KR102482428B1

KR102482428B1 - 모터

Info

Publication number: KR102482428B1
Application number: KR1020210171442A
Authority: KR
Inventors: 원일식
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2022-12-28
Also published as: KR20210152428A; KR20230007285A

Abstract

본 발명은 하우징과, 상기 하우징에 수용되는 스테이터와, 상기 스테이터에 회전 가능하게 배치된 로터와, 상기 로터와 일체로 회전하는 회전축과, 상기 회전축의 일측에 배치되는 홀더, 및 상기 홀더에 장착된 센싱 마그넷을 포함하는 센서 조립체, 및 상기 센싱 마그넷의 회전을 감지하는 검출부를 포함하고, 상기 홀더는, 일측에 형성되어 상기 센싱 마그넷이 장착되는 제1삽입홈과, 타측에 형성되어 상기 회전축이 결합되는 제2삽입홈을 포함하는 모터를 개시한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 로터의 회전을 정확하게 센싱할 수 있는 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 모터는 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전하게 된다. 이때, 로터에 삽입된 회전축도 회전하게 되어 회전 구동력을 발생시킨다.

또한, 모터의 내측에는 자기소자를 포함하는 검출부가 배치된다. 자기소자는 로터와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터의 현재위치를 파악한다.

일반적으로 센싱 마그넷은 접착제 등을 이용하여 회전축에 바로 고정될 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 접착 공정의 관리가 정확하게 이루어지기가 힘들고 센싱 마그넷의 이탈 가능성이 있다.

또한, 센싱 마그넷이 회전축과 직접 결합되는 경우에는, 센싱 마그넷에 형성된 자속이 회전축으로 누설되어 상대적으로 자기소자가 감지할 수 있는 자속밀도가 낮아지는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 특개2012-016235호(2012.01.19.)

본 발명은 로터의 회전을 정확하게 센싱할 수 있는 모터를 제공한다.

또한, 본 발명은 센싱 마그넷의 이탈을 방지할 수 있는 모터를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징에 수용되는 스테이터; 상기 스테이터에 회전 가능하게 배치된 로터; 상기 로터와 일체로 회전하는 회전축; 상기 회전축의 일측에 배치되는 홀더, 및 상기 홀더에 장착된 센싱 마그넷을 포함하는 센서 조립체; 및 상기 센싱 마그넷의 회전을 감지하는 검출부;를 포함하고, 상기 홀더는, 일측에 형성되어 상기 센싱 마그넷이 장착되는 제1삽입홈과, 타측에 형성되어 상기 회전축이 결합되는 제2삽입홈을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 홀더는 비자성체로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 제1삽입홈은 바닥면에 형성된 적어도 하나 이상의 서브홈을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 제1삽입홈 및 제2삽입홈과 연결되는 관통홀을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 관통홀의 직경은 상기 제1삽입홈 및 상기 제2삽입홈의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 모터에서, 상기 홀더는 상기 제1삽입홈과 상기 센싱 마그넷 사이에 배치된 접착층을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징에 수용되는 스테이터; 상기 스테이터에 회전 가능하게 배치된 로터; 상기 로터와 일체로 회전하는 회전축; 상기 회전축의 일측에 결합되는 홀더, 및 상기 홀더에 장착된 센싱 마그넷을 포함하는 센서 조립체; 및 상기 센싱 마그넷의 회전을 감지하는 검출부를 포함하고, 상기 홀더는, 축방향으로 관통되어 상기 회전축과 상기 센싱 마그넷이 삽입되는 삽입홀을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 홀더는 비자성체로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 홀더는 상기 센싱 마그넷과 회전축 사이에 배치되어 상기 센싱 마그넷를 고정하는 접착층을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 홀더는 상기 접착층과 상기 회전축 사이에 배치된 자성차폐영역을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 자성차폐영역은 공기층(Air gap)으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 삽입홀은 상기 회전축이 삽입되는 제1영역과, 상기 센싱 마그넷이 삽입되는 제2영역, 및 상기 센싱 마그넷의 일부가 노출되는 제3영역을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 모터에서, 상기 제2영역의 직경은 상기 센싱 마그넷의 외경과 같거나 크고, 상기 제3영역의 직경은 상기 센싱 마그넷의 외경보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 홀더에 의해 센싱 마그넷이 견고히 고정되므로 이탈 가능성이 감소한다.

