KR102106052B1

KR102106052B1 - 모터

Info

Publication number: KR102106052B1
Application number: KR1020130138361A
Authority: KR
Inventors: 이종찬
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2020-05-28
Also published as: KR20150055855A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는 샤프트, 상기 샤프트의 외주면을 감싸는 로터, 상기 로터를 수용하는 스테이터, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링, 상기 로터와 상기 스테이터를 수용하며, 내부에 베어링 포켓부를 포함하는 하우징, 그리고 링 형상으로, 내측에 상기 베어링을 수용하는 부싱을 포함하되, 상기 베어링과 상기 부싱은 압입 결합한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터는 일반적으로 회전축(shaft), 로터(rotor), 스테이터(stator) 및 로터와 스테이터를 수용하는 하우징(housing), 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)을 포함한다. 로터는 로터 코어(rotor core) 및 로터 코어에 결합되는 마그네트를 포함하한다. 스테이터는 스테이터 코어(stator core) 및 스테이터 코어에 권선된 코일(coil)을 포함한다. 스테이터 코어에 권선된 코일에 전류가 인가되면, 로터와 스테이터의 전자기적 상호 작용에 의해, 로터와 로터에 결합된 회전축이 회전한다.

한편, 모터의 고온 구동 시, 하우징의 열팽창으로 인해 회전축의 회전을 지지하는 베어링 외륜의 슬립(slip)이 발생할 수 있다. 베어링 외륜의 슬립은 모터의 소음 유발 등 모터의 품질을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 베어링의 외륜 슬립을 방지하는 모터를 제공하는데 있다.

상기 부싱은 외면이 평면부를 포함하는 D컷 형상일 수 있다.

상기 베어링 포켓부의 내면은 상기 부싱의 외면에 대응하는 D컷 형상일 수 있다.

상기 부싱은 슬라이드 삽입 방식으로 상기 베어링 포켓부에 결합할 수 있다.

상기 모터는 베어링의 단부와 상기 베어링 포켓부의 바닥면 사이에 배치되는 와셔를 더 포함할 수 있다.

상기 와셔는 웨이브 와셔를 포함한다.

상기 부싱은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 모터의 고온 구동 시 베어링의 외륜 슬립을 방지하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.

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.

본 발명의 실시 예에서는, 베어링(bearing), 베어링이 수납되는 베어링 포켓부를 포함하는 하우징, 그리고 내면과 외면이 각각 베어링의 외주면과 베어링 포켓부의 내면에 접하는 링 형상의 부싱(bushing)을 포함하는 베어링 결합구조와 이를 포함하는 모터를 제공함으로써, 모터의 고온 구동 시 베어링의 외륜이 슬립되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 필요한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 베어링 결합구조와 이를 포함하는 모터에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 도시한 측단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 구조를 도시한 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 베어링 결합 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 모터는 BSG(Belt-Starter-Generator)용 모터로서, 샤프트(shaft, 100), 로터(rotor, 200), 스테이터(stator, 300), 하우징(housing, 400), 상부 베어링(top bearing, 500) 및 하부 베어링(bottom bearing, 600)을 포함한다.

샤프트(100)는 로터(200)의 중심부에 일체형으로 결합된다.

로터(200)는 샤프트(100)의 외면을 감싸도록 샤프트(100)에 결합되며, 로터 코어(rotor core, 210)와 로터 코어(210)에 장착되는 마그네트(rotor magnet, 220)를 포함한다.

한편, 도 1에서는 마그네트(220)가 로터 코어(210)의 외주면에 부착되는 표면부착형 영구자석(Surface Permanent Magnet, SPM) 타입의 모터를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예는 이로 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 모터는 마그네트(220)가 로터 코어(210) 내부에 삽입되는 매립형 영구자석(Internal Permanent Magnet, IPM) 타입일 수도 있다.

스테이터(300)는 하우징(400)의 내주면에 고정되며, 내측에 로터(200)를 수용하는 공간이 형성된다. 스테이터(300)는 내주면이 로터(200)의 외주면을 감싸도록 배치된다.

