KR102114382B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트를 지지하는 베어링과, 하우징의 내측 하부에 돌출 형성되어 안쪽에 상기 베어링의 수용공간을 형성하는 베어링 포켓부를 포함하는 모터로서, 상기 하우징의 측면에서 상기 하우징의 바닥면까지 하향할수록 단면 직경이 감소하도록 형성되는 챔퍼(chamfer)부 및 상기 하우징의 측면, 바닥면 및 챔버부 중 적어도 어느 하나와 상기 베어링 포켓부를 연결하여 형성되는 리브를 포함하는 모터를 제공하여, 베어링 포켓부에서 발생하는 진동 및 소음을 줄이며, 하우징 바닥의 강성을 증가시키고 하우징을 제조하기 위한 재료를 절감하여 제조비용을 감소시키는 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(예를 들어, EPS: Electronic Power Steering), 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 다양한 용도의 모터에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.

EPS에 적용되는 모터의 경우, 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치되며, 샤프트의 상단에 차량의 조향축이 연결된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 로터가 회전하면 샤프트가 회전하면서 조향을 보조하는 동력을 제공한다.

한편, 샤프트의 상단과 하단에는 축하중을 지지하기 위한 상부 베어링과 하부 베어링이 설치된다. 그리고, 하우징의 하단에는 하부 베어링을 수용하는 구조가 형성된다. 그러나 로터가 회전할 때, 이러한 베어링을 수용하는 구조에서 진동이 발생할 수 있다. 이러한 진동은 하우징 바닥으로 전달되어 증가될 수 있으며, 진동이 증가함에 따라 모터에서 발생하는 소음이 커질수 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베어링을 수용하는 하우징 구조에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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, 샤프트를 지지하는 베어링과, 하우징의 내측 하부에 돌출 형성되어 안쪽에 상기 베어링의 수용공간을 형성하는 베어링 포켓부를 포함하는 모터로서, 상기 하우징의 측면에서 상기 하우징의 바닥면까지 하향할수록 단면 직경이 감소하도록 형성되는 챔퍼(chamfer)부 및 상기 하우징의 측면, 바닥면 및 챔버부 중 적어도 어느 하나와 상기 베어링 포켓부를 연결하여 형성되는 리브를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 리브는 상기 베어링 포켓부를 중심으로 방사 방향으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 적어도 둘의 상기 리브가 동일한 간격으로 떨어져 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 리브의 높이는 상기 베어링 포켓부의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 리브는 어느 한 측면이 상기 베어링 포켓부의 외주연에 연결되며, 다른 한 측면이 상기 하우징의 상기 챔버부 및 측면에 연결되고, 아랫면이 상기 하우징의 바닥면에 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 챔퍼부의 높이와 반경 방향으로 기준으로 하는 상기 챔퍼부의 폭의 비는 9 : 22일 수 있다.

바람직하게는, 상기 샤프트의 길이와 상기 챔퍼부의 높이의 비는 100 : 9일 수 있다.

바람직하게는, 상기 베어링 포켓부의 바닥면의 높이와 상기 챔퍼부의 높이의 비는 4 : 9일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 베어링 포켓부와 하우징을 연결하는 리브를 구비함으로써, 베어링 포켓부에서 발생하는 진동 및 소음을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 하향할수록 단면 직경이 감소하는 챔퍼부를 하우징의 하부에 구비함으로써, 하우징 바닥의 강성을 증가시키고 하우징을 제조하기 위한 재료를 절감하여 제조비용을 감소시키는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 A-A’를 기준으로 절단하여 바라본 도면,
도 3은 도 1에서 도시한 모터의 하우징을 위에서 내려다 본 도면,
도 4는 도 1에서 도시한 모터의 하우징을 옆에서 바란 본 도면,
도 5는 챔퍼부의 상대적 크기를 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 모터와 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 모터의 진동을 비교한 그래프,
도 7은 종래의 모터와 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 모터의 소음을 비교한 그래프이다.

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.

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.

