KR102120312B1 - 스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
스테이터 코어는, 원통 형상으로, 외주면에 형성된 복수의 돌기를 포함하며, 상기 복수의 돌기에 의해 하우징에 결합되는 몸체, 그리고 상기 몸체의 내주면을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 치(tooth)를 포함한다.

Description

스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터{STATOR CORE AND MOTOR INCLUDING STATOR CORE}

본 발명은 스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

최근 들어, 지구 온난화 문제를 계기로 탄소 배출을 감소시키고 에너지와 자원을 절약하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 전력소비량이 낮은 고효율의 모터 구동 시스템에 대한 기술 개발이 활발하며, 그 응용 또한 급속히 진행되고 있다.

모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.

모터는 하우징(housing), 하우징 상측에 결합되는 브라켓(bracket), 하우징 및 브라켓에 의해 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축(shaft), 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터(stator), 회전축의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다.

회전축의 진동은 베어링(Bearing)을 통해 하우징에 전달된다. 이에 따라, 하우징과 접해 있는 스테이터에 진동이 전달되고, 이는 진동 소음을 유발하는 원인이 된다. 또한, 스테이터와 접해 있는 하우징이 교번 자계(alternating magnetic field, alternating field, 交番磁界)의 영향을 받아, 철손의 하위 분류인 히스테리시스손(hysteresis loss)을 발생시키고 이는 EPS 모터의 마찰 토크(Friction Torque)에 악영향을 미치게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하우징과 스테이터 간의 마찰 토크를 개선한 모터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어는, 원통 형상으로, 외주면에 형성된 복수의 돌기를 포함하며, 상기 복수의 돌기에 의해 하우징에 결합되는 몸체, 그리고 상기 몸체의 내주면을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 치(tooth)를 포함한다. 를 포함한다.

상기 스테이터 코어는, 상기 스테이터 코어의 중심축에 수직인 단면이 T자 형상을 만족하는 복수의 분할 코어의 결합하여 형성되며, 상기 돌기는 이웃하는 분할 코어 간의 결합부분에 형성될 수 있다.

상기 분할 코어는, 상기 몸체의 일부를 구성하며, 상기 스테이터 코어의 중심축에 대해 원호를 형성하는 외주면과 내주면을 포함하는 요크(yoke), 그리고 상기 요크의 내주면으로부터 상기 스테이터 코어의 중심축을 향해 돌출 형성된 상기 치를 포함하며, 상기 돌기는 상기 요크의 외주면의 양 끝단 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.

상기 돌기는, 상기 스테이터 코어의 중심으로부터 상기 슬롯의 중심을 지나도록 연장되는 가상선 상에 형성될 수 있다.

상기 돌기는 상기 스테이터 코어의 중심으로부터 상기 슬롯의 중심을 지나도록 연장되는 가상선이 상기 돌기의 일측면에 접하도록 형성될 수도 있다.

상기 돌기의 높이는 상기 몸체의 폭에 대해 0.1 내지 1.0의 비율을 만족할 수 있다.

상기 돌기의 폭은 상기 몸체의 폭에 대해 0.1 내지 1.0의 비율을 만족할 수 있다.

상기 돌기는, 상기 하우징으로 누설되는 자속이 최소인 지점에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는, 상기 스테이터 코어를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 하우징의 내주면에 접촉하는 스테이터 코어의 외면을 최소화하여, 하우징으로부터 스테이터 코어로 전달되는 진동 크기를 줄이는 효과가 있으며, 이에 따라 모터의 노이즈를 개선하는 효과가 있다.

또한, 스테이터 코어와 하우징의 접촉면을 최소화하여 교번 자계를 차단함으로써 히스테리시스손을 최소화하여 마찰 토크를 개선하는 효과가 있다.

