KR102366658B1 - 로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터는, 제1방향으로 구동축이 돌출되며, 내측에는 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향 측으로 개구된 함몰홈을 포함하는 로터, 상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되며, 코일유닛이 권선된 복수의 코어를 포함하는 스테이터 및 상기 함몰홈의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 형성되어 상기 함몰홈 내에 삽입되고, 상기 로터의 변위를 센싱하는 레졸버를 포함한다.

Description

로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터{Motor Having Resolver Inserted in Rotor}

본 발명은 구동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로터 내에 레졸버가 독립적으로 삽입된 상태로 구비되어, 레졸버가 무게 중심을 기준으로 하여 구동축에 보다 인접하게 되며, 유지 및 보수가 용이한 구동모터에 관한 것이다.

최근 자원 고갈 및 환경 오염과 같은 사회적 문제가 대두됨에 따라 종래 내연기관을 사용하던 자동차를 대신하여 전기 자동차의 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다.

이와 같은 전기 자동차는 전기로 구동되는 구동모터와 배터리를 이용하는 친환경적인 작동 원리를 가지고 있으며, 소음이 없으며 유해물질이 발생하지 않아 향후 내연기관을 사용하던 자동차는 전기 자동차로 완전히 대체될 것이라 예상된다.

전기자동차에 적용되는 다양한 형태의 구동모터 중 축 방향 길이가 짧은 박형(薄形) 구동모터의 경우, 위치센서, 즉 레졸버(Reseover)가 모터의 내부에 강제로 열간 압입되며, 스테이터는 모터 외곽의 케이스에 압입 고정되어 있는 것이 일반적이다.

하지만, 이와 같은 종래의 박형 구동모터는 레졸버에 고장이 생기는 경우 케이스를 개폐하여 분해 과정을 거쳐야 하므로, 외부에서 유지/보수를 시행하는 것이 불가능하며, 유지/보수 과정이 매우 어렵다는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국 등록특허 제10-1899799호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 로터 내측에 레졸버가 독립적으로 삽입된 상태를 가지도록 함으로써 레졸버의 유지/보수를 용이하게 할 수 있도록 하는 구동모터를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터는, 1방향으로 구동축이 돌출되며, 내측에는 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향 측으로 개구된 함몰홈을 포함하는 로터, 상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되며, 코일유닛이 권선된 복수의 코어를 포함하는 스테이터 및 상기 함몰홈의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 형성되어 상기 함몰홈 내에 삽입되고, 상기 로터의 변위를 센싱하는 레졸버를 포함한다.

그리고 본 발명은 상기 로터 및 상기 스테이터를 감싸도록 구비되는 케이스를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 케이스의 제2방향 측에는 상기 함몰홈이 노출되는 개구홀이 형성되며, 이와 더불어상기 레졸버를 고정 가능하게 구비되고, 상기 개구홀을 통해 상기 함몰홈에 삽입된 상태로 상기 케이스에 고정되는 고정지그를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 고정지그는, 상기 레졸버가 삽입 고정되는 고정홀이 형성되며, 상기 함몰홈에 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부와 연결되고, 상기 케이스에 체결되는 체결부를 포함할 수 있다.

한편 상기 레졸버는 독립모듈형으로 형성되어 상기 함몰홈으로부터 탈착 가능하게 형성될 수 있다.

또한 상기 함몰홈의 내측에는 제2방향 측으로 돌출된 연결돌기가 형성되며, 상기 레졸버에는 상기 연결돌기가 삽입되는 돌기삽입홀이 형성될 수 있다.

한편 상기 레졸버에는 상기 돌기삽입홀의 외측으로 연장되는 핀홀이 더 형성되며, 상기 핀홀에 삽입되어 상기 연결돌기 및 상기 레졸버를 서로 고정시키는 고정핀을 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터는, 로터 내측에 레졸버가 독립적으로 삽입된 상태를 가지도록 함으로써 케이스를 분해하지 않고 레졸버를 외부로 인출 가능하도록 함에 따라 유지/보수를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다

또한 본 발명은 레졸버가 로터 내에 삽입됨에 따라 구동모터의 무게 중심을 기준으로 하여 구동축에 보다 인접하게 되므로, 센싱 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터에 있어서, 고정지그의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터에 있어서, 고정지그에 레졸버가 결합된 모습을 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터의 단면 구조를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터는 로터(100)와, 스테이터(200)와, 케이스(300)와, 레졸버(400)와, 고정지그(500)를 포함한다.

