KR102509428B1

KR102509428B1 - 스테이터 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR102509428B1
Application number: KR1020170150612A
Authority: KR
Inventors: 김태호
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2023-03-13
Also published as: KR20190054403A

Abstract

실시예는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 권선되는 본체; 상기 본체의 내측에서 돌출되는 내측 가이드; 상기 본체의 외측에서 돌출되는 외측 가이드; 상기 내측 가이드와 상기 외측 가이드 사이에 배치되고 상기 본체에서 돌출되는 돌출부; 및 상기 돌출부의 상부에 형성된 홈을 포함하는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터는 코일의 일 영역을 절단하여 듀얼 와인딩 구조를 구현할 수 있다.

Description

스테이터 및 이를 포함하는 모터{STATOR AND MOTOR HAVING THE SAME}

실시예는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.

모터는 하우징(housing), 회전축(shaft), 하우징의 내부에 배치되는 스테이터(stator), 회전축의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 모터의 스테이터는 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 그리고, 상기 로터의 회전에 따라 회전축 또한 회전한다.

특히, 상기 모터는 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치에 이용될 수 있다. 예컨데, 상기 모터는 전동식 조향장치(EPS; Electronic Power Steering System) 등 차량용 모터에 사용될 수 있다.

상기 모터는 개별적인 두 개의 상(U, V, W) 구현을 위해, 두 개의 코일을 각각 권선하는 듀얼 와인딩(Dual Winding) 공정을 수행할 수 있다.

그러나, 상기 듀얼 와인딩 공정은 첫 번째 와인딩 후 두 번째 와인딩을 수행하기 때문에 두 번의 권선 공정을 수행하여야 한다. 그에 따라, 생산성이 감소하는 문제가 있다.

또한, 첫 번째로 권선된 코일과 두 번째로 권선된 코일 사이에 절연문제가 발생할 수 있다.

실시예는 두 번의 권선 공정을 한 번의 권선 공정으로 단순화하면서도 듀얼 와이딩을 구현할 수 있는 스테이터 및 모터를 제공한다.

또한, 스테이터의 인슐레이터 상에 홈이 형성된 벽구조물을 이용하여 절연 문제를 해결함과 동시에 홈에 배치된 코일을 절단하여 듀얼 와인딩 구조를 구현하는 스테이터 및 모터를 제공한다.

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 과제는 실시예에 따라, 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 권선되는 본체; 상기 본체의 내측에서 돌출되는 내측 가이드; 상기 본체의 외측에서 돌출되는 외측 가이드; 상기 내측 가이드와 상기 외측 가이드 사이에 배치되고 상기 본체에서 돌출되는 돌출부; 및 상기 돌출부의 상부에 형성된 홈을 포함하는 스테이터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 홈은 상기 돌출부의 내측면과 외측면으로 개방될 수 있다.

그리고, 상기 본체는 상기 돌출부와 상기 내측 가이드 사이에 배치되는 제1 본체와 상기 돌출부와 상기 외측 가이드 사이에 배치되는 제2 본체를 포함하고, 상기 코일은 상기 제1 본체에 권선된 후 상기 홈을 거쳐 상기 제2 본체에 권선될 수 있다.

그리고, 상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라, 상기 코일은 상기 제1 본체에 배치되는 제1 코일과 상기 제2 본체에 배치되는 제2 코일로 나뉘며, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각에는 두 개의 단부가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1 코일은 시작선과 엔드선을 포함하고, 상기 제2 코일은 시작선과 엔드선을 포함하며,

상기 홈에서 인접한 상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라 형성되는 상기 코일의 단부 중 어느 하나는 상기 제1 코일의 엔드선이 되고, 다른 하나는 상기 제2 코일의 시작선이 될 수 있다.

한편, 상기 내측면에 배치되는 상기 홈의 일측은 상기 돌출부의 측면과 인접하게 배치될 수 있다.

