KR102468303B1 - Stator and motor having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 티스를 갖는 스테이터 코어; 상기 티스에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 티스는 상기 코일이 감기는 몸체와 상기 몸체에 연결되는 슈를 포함하고, 상기 슈는 복수의 홈을 포함하고, 상기 슈의 내주면의 곡률 중심은 상기 스테이터 코어의 중심과 동일한 스테이터를 제공한다.The present invention is a stator core having a plurality of teeth; It includes a coil wound around the teeth, the teeth include a body around which the coil is wound and a shoe connected to the body, the shoe includes a plurality of grooves, and a center of curvature of an inner circumferential surface of the shoe is the stator Provide a stator equal to the center of the core.

Description

스테이터 및 이를 포함하는 모터{Stator and motor having the same}Stator and motor including the same {Stator and motor having the same}

실시예는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.The embodiment relates to a stator and a motor including the same.

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.An electric power steering system (EPS) is a device that enables a driver to drive safely by ensuring turning stability of a vehicle and providing a quick restoring force. Such an electric steering device controls driving of a steering shaft of a vehicle by driving a motor through an electronic control unit (ECU) according to driving conditions detected by a vehicle speed sensor, a torque angle sensor, and a torque sensor.

모터는 스테이터와 로터를 포함한다. 스테이터는 복수 개의 슬롯을 형성하는 티스를 포함할 수 있으며, 로터는 티스와 마주보는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 인접하는 티스는 상호 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(slot open)을 형성한다. 이때, 로터가 회전하는 과정에서 금속 재질인 스테이터와 빈 공간인 슬롯 오픈의 공기의 투자율 차이로 인하여 코깅 토크가 발생할 수 있다. 이러한 코깅 토크는 소음과 진동의 원인이 되기 때문에 코깅 토크를 줄이는 것이 모터의 품질을 높이는데 무엇보다 중요하다.A motor includes a stator and a rotor. The stator may include teeth forming a plurality of slots, and the rotor may include a plurality of magnets facing the teeth. Adjacent teeth are spaced apart from each other to form a slot open. At this time, cogging torque may occur due to a difference in air permeability between the metal stator and the slot open, which is an empty space, during the rotation of the rotor. Since this cogging torque causes noise and vibration, reducing the cogging torque is of paramount importance in improving the quality of the motor.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코깅 토크를 줄일 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the embodiment is intended to solve the above problems, and an object thereof is to provide a motor capable of reducing cogging torque.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the embodiments are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 복수의 티스를 갖는 스테이터 코어와, 상기 티스에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 티스는 상기 코일이 감기는 몸체와 상기 몸체에 연결되는 슈를 포함하고, 상기 슈는 복수의 홈을 포함하고, 상기 슈의 내주면의 곡률 중심은 상기 스테이터 코어의 중심과 동일한 스테이터를 제공할 수 있다.An embodiment for achieving the above object includes a stator core having a plurality of teeth and a coil wound on the teeth, wherein the teeth include a body around which the coil is wound and a shoe connected to the body, wherein the The shoe may include a plurality of grooves, and a center of curvature of an inner circumferential surface of the shoe may be the same as a center of the stator core.

바람직하게는, 상기 홈은 2개일 수 있다.Preferably, the number of grooves may be two.

바람직하게는, 상기 스테이터 코어의 원주 방향을 기준으로 하는 상기 홈의 폭은 상기 티스의 슬롯 오픈의 폭의 90% 내지 110% 이내일 수 있다.Preferably, the width of the groove based on the circumferential direction of the stator core may be within 90% to 110% of the width of the slot open of the tooth.

실시예는, 회전축과, 상기 회전축이 삽입되는 홀을 포함하는 로터 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는, 복수의 티스를 갖는 스테이터코어와, 상기 티스에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 티스는 상기 코일이 감기는 몸체와 상기 몸체에 연결되는 슈를 포함하고, 상기 슈는 복수의 홈을 포함하고, 상기 슈의 내주면의 곡률 중심은 상기 스테이터 코어의 곡률 중심과 동일하고, 상기 로터는, 원통형상의 로터코어 및 상기 로터코어의 외주면을 둘러싸며 배치되는 복수개의 마그넷을 포함하며, 상기 마그넷은, 상기 로터코어의 외주면과 접촉하는 내주면을 가지며, 상기 로터코어의 외주면이 이루는 각도를 상기 마그넷의 개수로 나눈 각도를 제1 각도라 할 때, 상기 로터코어와 상기 마그넷의 횡단면 상에서 상기 마그넷 내주면의 양 끝 점에서 상기 로터코어의 중심점으로 연장된 제1 및 제2 연장선이 이루는 제2 각도를 가지며, 상기 제1 각도 대비 상기 제2 각도의 비율이 0.92 내지 0.95인 모터를 제공할 수 있다.The embodiment includes a rotating shaft, a rotor including a hole into which the rotating shaft is inserted, and a stator disposed outside the rotor, wherein the stator includes a stator core having a plurality of teeth and a coil wound on the teeth The tooth includes a body around which the coil is wound and a shoe connected to the body, the shoe includes a plurality of grooves, and a center of curvature of an inner circumferential surface of the shoe is the same as a center of curvature of the stator core. , The rotor includes a cylindrical rotor core and a plurality of magnets disposed surrounding the outer circumferential surface of the rotor core, the magnets having an inner circumferential surface in contact with the outer circumferential surface of the rotor core, the outer circumferential surface of the rotor core When an angle obtained by dividing an angle by the number of magnets is referred to as a first angle, the first and second extension lines extending from both end points of the inner circumferential surface of the magnet to the center point of the rotor core on the cross section of the rotor core and the magnet are formed. A motor having a second angle and a ratio of the second angle to the first angle of 0.92 to 0.95 may be provided.

바람직하게는, 상기 로터는, 상기 로터코어와 상기 마그넷의 횡단면 상에서, 상기 마그넷의 외주면의 곡률반경을 제1 반지름이라 하고, 상기 마그넷의 상기 내주면의 곡률반경을 제2 반지름이라 할 때, 상기 제2 반지름 대비 상기 제1 반지름의 비율이 0.5 내지 0.7일 수 있다.Preferably, in the rotor, when the radius of curvature of the outer circumferential surface of the magnet is referred to as a first radius and the radius of curvature of the inner circumferential surface of the magnet is referred to as a second radius on a cross section of the rotor core and the magnet, A ratio of the first radius to the second radius may be 0.5 to 0.7.

바람직하게는, 상기 홈은 2개일 수 있다.Preferably, the number of grooves may be two.

바람직하게는, 2개의 상기 홈은 원주 방향을 기준으로 하는 상기 슈의 폭 중심과 상기 스테이터코어의 중심을 지나는 기준선을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.Preferably, the two grooves may be symmetrically disposed with respect to a reference line passing through a center of width of the shoe based on a circumferential direction and a center of the stator core.

