KR102087863B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 저면에 환형의 돌출부가 형성된 하우징, 하우징의 내주면에 고정되며 코일이 권선되는 스테이터 코어 및 스테이터 코어와 코일 사이에 배치되는 인슐레이터를 포함하되, 인슐레이터의 하단부는 돌출부와 접촉하여, 하우징의 재질이나 두께를 변경하지 않고도 하우징에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 전동식 동력 조향장치(Electronic Power Steering System, EPS)는 차량의 조향 안정성을 보장하기 위한 장치로 모터를 이용하여 운전자가 조향하는 방향으로 토크를 제공함으로써 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.

이러한 전동식 동력 조향장치는 기존의 유압식 조향 보조장치(Hydraulic Power Steering, HPS)와 달리 주행 조건에 따라 모터의 동작을 제어하여 조타성능과 조타감을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 전동식 동력 조향장치(EPS)는 전자제어유닛(Electronic Control Unit, ECU)이 차속센서, 토크앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 주행 조건에 따라 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

일반적으로, 전동식 동력 조향장치에 사용되는 모터는 원통 형상으로 상부가 개방된 하우징과 하우징의 상부에 결합하는 브라켓이 그 외형을 이루며, 하우징의 내측에는 스테이터가 배치된다.

스테이터의 중앙에는 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전하는 로터가 배치되고, 로터는 회전축에 의해 회전가능하게 지지된다. 회전축의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어 조향을 보조하는 동력을 제공할 수 있다.

한편, 모터는 고주파 영역에서 진동 및 소음이 발생하는데 이는 하우징의 공진 주파수와 관련되며, 공진 주파수를 이동시키거나 개선하여 진동 및 소음을 감소시킬 필요가 있다.

이를 위해, 하우징의 재질을 철에서 알루미늄으로 변경하거나 하우징의 두께를 조절할 수 있으나 재료비 및 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하우징의 재질이나 두께를 변경하지 않고 하우징에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 실시예는, 돌출부를 포함하는 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일, 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터;를 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터와 회전 가능하게 배치된 로터 및 상기 로터와 연동 회전하는 회전축을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 하우징 내측으로 돌출되고, 제1 경사면을 포함하고, 상기 인슐레이터는 진동 또는 소음을 감소하기 위하여 상기 제1 경사면을 따라 절곡된 단부를 포함하고, 상기 단부는 상기 인슐레이터에 권선된 코일에 대하여 축방향으로 돌출되고. 상기 단부는 상기 인슐레이터의 내측 가이드의 하단에서 상기 하우징을 향하여 연장되고, 상기 하우징은 스틸(steel)재질인 모터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 회전축을 둘러싸는 링 형상을 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는 제2 경사면을 포함하고, 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면은 각각 상기 돌출부의 측벽을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 회전축을 지지하는 베어링을 더 포함하고, 상기 제2경사면은 상기 베어링을 지지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는 바닥면을 더 포함하고, 상기 바닥면은 상기 제1경사면과 제2경사면을 연결할 수 있다.
바람직하게는, 보강부재를 더 포함하고, 상기 보강부재는, 상기 제1경사면, 제2경사면, 및 바닥면에 의해 정의되는 공간에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 인슐레이터는 상기 제1 경사면에 접촉하는 경사 접촉면을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인슐레이터의 상기 단부의 높이 및 상기 하우징의 두께 간의 비는 1:8 내지 1:2일 수 있다.

실시예는, 돌출부를 포함하는 하우징과, 상기 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일, 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터;를 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터와 회전 가능하게 배치된 로터 및 상기 로터와 연동 회전하는 회전축을 포함하고, 상기 돌출부는 상기 하우징 내측으로 돌출되고, 제1 경사면을 포함하고, 상기 인슐레이터의 단부는 진동 또는 소음을 감소하기 위하여 상기 제1 경사면의 경사와 대응되는 경사 접촉면을 포함하고, 상기 단부는 상기 인슐레이터에 권선된 코일에 대하여 축방향으로 돌출되고. 상기 단부는 상기 인슐레이터의 내측 가이드의 하단에서 상기 하우징을 향하여 연장되고, 상기 하우징은 스틸(steel)재질일 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는, 상기 하우징의 내측으로 돌출되어 상기 인슐레이터와 접촉하는 제1경사면, 및 상기 제1경사면과 연결되는 제2경사면을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1경사면과 제2경사면을 연결하는 바닥면을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 보강부재를 더 포함하고, 상기 보강부재는, 상기 제1경사면, 제2경사면, 및 바닥면에 의해 정의되는 공간에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 인슐레이터는 절곡되어 상기 돌출부의 경사면에 접촉하는 단부를 포함할 수 있다.
바람직하게는., 상기 인슐레이터의 단부의 높이 및 상기 하우징의 두께 간의 비는 1:8 내지 1:20일 수 있다.
바람직하게는, 2.5 내지 3.5kHz의 주파수 대역에서 작동 소음이 30dB 이하일 수 있다.