도 1은 모터의 하우징과 스테이터의 조립 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EPS 모터의 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어를 회전축에 수직인 방향으로 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어의 돌기 위치별 다양한 변형례에 따른 하우징의 자속 변화를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어가 하우징에 결합되는 일 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어의 돌기 높이에 따른 하우징의 자속 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테이터 코어를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어를 적용함으로써 마찰 토크와 누설 자속이 개선되는 효과를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 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 실시 예를 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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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

도 1은 모터의 하우징과 스테이터의 조립 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 하우징(1)은 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상을 가지며, 내부 공간부에 스테이터(2)가 조립된다.

스테이터(2)는 열간 압입 방식으로 하우징(1)에 결합되며, 외면 전체가 하우징(1)의 내주면과 접촉될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는, 스테이터(2)의 외주면이 하우징(10)의 내주면에 마찰 토크를 감소시키기 위해 외주면에 소정 간격 이격되어 형성되는 돌기를 포함하는 스테이터를 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 도시한 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 하우징과 스테이터가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 모터는 하우징(10), 브라켓(20), 회전축(30), 스테이터(40), 로터(50) 등을 포함할 수 있다.

하우징(10)은 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상을 가지며, 내부 공간부에 스테이터(40) 및 로터(50)가 결합될 수 있다.

하우징(10)의 상측에는 브라켓(20)이 결합되어, 모터의 외관을 형성한다.

하우징(10)과 브라켓(20)에는 회전축(30)이 회전 가능하게 지지될 수 있다.

회전축(30)의 외주면에는 복수의 마그네트 및 로터 코어를 포함하는 로터(rotor)(50)가 결합될 수 있다. 또한, 하우징(10)의 내주면에는 스테이터 코어 및 코일을 포함하는 스테이터(stator)(40)가 결합되어 로터(50)의 외주면에서 전자기력을 제공할 수 있다.

스테이터(40)는 하우징(10)의 내부에 배치되며, 스테이터 코어(후술하는 도 4의 도면부호 400 참조), 스테이터 코어(400)에 권취(winding)되는 코일(미도시) 등을 포함할 수 있다. 스테이터(40)를 구성하는 스테이터 코어(400)의 구조에 대해서는 후술하는 도 4 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

스테이터(40)와 하우징(10)의 결합과정은 열간 압입 방식이 사용될 수 있다. 즉, 스테이터(40)를 하우징(10)과 결합하기 위해 하우징(10)을 열간 가열하면, 하우징(10)을 구성하는 금속재질이 열팽창을 하게 되고 이에 따라 내경이 확장된다. 이 상태에서 스테이터(40)를 삽입하고, 하우징(10)을 냉각하면, 하우징(10)이 수축하면서 스테이터(40)의 외주면과 접촉 및 마찰하면서 스테이터(40)가 하우징(10)의 내주면에 고정 결합될 수 있다.

로터(50)는 회전축(30)의 외주면에 결합되며, 스테이터(40)와 대응되는 면에 배치될 수 있다. 로터(50)는 로터 코어 및 마그네트로 구성된다.

스테이터(40)에 전류가 인가되면 스테이터(40)와 로터(50)의 전자기적 상호작용에 의하여 로터(50)가 회전하고, 이에 따라, 회전축(30)이 로터(50)의 회전에 연동하여 회전한다.

모터가 EPS(Electronic Power Streering system) 모터인 경우, 회전축(30)은 미도시된 감속기어를 통해 자동차의 조향축과 연결되므로, 회전축(30)의 회전에 의해 조향축도 함께 회전할 수 있다. 따라서, EPS 모터는 운전자의 조향휠 회전에 연동하여 회전하는 조향축의 회전을 보조하게 된다.

브라켓(20)의 상면에는 인쇄회로기판(80)이 결합될 수 있다.

인쇄회로기판(80)의 상면에는 센서(91, 92)가 배치되며, 각 센서(91, 92)는 센싱 마그네트(70)의 극성 또는 자속 변화를 감지하여 로터(50)의 회전 각도를 산출하는데 사용되는 센싱 신호를 출력할 수 있다. 각 센서(91, 92)는 홀 IC(hall IC), 엔코더 IC(Encoder IC) 등으로 구현될 수 있다.

