KR102452163B1

KR102452163B1 - 모터

Info

Publication number: KR102452163B1
Application number: KR1020170098591A
Authority: KR
Inventors: 공봉배
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2022-10-11
Also published as: US11316392B2; CN110999031A; JP2020529821A; EP3664255B1; JP7257379B2; CN110999031B; KR20190014740A; EP3664255A4; WO2019027217A1; EP3664255A1; US20210167648A1

Abstract

본 발명은 회전축과, 상기 회전축과 결합하는 로터 및 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며, 상기 로터는 상기 회전축 외측에 배치되는 로터코어와, 상기 로터코어 외측에 배치되는 마그넷 및 상기 로터코어 및 상기 마그넷을 몰딩하는 몰딩부 및 상기 몰딩부는 상기 마그넷의 상면에 배치되는 상부와, 상기 마그넷의 하면에 배치되는 하부와, 상기 마그넷의 측면에 배치되는 측부 및 상기 측부에서 상기 회전축의 축방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}

실시예는 모터에 관한 것이다.

전동식 조향장치(EPS)는 차량의 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하게 하는 장치이다. 이러한 전동식 조향장치는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)를 통해 모터를 구동하여 차량의 조향축의 구동을 제어한다.

모터는 로터와 스테이터를 포함한다. 로터는 로터 코어와 마그넷을 포함할 수 있다 로터 코어의 외주면에 마그넷이 부착될 수 있다. 그리고 몰딩부는 마그넷과 로터 코어를 감싼다. 이때, 마그넷이 배치된 영역에서 몰딩부의 두께가 얇기 때문에, 해당 영역에서 사출 흐름이 원활하지 않고, 가스의 배출이 원활하지 않을 수 있다. 이는 몰딩부가 미 성형되거나 가스가 몰리고 웰드 라인(weld line) 발생을 야기한다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 몰딩부의 미 성형, 가스 몰림(air trap) 및 웰드 라인 발생을 방지할 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 회전축과, 상기 회전축과 결합하는 로터 및 상기 로터 외측에 배치되는 스테이터를 포함하며, 상기 로터는 상기 회전축 외측에 배치되는 로터코어와, 상기 로터코어 외측에 배치되는 마그넷 및 상기 로터코어 및 상기 마그넷을 몰딩하는 몰딩부 및 상기 몰딩부는 상기 마그넷의 상면에 배치되는 상부와, 상기 마그넷의 하면에 배치되는 하부와, 상기 마그넷의 측면에 배치되는 측부 및 상기 측부에서 상기 회전축의 축방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌출부는 내부에 공간부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 몰딩부의 상기 하부, 상기 상부, 상기 돌출부 및 상기 측부는 일체일 수 있다.

바람직하게는, 상기 몰딩부의 돌출부는, 상기 회전축 방향으로, 상기 몰딩부의 상기 상부 또는 상기 하부 보다 더 돌출될 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌출부의 두께는 상기 상부의 두께, 상기 측부의 두께 및 상기 하부의 두께의 평균값일 수 있다.

바람직하게는, 상기 몰딩부의 상부의 적어도 일부는 상기 로터 코어의 외주면을 기준으로 내측에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터 코어는 상기 회전축 방향으로 배치되는 복수 개의 홀을 포함하고, 상기 몰딩부의 상기 상부의 내측 경계 또는 상기 몰딩부의 상기 하부의 내측 경계는 상기 로터 코어의 외주면과 상기 홀 사이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 로터 코어의 원주 방향을 따라 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌출부는 링형상일 수 있다.

바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 몰딩부의 사출 게이트의 반대편에 형성될 수 있다.

실시예에 따르면, 몰딩부의 돌출부를 통해, 유해한 웰드 라인이나 가스 몰림을 유도함으로써, 몰딩부의 미 성형, 가스 미 배출 및 웰드 라인 발생을 방지할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 측단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시한 로터를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 A-A를 기준으로 하는 로터의 단면도,
도 4는 사출 흐름을 도시한 도면,
도 5는 로터의 평면도,
도 6은 돌출부를 나타낸 확대 단면도,
도 7은 돌출부가 없는 로터에서 가스 몰림과 실시예에 따른 돌출부가 있는 로터에서 가스 몰림을 비교한 도면,
도 8은 돌출부가 없는 로터에서 웰드 라인과 실시예에 따른 돌출부가 있는 로터에서 웰드 라인을 비교한 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 실시예에 따른 모터의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터(10)는, 회전축(100)과, 로터(200)와, 스테이터(300)와, 버스바(400)와, 하우징(500)과, 센싱 마그넷(600)와, 인쇄회로기판(700)을 포함할 수 있다.

