KR102452161B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내측 바닥면에 돌출 형성되어 스테이터의 티스의 끝단면과 접촉하여 지지하는 티스지지부를 포함하는 모터의 하우징을 제공하여, 스테이터의 조립 불 균일로 인하여 발생할 수 있는 코깅토크의 발생을 방지할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스테이터 코어에서 내향하여 복수의 티스가 형성된 스테이터가 내부에 포함된 모터에 관한 것이다.

코깅토크는 영구자석을 사용하는 모터에서 필연적으로 나타나는 스테이터의 비 균일 토크로서, 모터의 자기 에너지가 최소인 위치 즉, 평형 상태로 이동하려는 반경 방향의 토크를 의미한다.

자석의 N극과 S극의 경계 부근에서 자속의 급격한 변화는 코깅 토크(cogging torque)를 발생시킨다. 코깅토크는 소음과 진동의 원인이 되고, 모터의 성능을 떨어뜨리기 때문에 이를 저감시키는 것이 중요하다. 특히, 정밀한 위치 제어를 위한 액츄에이터에 사용되는 모터는 코깅토크를 저감시키는 것이 무엇보다 중요하다.

스테이터의 티스와 로터의 마그넷은 대향 배치되는데, 스테이터의 티스의 에지 영역에서 자속밀도 변화에 의한 코깅이 발생할 수 있다. 특히, 복수의 스테이터의 티스의 끝단면들이 진원을 이루지 못하는 경우 코깅토크가 발생할 수 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테이터의 티스의 끝단면들이 진원(眞圓)이 되도록 유도하여 코깅토크를 저감시킬 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, 내측 바닥면에 돌출 형성되어 스테이터의 티스의 끝단면과 접촉하여 지지하는 티스지지부를 포함하는 모터의 하우징을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부의 외경은 복수의 상기 티스의 끝단면이 이루는 가상의 원의 내경과 대응되게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부는 외측벽에서 돌출 형성되어 상호 인접하는 상기 티스의 끝단면 사이에 끼움 결합되는 가이드를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징은 내측에 상기 베어링을 수용하는 베어링 포켓부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부는 상기 베어링 포켓부의 외측벽으로 이루어질 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 발명은 내부에 복수의 티스를 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터와, 상기 로터에 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 및 내측 바닥면에 돌출 형성되어 상기 스테이터의 티스의 끝단면과 접촉하여 지지하는 티스지지부를 포함하는 하우징을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부의 외경은 복수의 상기 티스의 끝단면이 이루는 가상의 원의 내경과 대응되게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부는 외측벽에서 돌출 형성되어 상호 인접하는 상기 티스의 끝단면 사이에 끼움 결합되는 가이드를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징은 내측에 상기 베어링을 수용하는 베어링 포켓부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스지지부는 상기 외측벽이 이루는 상기 베어링 포켓부의 외경은 복수의 상기 티스의 끝단면이 이루는 가상의 원의 내경과 대응될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징의 바닥면에서 돌출 형성되어 스테이터의 티스의 끝단면을 접촉 지지하는 티스지지부를 구비함으로써, 스테이터의 조립 불 균일로 인하여 발생할 수 있는 코깅토크의 발생을 방지할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 스테이터를 도시한 도면,
도 3은 티스지지부를 도시한 도면,
도 4는 티스지지부에 끼워지는 스테이터를 도시한 도면,
도 5는 티스지지부의 변형례를 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.

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.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.

도 1를 참조하면, 본 발명에 의한 모터(10)는 하우징(100)과, 스테이터(200)와, 로터(300)와, 샤프트(400)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 원통 형상으로 형성되어 내부에 스테이터(200)와 로터(300)가 장착될 수 있는 공간이 마련된다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 차량에 장착되는 특성상 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다.

도 2는 스테이터를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 스테이터(200)는 스테이터 코어(210)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 스테이터 코어(210)에는 회전 자계를 형성하는 코일(도 1의 220)이 권선될 수 있다. 스테이터 코어(210)에 감긴 코일(220)은 절연체가 감싸 절연될 수 있다. 한편, 스테이터 코어(210)는 복수 개의 분할 코어가 결합되어 제작될 수 있다.