스테이터(300)는 적어도 하나의 스테이터 코어와 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함한다. 스테이터(300)의 코일에 전류가 인가되면, 스테이터(300)와 로터(200)의 전자기적인 상호 작용에 의해 로터(200)가 회전한다. 이에 따라, 로터(200)에 결합된 샤프트(100)가 로터(200)와 함께 회전할 수 있다.

하우징(400)은 원통 형상으로 내부에 스테이터(300)와 로터(200)를 수용하는 공간이 형성된다.

하우징(400)은 상부 하우징(410)과 하부 하우징(420)을 포함한다. 상부 하우징(410)과 하부 하우징(420)은 서로 결합되어 모터의 외형을 이룬다. 하우징(400)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 차량에 장착되는 특성상 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다.

상부 하우징(410)과 하부 하우징(420)의 바닥면에는 샤프트(100)가 관통하는 중공이 형성되며, 중공 주변에는 상부 베어링(500) 및 하부 베어링(600)이 수납되는 베어링 포켓부(411, 421)가 각각 형성된다.

각 베어링 포켓부(411, 421)는 상부 하우징(410)과 하부 하우징(420)의 바닥면에서 내측으로 돌출 형성되며, 내부에는 상부 베어링(500)과 하부 베어링(600)을 수납하기 위한 공간를 포함할 수 있다.

상부 베어링(500) 및 하부 베어링(600)은 각 베어링 포켓부(411, 421)에 수납되며, 샤프트(100)를 상측과 하측에서 회전 가능하게 지지한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는, 하부 베어링(600)의 외륜이 슬립되는 것을 방지하기 위해, 하부 베어링(600)을 수용하는 부싱(710)과 하부 베어링(600)의 단부와 하부 베어링(600)이 수납되는 베어링 포켓부(421)의 바닥면 사이에 결합되는 와셔(720)를 포함할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 하부 베어링(600)의 결합 구조에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 하부 베어링(600)은 링 형상으로, 외륜, 내륜 그리고 외륜과 내륜 사이에 배치되는 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링(ball bearing)일 수 있다.

하부 베어링(600)은 샤프트(100)의 외주면에 결합되어, 샤프트(100)의 회전을 지지하는 기능을 수행한다.

부싱(710)은 내주면이 하부 베어링(600)의 외주면에 접하도록 하부 베어링(600)에 결합된다.

부싱(710)은 링 형상으로, 부싱(710)은 내부에 하부 베어링(600)을 수용하는 삽입홀(711)을 포함한다. 삽입홀(711)의 내경은, 하부 베어링(600)의 압입을 위해, 하부 베어링(600)의 외경 이하일 수 있다.

부싱(710)은 외면이 베어링 포켓부(421)의 내면에 접하도록 베어링 포켓부(421)에 결합된다. 베어링 포켓부(421) 내에서 부싱(710)이 회전하는 것을 방지하기 위해, 부싱(710)은 D컷 형상으로 외면이 마련될 수 있다. 즉, 부싱(710)의 외면은 평면부(712)를 포함하며, 평면부(712)를 제외한 나머지 영역은 내주면과 곡률이 같은 곡면부로 마련될 수 있다. 이때, 부싱(710)의 평면부(712)를 제1 평면부라고 하고, 부싱(710)의 곡면부를 제1 곡면부라고 지칭할 수 있다.

부싱(710)은 알루미늄 재질로 마련될 수 있다. 이에 따라, 모터의 고온 구동으로 하부 하우징(420)이 열팽창하여 베어링 포켓부(421)의 내경이 확대되더라도 동일한 슬라이드 갭(gap)을 두고 이격된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 알루미늄 재질의 특성 상 부싱(710)의 대량 생산이 용이하고, 제조 단가가 낮아진다.

베어링 포켓부(421)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 하우징(420)의 바닥면에 형성되며, 하부 하우징(420)의 내측으로 돌출되어 형성된다.

베어링 포켓부(421)는 원통 형상으로, 내부에 하부 베어링(600)과 부싱(710)이 수납되는 삽입홈(431)를 포함한다.

베어링 포켓부(421)의 내면은 평면부(432)를 포함하며, 평면부(432)를 제외한 나머지 영역이 곡면부인 D컷 형상일 수 있다. 이때, 베어링 포켓부(421)의 내면의 평면부(432)를 제2 평면부라고 하고, 베어링 포켓부(421)의 곡면부를 제2 곡면부라고 지칭할 수 있다.