인쇄회로기판(80)의 상측에는 플레이트(plate)(60)가 소정 간격 이격되어 인쇄회로기판(80)에 대향하여 배치될 수 있다. 플레이트(60)는 회전축(30)과 함께 회전하도록 결합한다.

플레이트(60)의 하측에는 인쇄회로기판(80)의 상면에 배치된 센서(91, 92)에 대향하여 센싱 마그네트(70)가 배치될 수 있다. 센싱 마그네트(70)는 회전축(30)에 결합되어 회전축(30)을 따라서 회전한다.

이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어를 회전축에 수직인 방향으로 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어의 돌기 위치에 따른 하우징의 자속 변화를 설명하기 위한 도면들이다. 또한, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어가 하우징에 결합되는 일 예를 도시한 것이다. 또한, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어의 돌기 높이에 따른 하우징의 자속 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 스테이터 코어(400)는 복수의 분할 코어(410)를 포함할 수 있다. 복수의 분할 코어(410)는 연속적으로 결합되어 스테이터 코어(400)를 구성할 수 있다.

각 분할 코어(410)는 스테이터 코어(400)의 중심축에 수직인 단면이 대략 T자 형상으로 마련될 수 있다. 각 분할 코어(410)는 요크(411)와 투스(tooth)(412)를 포함할 수 있다.

요크(411)는 스테이터 코어(400)의 중심(C)에 대해 원호(arc)를 형성하는 내주면과 외주면을 포함할 수 있다. 요크(411)는 원통 형상인 스테이터 코어(400)의 몸체를 형성하며, 요크(411)의 외주면과 내주면은 각각 스테이터 코어(400)의 몸체의 외주면과 내주면에 대응할 수 있다.

분할 코어(410) 간의 상보 결합을 위해 요크(411)의 양 끝단부는 상보적인 형상으로 마련될 수 있다.

투스(412)는 요크(411)의 내주면으로부터 스테이터 코어(400)의 중심(C)을 향해 돌출 형성되며, 코일(미도시)이 권취될 수 있다. 투스(412)의 형상은 적용되는 모터의 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 구조의 분할 코어(410)는 서로 상보 결합되어 스테이터 코어(400)를 형성할 수 있다.

스테이터 코어(400)의 중심부에는 회전축(30) 및 로터(50)가 배치될 수 있도록 빈 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 스테이터 코어(400)의 몸체는 외주면과 내주면을 포함하는 원통 형상을 만족할 수 있다.

또한, 스테이터 코어(400)의 몸체는 내주면을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 투스(412)가 마련될 수 있다. 복수의 투스(412)는 소정 간격 이격되어 형성되며, 인접하는 투스(412) 사이에는 코일 삽입을 위한 슬롯(slot)(420)이 마련될 수 있다. 즉, 복수의 투스(412)는 슬롯(420)에 의해 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다.

복수의 투스(412)의 단부는 서로 이격되어 각 슬롯(420)의 개구부를 형성할 수 있다.

한편, 스테이터 코어(400)의 외주면은 단부가 하우징(10)의 내주면에 접하도록 형성된 복수의 돌기(413)를 포함할 수 있다. 복수의 돌기(413)는 서로 소정 간격 이격되어 형성되며, 스테이터 코어(400)의 외주면을 따라 방사상으로 형성될 수 있다.

각 돌기(413)의 단부는 하우징(10)의 내주면에 밀착되도록 하우징(10)의 내주면과 동일한 곡률을 가질 수 있다.