이때, 상기 홈은 상기 내측면을 기준으로 소정의 각도(θ)로 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 상기 본체의 상부면을 기준으로 상기 돌출부의 돌출높이(H1)는 상기 내측 가이드의 돌출높이(H2)보다 높고 상기 외측 가이드의 돌출높이(H3)보다 낮게 형성될 수 있다.

상기 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트 외측에 배치되는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및 상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 권선되는 본체; 상기 본체의 내측에서 돌출되는 내측 가이드; 상기 본체의 외측에서 돌출되는 외측 가이드; 상기 본체에서 돌출되는 돌출부; 및 상기 돌출부의 상부에 형성된 홈을 포함하고, 상기 홈은 상기 돌출부의 내측면에서 외측면까지 형성되는 모터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 본체는 상기 돌출부를 기준으로 내측에 배치되는 제1 본체와 외측에 배치되는 제2 본체를 포함하고, 상기 코일은 상기 제1 본체에 권선된 후 상기 홈을 거쳐 상기 제2 본체에 권선될 수 있다.

그리고, 상기 제1 코일은 시작선과 엔드선을 포함하고, 상기 제2 코일은 시작선과 엔드선을 포함하며, 상기 홈에서 인접한 상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라 형성되는 상기 코일의 단부 중 어느 하나는 상기 제1 코일의 엔드선이 되고, 다른 하나는 상기 제2 코일의 시작선이 될 수 있다.

이때, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각의 권선 방향이 동일한 경우, 상기 제1 코일의 시작선과 상기 제2 코일의 시작선 각각은 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각의 권선 방향이 반대 방향인 경우, 상기 제1 코일의 시작선과 상기 제2 코일의 엔드선 각각은 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결될 수 있다.

한편, 상기 홈은 상기 내측면을 기준으로 소정의 각도(θ)로 경사지게 배치될 수 있다.

실시예에 따른 모터는 스테이터의 인슐레이터 상에 홈이 형성된 벽구조물을 이용하여 절연 문제를 해결함과 동시에 홈에 배치된 코일을 절단하여 듀얼 와인딩 구조를 구현할 수 있다.

그에 따라, 권선 공정을 단순화하여 상기 모터의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터의 스테이터를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터의 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터의 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 분해사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 사시도이고,
도 6은 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 측면도이고,
도 7은 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 평면도이고,
도 8은 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터에 권선되는 과정을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.

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.

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.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(300), 스테이터(300)의 내측에 배치되는 로터(400), 로터(400)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(300)의 상부에 배치되는 버스바(600) 및 샤프트(500)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다.

이러한, 상기 모터(1)는 EPS에 사용되는 모터일 수 있다. EPS(Electronic Power Steering System)란, 모터의 구동력으로 조향력을 보조함으로써, 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공하여 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 수용공간이 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 수용공간에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터(300), 로터(400), 샤프트(500), 버스바(600), 센서부(700) 등이 배치될 수 있다. 이때, 샤프트(500)는 상기 수용공간에 회전 가능하게 배치된다. 이에, 상기 모터(1)는 샤프트(500)의 상부와 하부에 각각 배치되는 베어링(10)을 더 포함할 수 있다.

하우징(100)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 하우징(100)은 내부에 스테이터(300), 로터(400) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있다. 예컨데, 하우징(100)은 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다.

커버(200)는 하우징(100)의 상기 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.

스테이터(300)는 하우징(100)의 내부에 수용될 수 있다. 그리고, 스테이터(300)는 로터(400)와 전기적 상호 작용을 유발한다. 이때, 스테이터(300)는 반경 방향을 기준으로 로터(400)의 외측에 배치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 배치되는 인슐레이터(320) 및 인슐레이터(320)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 모터의 스테이터를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터의 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터의 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 분해사시도이다.

스테이터(300)는 복수 개의 스테이터 유닛으로 형성될 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 스테이터 유닛(300a)을 원주방향을 따라 복수 개를 배치함으로써, 상기 모터(1)의 스테이터(300)를 구현할 수 있다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 스테이터 유닛(300a)은 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 배치되는 인슐레이터(320) 및 인슐레이터(320)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다.

