)는 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이프 와셔가 주로 사용되고 있고, 웨이브 와셔는 3 지점(a,b,c)에서 예압을 가하는 구조로, 3 지점(a,b,c)의 높낮이가 일정하지 못할 경우 외륜(60)이 안정된 상태를 유지하기 못하게 되고, 이에 따라 밀착된 부분과 밀착되지 못하는 부분이 발생되어 로터(40)가 회전할 때 진동 및 소음을 유발하게 되고 베어링의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 마그넷의 자력을 이용하여 베어링에 예압을 제공하도록 하여 외륜 전체에 고르게 예압이 작용할 수 있어 진동 및 소음을 저감시키고 베어링의 수명을 연장할 수 있는 모터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징; 상기 하우징 내측에 배치되는 회전축; 상기 회전축과 결합하는 로터; 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터; 상기 하우징 내측에 배치되어 상기 회전축에 결합되는 베어링; 및 상기 베어링의 적어도 일부를 가압하는 베어링 와셔를 포함하며, 상기 하우징은 바닥면을 갖는 베어링 포켓을 포함하고, 상기 베어링 및 상기 베어링 와셔는 상기 베어링 포켓에 배치되며, 상기 베어링 와셔는, 상기 베어링 하면에 배치되어 하측이 개구된 형상을 갖는 케이스; 상기 바닥면에 배치되어 상측이 개구된 형상을 갖는 커버; 및 상기 케이스의 내면에 배치되는 제1마그넷과 상기 커버의 내면에 배치되는 제2마그넷을 포함하며, 상기 제1마그넷과 상기 제2마그넷은 같은 극이 마주보도록 배치되고, 상기 케이스는 상기 케이스의 하단에서 내측 방향으로 돌출된 제1걸림턱을 포함하고, 상기 커버는 상기 커버의 상단에서 상기 제1걸림턱의 상면에 배치되도록 외측 방향으로 돌출되는 제2걸림턱을 포함한다.
상기 베어링 포켓은 상기 하우징의 하면에 형성되며, 상기 하면의 일부가 하측방향으로 함몰되어 오목하게 굴곡진 형상을 가질 수 있다.
상기 베어링 포켓의 함몰된 깊이는, 상기 베어링의 높이 및 상기 베어링 와셔의 높이를 합한 것과 대응될 수 있다.
상기 베어링은, 상기 베어링 포켓의 내주면에 삽입되는 외륜; 상기 회전축이 삽입되는 내륜; 및 상기 외륜 및 상기 내륜 사이에 배치되는 볼을 포함할 수 있다.
상기 회전축의 외경은 상기 베어링의 내륜 내경과 대응하며, 상기 베어링 포켓의 내경은 상기 베어링의 외륜 외경과 대응할 수 있다.
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷은 중앙에 통공을 갖는 링 형상으로 형성되며, 상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 내륜의 외경보다 크고, 상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 외륜의 외경보다 작거나 같을 수 있다.
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 내경은 상기 케이스 및 상기 커버의 내경보다 크고, 상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 케이스 및 상기 커버의 외경보다 작을 수 있다.
상기 커버는 상기 케이스의 내측에서 슬라이드 가능하게 배치될 수 있다.
상기 케이스와 상기 커버는 중앙에 개구부가 형성될 수 있다.

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전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 모터는 제1마그넷과 제2마그넷의미는 힘을 이용하여 베어링의 외륜에 예압을 가하도록 베어링의 외륜에 가해지는 예압이 고르게 분포될 수 있어 진동 및 소음을 최소화하고, 베어링의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 모터의 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 모터의 베어링의 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 베어링 와셔의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 베어링의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링 와셔의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링 와셔의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링 와셔의 결합 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.

일 실시예에 따른 모터는 하우징(100)과, 하우징(100)의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축(200)과, 회전축(200)의 외주면에 고정되어 같이 회전되는 로터(300)와, 하우징(100)의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터(300)와 상호 작용하여 로터(300)를 회전시키는 스테이터(400)를 포함한다.