상기 로터(100)는 제1방향으로 구동축(102)이 돌출되며, 내측에는 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향 측으로 개구된 함몰홈(104)이 형성된다.

이와 같은 로터(100)의 둘레부에는 영구자석(120)이 수용되는 자석수용부(110)가 구비되고, 상기 로터(100)는 상기 구동축(102)을 중심점으로 하여 회전 가능하게 구비된다.

그리고 상기 스테이터(200)는 상기 로터(100)의 둘레를 감싸도록 구비되며, 코일유닛(220)이 권선된 복수의 코어(210)를 포함한다.

그리고 상기 스테이터(200)에는, 상기 코어(220) 각각을 감싸도록 권선되며, 서로 엔드턴(230)에 의해 연결되는 n개의 코일유닛(220)이 구비된다.

본 실시예에서 상기 코어(220)는 외경부가 소정의 곡률을 가지도록 형성되며, 복수 개가 서로 연속적으로 연결됨에 따라 원형의 형상을 이루도록 형성된다.

그리고 각각의 코어(220)는 상기 코일유닛(220)의 중공(222)에 삽입되어 상기 코일유닛(220)과 1:1로 대응되도록 구비되며, 각각의 코일유닛(220)은 서로의 전기적 연결을 위해 서로 엔드턴(230)에 의해 연결된다.

이때 본 실시예는 상기 n의 코일유닛(220) 중 선택된 3개의 코일유닛(220)에 각각 연결되는 3상 입력단(242-1, 242-2, 242-3)을 포함하는 제1입력단자부(240a)와, 상기 제1입력단자부(240a)가 연결된 3개의 코일유닛(220) 외의 다른 코일유닛(220) 중 선택된 3개의 코일유닛(220)에 각각 연결되는 3상 입력단(242-4, 242-5, 242-6)을 포함하는 제2입력단자부(240b)를 포함할 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 구동모터의 회로 수는 2개로 구성되며, 2개의 회로는 각각 병렬로 설계된다. 또한 각각의 회로에는 제1입력단자부(240a) 및 제2입력단자부(240b)가 개별적으로 구비되고, 이를 통해 각 회로에는 동일한 위상의 전류가 인가될 수 있다.

따라서 이와 같은 구성에 의해 본 발명은 3상 연결부가 단순화될 수 있으며, 제1입력단자부(240a) 및 제2입력단자부(240b)의 3상 입력단(242-1, 242-2, 242-3, 242-4, 242-5, 242-6) 각각의 길이를 최소화하여 구동모터의 축 방향 길이를 감소시킬 수 있다.

상기 레졸버(400)는 상기 로터(100)의 함몰홈(104)의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 형성되어 상기 함몰홈(104) 내에 삽입되고, 상기 로터(100)의 변위를 센싱하는 역할을 수행한다. 이와 같은 레졸버(400) 자체의 기능은 당업자에게는 자명한 사항이므로, 레졸버(400)의 기능에 대한 설명은 생략하도록 한다.

그리고 본 실시예는 상기 로터(100) 및 상기 스테이터(200)를 감싸도록 구비되는 케이스(300)를 더 포함한다.

본 실시예에서 상기 케이스(300)는 상기 로터(100) 및 상기 스테이터(200)가 수용되는 수용공간(312)이 형성되고, 일면이 개구된 메인하우징(310)과, 상기 메인하우징(310)의 개구된 일면을 차폐하도록 구비되며, 상기 제1입력단자부(240a) 및 상기 제2입력단자부(240b)가 통과하도록 형성된 한 쌍의 관통홀(322a, 322b)을 포함하는 커버하우징(320)을 포함한다.

보다 구체적으로 상기 로터(100) 및 상기 스테이터(200)의 조립체는 상기 메인하우징(310)에 압입되어 상기 수용공간(312) 내에 수용되며, 상기 커버하우징(320)은 상기 메인하우징(310)과 둘레부가 상호 체결되어 상기 메인하우징(310)의 개구된 일면을 차폐하게 된다.