스테이터 코어(310)는 호 형상의 요크(311) 및 투스(312)를 포함할 수 있다. 그리고, 투스(312)는 코일(330)의 권선을 위해 요크(311)에서 돌출되게 형성될 수 있다. 여기서, 요크(311)와 투스(312)는 일체로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)에 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)의 투스(312)에 배치되어 스테이터 코어(310)와 코일(330)을 절연되게 할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(320)는 수지 재질로 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 인슐레이터(320)는 투스(312)의 상부에 배치되는 상부 인슐레이터(320a)와 투스(312)의 하부에 배치되는 하부 인슐레이터(320a)를 포함할 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 사시도이고, 도 6은 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 측면도이고, 도 7은 실시예에 따른 모터의 인슐레이터를 나타내는 평면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 인슐레이터(320)는 본체(321), 내측 가이드(322), 외측 가이드(323) 및 돌출부(324)를 포함할 수 있다. 상부 인슐레이터(320a)를 하부 인슐레이터(320b)와 비교해 볼 때, 상부 인슐레이터(320a)는 돌출부(324)에 형성된 홈(325)을 더 포함할 수 있다.

본체(321)에는 코일(330)이 권선될 수 있다.

본체(321)는 스테이터 코어(310)에 배치되어 스테이터 코어(310)와 코일(330)을 절연되게 할 수 있다.

내측 가이드(322)는 본체(321)에 권선된 코일(330)을 지지하여 코일(330)이 내측으로 이탈되는 것을 방지한다.

내측 가이드(322)는 본체(321)의 내측에 배치될 수 있다. 그리고, 내측 가이드(322)는 본체(321)의 내측에서 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 여기서, 내측이라함은 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하는 방향을 의미하며, 외측이라 함은 내측의 반대방향을 의미한다. 그리고, 축 방향이라 함은 샤프트(500)의 길이방향이다.

외측 가이드(323)는 본체(321)에 권선된 코일(330)을 지지하여 코일(330)이 외측으로 이탈되는 것을 방지한다.

외측 가이드(323)는 본체(321)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고, 외측 가이드(323)는 본체(321)의 외측에서 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

돌출부(324)는 본체(321)에서 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 돌출부(324)에 의해 본체(321)는 제1 본체(321a)와 제2 본체(321b)로 구분될 수 있다. 제1 본체(321a)는 내측 가이드(322)와 돌출부(324) 사이에 배치되고, 제2 본체(321b)는 외측 가이드(323)과 돌출부(324) 사이에 배치된다.

돌출부(324)는 내측 가이드(322)와 외측 가이드(323) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 돌출부(324)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 코일(330)의 점적률을 고려하여 판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(324)의 모서리는 라운딩 처리될 수 있다.

그에 따라, 돌출부(324)는 내측 가이드(322)와 돌출부(324) 사이에 권선되는 제1 코일(330a)과 외측 가이드(323)와 돌출부(324) 사이에 권선되는 제2 코일(330b)을 절연시킨다. 예컨데, 제1 코일(330a)은 제1 본체(321a)에 권선되고, 제2 코일(330b)은 제2 본체(321b)에 권선된다.

도 6을 참조하면, 본체(321)의 상부면(321c)을 기준으로 돌출부(324)의 돌출높이(H1)는 내측 가이드(322)의 돌출높이(H2)보다 높고, 외측 가이드(323)의 돌출높이(H3)보다 낮게 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 홈(325)은 돌출부(324)의 상부에 오목하게 형성될 수 있다. 이때, 홈(325)은 본체(321)의 상부면(321c)에서 소정의 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 본체(321)에 코일(330)이 권선되는 경우를 고려하여, 상부면(321c)을 기준으로 홈(325)까지의 높이는 본체(321)에 권선된 코일(330)의 높이보다 크게 형성되어야 한다. 그에 따라, 제1 코일(330a)과 제2 코일(330b) 사이의 접촉 위험을 최소화 할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 홈(325)은 돌출부(324)의 내측면(324a)에서 외측면(324b)까지 길게 형성될 수 있다. 즉, 홈(325)은 돌출부(324)의 내측면(324a)에서 외측면(324b)으로 개방될 수 있다.