바람직하게는, 단위 회전 동안 코깅 토크 파형의 진동 횟수가 상기 마그넷의 개수와 상기 티스의 개수의 최소공배수의 3배일 수 있다.Preferably, the number of oscillations of the cogging torque waveform during unit rotation may be three times the least common multiple of the number of magnets and the number of teeth.

바람직하게는, 상기 스테이터 코어의 원주 방향을 기준으로 하는 상기 홈의 폭은 상기 티스의 슬롯 오픈의 폭의 90% 내지 110% 이내일 수 있다.Preferably, the width of the groove based on the circumferential direction of the stator core may be within 90% to 110% of the width of the slot open of the tooth.

바람직하게는, 상기 복수 개의 마그넷은 상기 로터코어의 외주면에 1단으로 배치되며, 상기 복수개의 마그넷은 서로 소정간격으로 이격되어 배열될 수 있다.Preferably, the plurality of magnets are disposed in one stage on the outer circumferential surface of the rotor core, and the plurality of magnets may be arranged spaced apart from each other at a predetermined interval.

실시예에 따르면, 스테이터의 티스에 홈을 형성시켜, 코깅 메인 차수를 증가시킴으로써, 코깅 토크를 크게 절감하는 유리한 효과를 제공한다.According to the embodiment, by forming grooves on the teeth of the stator to increase the cogging main order, an advantageous effect of significantly reducing cogging torque is provided.

실시예에 따르면, 6극 9슬롯의 모터에서, 스테이터의 티스에 홈이 배치된 경우, 코깅 메인 차수가 “9차”인 상태에서 코깅 토크가 크게 증가하는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.According to the embodiment, in a 6-pole 9-slot motor, when grooves are arranged on stator teeth, an advantageous effect of preventing a large increase in cogging torque in a state where the cogging main order is “9th order” is provided.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 제1 각도와 제2 각도를 도시한 도면,
도 3은 제1 각도를 도시한 도면,
도 4는 마그넷 폭의 감소율에 대응한 토크 및 토크 리플의 값을 비교하여 나타낸 도면,
도 5는 토크 리플을 저감하기 위한 마그넷의 외주면의 최적 형상을 도시한 도면,
도 6 및 도 7은 고속 회전 조건에서 발생하는 토크 리플을 나타낸 그래프,
도 8은 비교예의 코깅 토크 및 토크 리플과 실시예의 코깅 토크 및 토크 리플을 비교한 표,
도 9는 고속 회전 조건에서 실시예에 따른 모터의 토크 리플을 나타낸 그래프,
도 10 티스의 홈을 도시한 도면,
도 11은 실시예에 따른 모터에 의해 증가하는 코깅 메인 차수를 도시한 표,
도 12는 홈의 폭을 도시한 도면,
도 13은 홈의 폭에 따른 코깅 토크 파형의 변화를 나타낸 표,
도 14는 내주면이 곡면으로 이루어진 슈를 도시한 도면,
도 15는 슈의 내주면이 평면이 상태의 모터의 코깅 토크와, 슈의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어의 스테이터 코어의 중심과 일치하는 모터의 코깅 토크를 비교한 그림,
도 16은 슈의 내주면이 평면이 상태의 모터의 코깅 토크이 편차 및 출력과, 슈의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어의 중심과 일치하는 모터의 코깅 토크의 편차 및 출력을 비교한 그림,
도 17은 실시예에 따른 모터에서, 코깅 메인 차수에 대응한 코깅 토크 개선 상태를 도시한 그림이다.
1 is a view showing a motor according to an embodiment;
2 is a view showing a first angle and a second angle;
3 is a view showing a first angle;
4 is a diagram showing a comparison of torque and torque ripple values corresponding to a reduction rate of a magnet width;
5 is a view showing the optimal shape of the outer circumferential surface of the magnet for reducing torque ripple;
6 and 7 are graphs showing torque ripple generated under high-speed rotation conditions;
8 is a table comparing the cogging torque and torque ripple of Comparative Example and the cogging torque and torque ripple of Example;
9 is a graph showing the torque ripple of the motor according to the embodiment in high-speed rotation conditions;
Figure 10 shows the groove of the teeth;
11 is a table showing the cogging main order increased by the motor according to the embodiment;
12 is a diagram showing the width of a groove;
13 is a table showing changes in cogging torque waveforms according to groove widths;
14 is a view showing a shoe whose inner circumferential surface is made of a curved surface;
15 is a drawing comparing the cogging torque of a motor in which the inner circumferential surface of the shoe is flat and the cogging torque of a motor in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe coincides with the center of the stator core of the stator core;
16 is a drawing comparing the deviation and output of the cogging torque of the motor in which the inner circumferential surface of the shoe is flat, and the deviation and output of the cogging torque of the motor in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe coincides with the center of the stator core,
17 is a diagram illustrating a cogging torque improvement state corresponding to a cogging main order in a motor according to an embodiment.

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 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. And, in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 제1 각도와 제2 각도를 도시한 도면이며, 도 3은 제1 각도를 도시한 도면이다.1 is a view showing a motor according to an embodiment, FIG. 2 is a view showing a first angle and a second angle, and FIG. 3 is a view showing a first angle.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 회전축(100)과, 로터(200)와, 스테이터(300)를 포함할 수 있다.1 to 3 , the motor according to the embodiment may include a rotating shaft 100, a rotor 200, and a stator 300.

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. 회전축(100)은 베어링에 의해 지지될 수 있다.The rotating shaft 100 may be coupled to the rotor 200 . When electromagnetic interaction occurs between the rotor 200 and the stator 300 through current supply, the rotor 200 rotates and the rotation shaft 100 rotates in conjunction with this rotation shaft 100 is connected to the steering shaft of the vehicle Power can be transmitted to the steering shaft. The rotating shaft 100 may be supported by bearings.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치된다. 로터(200)는 로터코어(210)와 로터 코어(210)에 결합하는 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 로터(200)는 마그넷(220)이 로터코어(210)의 외주면에 결합되는 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 타입의 로터(200)는 마그넷(220)의 이탈을 방지하고 결합력을 높이기 위하여 별도의 캔부재(1)가 로터코어(210)에 결합될 수 있다. 또는 마그넷과 로터 코어가 이중 사출되어 일체로 형성될 수 있다.The rotor 200 rotates through electrical interaction with the stator 300. The rotor 200 is disposed inside the stator 300. The rotor 200 may include a rotor core 210 and a magnet 220 coupled to the rotor core 210 . The rotor 200 may be implemented in a type in which the magnet 220 is coupled to the outer circumferential surface of the rotor core 210 . In this type of rotor 200, a separate can member 1 may be coupled to the rotor core 210 in order to prevent the magnet 220 from being separated and to increase coupling force. Alternatively, the magnet and the rotor core may be integrally formed by double injection.