샤프트의 하부에는 베어링이 설치된다. 베어링은 모터에 작용하는 축하중을 지지하는 역할을 한다. 베어링의 하단 및 샤프트의 하단은 와셔에 의해 지지된다. 그리고 하우징의 하단 중심부에는 베어링과 와셔를 수용하는 베어링 포켓부가 마련된다. 이러한 구성을 갖는 모터에 있어서, 로터가 회전하는 경우, 베어링 포켓부에서 진동이 발생하였다. 포켓부에서 발생한 진동은 하우징의 바닥면을 따라 전달되어 모터 전체로 진동이 확대되고 확대된 진동에 의해 소음이 증가하는 문제점이 발생하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 이러한 문제를 근본적으로 해결하고자 샤프트 하부에 설치되는 베어링의 수용구조에서 발생하는 진동을 흡수, 완충시키고자 안출된 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 하우징을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 A-A’를 기준으로 절단하여 바라본 도면이며, 도 3은 도 2에서 도시한 모터의 하우징을 위에서 내려다 본 도면이고, 도 4는 도 2에서 도시한 모터의 하우징을 옆에서 바란 본 도면이다. 여기서 도 1내지 도 4는 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.

도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터(100)는 하우징(4)에 형성된 챔퍼부(110)와 리브(120)를 포함한다.

먼저, 챔퍼(chamfer)부(110)는 하우징(4) 하부의 강성을 증가시키는 요소로서, 하우징(4)의 측면(4b)에서 바닥면(4c)까지 하향할수록 단면 직경이 감소하도록 형성될 수 있다. 즉, 챔퍼부(110)는 원통형의 하우징(4)의 하단 모서리가 둘레를 따라 깍여서 형성되는 사면(斜面)으로 구성될 수 있다. 그 결과, 하우징(4)의 바닥면(4c)의 직경은 하우징(4)의 측면(4b)을 기준으로 하는 직경보다 작게 형성되며, 하우징(4)의 하부는 꼭지 잘린 원추 형태로 형성될 수 있다.

리브(120)는 하우징(4)과 베어링 포켓부(4a)를 물리적으로 연결하여 베어링 포켓부(4a)에서 발생하는 진동을 줄이고, 발생된 진동을 분산시켜 진동이 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서, 베어링 포켓부(4a)는 하우징(4)의 바닥면(4c)의 중심에 상향하여 돌출 형성되어 베어링의 수용공간(S)을 형성할 수 있다.

리브(120)는 베어링 포켓부(4a)에서 시작하여 하우징(4)의 측면(4b), 바닥면(4c) 및 챔퍼부(110) 중 적어도 어느 하나에 연결되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 3에서 도시한 바와 같이, 리브(12)는 한 측면이 베어링 포켓부(4a)의 외주연에 연결되며, 다른 측면은 하우징(4)의 챔퍼부(110) 및 측면(4b)의 일부와 연결되도록 형성되고, 아랫면이 하우징(4)의 바닥면(4c)에 연결되도록 형성될 수 있다.

이러한 리브(120)는 하우징(4)의 바닥면(4c)에서 상향하여 돌출 형성된 베어링 포켓부(4a)를 구조적으로 지지하여 진동을 줄이고, 발생된 진동을 분산시킴으로써 모터 전체에서 발생하는 진동과 이에 따른 소음을 크게 줄일 수 있다.

한편, 리브(120)는 베어링 포켓부(4a)를 중심으로 방사 방향으로 복수 개가 형성될 수 있다. 각각의 리브(120)는 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 도 4에서 도시한 바와 같이, 베어링 포켓부(4a)를 중심으로 모두 4개의 리브(120)가 등간격으로 배치될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하우징(4)의 크기 및 베어링 포켓부(4a)의 크기 등을 고려하여 다양하게 변경 실시될 수 있다.

도 5는 챔퍼부의 상대적 크기를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 모터는 하우징(4), 하우징(4) 내부에는 전기적으로 상호 작용하는 로터 및 스테이터, 로터와 결합하는 샤프트(1) 및 로터의 하측에 배치되고, 샤프트(1)의 하단부와 결합하는 베어링을 포함한다. 여기서, 베어링은 베어링 포켓부(4a)에 배치될 수 있다.
이때, 챔퍼부(110)의 높이(H1)와 폭(W)의 비는 9 : 22일 수 있다. 여기서, 챔퍼부(110)의 높이란, 하우징(4)의 바닥면(4c)에서 챔퍼부(110)의 상단까지의 수직 거리를 의미한다. 그리고, 챔퍼부(110)의 폭이란, 반경 방향을 기준으로 챔퍼부(110)의 너비를 의미한다.