스테이터 코어(210)에는 내측으로 연장 형성되는 복수 개의 티스(230)가 마련된다. 도 2에서 총 9개의 티스(230)를 도시하고 있으나, 일 실시예에 따른 모터는 이에 한정되지 않으며, 모터의 극수에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다.

인접하는 티스(230) 사이의 공간은 코일이 감기는 슬롯 공간에 해당한다.

티스(230)의 끝단부는 폭방향으로 확장되어 있으며, 스테이터 코어(210)의 중심(C)을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 코깅토크 절감을 위해서는 티스(230)의 끝단면(231)은 스테이터 코어(110)의 중심(C)을 기준으로 하는 가상의 진원(O)을 이루는 것이 코깅 토크 절감에 유리하다.

도 1을 참조하면, 로터(300)는 스테이터(200)와 회전 가능하게 배치된다. 로터(200)는 로터 코어의 내부에 마그넷이 부착되거나 로터 코어의 외주면에 마그넷이 부착될 수 있다. 로터(300)에 부착된 마그넷은 스테이터(200)와의 전자기적 상호작용을 유발시켜 로터(300)를 회전시킨다. 로터(300)의 중앙부에는 회전축(400)이 결합될 수 있다. 따라서, 로터(300)가 회전하는 경우 회전축(400)도 같이 회전한다. 이때, 회전축(300)은 베어링(500)에 의해 지지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터(10)의 하우징(100)은 티스지지부(도 1의 110)를 포함할 수 있다. 티스지지부(110)는 스테이터(200)의 티스(230)의 하부의 끝단면을 접촉 지지하여 스테이터(200)를 고정하는 역할을 한다.

도 3은 티스지지부를 도시한 도면이다. 이러한, 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 및 도 3을 참조하면, 티스지지부(110)는 하우징(100)의 바닥면에서 돌출 형성될 수 있다. 스테이터(200)는 복 수개의 분할된 스테이터 코어(210)가 상호 조합되어 이루어질 수 있는데, 조립상 공차 또는 진동으로 인하여 티스(230)의 끝단면(231)이 이루는 진원(도 2의 O)을 이루지 못하고 틀어져 배치될 수 있다.

티스(230)의 끝단면(231)이 원주 방향을 따라 정렬되지 못하면 원주 방형을 따라 로터(300)의 마그넷과 스테이터 코어(210)의 티스(230) 사이에서 자속밀도가 변하기 때문에 코깅토크가 발생할 수 있다.

이때, 티스지지부(110)는 티스(230)를 물리적으로 고정하여 각각의 스테이터 코어(210)에 형성된 티스(230)의 끝단면들이 원주 방향을 따라 정렬되도록 유도하여 코깅토크가 발생하는 것을 방지시킨다.

이러한 티스지지부(110)는 하우징(100)의 바닥면에서 상향하여 돌출 형성될 수 있으며, 외측벽이 각각의 스테이터 코어(210)의 티스(230)의 끝단면(231)과 맞닿도록 환형으로 형성될 수 있다. 이에, 티스지지부(110)의 외경(도 3의 R1)은 복수의 티스(230)가 이루는 가상의 진원(도 2의 O)의 내경(도 2의 R2)과 대응되도록 형성될 수 있다.

티스지지부(110)의 일 실시예로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 티스지지부(110)는 베어링 포켓부(600)의 외측벽으로 이루어질 수 있다. 베어링 포켓부(600)란, 하우징(100)의 바닥면에서 돌출 형성되어 내측에 수용공간을 형성하며 이 수용공간에 베어링(500)을 수용시키는 요소이다. 수용된 베어링(500)은 회전축(400)을 회전 가능하게 지지한다.

이러한 베어링 포켓부(600)의 내측벽은 수용된 베어링(500)의 외륜에 고정되고 외측벽은 티스(230)의 끝단면(231)을 지지하는 티스지지부(110)로 활용될 수 있다.