각 돌기(413)는 스테이터 코어(400)의 외주면에서 하우징(10)으로 누설되는 자속의 크기가 최소인 위치에 마련될 수 있다. 스테이터 코어(400)의 중심(C)과 서로 이웃하는 투스(412) 사이를 통과하여 각 슬롯(420)의 중심을 지나도록 연장되는 가상의 직선을 제1가상선(A1), 스테이터 코어(400)의 중심(C)과 각 투스(412)의 중심을 지나도록 연장되는 가상의 직선을 제2가상선(A2)이라 정의할 때, 각 돌기(413)의 위치는 제2가상선(A2)보다 제1가상선(A1)에 가깝도록 마련될 수 있다. 여기서, 돌기(413)는 제2가상선(A2)과 제1가상선(A1) 사이에 어디에든 위치할 수 있으며, 제1가상선(A1) 보다 제2가상선(A2)에 가깝게 위치하는 것 또한 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 돌기의 위치별 다양한 변형례에 따른 하우징의 자속 변화를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 돌기의 위치별로 자속 누설값을 도시하였으며, 각각의 분할 코어의 형상은 돌기의 위치에 따라 요크의 외주면의 형상만 달라질 뿐, 돌기를 제외한 분할 코어의 다른 부분의 형상은 도 1 및 도 5에서 도시한 것과 동일하다. 즉, 도 6의(a), 6의(b) 및 6의 (c)에서 나타낸 분할 코어의 각 경계면은 도 1 내지 도 5와 마찬가지로 제1가상선(A1)과 중첩되도록 형성된다.
이때, 도 6(b)를 참조하면, 요크(411)는 2개의 제1 면(411A), 제2 면(411B) 및 2개의 제3 면(411C)을 포함할 수 있다.
제1 면(411A)은 하우징(10)의 내주면과 접촉할 수 있다. 이때, 제1 면(411A)의 곡률은 하우징(10)의 내주면 곡률과 동일할 수 있다. 또한, 2개의 제1 면(411A)은 원주방향으로 이격될 수 있다. 이때, 2개의 제1 면(411A) 중 하나는 제2 면(411B)의 일측과 2개의 제3 면(411C) 중 하나의 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 2개의 제1 면(411A) 중 다른 하나는 제2 면(411B)의 다른 일측과 2개의 제3 면(411C) 중 다른 하나의 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 면(411A)은 제1가상선(A1)과 제2가상선(A2)의 사이에 배치될 수 있다.
도 6의 (b)과 같이, 제1 면(411A)은 제1가상선(A1)과 제2가상선(A2)의 중앙에 배치될 수 있다. 반면, 도 6의 (a)와 같이 제1 면(411A)은 제2가상선(A2)에 배치될 수 있다. 또한, 제1 면(411A)은 제1가상선(A1)과 제2가상선(A2)의 사이에 배치되되, 제1가상선(A1) 보다 제2가상선(A2)에 가깝게 배치될 수도 있다. 이때, 제1 면(411A)의 적어도 일부가 투스(412)와 반경 방향으로 오버랩될 수 있다. 반대로 도 6의 (c)와 같이 제1 면(411A)은 제1가상선(A1)에 배치될 수도 있다. 그리고, 제1 면(411A)은 제1가상선(A1)과 제2가상선(A2)의 사이에 배치되되, 제2가상선(A2) 보다 제1가상선(A1)에 가깝게 배치되는 것도 가능하다.
제1 면(411A)의 원주방향 길이는 요크(411)의 폭에 대해 0.1 내지 1.0의 비율일 수 있다. 그리고, 제1 면(411A)은 원주방향 길이 보다 축방향 길이가 길 수 있다.
제2 면(411B)은 하우징의 내주면에 이격될 수 있다. 제2 면(411B)은 2개의 제1 면(411A)의 사이에 배치될 수 있다. 이때, 회전축(30)에서 제1 면(411A)까지의 직선거리는 회전축(30)에서 제2 면(411B)까지의 직선거리보다 클 수 있다. 여기서, 회전축(30)에서 제1 면(411A)까지의 직선거리와 회전축(30)에서 제2 면(411B)까지의 직선거리 차이는 0.05mm 이상일 수 있다.
제2 면(411B)은 홈(411H)이 형성될 수 있다. 이때, 홈(411H)으로부터 2개의 제1 면(411A)의 이격 거리는 같을 수 있다. 그리고, 홈(411H)으로부터 2개의 제1 면(411A)은 대칭 형상일 수 있다.
제2 면(411B)은 투스(412)와 반경방향으로 전체가 오버랩될 수 있다. 이때, 제2 면(411B)은 제2가상선(A2)과 오버랩될 수 있다. 그리고, 홈(411H)은 제2가상선(A2)과 오버랩될 수 있다.
제3 면(411C)은 하우징(10) 내주면과 이격될 수 있다. 제3 면(411C)은 요크(411)의 원주방향으로 양측 가장 자리에 배치될 수 있다. 이때, 하나의 분할코어의 제3 면(411C)과 다른 분할 코어의 제3 면(411C)이 접촉할 수 있다. 여기서, 접촉하는 두 분할코어의 맞닿는 면은 상보적으로 형성될 수 있다.

