KR102107696B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터; 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브; 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체; 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트; 상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 베어링;및 상기 베어링의 하면을 지지하도록 상기 샤프트에 결합하는 와셔를 포함하고, 상기 샤프트의 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 와셔의 내주면에 나사산이 형성되어 상기 샤프트와 상기 와셔가 나사 체결되는 모터를 제공하여, 보다 간소한 구성으로 로터튜브와 샤프트 사이의 슬립을 방지하며, 베어링의 하면과 와셔의 상면 사이에 발생했던 갭(gap)을 용이하게 제거할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 축하중을 지지하는 베어링을 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 최근 모터의 용도가 확대되면서 모터의 역할이 중요해 지고 있다. 특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.

특히, 모터에 축 방향으로 외력이 부가되는 경우가 늘어나고 있다. 때문에 로터에 앵귤러 베어링(angular bearing)과 같은 축방향 하중을 지지하는 베어링과 와셔들이 함께 조합된 모터들이 제안되고 있다.

통상적으로, 모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 로터가 회전하면 샤프트가 회전하면서 제동력, 조향력 등을 생성하거나 보조하게 된다.

여기서, 로터는 튜브 형태의 로터튜브와 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체로 이루어질 수 있으며, 샤프트는 로터튜브 내부에 결합될 수 있다. 이때, 로터튜브 내부에는 샤프트가 압입(press fitting) 방식으로 결합될 수 있다. 그러나 이러한 구성을 갖는 모터는 고속 회전 시, 샤프트와 로터튜브의 사이에서 슬립(slip)이 발생할 수 있다. 이러한 슬립이 지속되면 샤프트가 로터튜브로부터 이탈되는 문제가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해 로터튜브의 끝단에서 로터튜브의 내측으로 부쉬 어댑터(bush adaptor)를 삽입하여 볼트로 고정하는 구성이 제안되고 있으나, 모터가 축하중을 받는 경우, 볼트가 풀리고 슬립 현상이 발생할 위험이 여전히 큰 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단하고 견고한 고정구조로 로터튜브와 샤프트 사이의 슬립을 방지하는 모터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브와, 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체와, 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트와, 상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 베어링 및 상기 베어링의 하면을 지지하도록 상기 샤프트에 결합하는 와셔를 포함하고, 상기 샤프트의 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 와셔의 내주면에 나사산이 형성되어 상기 샤프트와 상기 와셔가 나사 체결되는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 샤프트의 외주면에는 제1 홈이 형성되고 상기 와셔의 내주면에는 상기 제1 홈과 정렬되어 나사홀을 형성하는 제2 홈이 형성되며. 상기 나사홀에 나사 체결되어 상기 샤프트와 상기 와셔를 회전 방향으로 구속하여 고정하는 고정핀을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 와셔의 상면은 상기 베어링의 내륜의 하면을 지지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터튜브는 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 적어도 둘의 단차영역은, 하단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소할 수 있다.

바람직하게는, 상기 샤프트의 둘레를 따라 돌출 형성되어, 인접하는 상기 단차영역 사이에 형성되는 단턱에 걸려 축하중을 지지하는 환형의 리브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 베어링을 지지하는 와셔가 샤프트의 단부에 나사 체결됨으로써, 보다 간소한 구성으로 로터튜브와 샤프트 사이의 슬립을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 베어링의 하면을 지지하는 와셔가 샤프트를 따라 이동 가능하게 나사 체결됨으로써, 베어링의 하면과 와셔의 상면 사이에 발생했던 갭(gap)을 용이하게 제거할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 상호 정렬되어 나사홀을 이루는 제1 홈과 제2 홈이 샤프트의 외주면과 와셔의 내주면에 각각 형성되고 나사홀에 고정핀이 나사 체결되어, 회전력에 의해 와셔가 샤프트에서 풀리는 것을 방지함으로써, 로터튜브와 샤프트 사이의 슬립을 보다 효과적으로 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 베어링과 와셔를 도시한 도면,
도 3은 도 1에서 도시한 샤프트와 로터튜브와 와셔를 도시한 도면,
도 4는 샤프트를 따라 이동하는 와셔를 도시한 도면,
도 5는 도 2에서 도시한 A-A를 기준으로 하는 단면도서, 고정핀에 의해 회전 방향으로 구속되는 샤프트와 와셔를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

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.