또한, 홀더에 의해 누설자속이 차단되어 자기소자의 센싱 감도가 높아진다. 따라서, 소형의 센싱 마그넷을 장착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 조립체의 개념도이고,
도 3은 도 2의 변형예이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 조립체의 개념도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 조립체의 조립 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 개념도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징(100)과, 하우징(100)에 수용되는 스테이터(300)와, 스테이터(300)에 회전 가능하게 배치된 로터(200)와, 로터(200)와 일체로 회전하는 회전축(400)과, 상기 회전축(400)의 일측에 배치되는 센서 조립체(800), 및 로터(200)의 회전을 감지하는 검출부(700)를 포함한다.

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

하우징(100)은 커버(110)와 결합되어 스테이터(300)와 로터(200)를 외부와 차폐한다. 또한, 내부 열을 용이하게 배출할 수 있도록 냉각 구조(도시되지 않음)가 더 포함될 수 있다. 이러한 냉각 구조는 공냉 또는 수냉 구조가 선택될 수 있으며, 냉각 구조에 따라 하우징(100)의 형상은 적절히 변형될 수 있다.

스테이터(300)는 하우징(100)의 내부 공간에 삽입된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(320) 및 스테이터 코어(320)에 권취되는 코일(310)을 포함한다. 스테이터 코어(320)는 링 형상으로 형성된 일체형 코어이거나, 또는 복수 개의 분할 코어가 결합된 코어일 수도 있다.

스테이터(300)는 모터의 종류에 따라 적절히 변형될 수 있다. 예를 들면, DC 모터인 경우에는 일체형 스테이터 코어에 코일이 권취될 수 있으며, 3상 제어 모터인 경우에는 복수 개의 코일에 U, V, W 상이 각각 입력되도록 제작될 수도 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 회전 가능하게 배치된다. 로터(200)는 로터 마그넷이 장착되어 스테이터(300)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전한다.

로터(200)의 중앙부에는 회전축(400)이 결합된다. 따라서, 로터(200)가 회전하는 경우 회전축(400)도 같이 회전한다. 이때, 회전축(400)은 일측에 배치된 제1베어링(500)과 타측에 배치된 제2베어링(600)에 의해 지지된다.

센서 조립체(800)는 회전축(400)의 일측에 결합되는 홀더(810)와 홀더(810)에 장착되는 센싱 마그넷(820)을 포함한다. 센서 조립체(800)는 로터 및 회전축(400)과 같이 회전하므로 센싱 마그넷(820)의 회전을 감지하면 로터의 회전을 감지할 수 있다.

검출부(700)는 센서 조립체(800)의 상단에 배치되어 센싱 마그넷(820)의 회전을 감지한다. 구체적으로 검출부(700)는 센싱 마그넷(820)의 회전을 감지하는 자기소자(710)와 인쇄회로기판(720)을 포함한다.

자기소자(710)는 인쇄회로기판(720)의 일면에 실장되어 센싱 마그넷(820)과 마주보게 배치될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 인쇄회로기판(720)의 타면에 실장되어 센싱 마그넷(820)의 회전을 검출할 수도 있다. 본 발명에서 자기소자(710)는 홀 IC(Hall IC)일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 조립체의 개념도이고, 도 3은 도 2의 변형예이다.

도 2를 참고하면, 센서 조립체는 홀더(810)와 센싱 마그넷(820)을 포함하고, 홀더(810)는 일측에 형성되어 센싱 마그넷(820)이 장착되는 제1삽입홈(811)과 타측에 형성되어 회전축(400)이 결합되는 제2삽입홈(812)을 포함한다.

제1삽입홈(811)은 센싱 마그넷(820)이 수용되는 정도의 폭과 깊이로 형성되며, 제1삽입홈(811)과 센싱 마그넷(820) 사이에는 접착제(도시되지 않음)가 도포된다. 따라서, 센싱 마그넷(820)이 제1삽입홈(811)에 견고히 고정되므로 고속 회전시에도 이탈 가능성이 방지된다.

제1삽입홈(811)의 바닥면에는 복수 개의 서브홈(811a, 811b)이 형성되어 과다하게 충진된 접착제가 수용된다. 따라서, 접착제가 과도하게 충진된 경우에도 센싱 마그넷(820)이 평탄하게 제1삽입홈(811)에 고정되므로 정확한 센싱이 가능해진다.

제2삽입홈(812)은 회전축(400)이 결합되는 정도의 폭과 깊이로 형성된다. 회전축(400)의 직경은 모터의 구조에 따라 상이하므로 제2삽입홈(812)의 직경은 제1삽입홈(811)의 직경과 동일하거나 다를 수 있다.

센싱 마그넷(820)이 하나의 N극과 하나의 S극을 갖는 2극 마그넷인 경우, 자기장은 도 2와 같이 공기 중으로 형성되는 제1자기장(M1)과 홀더(810) 방향으로 형성되는 제2자기장(M2)을 갖는다.