또한, 샤프트(1)의 길이(H2)와 챔퍼부(110)의 높이(H1)의 비는 100 : 9일 수 있다. 그리고, 베어링 포켓부(4a)의 바닥면 높이(H3)와 챔퍼부(110)의 높이(H1)의 비는 4 : 9일 수 있다. 여기서, 베어링 포켓부(4a)의 바닥면 높이(H3)란, 하우징(4)의 바닥면(4c)에서 베어링 포켓부(4a)의 바닥면까지의 수직 거리를 의미한다.

도 6은 종래의 모터와 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 모터의 진동을 비교한 그래프이고, 도 7은 종래의 모터와 본 발명의 바람직한 일 실시에에 따른 모터의 소음을 비교한 그래프이다.

이하, 앞서 기술한 챔퍼부(110)와 리브(120)가 형성된 하우징을 장착한 모터(100)의 진동 및 소음 테스트의 결과를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 종래 모터의 경우, 진폭 피크(peak) 값은 20,206mms^-2로 나타난 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 경우, 진폭 피크 값이 1,207mms^-2로 나타났다. 앞서 설명한 챔퍼부(110)와 리브(120)가 형성된 하우징을 장착한 모터(100)의 경우 종래의 모터보다 진동 발생이 1/16 정도로 급감함을 알 수 있다. 또한, 0 내지 1000Hz 구간에서 진동가속도레벨(Vibration Acceleration Level : VAL)의 오버올(overall)값을 살펴보면, 종래 모터의 경우 76dB로 산출되었고, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 경우, 53dB로 산출되어, 20dB가량 줄어 들었음을 확인할 수 있다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 종래 모터의 경우, 0 내지 1000Hz 구간에서 음압레벨(SPL)의 오버올(overall) 값은 38dB(A)로 나타난 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 경우, 음압레벨(SPL)의 오버올(overall) 값이 24dB(A)로 나타났다. 앞서 설명한 챔퍼부(110)와 리브(120)가 형성된 하우징을 장착한 모터(100)의 경우 종래의 모터보다 소음 발생이 14dB(A) 정도로 급감함을 알 수 있다.

이렇게, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔퍼부(110)와 리브(120)에 의해 모터에서 발생하는 진동 및 소음을 줄일 수 있음을 알 수 있다.

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

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

4: 하우징
4a: 베어링 포켓부
4b: 하우징의 측면
4c: 하우징의 바닥면
110: 챔퍼부
120: 리브

Claims (8)

1. 하우징;
   상기 하우징 내에 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터 내에 배치되는 로터;
   상기 로터와 결합하는 샤프트; 및
   상기 로터의 하측에 배치되고, 상기 샤프트의 하단부와 결합하는 베어링을 포함하고,
   상기 하우징은 원통 형상의 측면, 상기 측면보다 하측에 배치되는 바닥면, 상기 측면과 상기 바닥면을 연결하는 챔퍼부, 상기 바닥면의 내주면에서 상측으로 절곡되어 형성되는 베어링 포켓부 및 상기 베어링 포켓부의 외주면에서 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 복수개의 리브를 포함하고,
   상기 복수개의 리브는 상기 챔퍼부의 내면 및 상기 바닥면의 상면과 접촉하고,
   상기 베어링 포켓부, 상기 챔퍼부, 상기 바닥면 및 상기 복수개의 리브는 일체로 형성되고,
   상기 바닥면에서 상기 베어링 포켓부의 바닥면까지의 거리는 상기 챔퍼부 및 상기 측면의 두께 보다 두껍게 형성되고,
   상기 바닥면에서 상기 베어링 포켓부의 바닥면까지의 거리와 상기 챔퍼부의 높이의 비는 4:9이고,
   상기 복수개의 리브는 상기 베어링 포켓부의 바닥면과 반경 방향으로 오버랩되는 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 챔퍼부는 상기 하우징의 측면에서 상기 하우징의 바닥면으로 갈수록 직경이 감소하는 모터.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 복수개의 리브는 상기 샤프트의 중심을 기준으로 원주 방향으로 동일한 간격으로 배치되는 모터.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 챔퍼부의 높이와 반경 방향으로 기준으로 하는 상기 챔퍼부의 폭의 비는 9 : 22인 모터.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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