KR102510162B1

KR102510162B1 - 스테이터 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR102510162B1
Application number: KR1020150118016A
Authority: KR
Inventors: 원일식
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2023-03-15
Also published as: KR20170022698A

Abstract

실시 예는 원통 형상을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 원통 형상의 중심 방향으로 돌출된 복수 개의 티스부를 포함하는 스테이터 코어; 상기 복수 개의 티스부를 각각 커버하는 복수 개의 인슐레이터; 및 상기 복수 개의 인슐레이터에 각각 권선되는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 제1방향으로 적층된 복수 개의 시트를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 제1방향으로 연속면을 갖는 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

Description

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

실시 예는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 모터는 각종 전자기기, 산업용/가정용 기기, 완구류, 자동차 등 거의 모든 산업 분야에 사용되고 있다.

특히, 자동차 분야에는 브레이크 시스템용 모터, 스타터 모터, 라디에이터 팬 모터, 오일 펌프, 공조용 팬 모터, 연료 펌프용 모터, 윈도우 쉴드 모터, 도아룩용 모터, 안테나 승강용 모터, ABS, TCS 등의 콘트롤용 모터, 백미러용 모터, 시트의 각도 조절용 모터 등 매우 많은 모터가 사용되고 있다.

이 중, 브레이크 시스템용 모터는 마스터 실린더를 가압하여 브레이크 시스템을 작동시킬 수 있다. 그러나, 브레이크 오일이 모터 내로 유입되어 스테이터 내 코일과 접촉할 수 있다. 브레이크 오일에 코일이 노출되면 피복이 손상되어 코일간에 쇼트가 발생하는 문제가 있다.

실시 예는 코일과 유체의 접촉을 방지할 수 있는 스테이터를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터는, 원통 형상을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 원통 형상의 중심 방향으로 돌출된 복수 개의 티스부를 포함하는 스테이터 코어; 상기 복수 개의 티스부를 각각 커버하는 복수 개의 인슐레이터; 및 상기 복수 개의 인슐레이터에 각각 권선되는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 제1방향으로 적층된 복수 개의 시트를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 제1방향으로 연속면을 갖는다.

상기 인슐레이터는 상기 티스부에 인서트 사출되어 형성될 수 있다.

상기 요크부는 내주면에 원주 방향으로 배열된 복수 개의 슬릿을 포함하고, 상기 슬릿은 반경 방향으로 연장될 수 있다.

상기 스테이터 코어, 인슐레이터, 및 코일을 수용하는 몰딩부재를 포함할 수 있다.

상기 몰딩부재는 일측이 개방된 원통 형상을 갖고, 상기 몰딩부재는 타측의 중앙부에서 상기 제1방향으로 돌출된 수용공간을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테이터는, 요크부 및 티스부를 갖는 복수 개의 분할 코어; 및 상기 복수 개의 분할 코어의 티스부를 커버하고, 코일이 권선되는 배럴부를 제공하는 복수 개의 인슐레이터를 포함하고, 상기 분할 코어는 제1방향으로 적층된 복수 개의 시트를 포함하고, 상기 인슐레이터는 서로 결합되어 상기 배럴부를 구성하는 제1인슐레이터 및 제2인슐레이터를 포함하고, 상기 제1인슐레이터과 제2인슐레이터는 슬라이딩 결합하는 체결부를 포함한다.

상기 제1인슐레이터 또는 제2인슐레이터의 배럴부 높이는 상기 분할 코어의 높이보다 높을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는 전술한 스테이터의 특징 중 어느 하나를 포함할수 있다.

실시 예에 따르면, 스테이터의 코일과 유체의 접촉을 방지되어 피복 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 쇼트에 의한 모터의 성능 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 개념도이고,
도 2는 종래 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고,
도 6은 도 5의 분할 코어의 분해 사시도이고,
도 7은 도 5의 A-A 방향 단면도이고,
도 8은 도 5의 분할 코어에 침투한 유체를 차폐하는 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 도 6의 변형예이고,
도 10은 도 9의 분할 코어의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.

제1, 제2 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.

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

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 개념도이다.

도 1을 참고하면, 모터는 하우징(110), 스테이터(300A), 로터(200), 및 회전축(400)을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 스테이터(300A) 및 로터(200)를 수용하는 공간부를 포함한다. 하우징(110)의 재질 및 구조는 특별히 한정하지 않는다. 실시 예의 모터는 하우징(110) 내에 구성요소가 배치된 하나의 조립체일 수도 있고, 상위 시스템에 각 구성요소(스테이터, 로터 등)가 배치된 집합체일 수도 있다.

스테이터(300A)는 스테이터 코어(310), 인슐레이터(320), 스테이터 코어(310)에 권선된 코일(350), 및 스테이터 코어(310)와 코일(350)을 수용하는 몰드부재(380)를 포함할 수 있다.