로터(200)는 마그넷이 로터 코어의 내부에 결합되는 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 타입의 로터는 로터 코어 내부에 마그넷이 삽입되는 포켓이 마련될 수 있다. The rotor 200 may be implemented in a type in which a magnet is coupled to the inside of a rotor core. This type of rotor may be provided with pockets in the rotor core into which magnets are inserted.

한편, 로터(200)는 원통형의 단일품인 로터 코어에 마그넷(220)이 1단으로 배치될 수 있다. 여기서, 1단이라 함은, 로터(200)의 외주면에 스큐(skew)가 없도록 마그넷(220)이 배치될 수 있는 구조를 의미한다. 따라서, 로터코어(210)의 종단면과 마그넷(220)의 종단면를 기준할 때, 로터코어(210)의 높이와 마그넷(220)의 높이가 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 높이 방향을 기준하여, 마그넷(220)이 로터코어 전체를 덮도록 실시될 수 있다.Meanwhile, in the rotor 200, the magnets 220 may be disposed in one stage in the rotor core, which is a single cylindrical unit. Here, the first stage means a structure in which the magnet 220 can be disposed so that there is no skew on the outer circumferential surface of the rotor 200 . Therefore, when the longitudinal cross-section of the rotor core 210 and the longitudinal cross-section of the magnet 220 are referenced, the height of the rotor core 210 and the height of the magnet 220 may be formed to be the same. That is, based on the height direction, the magnet 220 may cover the entire rotor core.

스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치될 수 있다. 스테이터(300)는 로터(200)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(200)의 회전을 유도한다.The stator 300 may be disposed outside the rotor 200 . The stator 300 causes an electrical interaction with the rotor 200 to induce rotation of the rotor 200 .

센싱 마그넷(2)은 로터(200)와 연동하도록 회전축(100)에 결합되어 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 장치이다. 이러한 센싱 마그넷은 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 마그넷과 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다. 센싱 마그넷(2)은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다. 메인 마그넷은 모터의 로터에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다. 서브 마그넷은 메인 마그넷 보다 세분화되어 많은 극으로 이루어진다. 이에 따라, 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하며, 모터의 구동을 더 부드럽게 할 수 있다. The sensing magnet 2 is a device for detecting the position of the rotor 200 by being coupled to the rotating shaft 100 so as to interlock with the rotor 200 . This sensing magnet may include a magnet and a sensing plate. The magnet and the sensing plate may be coaxially coupled. The sensing magnet 2 may include a main magnet disposed in a circumferential direction adjacent to a hole forming an inner circumferential surface and a sub magnet formed at an edge. The main magnet may be arranged identically to the drive magnet inserted into the rotor of the motor. The sub-magnet is more subdivided than the main magnet and consists of many poles. Accordingly, it is possible to divide and measure the rotation angle more minutely, and the driving of the motor can be smoother.

센싱 플레이트는 원판 형태의 금속 재질로 형성될 수 있다. 센싱 플레이트의 상면에는 센싱 마그넷이 결합될 수 있다. 그리고 센싱 플레이트는 샤프트에 결합될 수 있다. 센싱 플레이트에는 샤프트가 관통하는 홀이 형성된다.The sensing plate may be formed of a disc-shaped metal material. A sensing magnet may be coupled to an upper surface of the sensing plate. And the sensing plate may be coupled to the shaft. A hole through which a shaft passes is formed in the sensing plate.

인쇄회로기판(3)에는 센싱 마그넷의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있다. 센서는 메인 마그넷 또는 서브 마그넷의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성한다. 인쇄회로기판(3)은 하우징의 커버의 하면에 결합되어 센서가 센싱 마그넷을 마주 보도록 센싱 마그넷 위에 설치될 수 있다.A sensor for sensing the magnetic force of the sensing magnet may be disposed on the printed circuit board 3 . In this case, the sensor may be a Hall IC. The sensor generates a sensing signal by detecting a change in the N pole and S pole of the main magnet or sub magnet. The printed circuit board 3 may be coupled to the lower surface of the cover of the housing and installed on the sensing magnet so that the sensor faces the sensing magnet.

실시예에 따른 모터는 마그넷(220)의 폭을 줄여 단위 주기 당 코깅 토크 파형의 진동수를 늘림으로써, 코깅 토크 및 토크 리플을 줄이고자 한다. 이에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다. 실시예를 설명함에 있어 마그넷(220)의 폭이란, 로터코어(210)와 접촉하는 마그넷(220)의 내주면이 이루는 호의 길이로 정의될 수 있다.The motor according to the embodiment attempts to reduce cogging torque and torque ripple by increasing the frequency of the cogging torque waveform per unit period by reducing the width of the magnet 220 . A detailed explanation of this is as follows. In describing the embodiment, the width of the magnet 220 may be defined as the length of an arc formed by the inner circumferential surface of the magnet 220 in contact with the rotor core 210 .

도 2 및 도 3을 참조하면, 로터코어(210)의 외주면에 복수 개의 마그넷(220)이 부착된다. 그리고 스테이터(300)는 복수 개의 티스(320)를 포함할 수 있다. 마그넷(220)과 티스(320)는 상호 마주보도록 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , a plurality of magnets 220 are attached to the outer circumferential surface of the rotor core 210 . Also, the stator 300 may include a plurality of teeth 320 . The magnet 220 and the teeth 320 may be disposed to face each other.

예를 들어, 마그넷(220)은 6개이며, 티스(320)가 9개가 마련되는 6극 9슬롯의 모터일 수 있다. 티스(320)의 개수는 슬롯의 개수와 대응된다. 그리고, 마그넷(220)은 로터코어(210)의 원주방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 배치될 수 있다. For example, the number of magnets 220 may be 6, and a 6-pole, 9-slot motor having 9 teeth 320 may be provided. The number of teeth 320 corresponds to the number of slots. Also, N poles and S poles of the magnets 220 may be alternately disposed along the circumferential direction of the rotor core 210 .

마그넷(220)의 내주면(211)은 로터코어(210)의 외주면과 접촉한다. 실시예에 따른 모터의 마그넷(220)의 폭은 제1 각도(R1)와 제2 각도(R2)를 통해 설명 가능하다.The inner circumferential surface 211 of the magnet 220 contacts the outer circumferential surface of the rotor core 210 . The width of the magnet 220 of the motor according to the embodiment can be explained through a first angle R1 and a second angle R2.