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본 발명의 실시예에 따르면, 인슐레이터를 하우징의 저면과 접촉시킴으로써 하우징의 재질이나 두께를 변경하지 않고도 하우징에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인슐레이터가 접촉되는 하우징의 저면에 기울기를 형성하여 인슐레이터에 가해지는 응력을 분산시킴으로써 인슐레이터의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 나타낸 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 나타낸 측단면도이다.
도 4는 발명의 일 실시예에 따른 모터의 소음 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 5 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 나타낸 저면 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 나타낸 측단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 결합되는 브라켓(200), 하우징(100) 및 브라켓(200)에 의해 지지되는 회전축(320), 하우징의 내주면에 결합되는 스테이터(400), 회전축(320)의 외주면에 결합되는 로터(310), 회전축(320)을 지지하는 상부 베어링(131) 및 하부 베어링(132)을 포함한다. 이러한 모터는 전동식 동력 조향장치(Electronic Power Steering System, EPS)용 모터일 수 있다.

하우징(100)은 상부가 개방된 원통 형상으로 마련된다. 하우징(100)의 저면(120)에는 환형의 돌출부(110)가 형성되며, 돌출부(110)에 의해 하부 베어링(132)이 장착되는 하부 베어링 포켓부(102)가 형성된다. 또한, 환형의 돌출부(110)는 가압 부재를 하우징 저면에 가압하여 형성할 수 있다.

브라켓(200)은 하우징(100)의 상부에 결합되며, 상부 베어링(131)이 장착되는 상부 베어링 포켓부(201)가 형성된다.

상부 베어링(131) 및 하부 베어링(132)은 상부 베어링 포켓부(201) 및 하부 베어링 포켓부(102)에 압입되는 방식으로 장착되어 회전축(320)을 상측 및 하측에서 각각 지지한다.

스테이터(400)는 스테이터 코어(410), 코일(420) 및 인슐레이터(430)를 포함한다. 스테이터 코어(410)는 중심을 향해 돌출된 복수 개의 치를 구비하고 각각의 치에는 코일(420)이 권선된다. 인슐레이터(430)는 스테이터 코어(410)와 코일(420) 사이에 설치되어 코일(420)을 스테이터 코어(410)로부터 절연시킨다.

로터(310)는 스테이터(400)와 회전 가능하게 배치되며, 회전축(320)의 외주면에 회전 가능하게 설치되며, 로터(310)의 외주면에는 복수 개의 마그넷이 장착된다.

회전축(320)은 하우징(100) 및 브라켓(200)의 중앙에 배치되며,로터(310)와 연동 회전한다. 회전축(320)은 브라켓(200)에 장착되는 상부 베어링(131) 및 하우징(100)의 저면에 장착되는 하부 베어링(132)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

인슐레이터(430)는 하우징(100)의 저면에 형성된 돌출부(110)의 제1 경사면(112)에 접촉한다. 돌출부(110)는 하우징(100)의 내측으로 돌출되어 인슐레이터(430)와 접촉하는 제1경사면(112)과, 베어링(132)을 지지하는 제2경사면(113), 및 제1경사면(112)과 제2경사면(113)을 연결하는 바닥면(111)을 포함한다.
인슐레이터(430)의 단부(431)가 돌출부(110)의 제1경사면(112)에 지지되면, 하우징(100)의 공진 주파수를 이동시키거나 개선하여 하우징(100)에서 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.

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돌출부(110)의 제2경사면(113)은 베어링(132)이 배치되는 포켓부(102)를 형성하기 위하여 하우징(100)의 저면(120)과 수직하게 배치될 수 있다. 제1경사면(112)의 경사각도를 조절하여 제1경사면(112)은 제2경사면(113)과 직접 연결될 수 있다. 이때, 바닥면(111)은 생략될 수 있다.
돌출부(110)에 의해 하우징(100)의 하측에 형성되는 공간에는 보강부재(500)가 배치될 수 있다. 보강부재(500)는 고무 또는 수지가 채워져 형성될 수 있다. 그러나, 보강부재(500)의 종류와 재질은 특별히 제한되지는 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 돌출부(110)의 제1 경사면(112)은 하우징(100)의 저면(120)에 대해 소정의 기울기(θ)를 가지도록 형성될 수 있다. 인슐레이터(430)와 접촉하는 돌출부(110)의 제1 경사면(112)이 인슐레이터(430)를 지지하면, 인슐레이터(430)에 가해지는 응력을 분산시켜, 인슐레이터(430)의 파손을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 소음 측정 결과를 나타낸 도면이고, 아래의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음 측정 결과를 종래 방식과 비교하여 나타낸 표이다.