회전축(100)은 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 회전축(100)이 회전한다. 회전축(100)은 차량의 조향축과 연결되어 조향축에 동력을 전달할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다.

로터(200)는 로터 코어와, 마그넷을 포함할 수 있다. 로터 코어는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 로터 코어의 중심에는 회전축(100)이 결합하는 홀이 배치될 수 있다. 로터 코어의 외주면에는 마그넷을 가이드 하는 돌기가 돌출될 수 있다. 마그넷은 로터 코어의 외주면에 부착될 수 있다. 복수 개의 마그넷은 일정 간격으로 로터 코어의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

스테이터(300)는 로터(200)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위해 코일이 감길 수 있다. 코일을 감기 위한 스테이터(300)의 구체적인 구성은 다음과 같다. 스테이터(300)는 복수 개의 티스를 포함하는 스테이터 코어를 포함할 수 있다. 스테이터 코어는 환형의 요크 부분이 마련되고, 요크에서 중심방향으로 코일이 감기는 티스가 마련될 수 있다. 티스는 요크 부분의 외주면을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 한편, 스테이터 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터 코어는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.

버스바(400)는 스테이터(300) 위에 배치될 수 있다. 버스바(400)는 환형의 몰드부재 내부에 터미널을 포함할 수 있다.

하우징(500)은 내부에 로터(200)와 스테이터(300)를 수용할 수 있다. 하우징(500)은 몸체(510)와 브라켓(520)을 포함할 수 있다. 몸체(510)는 원통 형상을 갖는다. 몸체(510)는 알루미늄 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 몸체(510)는 상부가 개방된다. 브라켓(520)은 몸체(510)의 개방된 상부를 덮는다. 몸체(510)의 내측에는 스테이터(300)가 위치하며, 스테이터(300)의 내측에 로터(200)가 배치될 수 있다. 브라켓(520)의 중심부에는 제1 베어링(530)이 배치될 수 있다. 그리고 몸체(510)의 바닥면에는 제2 베어링(540)이 배치될 수 있다. 제1 베어링(530)과 제2 베어링(540)은 회전축(100)을 회전 가능하게 지지한다.

센싱 마그넷(600)은 로터(200)와 연동하도록 회전축(100)에 결합되어 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 장치이다.

인쇄회로기판(700)에는 센싱 마그넷(600)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있다. 센서는 센싱 마그넷(600)의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성한다.

도 2는 도 1에서 도시한 로터를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A를 기준으로 하는 로터의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로터(200)는 로터 코어(210)와, 마그넷(220)과, 몰딩부(230)를 포함할 수 있다.

로터 코어(210)는 단일 코어 형태이거나 복수 개의 퍽(puck)이 적층되는 형태일 수 있다. 그리고 로터 코어(210)의 외주면에는 마그넷(220)이 부착된다. 로터 코어(210)가 복수 개의 퍽(puck)이 적층되는 형태일 경우, 마그넷(220)은 각각의 퍽(puck)의 외주면에 부착될 수 있다. 이때, 로터 코어(210)는 마그넷(220)이 일정한 스큐(skew)각을 이루도록 배치될 수 있다.

몰딩부(230)는 로터 코어(210) 및 마그넷(220)을 감싸도록 배치된다. 몰딩부(230)는 마그넷(220)이 로터 코어(210)에 이탈하는 것을 방지하며, 마그넷(220)이 외부 조건으로 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 몰딩부(230)는 상부(231)와, 하부(232)와, 측부(233)와, 돌출부(234)로 구분될 수 있다. 상부(231)와, 하부(232)와, 측부(233)와, 돌출부(234)는 그 위치 및 기능적 특성에 따라 구분되어 설명될 수 있을 뿐, 사출 성형을 통해 구현되는 서로 연결된 하나의 수단이다.

상부(231)는 마그넷(220)의 상면에 배치된다. 측부(233)는 마그넷(220)의 측면에 배치된다. 그리고 하부(232)는 마그넷(220)의 하면에 배치된다. 로터 코어(210)가 복수 개의 퍽(puck)이 적층되고, 각 퍽에 마그넷(220)이 부착되는 형태인 경우, 마그넷(220)의 상면이라 함은 최상단에 위치한 퍽에 배치된 마그넷(220)의 상면에 해당할 수 있다. 그리고, 마그넷(220)의 하면이라 함은 최하단에 위치한 퍽에 배치된 마그넷(220)의 하면에 해당할 수 있다. 상부(231)는 사출 성형 시, 사출 게이트가 연결된 부분이며, 하부(232)는 상부(231)와 측부(233)보다 사출 게이트로부터 떨어진 부분이다.