먼저, 제1 각도(R1)란. 로터코어(210)의 외주면이 이루는 각도인 360도를 마그넷(220)의 개수로 나눈 각도를 나타낸다. 예를 들어, 마그넷(220)의 개수가 6개인 경우, 제1 각도 (R1)는 60도이다. 이러한 제1 각도(R1)에 대응하는 로터코어(210)의 호의 길이가 마그넷(220)의 폭을 설정하는 기준이 된다. 이때, 실제 마그넷(220)의 폭은 로터코어(210)의 외주면에 형성되어 마그넷(220)을 가이드 하는 돌기의 폭을 고려하여 가감이 있을 수 있다.First, what is the first angle R1? It represents an angle obtained by dividing 360 degrees, which is an angle formed by the outer circumferential surface of the rotor core 210, by the number of magnets 220. For example, when the number of magnets 220 is 6, the first angle R1 is 60 degrees. The length of the arc of the rotor core 210 corresponding to the first angle R1 becomes a criterion for setting the width of the magnet 220. At this time, the width of the actual magnet 220 may be adjusted in consideration of the width of the protrusion formed on the outer circumferential surface of the rotor core 210 to guide the magnet 220 .

다음으로, 제2 각도(R2)란, 제1 연장선(L1)과 제2 연장선(L2)이 이루는 각을 의미한다. 여기서, 제1 연장선(L1)은 마그넷(220)의 횡단면 상에서 내주면(210)의 어느 한 측 끝점에서 로터코어(210)의 중심점(C)으로 연장된 가상의 선을 의미한다. 여기서 마그넷(220)의 횡단면이라 함은, 모터의 축방향에 수직한 방향으로 자른 마그넷(220)의 단면을 의미한다.Next, the second angle R2 means an angle formed by the first extension line L1 and the second extension line L2. Here, the first extension line L1 means a virtual line extending from one end point of the inner circumferential surface 210 to the center point C of the rotor core 210 on the cross section of the magnet 220 . Here, the cross section of the magnet 220 means a cross section of the magnet 220 cut in a direction perpendicular to the axial direction of the motor.

이러한 제1 연장선(L1)과 제2 연장선(L2)의 사잇각인 제2 각도(R2)에 대응하는 로터코어(210)의 호의 길이가 마그넷(220)의 폭을 설정하는 또 다른 기준이 된다.The length of the arc of the rotor core 210 corresponding to the second angle R2, which is the angle between the first extension line L1 and the second extension line L2, is another criterion for setting the width of the magnet 220.

제1 각도(R1)는 종래의 마그넷(220) 폭을 설정하는 기준이 되는 각도이며, 제2 각도(R2)는 제1 각도(R1)를 기준으로 하는 마그넷(220)의 폭보다 작은 폭을 갖도록 마그넷(220)의 폭을 설정하는 기준이 되는 각도이다.The first angle R1 is a reference angle for setting the width of the conventional magnet 220, and the second angle R2 is a width smaller than the width of the magnet 220 based on the first angle R1. It is an angle that is a criterion for setting the width of the magnet 220 to have.

도 4는 마그넷 폭의 감소율에 대응한 토크 및 토크 리플의 값을 비교하여 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a comparison between torque and torque ripple values corresponding to a reduction rate of a magnet width.

도 4를 참조하면, 6극 9슬롯의 모터의 경우, 제1 각도(R1) 대비 제2 각도(R2)의 비율이 0.92 내지 0.95인 지점에서 목표 기준이 되는 토크 리플을 나타내는 기준선(B)보다 낮은 토크 리플이 측정됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 4 , in the case of a 6-pole 9-slot motor, the ratio of the first angle R1 to the second angle R2 is 0.92 to 0.95 than the reference line B indicating the torque ripple that is the target standard. It can be seen that low torque ripple is measured.

아울러, 제1 각도(R1) 대비 제2 각도(R2)의 비율이 0.92 내지 0.95인 지점에서 토크는 목표 기준이 되는 토크를 나타내는 기준선(A)보다 높게 측정되어 요구되는 토크도 만족함을 알 수 있다.In addition, at a point where the ratio of the second angle R2 to the first angle R1 is 0.92 to 0.95, the torque is measured higher than the reference line A representing the target torque, indicating that the required torque is also satisfied. .

도 5는 토크 리플을 저감하기 위한 마그넷의 외주면의 최적 형상을 도시한 도면이다.5 is a diagram showing an optimal shape of an outer circumferential surface of a magnet for reducing torque ripple.

도 5를 참조하면, 로터코어(210)의 중심(C)에서 마그넷(220)의 외주면까지 가장 멀리떨어진 마그넷(220)의 외주면 상 지점을 도 5의 P라 한다. 그리고 로터코어(210)의 중심(C)과 도 5의 P를 잇는 가상의 기준선을 도 5의 Z라 한다.Referring to FIG. 5 , a point on the outer circumferential surface of the magnet 220 farthest from the center C of the rotor core 210 to the outer circumferential surface of the magnet 220 is referred to as P in FIG. 5 . Also, a virtual reference line connecting the center C of the rotor core 210 and P in FIG. 5 is referred to as Z in FIG.

일반적으로 마그넷(220)의 외주면은 도 5의 S1을 따라 배치되도록 설계된다. 도 5의 S1은 도 5의 기준선(Z) 상에서 중심(C)과 떨어진 제1 원점(P1)에서 도 5의 P까지의 거리를 반지름(F1)으로 하는 원주를 나타내는 선이다.In general, the outer circumferential surface of the magnet 220 is designed to be disposed along S1 in FIG. 5 . S1 in FIG. 5 is a line representing a circumference whose radius F1 is the distance from the first origin point P1 away from the center C on the reference line Z in FIG. 5 to P in FIG. 5 .

반면에, 실시예에 따른 로터의 마그넷(220)의 외주면은 도 5의 S2를 따라 배치되도록 설계된다. 도 5의 S2는 도 5의 기준선(Z) 상에서 중심(C)과 떨어진 제2 원점(P2)에서 도 5의 P까지의 거리를 제1 반지름(F2)으로 하는 원주를 나타내는 선이다. 여기서, 제2 원점(P2)는 로터코어(210)의 반경방향으로 제1 원점(P1)의 외측에 배치된다.On the other hand, the outer circumferential surface of the magnet 220 of the rotor according to the embodiment is designed to be disposed along S2 in FIG. 5 . S2 in FIG. 5 is a line representing the circumference of which the first radius F2 is the distance from the second origin point P2 away from the center C on the reference line Z in FIG. 5 to P in FIG. 5 . Here, the second origin point P2 is disposed outside the first origin point P1 in the radial direction of the rotor core 210 .

이러한 마그넷(220)의 외주면의 형상은 고속 조건에서 토크 리플을 저감하기 위한 것이다.The shape of the outer circumferential surface of the magnet 220 is to reduce torque ripple under high-speed conditions.

도 6 및 도 7은 고속 회전 조건에서 발생하는 토크 리플을 나타낸 그래프이다.6 and 7 are graphs showing torque ripple generated under high-speed rotation conditions.

