KR102143055B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 두께의 측벽을 포함하는 제1 튜브몸체부 및 상기 제1 튜브몸체부와 별개의 파트로 이루어지고, 상기 제1 두께와 상이한 두께를 갖는 제2 두께의 측벽을 포함하고, 상기 제1 튜브몸체부의 단부와 겹침 이음되는 제2 튜브몸체부를 포함하는 모터의 로터튜브를 제공하여, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 관성모멘트 및 무게를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 샤프트가 내부에 삽입되는 모터의 로터튜브 및 이를 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.

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 압연(press fitting) 방식으로 결합될 수 있다.

로터튜브는 내부에 중공이 형성되도록 드로잉(drawing) 공법으로 제조될 수 있다, 그러나 길이 방향으로 길게 형성되는 로터튜브는 하단부로 갈수록 상단부에 비해 두께가 얇아지는 문제점이 있다. 때문에, 로터튜브의 하단부의 두께를 일정 두께(예를 들어, 1.2t) 이상으로 유지하기 위해서는 보다 큰 두께(예를 들어 1.8t 내지 2t)를 갖는 강판을 사용하여야 하는 문제점이 있다. 두께가 큰 강판을 사용하는 경우, 제조 중 손실이 크며, 녹이 발생하는 것을 방지하기 위해 도금과 같은 후처리 공정이 추가되어야 하는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 드로잉 공정을 통해 로터튜브를 제조함에 있어서, 제조 비용을 절감할 수 있는 모터의 로터튜브 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 로터튜브를 제조함에 있어서, 보다 얇은 강판을 사용하여 관성모멘트 및 무게를 줄일 수 있는 모터의 로터튜브 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 로터튜브를 분리형으로 제조하는 경우, 각 파트 사이에서 발생하는 슬립을 방지할 수 있는 모터의 로터튜브 및 이를 포함하는 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, 제1 두께의 측벽을 포함하는 제1 튜브몸체부 및 상기 제1 튜브몸체부와 별개의 파트로 이루어지고 상기 제1 두께와 상이한 두께를 갖는 제2 두께의 측벽을 포함하고, 상기 제1 튜브몸체부의 단부와 겹침 이음되는 제2 튜브몸체부를 포함하는 모터의 로터튜브를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부에는 타부품이 장착될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부의 측벽의 하단이 내향하여 절곡되어 형성되는 바닥부을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 튜브몸체부는 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 튜브몸체부는 하단으로 갈수록 단계적으로 직경이 감소할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 튜브몸체부의 적어도 둘의 단차영역 중 상단 단차영역과 상기 제1 튜브몸체부의 하단부와 겹침 이음될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부의 내경과 상기 상단 단차영역의 외경은 동일하게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부의 측벽의 하단이 내향하여 절곡되어 형성되는 바닥부를 포함하고, 상기 바닥부의 내측면과 상기 상단 단차영역의 단턱이 맞닿을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부와 상기 제1 튜브몸체부는 리벳이음될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체부의 단부 및 상기 제2 튜브몸체부의 단부 중 어느 하나에 형성되는 홈부와, 상기 제1 튜브몸체부의 단부 및 상기 제2 튜브몸체부의 단부 중 다른 하나에 형성되어 상기 홈부에 삽입되는 돌기부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 홈부와 상기 돌기부는 엠보 가공으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 튜브몸체의 단부 및 상기 제2 튜브몸체부의 단부 중 어느 하나에 길이 방향으로 길게 형성되는 레일홈부와, 상기 제1 튜브몸체부의 단부 및 상기 제2 튜브몸체부의 단부 중 다른 하나에 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 레일홈부에 끼워지는 레일를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 레일홈부와 상기 레일은 엠보 가공으로 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는, 제1 두께의 측벽을 포함하는 제1 튜브몸체부와 상기 제1 튜브몸체부와 별개의 파트로 이루어지고 상기 제1 두께와 상이한 두께를 갖는 제2 두께의 측벽을 포함하며 상기 제1 튜브몸체부의 단부와 겹침 이음되는 제2 튜브몸체부를 포함하는 로터튜브와, 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체 및 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 길이 방향으로 연결되는 제1 튜브몸체부와 제2 튜브몸체부를 포함하여, 하단부의 두께를 유지하기 위해 드로잉 공정에서 강판의 두께를 늘리는 것을 최소화하여 재료의 손실을 줄임으로써, 제조 비용을 절감할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 튜브몸체부의 두께와 제2 튜브몸체부의 두께를 달리 설정하여, 용도에 따라 보다 얇은 두께의 로터튜브를 구현할 수 있기 때문에, 관성모멘트 및 무게를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 튜브몸체부의 단부와 제2 튜브몸체부의 단부를 겹침 이음하고, 겹침 이음 영역을 리벳 또는 엠보 가공하여 회전 방향으로 제1 튜브몸체부와 제2 튜브몸체부가 구속되도록 구성함으로써, 제1 튜브몸체부와 제2 튜브몸체부 사이에서 발생할 수 있는 슬립을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 로터튜브를 도시한 도면,
도 3은 도 2에서 도시한 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 도시한 도면,
도 4는 리벳이음되는 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 엠보 가공에 의해 이음되는 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 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.