돌출부(234)는 측부(233)에서 회전축(100)의 축방향으로 돌출되는 부분이다. 구체적으로, 돌출부(234)는 측부(233)와 하부(232)가 연결되는 부분에서 회전축(100)의 축방향으로 돌출되는 형태로 실시될 수 있다. 그리고 돌출부(234)는 로터 코어(210)의 원주 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(234)의 전체적인 형상은 링 형상일 수 있다.

도 4는 사출 흐름을 도시한 도면이고, 도 5는 로터의 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 사출 흐름은 게이트(1)가 연결된 상부(231)에서측부(233)로 흘러 들어가도록 형성되고, 측부(233)에서 다시 돌출부(234)를 거쳐 하부(232)로 흘러가도록 형성된다. 이때, 측부(233)는 사출 흐름 영역이 협소할 수 있다. 도 5를 참조하면, 도 5의 P와 같이, 마그넷(220)으로 인하여 사출 흐름 영역이 협소한 영역에서는, 가스의 배출이 원활하지 않게 되고, 미 성형이나 가스 몰림(air trap) 및 웰드 라인으로 인하여 크랙이 발생할 수 있다.

돌출부(234)는 사출 흐름에 대하여 오버플로워(over flow)를 야기하여, 가스 몰림이나 웰드 라인이 돌출부(234)로 이동하도록 유도한다. 돌출부(234)는 몰딩부(230)의 기능과 무관한 영역이다. 몰딩부(230) 중 가스 몰림(air trap)이 발생한 영역이나 웰드 라인이 발생한 영역은 열 팽창에 취약하고, 수분이나 오일등의 침투에 취약하다. 따라서, 몰딩부(230)의 기능과 무관한 돌출부(234)에 가스의 몰림이나 웰드 라인을 이동시킴으로써, 몰딩부(230)의 기능을 확보하고자 한다.

한편, 도 5를 참조하면, 로터 코어(210)는 복수 개의 홀(211)과 중심홀(212)을 포함할 수 있다. 중심홀(212)은 회전축(도 1의 100)이 관통한다 복수 개의 홀(211)은 중심홀(212)의 둘레를 따라 배치된다. 홀(211)은 로터 코어(210)의 상면과 하면을 관통하여 회전축(도 1의 100)의 축방향을 따라 길게 배치될 수 있다.

상부(231)는 로터 코어(210)의 상면의 일부를 덮는다. 구체적으로, 로터 코어(210)의 반경 방향을 기준할 때, 상부(231)의 내측 경계(231a)는 로터 코어(210)의 외주면(210a)과 홀(211) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상부(231)는 홀(211)을 덮지 않도록 배치될 수 있다. 하부(232)를 도시하진 않았으나, 하부(232)도 상부(231)와 같이, 홀(211)을 덮지 않도록 그 내측 경계가 로터 코어(210)의 외주면(210a)과 홀(211) 사이에 배치될 수 있다.

도 6은 돌출부를 나타낸 확대 단면도이다.

도 6을 참조하면, 돌출부(234)의 길이(h)는 게이트(도 4의 1)의 위치나 모터 내부의 구조에 대응하여 적절하게 설계될수 있다. 예를 들어, 제2 베어링(540) 및 하우징(500)의 바닥면과 닿지 않도록 돌출부(234)의 길이(h)의 최대값이 결정될 수 있다.

한편, 돌출부(234)의 두께(t1)는 게이트(도 4의 1)의 위치 및 돌출부(234)의 길이(h)를 고려하여 적절하게 설계될수 있다. 특히, 상부(도 3의 231)의 두께 및 하부(232)의 두께(t3)가 동일하다고 가정할 때, 돌출부(234)의 두께(t1)는 측부(233)의 두께(t2)와 하부(232)의 두께(t3)의 평균값일 수 있다.

도 7은 돌출부가 없는 로터에서 가스 몰림과 실시예에 따른 돌출부가 있는 로터에서 가스 몰림을 비교한 도면이다.

도 7의 (a)는 돌출부가 없는 일반 로터(2)에서 가스 몰림(B)을 나타낸 것이다. 몰딩부(2a)의 측면 및 하면에 다수의 가스 몰림(B)이 발생함을 확인할 수 있다. 몰딩부(2a)의 측면 및 하면은 로터 코어에서 마그넷이 이탈되는 것을 방지하고, 마그넷(도 2의 220)을 직접적으로 커버하여 마그넷(220)을 보호하는 기능을 수행하는 영역이다. 따라서, 이 부분에서 문제가 발생한 경우, 로터(2)가 손상이 확대되고, 나아가 모터에 치명적인 고장을 유발한다.