이때, 홈(325)은 내측면(324a)를 기준으로 소정의 각도(θ)로 경사지게 배치될 수 있다. 그리고, 내측면(324a)에 배치되는 홈(325)의 일측은 돌출부(324)의 측면(324c)에 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 인접이라 함은 소정의 간격으로 이격되게 배치되는 것을 의미한다.

예컨데, 도 7에 도시된 바와 같이, 돌출부(324)의 측면(324c)을 기준으로 내측면(324a)에 배치되는 홈(325)의 일측과의 거리(D1)는 외측면(324b)에 배치되는 홈(325)의 타측과의 거리(D2)보다 작다.

그리고, 홈(325)에는 코일(330)의 일 영역이 배치될 수 있다. 이때, 돌출부(324)의 상면과 만나는 홈(325)의 모서리는 코일(330)의 보호를 고려하여 라운딩 처리될 수 있다.

코일(330)은 인슐레이터(320)에 권선될 수 있다. 그리고, 코일(330)은 전원 공급에 의해 회전 자계를 형성할 수 있다.

코일(330)은 돌출부(324)를 기준으로 배치 위치에 따라 제1 코일(330a)과 제2 코일(330b)로 구분될 수 있다. 제1 코일(330a)는 내측 가이드(322)와 돌출부(324) 사이의 본체(321)영역, 즉 제1 본체(321a)에 권선된다. 그리고, 제2 코일(330b)는 외측 가이드(323)와 돌출부(324) 사이의 본체(321)영역, 즉 제2 본체(321b)에 권선 된다.

도 8은 실시예에 따른 모터에 배치되는 스테이터에 권선되는 과정을 나타내는 도면이다. 도 8의 (a)는 제1 본체에 권선되는 코일을 나타내는 도면이고, 도 8의 (b)는 홈을 거져 제2 본체에 권선되는 코일을 나타내는 도면이고, 도 8의 (c)는 일 영역이 절단된 코일을 나타내는 도면이다.

도 8의 (a)을 참조하면, 코일(330)은 제1 본체(321a)에 권선된 후 홈(325)을 거쳐 제2 본체(321b)로 이동할 수 있다.

도 8의 (b)를 참조하면, 홈(325)을 거친 코일(330)은 제2 본체(321b)에 권선된다. 그에 따라, 코일(330)은 두 개의 단부를 포함할 수 있다.

즉, 종래에는 제1 본체(321a)와 제2 본체(321b)에 코일(330)을 권선하기 위해 두 번의 권선 공정을 별도로 수행하였으나, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 모터(1)는 홈(325)를 이용하여 한 번의 권선 공정으로 제1 본체(321a)와 제2 본체(321b)에 코일(330)을 권선하게 된다.

도 8의 (c)를 참조하면, 코일(330)의 일 영역이 절단된다. 이때, 절단되는 코일(330)의 영역은 홈(325)에서 인접한 영역일 수 있다. 그에 따라, 코일(330)은 제1 본체(321a)에 권선된 제1 코일(330a)과 제2 본체(321b)에 권선된 제2 코일(330b)로 나뉨으로써, 듀얼 와인딩 구조를 구현할 수 있다.

이때, 제1 코일(330a)의 두 개의 단부(C1a, C1b)는 상부측으로 노출되게 배치될 수 있다. 또한, 제2 코일(330b)의 두 개의 단부(C2a, C2b)는 상부측으로 노출되게 배치될 수 있다. 그리고, 제1 코일(330a)과 제2 코일(330b)의 각각의 단부(C1a, C1b, C2a, C2b)는 버스바(600)의 터미널(미도시)과 결합될 수 있다.

이때, 제1 코일(330a)과 제2 코일(330b) 각각의 단부(C1a, C1b, C2a, C2b) 위치는 권선되는 코일(330)의 시작 위치와 권선 방향에 좌우된다.