로터튜브는 내부에 샤프트가 삽입될 수 있도록 중공이 형성되며, 길이 방향으로 길게 형성된다. 통상적으로 이러한 로터튜브는 드로잉(drawing) 가공을 통해 제조된다. 여기서 드로잉 가공이란, 이음매가 없는 일정 형상의 제품을 만드는 가공법으로서, 소재를 드로잉 금형으로 프레스하는 방식으로 수행된다. 때문에 가공물이 길이 방향으로 길게 형성되는 경우, 하단부의 두께가 상단부의 두께보다 상대적으로 얇게 형성될 수 밖에 없다. 일반적으로 로터튜브의 하단부는 샤프트의 압입 및 베어링의 지지강도를 고려할 때, 일정 두께(예를 들어, 1.2t)가 필요하다. 때문에, 이러한 로터튜브의 하단부의 두께를 고려하여 로터튜브를 제조하는데 있어서, 두꺼운 강판을 사용하였다. 그 결과, 센서마그넷 등을 고정하는 역할만을 하는 로터튜브의 상단부가 불필요하게 두껍게 형성되어 소재의 손실을 초래하고 이는 제조 비용의 증가를 야기시켰다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 로터튜브 및 이를 포함하는 모터는 이러한 문제를 근본적으로 해결하고자, 로터튜브의 제조에 사용되는 강판의 두께를 줄이기 위해 안출된 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 로터튜브를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에서 도시한 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 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.

도 1 내지 도 3을 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터(10)는, 로터튜브(100)와, 스테이터(200)와, 로터코어조립체(300)와, 샤프트(400)를 포함할 수 있다.

스테이터(200)의 안쪽에 로터튜브(100)가 배치되며, 로터튜브(100)의 외주면에는 로터코어조립체(300)가 결합할 수 있다. 로터코어조립체(300)는 로터코어 및 자석을 고정하는 몰드가 결합되어 이루어질 수 있다. 샤프트(400)는 로터튜브(100) 내부에 압연(press fitting)방식으로 결합될 수 있다. 로터튜브(100)에는 내측에 나사산이 형성된 고정블록이 압입되고, 고정블록에 샤프트(400)가 나사결합될 수 있다. 그리고, 로터튜브(100)의 하부의 외주면에는 베어링이 결합될 수 있다.

로터튜브(100)는 길이 방향으로 상호 연결되는 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 튜브몸체부(120)는 제2 튜브몸체부(110)의 위에 배치될 수 있으며, 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 제2 튜브몸체부(110)의 상단부가 겹침 이음되어 연결될 수 있다.