하우징(100)은 상부가 개방된 대략 원통 형상으로 이루어지며, 내주면에 스테이터(400)가 고정된다. 그리고, 하우징(100)의 개방된 상부에는 브라켓(110)이 장착된다.

회전축(200)의 외주면에는 로터 코어(310)와 마그넷(320)으로 이루어진 로터(300)가 배치되고, 하우징(100)의 내주면에는 스테이터 코어(410)와 코일(420)로 이루어진 스테이터(400)가 압입된다.

브라켓(110)과 회전축에는 회전축(200)의 상부 및 하부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(500,510)이 장착된다.

베어링(500,510)은 브라켓(110)에 장착되는 제1베어링(500)과, 하우징(100)에 장착되는 제2베어링(510)을 포함한다.

브라켓(110)과 하우징(100)에는 제1베어링(500) 및 제2베어링(510)이 장착되는 베어링 포켓(530,540)이 형성된다.

베어링(500,510)은 도 5에 도시된 바와 같이, 베어링 포켓(530,540)의 내주면에 삽입되는 외륜(610)과, 회전축(200)이 삽입되는 내륜(620)과, 외륜(610)과 내륜(620) 사이에 배치되는 볼(630)을 포함하는 볼 베어링으로 구성된다.

이와 같은 볼 베어링은 내륜(520)과 볼(630) 사이 및 외륜(610)과 볼(630) 사이에 클리어런스(Clearance)가 발생되면 소음 및 진동이 발생되는 데, 이를 방지하고자 베어링에 예압을 제공하는 베어링 와셔(700)가 베어링 포켓(530,540)에 설치된다.

일 실시예에 따른 베어링 와셔(700)는 마그넷의 서로 미는 척력을 이용하여 베어링의 외륜에 예압을 제공한다.

일예로, 베어링 와셔(700)는 도 6에 도시된 바와 같이, 베어링(500,510)의 외륜(610)에 설치되는 제1마그넷(710)과, 베어링 포켓(530,540)에 고정되고 제1마그넷(710)과 마주보게 배치되는 제2마그넷(720)을 포함한다.

여기에서, 제1마그넷(710)과 제2마그넷(720)은 서로 마주보는 면이 같은 극으로 구성하여 상호 척력이 발생될 수 있도록 하고, 링 형태로 형성된다.

즉, 제1마그넷(710)은 링 형태로 형성되어 외륜(610)의 하면에 고정되고, 제2마그넷(720)은 링 형태로 형성되어 베어링 포켓(530,540)의 바닥면에 고정된다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 베어링 와셔(700)는 제1마그넷(710)과 제2마그넷(720)의 척력을 이용하여 외륜(610) 전체에 고르게 예압을 제공할 수 있어 진동 및 소음을 최소화할 수 있고, 베어링의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 마그넷 착자시 착자전압을 조정하여 마그넷의 자속밀도를 변화시켜 예압량을 일정하게 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링 와셔의 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링 와셔의 단면도이다.

다른 실시예에 따른 베어링 와셔(800)는 베어링의 외륜(610)에 고정되고 하측이 개구된 원통 형태의 케이스(810)와, 베어링 포켓(530,540)에 고정되고 케이스(810)의 내주면에 직선 이동 가능하게 삽입되는 원형판 형태의 커버(820)와, 케이스(810)의 내면에 고정되는 제1마그넷(830)과, 커버(820)의 내면에 고정되는 제2마그넷(840)을 포함한다.

케이스(810)와 커버(820)는 중앙에 개구부(850,860)를 갖는 형태로 형성되고, 커버(820)가 케이스(810) 내부에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다.

케이스(810)의 하단에는 내측방향으로 제1걸림턱(900)이 형성되고, 커버(820)의 상단에는 외측방향으로 제2걸림턱(910)이 형성되어, 제2걸림턱(910)이 제1걸림턱(900)에 걸림되어 커버(820)가 케이스(810)에서 이탈되는 것을 방지한다.