예컨데, 제1 본체(321a)에 있어서, 제1 코일(330a)의 권선이 시작되는 위치와 권선 방향에 의해 제1 코일(330a)의 단부(C1a, C1b) 위치가 결정된다. 또한, 제2 본체에 있어서, 제2 코일(330b)의 권선이 시작되는 위치와 권선 방향에 의해 제2 코일(330b)의 단부(C2a, C2b) 위치가 결정된다.

이때, 각각의 단부(C1a, C1b, C2a, C2b)는 돌출부(324)에 인접하게 배치되는 것이 버스바(600)의 터미널과 결합하기에 가장 좋을 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 버스바(600)의 설계 구조를 고려하여 각각의 단부(C1a, C1b, C2a, C2b) 위치가 변경될 수 있음은 물론이다.

예를 들어, 제1 코일(330a)이 돌출부(324)와 인접한 곳에서 제1 본체(321a)에 권선을 시작하는 경우, 제1 본체(321a)에 권선되는 제1 코일(330a)의 권선 층수는 짝수 층이 되는 것이 좋으며, 제1 본체(321a)에 권선된 후 돌출부(324)의 홈(325)을 건너간 뒤에 제2 코일(330b)이 제2 본체(321b)에 권선되는 경우 동일하게 돌출부(324)와 인접한 곳에서 권선이 시작되어야 한다. 이때, 제2 본체(321b)에 권선되는 제2 코일(330b)의 권선 층수 역시 짝수가 되는 것이 좋다. 이와 같은 경우 각각의 단부(C1a, C1b, C2a, C2b)는 돌출부(324)에 인접하게 배치될 수 있다. 물론 이러한 권선 방식 이외의 방법으로 권선하는 것 또한 가능하다.

로터(400)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 샤프트(500)가 결합될 수 있다. 여기서, 로터(400)는 스테이터(300)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.

로터(400)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(500)이 결합하는 홀이 형성될 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. 또한, 로터(400)는 마그넷이 로터 코어의 포켓에 삽입되는 타입으로 구성될 수도 있다.

따라서, 코일(330)과 상기 마그넷의 전기적 상호 작용으로 로터(400)가 회전하고, 로터(400)가 회전하면 샤프트(500)가 회전하여 구동력을 발생시킨다.

한편, 로터(400)는 상기 마그넷을 둘러싸게 배치되는 캔 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 캔 부재는 상기 마그넷이 상기 로터 코어에서 이탈되지 않도록 고정시킨다. 또한, 상기 캔 부재는 상기 마그넷이 외부에 노출되는 것을 막을 수 있다.

샤프트(500)는 베어링(10)에 의해 하우징(100)의 내부에서 회전 가능하게 배치될 수 있다.

버스바(600)는 스테이터(300)의 상부에 배치될 수 있다.

그리고, 버스바(600)는 스테이터(300)의 코일(330)과 전기적으로 연결될 수 있다.

버스바(600)는 버스바 본체와 상기 버스바 본체의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다.

상기 버스바 본체는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다.

상기 터미널 각각은 제1 코일(330a)의 단부(C1a, C1b) 또는 제2 코일(330b)의 단부(C2a, C2b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 터미널은 U, V, W상을 위한 상 터미널과 중성 터미널을 포함할 수 있다.

이때, 제1 코일(330a)은 시작선과 엔드선을 포함하고, 제2 코일(330b)은 시작선과 엔드선을 포함할 수 있다. 여기서, 시작선이라 함은 코일(330a, 330b)의 권선이 시작되는 부분이고, 엔드선이라 함은 코일(330a, 330b)의 권선이 시작되는 부분일 수 있다.

도 8의 (c)를 참조하면, 홈(325)에 인접한 코일(330)의 일 영역이 절단됨에 따라 형성되는 상기 코일(330)의 단부 중 어느 하나는 제1 코일(330a)의 엔드선이 되고, 다른 하나는 상기 제2 코일(330b)의 시작선이 된다.