삭제

도 6 및 도 7을 참조하면, 하우징(10)으로 누설되는 자속의 크기는 돌기(413)가 제1가상선(A1) 상에 위치하는 경우에 가장 작으며, 돌기(413)의 위치가 제1가상선(A1)에 가까워질수록 점차적으로 감소함을 알 수 있다.

또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 돌기(413)가 제1가상선(A1)과 제2가상선(A2)의 사이에 위치하는 경우, 위치에 따라서는 제2가상선(A2) 상에 위치하는 경우에 비해 누설자속이 증가할 수 있다. 도 7을 참조하면, 돌기(413)가 제1가상선(A1)보다 제2가상선(A2)에 가깝게 위치하는 경우, 제2가상선(A2) 상에 위치하는 경우에 비해서도 누설자속이 증가함을 알 수 있다.

따라서, 돌기(413)는 제1가상선(A1) 상에 위치하거나, 제1가상선(A1)에 최대한 가깝게 형성될 수 있다.

다시, 도 4 및 도 5를 보면, 스테이터 코어(400)가 복수의 분할 코어(410)로 구성되는 경우, 각 돌기(413)는 분할 코어(410)들이 서로 결합되는 부분에 형성될 수 있다. 즉, 요크(411)의 외주면의 양 끝단 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 이 경우, 서로 이웃하는 분할 코어(410)의 돌기(413)가 서로 인접하거나 접하도록 형성될 수 있으며, 제1가상선(A1)이 서로 이웃하는 분할 코어(410)의 돌기(413) 사이를 지나갈 수 있다. 또한, 각 돌기(413)의 일측이 제1가상선(A1)에 접하거나 인접할 수 있다.

전술한 바와 같이, 스테이터 코어(400)의 외주면에 복수의 돌기(413)를 형성함에 따라, 스테이터 코어(400)는 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 돌기(413)에 의해 하우징(10)의 내주면에 결합될 수 있다. 또한, 스테이터 코어(400)의 외주면에서 복수의 돌기(413)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역은, 하우징(10)의 내주면으로부터 소정 간격 이격될 수 있다.

스테이터 코어(400)의 외주면과 하우징(10)의 내주면 사이에 형성되는 공기층은 자로를 차단하여 하우징(10)으로 누설되는 자속을 최소화할 수 있다.

도 9는 스테이터 코어(400)의 외주면과 하우징(10)의 내주면 사이에 형성되는 공기층의 두께에 따라서 하우징(10)으로 누설되는 자속의 크기가 어떻게 변화하는지를 나타내는 그래프이다. 스테이터 코어(400)의 외주면과 하우징(10)의 내주면 사이에 형성되는 공기층의 두께는 스테이터 코어(400)의 외주면과 하우징(10)의 내주면 간의 이격 거리에 대응하며, 이격 거리는 각 돌기(413)의 높이(H)에 해당한다.