스테이터 코어(310)는 자계를 형성할 수 있는 재질로 제작될 수 있다. 코일(350)은 스테이터 코어(310)에 권선되어 외부 전류를 인가할 수 있다. 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(350)을 절연하는 역할을 수행할 수 있다.

몰드부재(380)는 스테이터 코어(310), 인슐레이터(320) 및 코일(350)을 전체적으로 커버하는 사출물일 수 있다. 몰드부재(380)는 일측이 개방되어 스테이터 코어(310)의 전면부(312)를 노출시킬 수 있으며, 타측에는 돌출된 수용부(381)를 포함할 수 있다. 수용부(381)의 내경은 회전축(400)의 외경보다 클 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300A)의 내부에 배치된다. 로터(200)는 원통 형상의 로터 코어(220), 로터 코어(220)의 외주면에 배치되는 로터 마그네트(230), 및 로터 코어(220)의 내부에 배치되는 회전부재(210)를 포함할 수 있다.

로터(200)는 하우징(110) 내부에 배치된 베어링(510)에 의해 회전이 지지될 수 있다. 베어링(510)의 위치는 특별히 제한되지 않는다.

회전축(400)은 로터 코어(220)를 관통하여 배치되고, 로터(200)에 연결된 회전부재(210)에 의해 직선운동을 할 수 있다. 회전축(400)은 직선 운동시 브레이크 시스템의 마스터 실린더(M)를 가압할 수 있다. 회전축(400)의 일단은 몰드부재(380)의 수용부(381)에서 왕복 운동할 수 있다.

이때, 브레이크 오일이 스테이터(300A) 내부로 유입될 수 있다. 전술한 바와 같이 코일(350)의 외측은 몰드부재(380)에 의해 커버되어 브레이크 오일과 접촉하지 않는다. 그러나, 몰드부재(380)에 의해 노출된 스테이터 코어(310)의 전면부(312)를 통해 브레이크 오일이 유입될 수 있다.

도 2를 참고하면, 종래 분할 코어는 스테이터 코어(11), 스테이터 코어(11)의 일측과 타측에 각각 삽입되는 상, 하부 인슐레이터(12, 13)를 포함할 수 있다. 인슐레이터(12, 13)에는 코일이 권선될 수 있다.

전술한 바와 같이 브레이크 시스템용 모터는 내부로 브레이크 오일이 유입될 수 있다. 스테이터 코어(11)의 전면(11a)으로 침투된 오일은 상, 하부 인슐레이터(12, 13) 사이의 틈(G)으로 배출되어 코일과 접촉할 수 있다.

스테이터 코어(11)는 복수 개의 금속 재질의 시트(11a)를 적층하여 형성하므로 시트(11a) 사이로 오일이 유입될 수 있다. 코일은 피복되어 있으나 오일과 접촉하는 경우 화학 반응에 의해 피복이 벗겨질 수 있다. 피복이 벗겨진 코일들은 쇼트되어 모터의 성능이 저하될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터의 제조방법이다.

도 3을 참고하면, 실시 예에 따른 모터는 원통 형상을 갖는 요크부(311), 및 요크부(311)에서 원통 형상의 중심 방향으로 돌출된 복수 개의 티스부(312)를 포함하는 스테이터 코어(310)와, 복수 개의 티스부(312)를 각각 커버하는 복수 개의 인슐레이터(320), 및 복수 개의 인슐레이터(320)에 각각 권선되는 복수 개의 코일(350)을 포함할 수 있다.

이때, 요크부(311)는 내주면에 원주 방향으로 배열된 복수 개의 슬릿(31b)을 포함하고, 슬릿(31b)은 반경 방향으로 연장 형성될 수 있다. 코일(350)은 복수 개의 인슐레이터(320)에 각각 권선될 수 있다. 따라서, 코일(350)은 권선이 시작된 제1단(351)과 권선이 종료된 제2단(352)이 돌출 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니고, 코일(350)은 제1단(351) 만이 돌출될 수도 있다.

도 4a를 참고하면, 스테이터 코어(310)는 일체로 형성된 막대 형상의 코어를 이용하여 제작할 수 있다. 스테이터 코어(310)는 복수 개의 시트(31a)를 적층한 후 가공하여 일체로 형성할 수 있다.

스테이터 코어(310)를 구성하는 각 서브 코어(310a)는 서로 연결된 요크부(311) 및 요크부(311)에 돌출된 티스부(312)를 각각 포함할 수 있다. 요크부(311) 사이에는 복수 개의 슬릿(31b)이 형성될 수 있다. 슬릿(31b)은 티스부(312)의 돌출 방향으로 갈수록 폭이 넓게 형성될 수 있다.