모터의 샤프트와 로터튜브는 압입방식으로 결합되기 때문에 고속 회전 시 샤프트와 로터튜브 사이에서 슬립(slip)이 발생할 수 있다. 특히, 양 방향으로 축 하중을 받는 모터의 경우, 로터튜브와 샤프트 사이에서 슬립(slip)이 빈번하게 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 볼트와 같은 체결부재로 별도의 고정부재가 부가되기도 하지만, 회전력에 의해 고정부재의 나사 체결이 풀리거나 베어링과 와셔 사이에 갭이 발생하는 문제가 있었다. 본 발명의 실시예에 따른 모터는 이러한 문제를 근본적으로 해결하고자, 로터튜브와 샤프트의 상호 결합성을 높이기 위해 안출된 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 베어링과 와셔를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에서 도시한 샤프트와 로터튜브와 와셔를 도시한 도면이다. 이러한, 도 1 내지 도 3은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터(10)는 스테이터(110)와, 로터튜브(120)와, 로터코어조립체(130)와, 샤프트(140)와, 베어링(150)과, 와셔(160)와, 고정핀(170)을 포함할 수 있다.

스테이터(110)의 안쪽에 로터튜브(120)가 배치되며, 로터튜브(120)의 외주면에는 로터코어조립체(130)가 결합할 수 있다. 로터코어조립체(130)는 로터코어 및 자석을 고정하는 몰드가 결합되어 이루어질 수 있다. 샤프트(140)는 로터튜브(120) 내부에 압입(press fitting)방식으로 결합될 수 있다. 로터튜브(120)에는 내측에 나사산이 형성된 고정블록(10)이 압입되고, 고정블록(10)에 샤프트(140)가 나사결합될 수 있다. 그리고, 로터튜브(120)의 하부의 외주면에는 베어링(150)이 결합될 수 있다. 베어링(150)은 로터튜브(120)를 회전 가능하게 지지하며 축방향 하중을 지지하는 역할을 한다. 한편, 스테이터(110)는 하우징(1)에 고정될 수 있다.

이때, 도 1의 A와 같이 샤프트(140)의 단부와 와셔(160)가 나사 체결될 수 있다. 구체적으로, 샤프트(140)의 하단 외주면에는 나사산(141)이 형성될 수 있으며, 와셔(160)의 내주면에 나사산(161)이 형성될 수 있다. 나사산(141)이 형성되는 영역은 베어링(150)이 끼워 지고 베어링(150) 밖으로 노출되는 샤프트(140)의 하단 영역일 수 있다. 이때, 샤프트(140)와 와셔(160)의 나사 체결 방향은 모터의 회전 방향과 반대일 수 있다.

와셔(160)는 그 상면(163)이 베어링(150)의 내륜 하면(151)에 맞닿을 때까지 샤프트(140)에 나사 체결될 수 있다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 로터튜브(120)는 길이 방향을 따라 하향할수록 직경이 단계적으로 감소하여 복수 개의 단차영역(121,122,123)이 형성될 수 있다. 이는 단차영역(121,122,123) 사이에 형성된 단턱을 통해 축방향을 하중을 지지하기 위함이다.

그리고 베어링(150)은 복수 개의 단차영역(121,122,123) 중 하단 단차영역(121)에 결합될 수 있다. 이때, 도 3에서 도시한 바와 같이, 베어링(150)은 단차영역 사이의 단턱을 지지하도록 결합될 수 있다. 이는 축방향을 하중을 지지하기 위함이다.