제1마그넷(830)과 제2마그넷(840)은 링 형태로 형성되고 서로 마주보는 면이 같은 극을 갖도록 배치되어 제1마그넷(830)과 제2마그넷(840) 사이는 척력이 작용하게 된다.

이와 같은 다른 실시예에 따른 베어링 와셔(800)는 제1마그넷(830)과 제2마그넷(840)이 케이스(810)와 커버(830)에 의해 하나의 어셈블리로 조립되므로 베어링 포켓(530,540)에 삽입하면 조립이 완료되므로 조립이 간편하게 이루어진다.

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.

100: 하우징 110: 브라켓
200: 회전축 300: 로터
310: 로터 코어 320: 마그넷
400: 스테이터 410: 스테이터 코어
420: 코일 500,510: 베어링
530,540: 베어링 포켓 610: 외륜
620: 내륜 630: 볼
700,800: 베어링 와셔 710,830: 제1마그넷
720,840: 제2마그넷 810: 케이스
820: 커버

Claims

하우징;
상기 하우징 내측에 배치되는 회전축;
상기 회전축과 결합하는 로터;
상기 로터 외측에 배치되는 스테이터;
상기 하우징 내측에 배치되어 상기 회전축에 결합되는 베어링; 및
상기 베어링의 적어도 일부를 가압하는 베어링 와셔를 포함하며,
상기 하우징은 바닥면을 갖는 베어링 포켓을 포함하고,
상기 베어링 및 상기 베어링 와셔는 상기 베어링 포켓에 배치되며,
상기 베어링 와셔는,
상기 베어링 하면에 배치되어 하측이 개구된 형상을 갖는 케이스;
상기 바닥면에 배치되어 상측이 개구된 형상을 갖는 커버; 및
상기 케이스의 내면에 배치되는 제1마그넷과 상기 커버의 내면에 배치되는 제2마그넷을 포함하며,
상기 제1마그넷과 상기 제2마그넷은 같은 극이 마주보도록 배치되고,
상기 케이스는 상기 케이스의 하단에서 내측 방향으로 돌출된 제1걸림턱을 포함하고,
상기 커버는 상기 커버의 상단에서 상기 제1걸림턱의 상면에 배치되도록 외측 방향으로 돌출되는 제2걸림턱을 포함하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 베어링 포켓은 상기 하우징의 하면에 형성되며,
상기 하면의 일부가 하측방향으로 함몰되어 오목하게 굴곡진 형상을 갖는 모터.
제2항에 있어서,
상기 베어링 포켓의 함몰된 깊이는, 상기 베어링의 높이 및 상기 베어링 와셔의 높이를 합한 것과 대응되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 베어링은,
상기 베어링 포켓의 내주면에 삽입되는 외륜;
상기 회전축이 삽입되는 내륜; 및
상기 외륜 및 상기 내륜 사이에 배치되는 볼을 포함하는 모터.
제4항에 있어서,
상기 회전축의 외경은 상기 베어링의 내륜 내경과 대응하며,
상기 베어링 포켓의 내경은 상기 베어링의 외륜 외경과 대응하는 모터.
제5항에 있어서,
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷은 중앙에 통공을 갖는 링 형상으로 형성되며,
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 내륜의 외경보다 크고,
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 외륜의 외경보다 작거나 같은 모터.
제6항에 있어서,
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 내경은 상기 케이스 및 상기 커버의 내경보다 크고,
상기 제1마그넷 및 상기 제2마그넷의 외경은 상기 케이스 및 상기 커버의 외경보다 작은 모터.
제1항에 있어서,
상기 커버는 상기 케이스의 내측에서 슬라이드 가능하게 배치되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 케이스와 상기 커버는 중앙에 개구부가 형성되는 모터.