이때, 제1 튜브몸체부(120)에는 센서마그넷이 부착될 수 있다. 그리고, 제2 튜브몸체부(110)의 내부에는 샤프트(400)가 압입되어 결합될 수 있다. 또한, 제2 튜브몸체부(110)의 하단부는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

이렇게 로터튜브(100)는 별개의 파트인 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)가 각각 드로잉 공법으로 제조된 이후 상호 결합되어 이루어지기 때문에, 하단부의 두께가 얇아지는 것을 고려하여 두꺼운 강판을 사용할 필요가 없게 된다. 때문에 센서마그넷을 고정하는 역할만을 하는 제1 튜브몸체부(120)를 보다 얇은 두께(예를 들어, 0.5t)의 강판을 사용하여 제조할 수 있다. 그 결과, 로터튜브를 제조하는데 있어서 재료의 손실을 크게 줄일 수 있으며, 관성모멘트 및 로터튜브의 무게를 줄일 수 있게 된다.

한편, 제1 튜브몸체부(120)는 바닥부(121)를 포함할 수 있다. 바닥부(121)는 제1 튜브몸체부(120)의 측벽의 하단이 내향하여 절곡 형성될 수 있다. 이러한 바닥부(121)의 내측면은 상단 단차영역(110C)의 단턱(도 2의 E)이 맞닿도록 형성되어 모터(10)에 부가되는 축방향 하중을 지지하게 된다.

제2 튜브몸체부(110)는 로터튜브(100)의 하단부를 형성할 수 있다. 제2 튜브몸체부(110)는 길이 방향을 따라 하단부로 갈수록 직경이 단계적으로 감소하여 복수 개의 단차영역(110A,110B,110C)이 형성될 수 있다. 이는 단차영역(110A,110B,110C) 사이에 형성된 단턱을 통해 축방향을 하중을 지지하기 위함이다. 복수 개의 단차영역(110A,110B,110C) 중 하단 단차영역(110A)에는 베어링이 결합될 수 있으며, 중간단 단차영역(110B)에는 로터코어조립체(300)가 결합될 수 있다.

복수 개의 단차영역(110A,110B,110C) 중 상단 단차영역(110C)은 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 겹침 이음될 수 있다. 이를 위해, 제1 튜브몸체부(120)의 내경과 상단 단차영역(110C)의 외경은 동일하게 형성될 수 있다.

앞서 설명하였듯이, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 튜브몸체부(120)의 두께(t1)는 제2 튜브몸체부(110)는 두께(t2)와 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 튜브몸체부(120)의 두께(t1)는 제2 튜브몸체부(110)의 두께(t2) 보다 작게 형성될 수 있다. 여기서, 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)가 접촉하여 겹치는 부분을 제1 영역이라고 하고, 제1 영역 상측에 배치되는 제1 튜브몸체부(120)의 측벽을 제2 영역이라고 하며, 제1 영역의 하측에 배치되는 단차 영역(110B,110C)을 제3 영역이라고 한다. 이때, 제1 영역의 두께는 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110) 두께(t1,t2)의 합과 같고, 제2 영역의 두께는 제1 튜브몸체부(120)의 두께(t1)와 같으며, 제3 영역의 두께는 제2 튜브몸체부(110)의 두께(t2)와 같다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)의 겹침 이음 방식들을 설명한다.

도 4는 리벳이음되는 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 도시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 엠보 가공에 의해 이음되는 제1 튜브몸체부 및 제2 튜브몸체부를 도시한 도면이다.
제1 영역에는 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)가 결합되는 결합부가 형성될 수 있다. 이때, 결합부의 결합 방식으로는 리벳 결합, 엠보 결합 등이 예시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 제2 튜브몸체부(110)의 상단 단차영역(110C)은 리벳(130)으로 결합될 수 있다. 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 제2 튜브몸체부(110)의 상단 단차영역(110C)에는 리벳(130)이 관통하기 위한 홀이 형성될 수 있다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 제2 튜브몸체부(110)의 상단 단차영역(110C)은 돌기부(140A)와 홈부(140B)의 결합으로 결합될 수 있다. 여기서, 돌기부(140A)와 홈부(140B)는 엠보 가공으로 형성될 수 있다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 제1 튜브몸체부(120)의 하단부와 제2 튜브몸체부(110)의 상단 단차영역(110C)은 길이 방향으로 길게 형성되는 레일(150A)과 레일홈부(150B)의 결합으로 결합될 수 있다. 여기서, 레일(150A)과 레일홈부(150B)는 엠보 가공으로 형성될 수 있다.