도 4는 티스지지부에 끼워지는 스테이터를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 티스지지부(110)는 가이드(111)를 포함할 수 있다.

가이드(111)는 티스지지부(110)의 외측벽에서 돌출 형성되어 상호 인접하는 티스(230)의 끝단면(231) 사이에 끼움 결합될 수 있다. 가이드(111)는 회전축(400)의 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고 가이드(111)는 원주 방향을 따라 티스지지부(110)의 외측벽에서 일정 간격마다 형성될 수 있다. 원주 방향을 기준할 때, 상호 인접하는 가이드(111) 사이의 간격은 티스(230)의 끝단부의 폭과 대응되도록 형성될 수 있다.

즉, 인접하는 가이드(111)와, 가이드(111) 사이에 위치한 티스지지부(110)의 외측벽은 티스(230)의 끝단부가 끼워지는 슬롯을 형성하여, 각각의 티스(230)의 끝단면(231)이 진원(도 2의 O)을 이루도록 티스(230)의 위치를 고정하게 된다.

스테이터 코어(210)들의 조립 과정 또는 외부 진동으로 인하여 티스(230)의 끝단면의 정렬이 틀어질 수 있는데, 이렇게 티스지지부(110)는 스테이터(200)의 내주면이 진원을 갖도록 스테이터 코어(210)들을 정렬시켜 고정함으로써, 로터(300)의 마그넷과 티스(230) 사이의 자속밀도 변화를 최소화하여 코깅토크가 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

베어링 포켓부(600)의 외측벽을 티스지지부(110)로 활용하는 경우, 베어링 포켓부(600)의 외측벽에서 볼록하게 돌출 구조를 형성시켜 용이하게 가이드(111)를 구현시킬 수 있다.

도 5는 티스지지부의 변형례를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 티스지지부(110)의 변형례로서, 티스지지부(110)가 베어링 포켓부(600)의 일부가 아니라, 베어링 포켓부(600)와 별도로 하우징(100)의 바닥면에서 돌출 형성된 별도의 부재로 형성되는 것도 가능하다. 이러한, 티스지지부(110) 또한, 스테이터(200)의 티스(230)의 끝단면이 이루는 내주 영역에 대응하여 환형으로 형성될 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터의 하우징 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.

10: 모터
100: 하우징
200: 스테이터
210: 스테이터 코어
220: 코일
230: 티스
231: 끝단면
300: 로터
400: 회전축
500: 베어링
600: 베어링 포켓부

Claims (10)

1. 회전축;
   상기 회전축에 결합된 로터; 및
   상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
   상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
   상기 하우징은 상기 스테이터의 티스와 접촉하는 티스지지부를 포함하고,
   상기 티스지지부는 서로 인접하는 상기 티스 사이에 배치되는 가이드를 포함하고,
   상기 가이드의 원주방향 폭은 서로 인접하는 상기 티스의 끝단면 사이의 원주방향 길이에 대응하고, 상기 가이드의 외측 상면과, 상기 가이드의 외측 상면에 인접하는 상기 티스의 내측 바닥면은 함께 아크 형상을 형성하는 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 티스지지부는 상기 하우징의 바닥면에서 돌출되는 모터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 티스지지부의 외경은 복수의 상기 티스의 끝단면이 이루는 가상의 원의 내경과 동일한 모터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 하우징은 내측에 베어링을 수용하는 베어링 포켓부를 포함하는 모터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 티스지지부의 내경은 상기 베어링 포켓부의 외경과 동일한 모터.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드는 원주 방향을 따라 상기 티스지지부의 외측면에서 일정 간격마다 형성되는 모터.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 티스지지부는 원통형 부재이며, 상기 가이드는 상기 티스지지부의 외측벽에서 돌출되는 모터.
8. 제4 항에 있어서,
   상기 티스지지부와 상기 베어링 포켓부는 일체로 형성되는 모터.
9. 삭제
10. 삭제

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