도 6 및 도 7을 참조하면, 외주면이 도 5의 S1을 따라 형성된 마그넷이 포함된 모터의 경우, 도 6의 A와 도 7의 A에서 도시한 바와 같이, 800hz 영역에서 노이즈가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 800hz는 해당 모터가 2900rpm으로 회전하는 상태로, 고속 회전에서 토크 리플이 크게 증가함으로 알 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, in the case of a motor including a magnet whose outer circumferential surface is formed along S1 in FIG. 5, as shown in A and A of FIG. 6, noise increases significantly in the 800hz region. You can check. 800hz is a state in which the motor rotates at 2900rpm, and it can be seen that the torque ripple greatly increases in high-speed rotation.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 로터는 이러한 토크 리플을 줄이고자, 도 5의 S2와 같이, 일반적인 마그넷의 외주면보다 작은 곡률반경을 갖도록 마그넷(220)의 외주면의 형상을 변경한다.Referring to FIG. 5 , in order to reduce the torque ripple, the rotor according to the embodiment changes the shape of the outer circumferential surface of the magnet 220 to have a smaller curvature radius than the outer circumferential surface of a general magnet, as shown in S2 of FIG. 5 .

구체적으로, 마그넷(220)은 제2 반지름(F3)이 1이라 할 때, 제1 반지름(F2)이 0.5 내지 0.7이 되도록 설계될 수 있다. 여기서, 제1 반지름(F2)이란, 마그넷(220)의 외주면의 곡률반경으로 제2 원점(P2)에서 도 5의 P까지의 거리이며, 제2 반지름(F3)이란, 마그넷(220)의 내주면의 곡률반경에 해당한다.Specifically, when the second radius F3 is 1, the magnet 220 may be designed such that the first radius F2 is 0.5 to 0.7. Here, the first radius F2 is the radius of curvature of the outer circumferential surface of the magnet 220, and is the distance from the second origin point P2 to P in FIG. 5, and the second radius F3 is the inner circumferential surface of the magnet 220. corresponds to the radius of curvature of

예를 들어, 로터코어(210)의 중심(C)에서 도 5의 P까지의 거리를 20mm라 하면, 제1 반지름(F2)은 11.2mm이며, 제2 반지름(F3)은 17.2mm일 수 있다. 따라서, 로터코어(210)의 중심(C)에서 제2 원점(P2)까지의 거리는 8.8mm에 해당한다.For example, if the distance from the center C of the rotor core 210 to P in FIG. 5 is 20 mm, the first radius F2 may be 11.2 mm and the second radius F3 may be 17.2 mm. . Accordingly, the distance from the center C of the rotor core 210 to the second origin P2 corresponds to 8.8 mm.

위와 같은 조건에서 6극 9슬롯을 가진 모터의 코깅 토크 및 토크 리플을 측정한 결과는 다음과 같다.The results of measuring cogging torque and torque ripple of a motor with 6 poles and 9 slots under the above conditions are as follows.

도 8은 비교예의 코깅 토크 및 토크 리플과 실시예의 코깅 토크 및 토크 리플을 비교한 표이다.8 is a table comparing cogging torque and torque ripple of a comparative example and cogging torque and torque ripple of an embodiment.

도 8을 참조하면, 도 13의 MW는 제1 각도(R1) 대비 제2 각도(R2)의 비율을 나타내며, 도 8의 MOF는 로터코어(210)의 중심(C)에서 제2 원점(P2)까지의 거리를 의미한다.Referring to FIG. 8, MW of FIG. 13 represents the ratio of the second angle R2 to the first angle R1, and the MOF of FIG. 8 is the second origin point P2 at the center C of the rotor core 210. ) is the distance to

비교예의 경우, 제1 각도(R1) 대비 제2 각도(R2)의 비율은 0.885이며, 로터코어(210)의 중심(C)에서 제2 원점(P2)가 5.3mm인 조건이다.In the case of Comparative Example, the ratio of the second angle R2 to the first angle R1 is 0.885, and the condition is that the second origin point P2 is 5.3 mm from the center C of the rotor core 210.

실시예의 경우, 제1 각도(R1) 대비 제2 각도(R2)의 비율은 0.93이며, 로터코어(210)의 중심(C)에서 제2 원점(P2)가 8.8mm인 조건이다.In the case of the embodiment, the ratio of the second angle R2 to the first angle R1 is 0.93, and the condition is that the second origin point P2 is 8.8 mm from the center C of the rotor core 210.

이와 같은 조건에서 비교예와 실시예의 코깅 토크, 토크 리플, 토크를 측정한 결과는 다음과 같다.Under these conditions, the results of measuring the cogging torque, torque ripple, and torque of Comparative Examples and Examples are as follows.

먼저, 비교예의 최대토크와 실시예의 최대토크 큰 차이가 없는 것으로 나타난다. 그러나 코깅 토크와 토크 리플은 크게 감소한 것으로 나타난다. 특히, 고속 토크 리플은 0.1758Nm(비교예)에서 0.0054Nm(실시예)로 크게 감소한 것으로 나타난다. 이는 토크 리플의 저감 목표치보다 크게 낮게 나타난 것이다.First, it appears that there is no significant difference between the maximum torque of the comparative example and the maximum torque of the embodiment. However, cogging torque and torque ripple appear to be greatly reduced. In particular, the high-speed torque ripple appears to be greatly reduced from 0.1758 Nm (comparative example) to 0.0054 Nm (example). This is significantly lower than the torque ripple reduction target.

도 9는 고속 회전 조건에서 실시예에 따른 모터의 토크 리플을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing torque ripple of a motor according to an embodiment in a high-speed rotation condition.

도 9를 참조하면, 도 7의 A와 달리, 800hz 영역에서 노이즈가 크게 감소하여 토크 리플이 감소된 것으로 나타난다.Referring to FIG. 9 , unlike A of FIG. 7 , noise is greatly reduced in the 800 hz region and thus torque ripple is reduced.

도 10 티스의 홈을 도시한 도면이다.Fig. 10 is a diagram showing the groove of a tooth.

도 1 및 도 10을 스테이터(300)는 스테이터코어(300a)와 코일(330)을 포함할 수 있다. The stator 300 shown in FIGS. 1 and 10 may include a stator core 300a and a coil 330.

스테이터코어(300a)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터코어(300a)는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.The stator core 300a may be formed by stacking a plurality of plates in the form of thin steel plates. In addition, the stator core 300a may be formed by combining or connecting a plurality of split cores.