주파수 대역	작동소음(dB)
	개선전	개선후
고주파 대역 (2.5~3.5kHz)	38.3	25.7
전체 대역	41.7	40.7

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 개선 전에는 2.5kHz 영역에서 공진 주파수에 의한 소음이 발생하였음을 확인할 수 있으나, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 개선 후에는 공진 주파수가 개선되어 소음이 감소하였음을 확인할 수 있다.

또한, 표 1을 참조하면, 하우징(100)에서 발생하는 소음이 2.5~3.5kHz의 고주파 대역에서 10dB이상 개선되었음을 확인할 수 있다.

도 5 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 인슐레이터(430)는 절곡되어 돌출부(110)의 경사면(112)에 접촉하는 단부(432)를 포함한다. 단부(432)는 인슐레이터(430)의 끝단이 돌출부(110)에 가압되어 절곡 형성될 수 있다.
이때, 절곡된 단부(432)의 높이(접촉길이,h)와 하우징(100)의 두께 간의 비는 1:8 내지 1:20일 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)의 두께(t)가 1.6mm일 때, 절곡된 부분의 높이(h)는 0.08~ 0.2 mm일 수 있다.

삭제

인슐레이터(430)의 하단부를 절곡시키면, 인슐레이터(430)가 하우징(100)을 보다 강한 힘으로 지지할 수 있어 하우징(100)에서 발생하는 진동 및 소음을 보다 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 EPS 모터의 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 인슐레이터(430)의 하단부에 돌출부(110)의 외주면이 하우징(100)의 저면에 대하여 가지는 기울기(θ)에 대응되는 경사가 형성되도록 구성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 인슐레이터(430)의 하단부와 돌출부(110)의 외주면이 접촉하는 면적을 증가시킬 수 있어, 하우징(100)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 하우징
110 : 돌출부
112: 제1 경사면
400: 스테이터
430: 인슐레이터
431: 단부

Claims (15)

1. 하우징;
   상기 하우징 내에 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터와 내에 회전 가능하게 배치된 로터;
   상기 로터와 결합하고, 상기 로터와 연동하여 회전하는 회전축; 및,
   상기 회전축과 결합하는 베어링을 포함하고,
   상기 하우징은 상기 베어링이 배치되는 베어링 포켓부와 상기 베어링 포켓부에서 외측으로 절곡되어 형성되는 돌출부를 포함하고,
   상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일 및 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터를 포함하고,
   상기 돌출부는 상기 베어링 포켓부의 측부에 대하여 경사지게 배치되는 제1 경사면을 포함하고,
   상기 인슐레이터는 상기 인슐레이터의 내측 가이드의 하단에서 연장되어 형성된 단부를 포함하고,
   상기 단부는 끝단이 절곡되고 절곡된 부분이 상기 제1 경사면과 면접촉하고, 경사지게 배치되는 경사진 접촉면을 포함하는 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 회전축을 둘러싸는 링 형상을 갖는 모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는 제2 경사면을 포함하고,
   상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면은 각각 상기 돌출부의 측벽을 형성하는 모터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은 스틸(steel) 재질인 모터.
5. 제3항에 있어서,
   상기 돌출부는 바닥면을 더 포함하고,
   상기 바닥면은 상기 제1경사면과 상기 제2경사면을 연결하고,
   상기 바닥면은 상기 경사진 접촉면보다 상측에 배치되는 모터.
6. 제5항에 있어서,
   보강부재를 더 포함하고,
   상기 보강부재는, 상기 제1경사면, 제2경사면, 및 상기 바닥면에 의해 정의되는 공간에 배치되는 모터.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 경사진 접촉면의 높이 및 상기 하우징의 두께 간의 비는 1:8 내지 1:20인 모터.
9. 제3 항에 있어서,
   상기 제2 경사면은 상기 하우징의 저면과 수직하게 배치되는 모터.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 제1 항에 있어서,
    2.5 내지 3.5kHz의 주파수 대역에서 작동 소음이 30dB 이하인 모터.

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