도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 코일(330a)은 제1 코일(330a)의 시작선(C1a)과 엔드선(C1b)을 포함할 수 있고, 제2 코일(330b)은 제2 코일(330b)의 시작선(C2a)과 엔드선(C2b)을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 본체(321a)에 권선되는 제1 코일(330a)의 권선 방향과 제2 본체(321b)에 권선되는 제2 코일(330b)의 권선 방향에 의하여 시작선과 엔드선이 결정될 수 있음은 물론이다.

도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 본체(321a)에 제1 코일(330a)이 시계 방향으로 권선되는 경우, 스테이터(300)의 중심에서 보았을 때, 투스(312)를 기준으로 우측에 있는 단부(C1a)가 제1 코일(330a)의 시작선이 되고, 좌측에 있는 단부(C1b)가 제1 코일(330a)의 엔드선이 될 수 있다.

또한, 제2 본체(321b)에 제2 코일(330b)이 시계 방향으로 권선되는 경우, 스테이터(300)의 중심에서 보았을 때, 투스(312)를 기준으로 우측에 있는 단부(C2a)가 제2 코일(330b)의 시작선이 되고, 좌측에 있는 단부(C2b)가 제2 코일(330b)의 엔드선이 될 수 있다.

제1 코일(330a)의 단부(C1a, C1b) 각각 또는 제2 코일(330b)의 단부(C2a, C2b) 각각은 상 터미널과 중성 터미널에 각각 연결된다.

만일, 권선 방향이 동일한 경우(모두 시계 방향 또는 모두 반시계 방향)에는 제1 코일(330a)의 단부 중 시작선(C1a)과 제2 코일(330b)의 단부 중 시작선(C2a)은 모두 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결되어야 한다.

또한, 권선 방향이 반대 방향인 경우(제1 코일은 시계방향이고 제2 코일은 반시계 방향인 경우 또는 제1 코일은 반시계 방향이고 제1 코일은 시계 방향인 경우)에는 제1 코일(330a)의 단부 중 시작선(C1a)과 제2 코일(330b)의 단부 중 엔드선(C2b)은 모두 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결되어야 한다.

센서부(700)는 로터(300)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(300)의 현재 위치를 파악함으로써 회전축(500)의 회전을 감지할 수 있게 한다.

센서부(700)는 센싱 마그넷 조립체(710)와 인쇄회로기판(PCB, 720)을 포함할 수 있다.

센싱 마그넷 조립체(710)는 로터(300)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(300)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(710)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 센싱 마그넷과 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다.

상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다. 메인 마그넷은 모터의 로터(300)에 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

상기 센싱 플레이트는 원판 형태의 금속 재질로 형성될 수 있다. 센싱 플레이트의 상면에는 센싱 마그넷이 결합될 수 있다. 그리고 센싱 플레이트는 샤프트(500)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 센싱 플레이트에는 샤프트(500)이 관통하는 홀이 형성된다.

인쇄회로기판(720)에는 센싱 마그넷(710)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷(610)의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 모터
100: 하우징
200: 커버
300: 스테이터 310: 스테이터 코어
320: 인슐레이터 321: 본체
332: 내측 가이드 333: 외측 가이드
334: 돌출부 335: 홈
400: 로터
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부