스테이터코어(300a)는 코어는 환형의 요크(310) 부분이 마련되고, 요크(310)에서 중심을 향하여 돌출되는 티스(320)가 마련될 수 있다. 티스(320)에는 코일(330)이 감긴다. 티스(320)는 환형의 요크(310)의 내주면을 따라 일정 간격마다 복수 개가 배치될 수 있다. 도 3에서 총 12개의 티스(320)를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 마그넷(220)의 극수에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다. The stator core 300a may be provided with an annular yoke 310 portion and a tooth 320 protruding from the yoke 310 toward the center. A coil 330 is wound around the teeth 320 . A plurality of teeth 320 may be disposed at regular intervals along the inner circumferential surface of the annular yoke 310 . Although a total of 12 teeth 320 are shown in FIG. 3 , the present invention is not limited thereto and may be variously changed according to the number of poles of the magnet 220 .

로터 코어(210)의 외주면에는 마그넷(220)이 부착될 수 있다. 티스(320)의 끝단은 마그넷(220)을 마주 보도록 배치된다.A magnet 220 may be attached to an outer circumferential surface of the rotor core 210 . The ends of the teeth 320 are disposed to face the magnet 220 .

도 10을 참조하면, 티스(320)는 몸체(321)와 슈(shoe)(322)를 포함할 수 있다. 몸체(321)는 코일(도 1의 330)이 감기는 곳이다. 슈(322)는 몸체(321)의 끝단에 배치된다. 슈(322)의 끝단면은 마그넷(220)을 마주보도록 배치된다. 인접하는 티스(320)와 티스(320)의 사이는 코일(도 1의 330)의 권선 공간(P)으로 형성된다. 인접하는 티스(320)의 슈(322)와 슈(322)는 서로 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(S)을 형성한다. 슬롯 오픈(S)은 권선 공간(P)의 입구로서, 코일을 권선하는 노즐이 삽입되는 곳이다.Referring to FIG. 10 , a tooth 320 may include a body 321 and a shoe 322 . The body 321 is where the coil (330 in FIG. 1) is wound. The shoe 322 is disposed at the end of the body 321. The end surface of the shoe 322 is disposed to face the magnet 220 . Between adjacent teeth 320 and teeth 320, a winding space P of a coil (330 in FIG. 1) is formed. The shoes 322 of adjacent teeth 320 and the shoes 322 are spaced apart from each other to form a slot open (S). Slot open (S) is the entrance of the winding space (P), where the nozzle winding the coil is inserted.

슈(322)의 내주면은 홈(323)을 포함할 수 있다. 홈(323)은 슈(322)의 내주면에서 오목하게 형성될 수 있다. 홈(323)의 형상을 각형으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 그리고, 홈(323)은 스테이터코어(310)의 축 방향을 따라 배치될 수 있다. 다시 말해서, 홈(323)은 스테이터코어(310)의 상단에서 하단까지 스테이터코어(310)의 높이 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.An inner circumferential surface of the shoe 322 may include a groove 323 . The groove 323 may be concavely formed on the inner circumferential surface of the shoe 322 . Although the shape of the groove 323 is shown as an angular shape, the present invention is not limited thereto. Also, the groove 323 may be disposed along the axial direction of the stator core 310 . In other words, the grooves 323 may be disposed along the height direction of the stator core 310 from the top to the bottom of the stator core 310 .

홈(323)은 2개가 배치될 수 있다. 도 10을 참조하면, 티스(320)의 몸체(321)의 폭 중심과 스테이터코어(310)의 중심(C)을 지나는 기준선(L)을 기준으로, 2개의 홈(323)은 대칭되게 배치될 수 있다. 이러한 홈(323)은 자속밀도의 변화를 야기하는 슬롯 오픈(S)과 대응되는 역할을 함으로써, 단위 주기당 코깅 토크의 파형의 진동수를 늘려 코깅 토크를 크게 줄이는 역할을 한다.Two grooves 323 may be disposed. Referring to FIG. 10, based on the reference line L passing through the center of width of the body 321 of the tooth 320 and the center C of the stator core 310, the two grooves 323 are arranged symmetrically. can The groove 323 plays a role corresponding to the slot opening S that causes a change in magnetic flux density, thereby greatly reducing the cogging torque by increasing the frequency of the cogging torque waveform per unit period.

도 11은 실시예에 따른 모터에 의해 증가하는 코깅 메인 차수를 도시한 표이다.11 is a table showing a cogging main order increased by a motor according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 6극 9슬롯의 모터의 경우, 코깅 메인 차수는, 마그넷(220)의 개수인 6과 슬롯의 개수인 9의 최소공배수인 18에 해당한다. 여기서, 코깅 메인 차수란, 모터의 단위 회전(1회전) 당 코깅 토크 파형의 진동 횟수를 의미한다. 여기서 진동 횟수는 피크를 형성하는 코깅 토크 파형의 반복 횟수를 나타낸다. 그리고 슬롯의 개수는 티스(320)의 개수와 대응된다.Referring to FIG. 11 , in the case of a 6-pole 9-slot motor, the cogging main order corresponds to 18, which is the least common multiple of 6, which is the number of magnets 220, and 9, which is the number of slots. Here, the cogging main order means the number of oscillations of the cogging torque waveform per unit rotation (one rotation) of the motor. Here, the number of vibrations represents the number of repetitions of the cogging torque waveform forming the peak. And the number of slots corresponds to the number of teeth 320 .

2개의 홈(323)이 있는 6극 9슬롯의 모터의 경우, 홈(323)에 의해 슬롯 수가 9에서 27로 증가하는 것으로 간주할 수 있기 때문에, 코깅 메인 차수가 18에서 54로 3배가 증가하게 된다. 이렇게 2개의 홈(323)을 통해 코깅 메인 차수를 3배로 늘어나는 것은 코깅 토크 파형의 진동 횟수가 3배로 늘어나는 것을 의미하기 때문에 코깅 토크를 크게 줄일 수 있다. In the case of a 6-pole 9-slot motor with two grooves 323, since the number of slots can be considered to increase from 9 to 27 by the grooves 323, the cogging main order triples from 18 to 54. do. Since increasing the cogging main order three times through the two grooves 323 means that the number of vibrations of the cogging torque waveform increases three times, the cogging torque can be greatly reduced.

도 12는 홈의 폭을 도시한 도면이고, 도 13은 홈의 폭에 따른 코깅 토크 파형의 변화를 나타낸 표이다.12 is a diagram showing the width of a groove, and FIG. 13 is a table showing a change in a cogging torque waveform according to the width of a groove.

도 12 및 도 13을 참조하면, 홈(323)의 폭(W1)은 슬롯 오픈(S)의 폭(W2)의 90% 내지 110% 이내로 설정된다. 여기서, 홈(323)의 폭(W1)은 스테이터코어(310)의 원주 방향을 기준으로, 홈(323)의 입구의 어느 한 측단에서 다른 한 측단까지의 거리를 의미한다. 그리고, 슬롯 오픈(S)의 폭(W2)은 스테이터코어(310)의 원주 방향을 기준으로, 슬롯 오픈(S)의 입구의 어느 한 측단에서 다른 한 측단까지의 거리를 의미한다.Referring to FIGS. 12 and 13 , the width W1 of the groove 323 is set within 90% to 110% of the width W2 of the slot open S. Here, the width W1 of the groove 323 means a distance from one side end of the inlet of the groove 323 to the other side end based on the circumferential direction of the stator core 310 . Also, the width W2 of the slot opening S means the distance from one side end of the entrance of the slot opening S to the other side end based on the circumferential direction of the stator core 310 .