부싱(710)의 삽입 시, 부싱(710)의 외면에 형성된 평면부(712)는 베어링 포켓부(421)의 내면에 형성된 평면부(432)에 접하도록 결합된다. 이에 따라, 부싱(710)이 베어링 포켓부(421)에 결합된 후, 삽입홈(431) 내에서 회전하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 도 4를 참조하면, 제1 평면부와 제1 곡면부는 제2 평면부와 제2 곡면부 보다 축방향 길이가 길고, 제1 평면부와 제1 곡면부의 상단은 제2 평면부와 제2 곡면부의 상단 보다 높게 위치한다.

베어링 포켓부(421)의 바닥면(433)과 하부 베어링(600)의 단부 사이에는 와셔(720)가 결합될 수 있다.

와셔(720)는 웨이브 와셔(wave washer)로 마련되며, 하부 베어링(600)과 베어링 포켓부(421)의 바닥면(433) 사이의 높이를 스프링 탄성으로 지지하며, 소음을 감소시키고 하부 베어링(600)의 수명을 연장하는 기능을 수행한다.

이하, 도 5를 참조하여 하부 베어링(600)을 하부 하우징(420)에 결합하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 5를 참조하면, 하부 베어링(600)은, 하부 하우징(420)에 결합하기 전에, 경압입 방식으로 부싱(710)에 결합한다(S110). 이에 따라, 하부 베어링(600)과 부싱(710)은 일체가 되어 움직이며, 하부 베어링(600)의 외륜 슬립을 방지할 수 있다.

다음으로, 베어링 포켓부(421) 내측에 와셔(720)를 결합한다(S120). 그리고, 하부 베어링(600)과 결합한 부싱(710)을 슬라이드 삽입 방식으로 하부 하우징(420)의 베어링 포켓부(421)에 결합한다(S130).

상기 S130 단계에서, D컷 형상인 부싱(710)의 외면과 베어링 포켓부(421)의 내면은 평면부(712, 432)가 서로 접하도록 결합된다. 이에 따라, 부싱(710)이 베어링 포켓부(421)에 결합된 후, 삽입홈(431) 내에서 회전하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 1에서는 전술한 베어링 결합 구조를 하부 베어링만에 적용하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예는 이로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 전술한 결합 구조를 샤프트의 상측에 결합하는 상부 베어링에도 적용할 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 일 실시 예에서는 BSG용 모터를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 ISG(Integrated-Starter-Generator)용 모터 등 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 구비하는 모터에 다양하게 적용될 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: 샤프트
200: 로터
300: 스테이터
410: 상부 하우징
420: 하부 하우징
411, 421: 베어링 포켓부
500: 상부 베어링
600: 하부 베어링
710: 부싱
720: 와셔

Claims

샤프트;
상기 샤프트와 결합하는 로터;
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및
상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
상기 하우징은 바닥면에서 내측으로 돌출된 베어링 포켓부를 포함하고,
상기 베어링 포켓부에 상기 샤프트와 결합된 베어링이 배치되고,
상기 베어링과 결합하여 상기 베어링 포켓부 내측면에 배치되는 부싱을 포함하고,
상기 부싱은 알루미늄 재질이고,
상기 베어링 포켓부의 내주면과 상기 부싱의 외주면 사이는 이격되고,
상기 부싱은 외측면에 적어도 하나의 제1 평면부와, 상기 제1 평면부를 제외한 제1 곡면부를 포함하고,
상기 베어링 포켓부는 내측면에 상기 제1 평면부와 마주하는 제2 평면부와, 상기 제1 곡면부와 마주하는 제2 곡면부를 포함하고,
상기 제1 평면부 및 상기 제2 곡면부의 상단은 상기 제2 평면부와 상기 제2 곡면부의 상단 보다 높게 위치한 모터.
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제1항에 있어서,
상기 베어링의 단부와 상기 베어링 포켓부의 바닥면 사이에 배치되는 와셔를 더 포함하는 모터.
제5항에 있어서,
상기 와셔는 상단이 상기 베어링 단부와 접촉하고 하단이 상기 베어링 포켓부의 바닥면에 접촉하는 웨이브 와셔인 모터.
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