Claims

스테이터 코어;
상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및
상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 인슐레이터는
상기 코일이 권선되는 본체;
상기 본체의 내측에서 돌출되는 내측 가이드;
상기 본체의 외측에서 돌출되는 외측 가이드;
상기 내측 가이드와 상기 외측 가이드 사이에 배치되고 상기 본체에서 돌출되는 돌출부; 및
상기 본체의 상부면과 이격되게 상기 돌출부의 상부에 형성된 홈을 포함하고,
상기 홈은 상기 돌출부의 내측면과 외측면으로 개방되며,
상기 내측면에 배치되는 상기 홈의 모서리는 상기 본체와 원주방향으로 이격되게 배치되는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 본체는 상기 돌출부와 상기 내측 가이드 사이에 배치되는 제1 본체와 상기 돌출부와 상기 외측 가이드 사이에 배치되는 제2 본체를 포함하고,
상기 코일은 상기 제1 본체에 권선된 후 상기 홈을 거쳐 상기 제2 본체에 권선되는 스테이터.
제2항에 있어서,
상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라, 상기 코일은 상기 제1 본체에 배치되는 제1 코일과 상기 제2 본체에 배치되는 제2 코일로 나뉘며,
상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각에는 두 개의 단부가 형성되는 스테이터.
제3항에 있어서,
상기 제1 코일은 시작선과 엔드선을 포함하고, 상기 제2 코일은 시작선과 엔드선을 포함하며,
상기 홈에서 인접한 상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라 형성되는 상기 코일의 단부 중 어느 하나는 상기 제1 코일의 엔드선이 되고, 다른 하나는 상기 제2 코일의 시작선이 되는 스테이터.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 내측면에 배치되는 상기 홈의 일측은 상기 돌출부의 측면과 인접하게 배치되는 스테이터.
제5항에 있어서,
상기 홈은 상기 내측면을 기준으로 소정의 각도(θ)로 경사지게 배치되는 스테이터.
제5항에 있어서,
상기 돌출부의 측면을 기준으로 상기 내측면에 배치되는 상기 홈의 일측과의 거리(D1)는 상기 외측면에 배치되는 상기 홈의 타측과의 거리(D2)보다 작은 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 본체의 상부면을 기준으로 상기 돌출부의 돌출높이(H1)는 상기 내측 가이드의 돌출높이(H2)보다 높고 상기 외측 가이드의 돌출높이(H3)보다 낮은 스테이터.
샤프트;
상기 샤프트의 외측에 배치되는 로터;
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및
상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
상기 스테이터는
스테이터 코어;
상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및
상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 인슐레이터는
상기 코일이 권선되는 본체;
상기 본체의 내측에서 돌출되는 내측 가이드;
상기 본체의 외측에서 돌출되는 외측 가이드;
상기 본체에서 돌출되는 돌출부; 및
상기 돌출부의 상부에 형성된 홈을 포함하고,
상기 홈은 상기 돌출부의 내측면에서 외측면까지 형성되며,
상기 내측면에 배치되는 상기 홈의 모서리는 상기 본체와 원주방향으로 이격되게 배치되는 모터.
제9항에 있어서,
상기 본체는 상기 돌출부를 기준으로 내측에 배치되는 제1 본체와 외측에 배치되는 제2 본체를 포함하고,
상기 코일은 상기 제1 본체에 권선된 후 상기 홈을 거쳐 상기 제2 본체에 권선되는 모터.
제10항에 있어서,
상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라, 상기 코일은 상기 제1 본체에 배치되는 제1 코일과 상기 제2 본체에 배치되는 제2 코일로 나뉘며,
상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각에는 두 개의 단부가 형성되는 모터.
제11항에 있어서,
상기 제1 코일은 시작선과 엔드선을 포함하고, 상기 제2 코일은 시작선과 엔드선을 포함하며,
상기 홈에서 인접한 상기 코일의 일 영역이 절단됨에 따라 형성되는 상기 코일의 단부 중 어느 하나는 상기 제1 코일의 엔드선이 되고, 다른 하나는 상기 제2 코일의 시작선이 되는 모터.
제12항에 있어서,
상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각의 권선 방향이 동일한 경우, 상기 제1 코일의 시작선과 상기 제2 코일의 시작선 각각은 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결되는 모터.
제12항에 있어서,
상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 각각의 권선 방향이 반대 방향인 경우, 상기 제1 코일의 시작선과 상기 제2 코일의 엔드선 각각은 상 터미널에 연결되거나 중성 터미널에 연결되는 모터.
제9항에 있어서,
상기 홈은 상기 내측면을 기준으로 소정의 각도(θ)로 경사지게 배치되는 모터.