그리고 상기 제1입력단자부(240a)가 통과하는 제1관통홀(322a)은 상기 제1입력단자부(240a)의 3상 입력단(242-1, 242-2, 242-3)을, 상기 제2입력단자부(240b)가 통과하는 제2관통홀(322b)은 상기 제2입력단자부(240b)의 3상 입력단(242-4, 242-5, 242-6)을 동시에 통과시킬 수 있도록 곡선 형태의 장홀 형태로 형성된다.

또한 본 실시예에서 상기 케이스(300)는 상기 제1관통홀(322a) 및 상기 제2관통홀(322b)에 구비되는 한 쌍의 절연부재(330) 및 한 쌍의 보조커버(340)를 더 포함한다.

상기 절연부재(330)는 상기 관통홀(322a, 322b)에 대응되는 형상으로 구비되어 상기 한 쌍의 관통홀(322a, 322b)에 각각 삽입되며, 절연 재질로 형성되어 상기 케이스(300) 내부 및 외부를 서로 전기적으로 차단하게 된다.

또한 상기 절연부재(330)에는 상기 제1입력단자부(240a) 또는 상기 제2입력단자부(240b)의 3상 입력단(242-1, 242-2, 242-3, 242-4, 242-5, 242-6)이 개별적으로 통과하여 고정되는 단자통과홀(332)이 형성된다.

상기 보조커버(340)는 상기 절연부재(330)의 외측에 구비되어 상기 관통홀(322a, 322b)을 차폐하는 역할을 수행한다.

더불어 상기 보조커버(340)에는 상기 절연부재(330)와 마찬가지로, 상기 제1입력단자부(240a) 또는 상기 제2입력단자부(240b)의 3상 입력단(242-1, 242-2, 242-3, 242-4, 242-5, 242-6)이 개별적으로 통과하여 고정되는 단자통과홀(342)이 형성된다.

또한 본 실시예에서 상기 보조커버(340)의 둘레에는, 상기 관통홀(322a, 322b)의 내주면에 접촉되어 실링 기능을 수행하는 실링부(344)가 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 케이스(300) 내부로 수분이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

상기 실링부(344)는 상기 보조커버(340)의 둘레를 따라 고무, 우레탄 등과 같이 탄성을 가지는 재료가 구비된 형태일 수도 있으며, 또는 공지된 수밀성 수지가 코팅된 형태일 수도 있다.

한편 본 실시예에서 상기 케이스(300)의 제2방향 측에는 상기 로터(104)의 함몰홈(104)이 노출되는 개구홀이 형성된 형태를 가지며, 이와 같은 개구홀에는 고정지그(500)가 구비될 수 있다.

상기 고정지그(500)는 상기 레졸버(400)를 고정하는 역할을 수행하는 구성요소로서, 상기 케이스(300)의 개구홀을 통해 상기 함몰홈(104)에 삽입된 상태로 상기 케이스(300)에 고정된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터에 있어서, 고정지그(500)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동모터에 있어서, 고정지그(500)에 레졸버(400)가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 고정지그(500)는 삽입부(510) 및 체결부(520)를 포함한다.

상기 삽입부(510)에는 상기 레졸버(400)가 삽입 고정되는 고정홀(512)이 형성되고, 상기 로터(100)의 함몰홈(104)에 삽입될 수 있도록 상기 삽입부(510)의 외경은 상기 함몰홈(104)의 내경에 대응되도록 형성된다.

또한 상기 레졸버(400)는 이와 같은 삽입부(510)의 고정홀(512)의 내경에 대응되는 외경을 가지도록 형성되어, 상기 고정홀(512)의 내측에 안정적으로 고정될 수 있다.

상기 체결부(520)는 상기 삽입부(510)의 제1방향 측 단부에 연결되고, 상기 체결부(520)보다 큰 직경을 가지도록 형성되어 상기 함몰홈(104)의 외부에서 상기 케이스(300), 구체적으로 커버하우징(310)에 체결됨에 따라 상기 고정지그(500)가 고정될 수 있도록 한다.