축방향 하중을 지지하기 위해, 샤프트(140)의 둘레에는 환형의 리브(143)가 형성될 수 있다. 리브(143)는 샤프트(140)의 외주면에서 돌출 형성되어 샤프트(140)가 로터튜브(120)에 압입 될 때, 단차영역(121,122,123) 사이에 형성된 단턱에 접촉 가능하게 형성될 수 있다.

도 4는 샤프트를 따라 이동하는 와셔를 도시한 도면이다.

도 4 를 참조하면, 베어링(150)의 하면(151)과 와셔(160) 사이에는 각 부품 별 공차가 누적되어 도 4의 d와 같은 갭이 발생할 수 있는데, 이때, 와셔(160)를 축방향 기준선(CL)을 중심으로 회전시켜 와셔(160)를 상향 이동시킴으로써, 갭(d)을 제거할 수 있다.

도 5는 도 2에서 도시한 A-A’를 기준으로 하는 단면도로서, 고정핀에 의해 회전 방향으로 구속되는 샤프트와 와셔를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 고정핀(170)은 샤프트(140)와 와셔(160)를 회전 방향으로 구속하는 역할을 한다. 고정핀(170)은 제1 홈(142)과 제2 홈(162)이 이루는 나사홀에 삽입될 수 있다.

나사산(141)이 형성된 샤프트(140)의 외주면에는 축방향을 따라 길게 형성되며, 반경 방향으로 오목하게 형성된 제1 홈(142)이 형성될 수 있다. 또한, 나사산(161)이 형성된 와셔(160)의 내주면에는 축방향을 따라 길게 형성되며, 반경 방향으로 오목하게 형성된 제2 홈(162)이 형성될 수 있다.

제1 홈(142)과 제2 홈(162)은 원주 방향으로 정렬되는 경우, 하나의 나사홀을 형성할 수 있다. 그리고, 고정핀(170)이 나사 체결될 수 있도록 제1 홈(142)과 제2 홈(162)의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있다. 고정핀(170)은 외주면에 나사산이 형성된 스크류 형태일 수 있다.

복수 개의 제1 홈(142)과 제2 홈(162)은 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있으며, 고정핀(170)은 제1 홈(142)과 제2 홈(162)이 이루는 나사홀의 개수에 대응하여 마련될 수 있다.

이렇게 샤프트(140)와 와셔(160) 사이에 고정핀(170)이 삽입됨으로써, 모터의 회전력에 의해 샤프트(140)에서 와셔(160)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 스테이터
120: 로터튜브
130: 로터코어조립체
140: 샤프트
141: 샤프트의 나사산
142: 제1 홈
150: 베어링
151: 하면
160: 와셔
161: 와셔의 나사산
162: 제2 홈
163: 상면
170: 고정핀

Claims (6)

1. 스테이터;
   상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브;
   상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체;
   상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트;
   상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 베어링;및
   상기 베어링의 하면을 지지하도록 상기 샤프트에 결합하는 와셔를 포함하고,
   상기 샤프트의 외주면에 나사산이 형성되고, 상기 와셔의 내주면에 나사산이 형성되어 상기 샤프트와 상기 와셔가 나사 체결되고,
   상기 샤프트의 외주면에는 제1 홈이 형성되고 상기 와셔의 내주면에는 상기 제1 홈과 정렬되어 나사홀을 형성하는 제2 홈이 형성되며.
   상기 나사홀에 나사 체결되어 상기 샤프트와 상기 와셔를 회전 방향으로 구속하여 고정하는 고정핀을 포함하는 모터.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 와셔의 상면은 상기 베어링의 내륜의 하면을 지지하는 모터.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 로터튜브는 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역을 포함하는 모터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 적어도 둘의 단차영역은, 하단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소하는 모터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 샤프트의 둘레를 따라 돌출 형성되어, 인접하는 상기 단차영역 사이에 형성되는 단턱에 걸려 축하중을 지지하는 환형의 리브를 포함하는 모터.

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