도 9를 보면, 돌기(413)의 높이(H)와 누설 자속 간의 관계는 망대 특성으로 나타날 수 있다. 돌기(413)의 높이(H) 즉, 스테이터 코어(400)의 외주면과 하우징(10)의 내주면 간의 이격 거리가 커질수록 누설 자속이 감소함을 알 수 있다. 한편, 도 9에서 이격 거리가 0.5mm를 넘어서면 누설 자속의 감소폭이 점차적으로 감소하며 이격 거리가 소정 크기 이상으로 벌어지면 더 이상 누설 자속이 감소하지 않거나 그 감소폭이 아주 미미함을 알 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 돌기(413)의 높이(H)는 스테이터 코어(400)와 하우징(10)의 결합력에 영향을 줄 수 있다. 돌기(413)의 높이(H)가 너무 높은 경우 하우징(10)과 스테이터 코어(400) 간의 결합력이 감소하여 하우징(10)이 스테이터(40)를 지지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 돌기(413)의 높이(H)는, 누설 자속을 최소화하면서 하우징(10)에 스테이터(40)가 지지 가능하도록, 요크(411)의 폭(W2)에 대해 0.1 내지 1의 비율을 만족하도록 형성될 수 있다. 여기서, 요크(411)의 폭(W2)은 스테이터 코어(400)의 몸체의 폭에 대응한다.

도 8을 보면, 돌기(413)의 폭(W1)이 감소할수록 스테이터(40)와 하우징(10)이 접하는 면적이 감소하여 마찰 토크가 감소할 수 있다. 즉, 돌기(413)의 폭(W1)과 마찰 토크의 관계는 망소 특성으로 나타난다.

그러나, 돌기(413)의 폭(W)은 스테이터 코어(400)와 하우징(10)의 결합력에 영향 주며, 돌기(413)의 폭(W1)이 너무 좁은 경우, 하우징(10)과 스테이터 코어(400) 간의 결합력이 감소하여 하우징(10)이 스테이터(40)를 지지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 돌기(413)의 폭(W1)은, 마찰 토크를 최소화하면서 하우징(10)에 스테이터(40)가 지지 가능하도록, 요크(411)의 폭(W2)에 대해 0.1 내지 1의 비율을 만족하도록 형성될 수 있다.

한편, 전술한 도 4및 도 5에서는 스테이터 코어(400)가 복수의 분할 코어(410)로 구성되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 기술적 사상은 도 10에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어(400)가 하나의 몸체(431)로 구성되는 경우에도 적용될 수 있다. 도 10을 참조하면, 스테이터 코어(400)는 대략 원통 형상의 몸체(431)를 포함하며, 몸체(431)의 내주면을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 투스(432)와 몸체(431)의 외주면을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 돌기(433)를 포함할 수 있다. 여기서, 돌기(433)의 위치, 크기 등에 대해서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 코어가 적용된 모터의 마찰 토크 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 돌기가 형성되지 않은 스테이터 코어(2)가 적용된 모터는 마찰 토크가 25mNm인 것에 비해, 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터 코어(400)가 적용된 모터의 경우 마찰 토크가 15mNm으로 대략 40% 정도 개선됨을 알 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 모터가 하우징(1) 내 자속 밀도의 최고치가 0.2297 T(θ) 내지 0.1284 T(θ)이고 최저치가 -0.1284 T(θ) 내지 -0.2296 T(θ) 인 것에 비해, 실시 예에 따른 스테이터 코어(400)가 적용된 모터의 경우 하우징(10) 내 자속 밀도의 최고치가 0.1080 T(θ) 내지 0.0662 T(θ)이고 최저치가 -0.0679 T(θ) 내지 -0.1080 T(θ)로, 기존 모터에 비해 대략 50% 정도 개선됨을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.

10: 하우징 40: 스테이터
41: 스테이터 코어 42: 코일
43: 코일 삽입부 401: 절단 평면
402: 곡면 412: 투스

Claims (22)