이와 같이 본 실시예는 상기 고정지그(500)에 의해 로터(100) 내측에 레졸버(400)가 독립적으로 삽입된 상태를 가지도록 함으로써 케이스(300)를 분해하지 않고도 상기 고정지그(500)만을 분리하는 것으로 레졸버(400)를 외부로 인출 가능하도록 할 수 있으며, 이에 따라 레졸버(400)의 유지/보수를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 레졸버(400)가 로터(100) 내에 삽입됨에 따라 구동모터의 무게 중심을 기준으로 하여 로터(100)의 구동축(102)에 보다 인접하게 되므로, 센싱 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.

더불어 상기 레졸버(400)는 독립모듈형으로 형성되어 상기 함몰홈(104)으로부터 탈착 가능하게 형성될 수 있다.

한편 도 3 및 도 4와 함께 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에서 상기 로터(100)의 함몰홈(104) 내측에는 제2방향 측으로 돌출된 연결돌기(106)가 형성되며, 상기 레졸버(400)에는 상기 연결돌기(106)가 삽입되는 돌기삽입홀(410)이 형성된다.

또한 상기 레졸버(400)에는 상기 돌기삽입홀(410)의 외측에서 서로 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 핀홀(412)이 더 형성되며, 이와 같은 핀홀(412)에는 상기 로터(100)의 연결돌기(106) 및 상기 레졸버(400)를 서로 고정시키는 고정핀(420)이 구비될 수 있다.

즉 상기 고정핀(420)에 의해 상기 로터(100)와 상기 레졸버(400)는 서로 고정되도록 체결되며, 상기 로터(100)가 회전할 경우 상기 레졸버(400)가 함께 회전되어 상기 로터(100)의 회전 변위를 측정할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 로터
102: 구동축
104: 함몰홈
106: 연결돌기
110: 자석수용부
120: 영구자석
200: 스테이터
210: 코어
220: 코일유닛
230: 엔드턴
240a: 제1입력단자부
240b: 제2입력단자부
242-1~242-6: 3상 입력단
300: 케이스
310: 메인하우징
320: 커버하우징
322a: 제1관통홀
322b: 제2관통홀
330: 절연부재
332: 단자통과홀
340: 보조커버
342: 단자통과홀
344: 실링부
400: 레졸버
410: 돌기삽입홀
412: 핀홀
420: 고정핀
500: 고정지그
510: 삽입부
512: 고정홀
520: 체결부

Claims (7)

1. 제1방향으로 구동축이 돌출되며, 내측에는 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향 측으로 개구된 함몰홈을 포함하는 로터;
   상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되며, 코일유닛이 권선된 복수의 코어를 포함하는 스테이터; 및
   상기 함몰홈의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 형성되어 상기 함몰홈 내에 삽입되고, 상기 로터의 변위를 센싱하는 레졸버;
   를 포함하며,
   상기 함몰홈의 내측에는 제2방향 측으로 돌출된 연결돌기가 형성되고, 상기 레졸버에는 상기 연결돌기가 삽입되는 돌기삽입홀 및 상기 돌기삽입홀의 외측으로 연장되는 핀홀이 형성되며,
   상기 핀홀에 삽입되어 상기 연결돌기 및 상기 레졸버를 서로 고정시키는 고정핀을 더 포함하여,
   상기 로터가 회전할 경우 상기 레졸버가 함께 회전되어 상기 로터의 회전 변위를 측정할 수 있도록 형성되는,
   로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로터 및 상기 스테이터를 감싸도록 구비되는 케이스를 더 포함하는,
   로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 케이스의 제2방향 측에는 상기 함몰홈이 노출되는 개구홀이 형성되며,
   상기 레졸버를 고정 가능하게 구비되고, 상기 개구홀을 통해 상기 함몰홈에 삽입된 상태로 상기 케이스에 고정되는 고정지그를 더 포함하는,
   로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정지그는,
   상기 레졸버가 삽입 고정되는 고정홀이 형성되며, 상기 함몰홈에 삽입되는 삽입부; 및
   상기 삽입부와 연결되고, 상기 케이스에 체결되는 체결부;
   를 포함하는,
   로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 레졸버는 독립모듈형으로 형성되어 상기 함몰홈으로부터 탈착 가능하게 형성되는,
   로터 내 레졸버 삽입 구조를 가지는 구동모터.
6. 삭제
7. 삭제

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