일반적으로 자속은 공기에서 저항이 크기 때문에 자성체 방향으로 더 많이 흐르게 된다. 따라서, 홀더(810)가 자성체로 구성되면 자속은 홀더(810) 방향으로 더 많이 흐르게 된다. 그 결과, 제1자기장(M1)의 자속밀도가 상대적으로 낮아지게 되어 자기소자(710)의 정확한 센싱이 어렵게 된다.

본 발명의 홀더(810)는 비자성체로 형성된다. 따라서, 제2자기장(M2)은 홀더(810)에 의해 차폐되어 누설자속이 제거되므로 상대적으로 제1자기장(M1)의 자속밀도가 높아지게 된다. 그 결과, 자기소자(710)의 센싱 감도가 높아지는 장점이 있다. 또한, 센싱 마그넷의 크기를 작게 하여도 기존과 동일한 센싱 감도를 유지할 수 있어 센싱 마그넷의 소형화가 가능해진다.

도 3을 참고하면, 제1삽입홈(811)과 제2삽입홈(812) 사이에는 관통홀(813)이 형성된다. 구체적으로 관통홀(813)은 제1삽입홈(811)과 제2삽입홈(812)을 관통하여 형성된다.

관통홀(813)의 직경은 제1삽입홈(811)의 직경, 및 제2삽입홈(812)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 관통홀(813)이 형성되어도 제1삽입홈(811)에는 센싱 마그넷(820)이 안정적으로 장착될 수 있으며, 제2삽입홈(812)에 삽입되는 회전축(400)의 삽입 깊이도 조절될 수 있다.

또한, 관통홀(813)이 형성된 영역은 공기층(Air gap)이 형성되므로 자속 저항이 높아져 제2자기장(M2)의 자속밀도를 더욱 낮출 수 있다. 따라서, 제1자기장(M1)의 자속밀도가 상대적으로 높아져 센싱 감도가 증가하는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 조립체의 개념도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 조립체의 조립 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4와 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 조립체는 회전축(400) 및 센싱 마그넷(820)이 삽입되는 삽입홀(814)을 포함하는 비자성체 홀더(810)와, 센싱 마그넷(820)을 포함한다.

삽입홀(814)은 축방향으로 관통되어 센싱 마그넷(820)과 회전축(400)이 삽입된다. 구체적으로 삽입홀(814)은 회전축(400)이 삽입되는 제1영역(814a)과, 센싱 마그넷(820)이 삽입되는 제2영역(814b), 및 센싱 마그넷(820)의 일부가 노출되는 제3영역(814c)을 포함한다.

삽입홀(814)의 제1영역(814a)은 회전축(400)이 삽입되는 직경으로 형성되어 상기 회전축(400)이 삽입 고정된다. 회전축(400)은 제1영역(814a)과 제2영역(814b)의 경계에 형성된 돌출턱(818)에 의해 삽입 고정된다.

제2영역(814b)의 직경(D2)은 제1영역(814a)의 직경(D3) 보다 작게 형성되어 내측에 센싱 마그넷(820)가 배치된다. 또한, 제3영역(814c)은 센싱 마그넷(820)이 자기소자에 감지될 수 있도록 일부를 노출시키는 정도의 직경(D1)을 갖는다. 따라서, 삽입홀(814)의 직경은 제1영역(814a), 제2영역(814b), 및 제3영역(814c) 순으로 갈수록 좁게 형성된다.

센싱 마그넷(820)과 회전축(400) 사이에는 접착층(815)이 형성된다. 접착층(815)은 센싱 마그넷(820)을 홀더(810)의 내측에 고정시키는 역할을 수행한다. 또한, 접착층(815)과 회전축(400) 사이에는 자성차폐영역(816)이 형성될 수 있다. 자성차폐영역(816)은 공기층(Air gap)으로 형성되거나, 별도의 비자성물질이 충진되어 형성될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 홀더(810)와 자성차폐영역(816)이 센싱 마그넷(820)에서 회전축(400)으로 흐르는 자속을 차폐함으로써 자기소자의 센싱감도를 향상시킬 수 있다.

도 5를 참고하여 센싱 조립체의 조립과정을 설명한다. 먼저, 도 5의 (a)와 같이 홀더(810)에 형성된 삽입홀(814)의 제2영역(814b)까지 센싱 마그넷(820)을 삽입한다. 센싱 마그넷(820)은 제3영역(814c)에 형성될 돌출돌기(817)에 의해 삽입 고정된다.