도 7의 (b)는 돌출부가 있는 실시예에 따른 모터의 로터(200)에서 가스 몰림(C)을 나타낸 것이다. 몰딩부(230)의 측부(233) 및 하부(232)에서 발생할 다수의 가스 몰림(C)이 돌출부(234)로 이동되었음을 확인할 수 있다. 돌출부(234)는 몰딩부(230)의 기능과 무관한 영역으로, 가스 몰림(C)이 다수 분포하여도, 몰딩부(230)가 제 기능을 실행하는데 영향을 미치지 않는다.

도 8은 돌출부가 없는 로터에서 웰드 라인과 실시예에 따른 돌출부가 있는 로터에서 웰드 라인을 비교한 도면이다.

도 8의 (a)는 돌출부가 없는 일반 로터(2)에서 웰드 라인(D)을 나타낸 것이다. 몰딩부(2a)의 측면 및 하면에 다수의 웰드 라인(D)이 발생함을 확인할 수 있다. 특히, 몰딩부(2a)의 측면은 마그넷의 위치에 따라 두께가 매우 얇은 곳이 존재한다. 따라서, 몰딩부(2a)의 측면에 웰드 라인(D)이 분포하는 경우, 몰딩부(2a)의 크랙 발생 확률이 높아진다.

도 8의 (b)는 돌출부가 있는 실시예에 따른 모터의 로터(200)에서 웰드 라인(E)을 나타낸 것이다. 몰딩부(230)의 측부(233) 및 하부(232)에서 발생할 다수의 웰드 라인(E)이 상당수 돌출부(234)로 이동되었음을 확인할 수 있다. 돌출부(234)는 몰딩부(230)의 기능과 무관한 영역이기 때문에, 크랙이 발생하여도 몰딩부(230)가 제 기능을 실행하는데 영향을 미치지 않는다.

가스 몰림(air trap)이나 웰드 라인(weld line)은 몰딩부의 강성을 약화시키는 요소이다. 일반적으로 가스 몰림과 웰드 라인 발생을 예방하기 위하여, 예열 공정을 거치거나. 몰딩부의 설계 두께보다 두껍게 사출한 이후, 몰딩부를 커팅하는 방안을 사용하였으나. 이는 커팅 공정이 추가되고, 소재가 낭비되는 문제점이 있다.

실시예에 따른 모터는, 사출 흐름에 오버플로워(over flow)를 야기하는 돌출부(234)를 통해, 가스 몰림과 웰드 라인을 돌출부(234)로 이동시킴으로써, 몰딩부(230)의 강성을 확보한다. 따라서, 실시예에 따른 모터를 제조하는데 있어서, 예열 공정 또는 커팅 공정이 필요 없으며, 사출 소재가 낭비되는 문제도 해결할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 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: 회전축
200: 로터
210: 로터 코어
220: 마그넷
230: 몰딩부
231: 상부
232: 하부
233: 측부
234: 돌출부
300: 스테이터
400: 버스바
500: 하우징
600: 센싱 마그넷
700: 인쇄회로기판

Claims

회전축;
상기 회전축에 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하며,
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
상기 로터는 상기 마그넷을 몰딩하는 몰딩부를 포함하고,
상기 몰딩부는
상기 마그넷의 상면에 배치되는 상부;
상기 마그넷의 하면에 배치되는 하부;
상기 마그넷의 측면에 배치되는 측부; 및
상기 측부에서 상기 회전축의 축방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 측부와 하부가 연결되는 부분에 배치되고,
상기 몰딩부의 상부는 상기 로터코어의 상면 및 상기 마그넷의 상면과 접촉하고,
상기 몰딩부의 하부는 상기 로터코어의 하면 및 상기 마그넷의 하면과 접촉하고,
상기 돌출부는 상기 하부에 수직하게 연장되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 내부에 공간부를 포함하는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 몰딩부의 상기 하부, 상기 상부, 상기 돌출부 및 상기 측부는 일체인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 몰딩부의 돌출부는, 상기 회전축 방향으로, 상기 몰딩부의 상기 상부 또는 상기 하부 보다 더 돌출되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 돌출부의 두께는 상기 상부의 두께, 상기 측부의 두께 및 상기 하부의 두께의 평균값인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 몰딩부의 상부의 적어도 일부는 상기 로터 코어의 외주면을 기준으로 내측에 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 로터 코어는 상기 회전축 방향으로 배치되는 복수 개의 홀을 포함하고,
상기 몰딩부의 상기 상부의 내측 경계 또는 상기 몰딩부의 상기 하부의 내측 경계는 상기 로터 코어의 외주면과 상기 홀 사이에 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 로터 코어의 원주 방향을 따라 배치되는 모터.
제8 항에 있어서,
상기 돌출부는 링형상인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 몰딩부의 사출 게이트의 반대편에 형성되는 모터.