이와 같은, 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)의 겹침 이음 구조는 길이 방향으로 제1 튜브몸체부(120)와 제2 튜브몸체부(110)를 결합시킬뿐 아니라, 회전 방향으로 상호 구속하여, 고속 회전시, 제1 튜브몸체부(120)및 제2 튜브몸체부(110)사이에서 발생할 수 있는 슬립을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터의 로터튜브 및 이를 포함하는 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.

100: 로터튜브
110A,110B,110C: 단차영역
110: 제1 튜브몸체부
120: 제2 튜브몸체부
130: 리벳
140A: 돌기부
140B: 홈부
150A: 레일
150B: 레일홈부
200: 스테이터
300: 로터코어조립체
400: 샤프트

Claims (14)

1. 스테이터;
   상기 스테이터 내에 배치되는 로터튜브;
   상기 로터튜브 외주면에 배치되는 로터코어 조립체; 및
   상기 로터튜브 내에 배치되는 샤프트를 포함하고,
   상기 로터튜브는 제1 튜브몸체부 및 상기 제1 튜브몸체부와 결합하는 제2 튜브몸체부를 포함하고,
   상기 로터튜브는
   상기 제1 튜브몸체부와 상기 제2 튜브몸체부가 접촉되는 제1 영역과,
   상기 제1 영역에서 상측으로 연장되는 제2 영역과,
   상기 제1 영역에서 하측으로 연장되는 제3 영역을 포함하고,
   상기 제3 영역의 두께는 상기 제2 영역의 두께보다 크고,
   상기 제1 영역의 두께는 상기 제3 영역의 두께보다 크고,
   상기 제1 영역에는 상기 제1 튜브몸체부와 상기 제2 튜브몸체부가 결합되는 결합부가 형성되는 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 튜브몸체부는 원통형상의 측벽과 상기 측벽의 하단에서 내측으로 절곡되어 형성되는 바닥부를 포함하고,
   상기 제2 튜브몸체부는 직경이 각각 상이한 하단 단차부, 상단 단차부 및 상기 하단단차부와 상기 상단단차부 사이에 배치되는 중단단차부를 포함하고,
   상기 제1 튜브몸체부와 상기 제2 튜브몸체부는 상기 측벽과 상기 상단단차부에서 결합되는
   상기 상단단차부의 두께는 상기 제1 튜브몸체부의 상기 측벽의 두께보다 큰 모터.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 하단단차부의 직경은 상기 중단단차부의 직경보다 작고,
   상기 중단단차부의 직경은 상기 상단단차부의 직경보다 작은 모터
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 튜브몸체부의 측벽의 내경과 상기 상단단차부의 외경은 동일한 모터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 튜브몸체부의 상기 바닥부의 내측면과 상기 제2 튜브몸체부의 상기 상단단차부와 상기 중단단차부를 형성하는 단턱은 서로 접촉하는 모터.
6. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 튜브몸체부의 상기 측벽은 홈을 포함하고,
   상기 상단단차부는 상기 측벽의 홈에 대응하는 위치에 형성된 홈을 포함하고,
   상기 측벽의 홈과 상기 상단단차부의 홈 내에 배치되는 리벳을 더 포함하는 모터.
7. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 튜브몸체부는 상기 측벽의 내주면에서 돌출된 복수개의 돌기부를포함하고,
   상기 제2 튜브몸체부는 상기 상단단차부의 외주면에서 오목하게 형성된 복수개의 홈부를 포함하고,
   상기 복수개의 돌기부 각각은 상기 복수개의 홈부 각각 내에 배치되는 모터.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 홈부와 상기 돌기부는 엠보 가공으로 형성되는 모터.
   
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