도 13의 (a)에서 도시한 바와 같이, 홈(323)의 폭(W1)이 슬롯 오픈(S)의 폭(W2)의 90% 내지 110%를 벗어난 경우, 코깅 토크 파형에 스테이터의 성분 즉, 마그넷(220)의 극수와 동일한 코깅 메인 차수가 포함되는 문제점이 발생한다.As shown in (a) of FIG. 13, when the width W1 of the groove 323 deviates from 90% to 110% of the width W2 of the slot open S, the cogging torque waveform shows the stator component, that is, , the same cogging main order as the number of poles of the magnet 220 is included.

그러나, 도 13의 (b)에서 도시한 바와 같이, 홈(323)의 폭(W1)이 슬롯 오픈(S)의 폭(W2)의 90% 내지 110% 이내인 경우, 코깅 메인 차수 “54”에 해당하는 코깅 토크 파형만이 검출됨을 확인할 수 있다. However, as shown in (b) of FIG. 13, when the width W1 of the groove 323 is within 90% to 110% of the width W2 of the slot opening S, the cogging main order “54” It can be confirmed that only the cogging torque waveform corresponding to is detected.

슈(322)에 홈(323)이 포함된 경우, 스큐가 없는 로터(200)를 포함하는 상태에서, 코깅 메인 차수가 “9”인 상태에서 코깅 토크의 크기 및 산포가 확대되는 문제가 있다.When the shoe 322 includes the groove 323, there is a problem in that the magnitude and distribution of the cogging torque increase in the state where the rotor 200 has no skew and the cogging main order is “9”.

도 14는 내주면이 곡면으로 이루어진 슈를 도시한 도면이다.14 is a view showing a shoe having a curved inner circumferential surface.

도 14를 참조하면, 실시예에 따른 모터는, 슈(322)의 내주면이 곡률중심이 스테이터 코어(도 2의 310)의 중심(C)과 일치하도록 형성된다. 구체적으로, 복수 개의 슈(322)의 내주면들을 잇는 가상의 원(O) 중심이 스테이터 코어의 스테이터 코어(도 2의 310)의 중심(C)과 일치한다.Referring to FIG. 14 , in the motor according to the embodiment, the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe 322 is formed to coincide with the center C of the stator core (310 in FIG. 2 ). Specifically, the center of an imaginary circle (O) connecting the inner circumferential surfaces of the plurality of shoes 322 coincides with the center (C) of the stator core (310 in FIG. 2 ) of the stator core.

도 15는 슈의 내주면이 평면이 상태의 모터의 코깅 토크와, 슈(322)의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어의 스테이터 코어(310)의 중심(C)과 일치하는 모터의 코깅 토크를 비교한 그림이다.15 compares the cogging torque of a motor in which the inner circumferential surface of the shoe is flat and the cogging torque of a motor in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe 322 coincides with the center C of the stator core 310 of the stator core. It is a picture.

도 15의 A는 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면이 평면인 경우이다. 그리고 도 15의 B는 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어의 스테이터 코어(310)의 중심(C)과 일치하는 경우이다. A of FIG. 15 is a case in which the inner circumferential surface of the shoe is flat in a motor including a 6-pole 9-slot rotor without a skew. 15B is a case in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe coincides with the center C of the stator core 310 in a motor including a 6-pole 9-slot rotor without skew.

도 15의 A를 살펴보면, 코깅 메인 차수 18차에서 코깅 토크를 크게 줄이는 효과가 있으나. 코깅 메인 차수 9차에서 기준값(Refeence)보다 코깅 토크가 크게 증가해버리는 문제가 발생한다.Referring to A of FIG. 15, there is an effect of greatly reducing the cogging torque in the 18th cogging main order. At the ninth cogging main order, a problem arises in which the cogging torque greatly increases than the reference value.

도 15의 B를 살펴보면, 코깅 메인 차수 18차에서 기준값(Reference)보다 코깅 토크를 줄이면서도, 코깅 메인 차수 9차에서도, 기준값(Reference)보다 코깅 토크를 줄이는 효과가 있음을 확인할 수 있다.Looking at B of FIG. 15, it can be seen that there is an effect of reducing the cogging torque than the reference value (Reference) at the 18th cogging main order, and even at the 9th cogging main order, the cogging torque is reduced than the reference value (Reference).

도 16은 슈의 내주면이 평면이 상태의 모터의 코깅 토크이 편차 및 출력과, 슈(322)의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어(310)의 중심(C)과 일치하는 모터의 코깅 토크의 편차 및 출력을 비교한 그림이다.16 shows the deviation and output of the cogging torque of the motor in which the inner circumferential surface of the shoe is flat, and the deviation and output of the cogging torque of the motor in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe 322 coincides with the center C of the stator core 310, and Here is a picture comparing the output.

도 16의 A는 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면이 평면인 경우이다. 그리고 도 16의 B는 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어의 스테이터 코어(310)의 중심(C)과 일치하는 경우이다. A of FIG. 16 is a case in which the inner circumferential surface of the shoe is flat in a motor including a 6-pole 9-slot rotor without a skew. 16B is a case in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe coincides with the center C of the stator core 310 in a motor including a 6-pole 9-slot rotor without skew.

도 16의 A를 살펴보면, 3개의 샘플 실험결과, 코깅 메인 차수 9차에서 코깅 토크의 최대값(0.0107N/m)과 최소값(0.0028N/m)의 편차가 매우 큼을 알 수 있다.Looking at A in FIG. 16, as a result of the three sample experiments, it can be seen that the deviation between the maximum value (0.0107 N/m) and the minimum value (0.0028 N/m) of the cogging torque is very large in the ninth cogging main order.

반면에, 도 16의 B를 살펴보면, 3개의 샘플 실험결과, 코깅 메인 차수 9차에서 코깅 토크의 최대값(0.0012N/m)과 최소값(0.0003N/m)의 편차가 상대적으로 크지 않음을 알 수 있다.On the other hand, looking at B in FIG. 16, as a result of the three sample experiments, it can be seen that the deviation between the maximum value (0.0012 N/m) and minimum value (0.0003 N/m) of the cogging torque in the 9th cogging main order is not relatively large. can

또한. 도 16의 B에서 출력이 도 16의 A보다 약 1% 증가함을 확인할 수 있다.In addition. In B of FIG. 16 , it can be seen that the output is increased by about 1% compared to A in FIG. 16 .