1. 회전축;
   상기 회전축와 결합된 로터;
   상기 로터와 대응되게 배치된 스테이터; 및
   상기 스테이터와 결합된 하우징을 포함하고,
   상기 스테이터는 복수의 분할 코어를 포함하고,
   상기 분할 코어는 요크 및 상기 요크에서 돌출된 투스를 포함하고,
   상기 요크는 상기 하우징의 내주면과 접촉하는 제1 면, 상기 하우징과 마주하며 이격된 제2 면과 제3 면을 포함하고,
   상기 요크는 상기 제2 면에 형성된 홈을 포함하고,
   상기 제2 면의 홈은 상기 회전축에서 상기 투스의 중심을 지나는 제2 가상선 상에 배치되고,
   상기 제1 면은 상기 제2 가상선과 상기 회전축에서 상기 요크의 가장자리를 지나는 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 제3 면은 상기 제1 면과 상기 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 회전축에서 상기 제1 면까지의 직선거리는 상기 회전축에서 상기 제2 면까지의 직선거리보다 크고,
   상기 제2 면 및 상기 제3 면 각각과 상기 하우징 내주면 사이에 갭이 형성되는 모터.
   
2. 회전축;
   상기 회전축와 결합된 로터;
   상기 로터와 대응되게 배치된 스테이터; 및
   상기 스테이터와 결합된 하우징을 포함하고,
   상기 스테이터는 복수의 분할 코어를 포함하고,
   상기 분할 코어는 요크 및 상기 요크의 내주면에서 돌출된 투스를 포함하고,
   상기 요크는 상기 하우징의 내주면과 접촉하는 2개의 제1 면, 상기 하우징과 이격된 제2 면 및 2개의 제3 면을 포함하고,
   상기 제2 면은 상기 회전축에서 상기 투스 중심을 지나는 제2 가상선 상에 배치되고,
   상기 제1 면 중 하나는 상기 제2 가상선과 상기 회전축에서 상기 요크의 일측 가장자리를 지나는 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 제1 면 중 다른 하나는 상기 제2 가상선과 상기 회전축에서 상기 요크의 타측 가장자리를 지나는 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 제3 면 중 하나는 일측의 상기 제1 면과 일측의 상기 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 제3 면 중 다른 하나는 타측의 상기 제1 면과 타측의 상기 제1 가상선 사이에 배치되고,
   상기 제2 면 및 상기 2 개의 제3 면 각각과 상기 하우징 내주면 사이에는 갭이 형성되는 모터.
   
3. 제2항에 있어서
   상기 요크는 상기 제2 면에 형성된 홈을 포함하는 모터.
   
4. 삭제
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 면은 적어도 일부가 상기 투스와 반경방향으로 오버랩되는 모터.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 면은 상기 투스와 반경방향으로 전체가 오버랩되는 모터.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제3 면은 상기 투스와 반경방향으로 오버랩되지 않는 모터.
   
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제2 면은 원주방향 길이가 상기 하나의 제3 외주면의 원주방향길이보다 큰 모터.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 갭에는 공기층이 형성되는 모터.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제2 가상선 보다 상기 제1 가상선에 가깝게 배치되는 모터.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 면의 곡률은 상기 하우징의 내주면과 동일한 곡률을 가지는 모터.
    
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 면은 원주방향 길이보다 축방향 길이가 긴 모터.
    
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분할 코어는 제1분할 코어와 제2분할 코어를 포함하고,
    상기 제1분할 코어의 제3면과 상기 제2분할 코어의 제3면이 접촉하는 모터.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1분할 코어와 제2분할 코어의 서로 맞닿는 면은 상보적으로 형성되는 모터.
    
17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전축에서 상기 제1 면까지의 직선거리와 상기 회전축에서 상기 제2 면까지의 직선거리의 차이는 상기 요크의 폭에 대해 0.1 내지 1.0의 비율인 모터.
    
18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전축에서 상기 제1 면까지의 직선거리와 상기 회전축에서 상기 제2 면까지의 직선거리 차이는 0.05mm 이상인 모터.
    
19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 요크의 폭에 대해 0.1 내지 1.0의 비율인 모터.
    
20. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 회전축에서 상기 제3 면까지의 직선거리는 상기 회전축에서 상기 홈까지의 직선거리보다 큰 모터.
    
21. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 2개의 제1 면은 상기 홈으로부터 이격된 거리가 동일한 모터.
    
22. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 2개의 제1 면은 상기 홈을 기준으로 대칭 형상인 모터.
    

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