이후, 도 5의 (b)와 같이 센싱 마그넷(820)에 접착제를 충진하여 접착층(815)를 형성한다. 접착제는 센싱 마그넷(820)의 후면에 도포된 후 일부는 측면으로 침투되어 센싱 마그넷(820)을 홀더(810)에 견고히 고정한다. 이후, 회전축(400)을 삽입하여 조립을 종료한다.

100: 하우징
200: 로터
300: 스테이터
700: 검출부
710: 자기소자
800: 센서 조립체
810: 홀더
820: 센싱 마그넷

Claims

스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈,
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀 및
상기 관통홀과 이격되고, 상기 제1 삽입홈의 바닥면에 형성된 복수 개의 서브홈을 포함하고,
상기 복수 개의 서브홈은 상기 제1 삽입홈의 측면과 바닥면이 만나는 모서리 영역에 배치되고, 상기 복수 개의 서브홈은 상기 제2 삽입홈과 상기 회전축의 축방향으로 중첩되는 모터.
스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈, 및
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀을 포함하고,
상기 제1 삽입홈은 제1 내측면과 제1 바닥면을 포함하고,
상기 제2 삽입홈은 제2 내측면과 제2 바닥면을 포함하고,
상기 관통홀은 상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면을 관통하고,
상기 제1 바닥면에는 상기 관통홀의 직경보다 작은 복수 개의 서브홈이 형성되고,
상기 복수 개의 서브홈은 상기 제1 삽입홈의 측면과 바닥면이 만나는 모서리 영역에 배치되고, 상기 복수 개의 서브홈은 상기 제2 삽입홈과 상기 회전축의 축방향으로 중첩되는 모터.
스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈, 및
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀을 포함하고,
상기 제1 삽입홈의 바닥면에는, 상기 관통홀과 이격된 복수 개의 서브홈이 형성되고,
상기 관통홀의 내측면은 상기 제2 삽입홈의 내측면보다 중심축 방향으로 더 돌출되고,
상기 복수 개의 서브홈은 상기 제1 삽입홈의 측면과 바닥면이 만나는 모서리 영역에 배치되고, 상기 복수 개의 서브홈은 상기 제2 삽입홈과 상기 회전축의 축방향으로 중첩되는 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 서브홈은 상기 제1 삽입홈의 내측면에 인접 배치되는, 모터.
스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈,
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀 및
상기 관통홀과 이격되고, 상기 제1 삽입홈의 바닥면에 형성된 복수 개의 서브홈을 포함하고,
상기 관통홀의 직경은 상기 제1 삽입홈 및 상기 제2 삽입홈의 직경보다 작은 모터.
스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈, 및
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀을 포함하고,
상기 제1 삽입홈은 제1 내측면과 제1 바닥면을 포함하고,
상기 제2 삽입홈은 제2 내측면과 제2 바닥면을 포함하고,
상기 관통홀은 상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면을 관통하고,
상기 제1 바닥면에는 상기 관통홀의 직경보다 작은 복수 개의 서브홈이 형성되고,
상기 관통홀의 직경은 상기 제1 삽입홈 및 상기 제2 삽입홈의 직경보다 작은 모터.
스테이터;
상기 스테이터 내에 배치된 로터;
상기 로터와 결합된 회전축;
상기 회전축의 일측에 배치된 홀더; 및
상기 홀더에 배치된 마그넷을 포함하고,
상기 홀더는,
상기 마그넷이 배치된 제1 삽입홈,
상기 회전축이 결합된 제2 삽입홈, 및
상기 제1 삽입홈과 상기 제2 삽입홈을 연결하는 관통홀을 포함하고,
상기 제1 삽입홈의 바닥면에는, 상기 관통홀과 이격된 복수 개의 서브홈이 형성되고,
상기 관통홀의 내측면은 상기 제2 삽입홈의 내측면보다 중심축 방향으로 더 돌출되고,
상기 관통홀의 직경은 상기 제1 삽입홈 및 상기 제2 삽입홈의 직경보다 작은 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 삽입홈의 직경은 상기 제1 삽입홈의 직경보다 큰 모터.
제8 항에 있어서,
상기 관통홀의 직경은 상기 제1 삽입홈 및 상기 제2 삽입홈의 직경보다 작은 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그넷의 하면 및 상기 회전축의 상면은 상기 관통홀로 노출되는 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관통홀의 직경은 상기 마그넷의 직경 및 상기 회전축의 직경보다 작은 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 삽입홈의 직경은 상기 제2 삽입홈의 직경과 상이한 모터.
제1 항에 있어서,
상기 홀더의 일측의 최상면은 상기 마그넷의 상면의 높이와 동일한 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그넷의 상측의 자속 밀도는 상기 마그넷의 하측의 자속 밀도보다 높은 모터.