도 17은 실시예에 따른 모터에서, 코깅 메인 차수에 대응한 코깅 토크 개선 상태를 도시한 그림이다.17 is a diagram illustrating a cogging torque improvement state corresponding to a cogging main order in a motor according to an embodiment.

도 17의 빨간색 막대는, 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면이 평면인 경우의 토킹 토크이며, 도 17의 파란색 막대는, 6극 9슬롯이며 스큐가 없는 로터를 포함하는 모터에서 슈의 내주면의 곡률중심이 스테이터 코어(310)의 중심(C)과 일치하는 경우의 코깅 토크이다.The red bar in FIG. 17 is the torque when the inner circumferential surface of the shoe is flat in a motor including a 6-pole, 9-slot, non-skew rotor, and the blue bar in FIG. 17 is a 6-pole, 9-slot, non-skew rotor. This is the cogging torque when the center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe coincides with the center (C) of the stator core 310 in the included motor.

도 17을 참조하면, 코깅 메인 차수 6차와 18차에서는 빨간색 막대가 지시하는 코깅 토크와 파란색 막대가 지시하는 코팅 토크가 크게 차이가 나지 않는다. 반면에. 코깅 메인 차수 9차에서는 파란색 막대가 지시하는 코팅 토크가 빨간색 막대가 지시하는 코깅 토크에 비해 크게 절감되어, 코깅 토크 저감 성능이 크게 개선됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 17, in the 6th and 18th cogging main orders, the cogging torque indicated by the red bar and the coating torque indicated by the blue bar are not significantly different. on the other side. In the ninth cogging main order, it can be seen that the coating torque indicated by the blue bar is greatly reduced compared to the cogging torque indicated by the red bar, and thus the cogging torque reduction performance is greatly improved.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.In the above, a stator and a motor including the stator according to one preferred embodiment of the present invention have been examined in detail with reference to the accompanying drawings.

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. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 회전축
200: 로터
210: 로터코어
220: 마그넷
300: 스테이터
310: 스테이터코어
320: 티스
321: 몸체
322: 슈
323: 홈
330: 코일
100: axis of rotation
200: rotor
210: rotor core
220: magnet
300: stator
310: stator core
320: teeth
321: body
322: shoe
323 Home
330: coil

Claims (10)

회전축;
상기 회전축이 삽입되는 홀을 포함하는 로터; 및
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는,
복수의 티스를 갖는 스테이터코어와, 상기 티스에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 티스는 상기 코일이 감기는 몸체와 상기 몸체에 연결되는 슈를 포함하고, 상기 슈는 복수의 홈을 포함하고, 상기 슈의 내주면의 곡률 중심은 상기 스테이터코어의 곡률 중심과 동일하고,
상기 로터는 원통형상의 로터코어 및 상기 로터코어의 외주면을 둘러싸며 배치되는 복수개의 마그넷을 포함하며,
상기 마그넷은 6개이고, 상기 티스는 9개이며,
상기 마그넷은 상기 로터코어의 외주면과 접촉하는 내주면을 가지며,
상기 로터코어의 외주면이 이루는 각도를 상기 마그넷의 개수로 나눈 각도를 제1 각도(R1)라 할 때, 상기 로터코어와 상기 마그넷의 횡단면 상에서 상기 마그넷 내주면의 양 끝 점에서 상기 로터코어의 중심점으로 연장된 제1 및 제2 연장선이 이루는 제2 각도(R2)를 가지며, 상기 제1 각도(R1) 대비 상기 제2 각도(R2)의 비율이 0.92 내지 0.95이고,
상기 로터는,
상기 로터코어와 상기 마그넷의 횡단면 상에서,
상기 마그넷의 외주면의 곡률반경을 제1 반지름이라 하고,
상기 마그넷의 상기 내주면의 곡률반경을 제2 반지름이라 할 때,
상기 제2 반지름 대비 상기 제1 반지름의 비율이 0.5 내지 0.7인 모터.
axis of rotation;
a rotor including a hole into which the rotating shaft is inserted; and
Including a stator disposed outside the rotor,
The stator is
A stator core having a plurality of teeth and a coil wound on the teeth, wherein the teeth include a body around which the coil is wound and a shoe connected to the body, the shoe including a plurality of grooves, The center of curvature of the inner circumferential surface of the shoe is the same as the center of curvature of the stator core,
The rotor includes a cylindrical rotor core and a plurality of magnets disposed surrounding an outer circumferential surface of the rotor core,
The number of magnets is 6, the number of teeth is 9,
The magnet has an inner circumferential surface in contact with the outer circumferential surface of the rotor core,
When an angle formed by dividing an angle formed by the outer circumferential surface of the rotor core by the number of magnets is referred to as a first angle R1, from both end points of the inner circumferential surface of the magnet to the center point of the rotor core on a cross section between the rotor core and the magnets. It has a second angle (R2) formed by the extended first and second extension lines, and the ratio of the second angle (R2) to the first angle (R1) is 0.92 to 0.95,
the rotor,
On the cross section of the rotor core and the magnet,
The radius of curvature of the outer circumferential surface of the magnet is referred to as the first radius,
When the radius of curvature of the inner circumferential surface of the magnet is referred to as the second radius,
A motor in which the ratio of the first radius to the second radius is 0.5 to 0.7.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 홈은 2개이고,
상기 스테이터코어의 원주 방향을 기준으로 하는 상기 홈의 폭은 상기 티스의 슬롯 오픈의 폭의 90% 내지 110% 이내인 모터.
According to claim 1,
The groove is two,
The width of the groove based on the circumferential direction of the stator core is within 90% to 110% of the width of the slot open of the tooth.
제1 항에 있어서,
단위 회전 동안 코깅 토크 파형의 진동 횟수인 코깅 메인 차수가 상기 마그넷의 개수와 상기 티스의 개수의 최소공배수의 3배인 모터.
According to claim 1,
A motor whose cogging main order, which is the number of oscillations of the cogging torque waveform during unit rotation, is three times the least common multiple of the number of magnets and the number of teeth.
제4 항에 있어서,
상기 스테이터코어의 원주 방향을 기준으로 하는 상기 홈의 폭은 상기 티스의 슬롯 오픈의 폭의 90% 내지 110% 이내일 때, 상기 홈에 의해 상기 코깅 메인 차수는 54인 모터.
According to claim 4,
When the width of the groove based on the circumferential direction of the stator core is within 90% to 110% of the width of the slot open of the tooth, the cogging main order is 54 due to the groove.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 마그넷은 상기 로터코어의 외주면에 1단으로 배치되며, 상기 복수개의 마그넷은 서로 소정간격으로 이격되어 배열되는 모터.
According to claim 1,
The plurality of magnets are arranged in one stage on the outer circumferential surface of the rotor core, and the plurality of magnets are spaced apart from each other at a predetermined interval and arranged.
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