도 4b를 참고하면, 인슐레이터(320)는 티스부(312)에 각각 형성될 수 있다. 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)를 금형에 배치하고 인서트 사출하여 일체로 형성할 수 있다. 즉, 금형과 스테이터 코어(310) 사이의 공간에 수지를 주입하여 인슐레이터(320)를 제작할 수 있다. 이때, 인슐레이터(320)는 복수 개의 슬릿(31b)이 형성된 부분에는 형성되지 않을 수 있다. 또한, 공차를 고려하여 인슐레이터(320) 상부의 높이(h1)와 하부의 높이(h2)는 다르게 제작될 수 있다. (도 1 참조)

인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)의 티스부(312)를 둘레 방향으로 커버하여 코일이 권선되는 배럴부(322) 및 배럴부(322)에서 축 방향으로 돌출된 가이드 플레이트(321, 323)를 포함할 수 있다. 배럴부(322)는 티스부(312)의 상면과 하면을 커버하는 제1배럴부(322b) 및 양 측면을 커버하는 제2배럴부(322a)를 포함할 수 있다.

인슐레이터(320)의 제2배럴부(322a)는 제1방향(D)으로 형성된 연속면을 가진다. 제1방향(D)는 스테이터 코어(310)의 두께 방향일 수 있다. 따라서, 티스부(310)의 전면으로 침투된 오일은 제2배럴부(322a)에 의해 측면으로 새어 나오지 못한다. 여기서 연속면이란 틈을 갖지 않고 연속적으로 형성된 면으로 정의할 수 있다.

도 4c를 참고하면, 각각의 인슐레이터(320)에는 코일(350)이 권선될 수 있다. 코일(350)은 각 인슐레이터(320)마다 권선되어 제1단(351)과 제2단(352)이 제1방향으로 돌출될 수 있다. 전술한 바와 같이 인슐레이터(320)의 제2배럴부(322a)에 의해 오일이 새어 나오지 못하므로 코일의 손상이 방지될 수 있다.

이후, 스테이터 코어(310)의 양 끝단(301, 302)을 연결하여 원통 형상의 스테이터를 제작할 수 있다. 이때, 복수 개의 슬릿(31b) 사이의 간격이 좁아지면서 원통 형상을 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고, 도 6은 도 5의 분할 코어의 분해 사시도이고, 도 7은 도 5의 A-A 방향 단면도이고, 도 8은 도 5의 분할 코어에 침투한 유체를 차폐하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스테이터(300B)는 요크부(341) 및 티스부(342)를 갖는 복수 개의 분할 코어(340), 및 복수 개의 분할 코어(340)의 티스부(342)를 커버하고, 코일(350)이 권선되는 배럴부(S3)를 제공하는 인슐레이터(361, 362)를 포함한다. 실시 예에서는 복수 개의 분할 코어(340)를 조립하여 원통 형상의 스테이터를 제작할 수 있다.

분할 코어(340)는 곡률을 갖는 요크부(341) 및 요크부(341)에서 돌출된 티스부(342)를 포함할 수 있다. 분할 코어(340)는 제1방향으로 적층된 복수 개의 시트(31a)를 포함할 수 있다. 따라서, 티스부(342)의 전면부(342a)로 오일이 침투할 수 있다.

인슐레이터(361, 362)는 서로 결합되어 배럴부(S3)를 구성하는 제1인슐레이터(361), 및 제2인슐레이터(362)를 포함한다. 제1인슐레이터(361)는 내부에 수용 공간(S1)이 형성되어 티스부(312)에 삽입될 수 있다. 제1인슐레이터(361)는 티스부(342)의 상면와 측면을 커버하는 제1배럴부(361b), 및 제1배럴부(361b)에서 돌출된 제1가이드 플레이트(361a, 361c)를 포함한다. 제1가이드 플레이트(361a)의 후방에는 복수 개의 홈(361e)이 형성될 수 있다. 복수 개의 홈(361e)에는 코일(350) 또는 실링 부재가 배치될 수 있다.

제2인슐레이터(362)는 내부에 수용 공간(S2)이 형성되어 티스부(312)에 삽입될 수 있다. 제2인슐레이터(362)는 티스부(342)의 하면과 측면을 커버하는 제2배럴부(362b), 및 제2배럴부(362b)에서 돌출된 제2가이드 플레이트(362a, 362c)를 포함한다.

제1인슐레이터(361)과 제2인슐레이터(362)는 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성된 체결부(361d, 362d)를 포함한다. 제1체결부(361d)는 제2체결부(362d)에 슬라이딩될 수 있다. 제1, 제2체결부(361d, 362d)는 제1배럴부(361b)와 제2배럴부(362b)에 축방향으로 형성된 단차일 수 있다. 체결부(361d, 362d)는 코일을 권선하는 과정에서 서로 밀착할 수 있다.

도 7과 같이 브레이크 오일은 티스부(342)의 전면부(342a)로 침투할 수 있으나, 도 8과 같이 티스부(342)의 측면에는 체결부(361d, 362d)가 이중 벽으로 배치되어 있으므로 측면으로 배출되지 않는다. 따라서, 코일(350)의 내측면(351)과 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 도 6의 변형예이고, 도 10은 도 9의 분할 코어의 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참고하면, 제2인슐레이터(362)의 제2배럴부(362d) 높이(L1)는 분할 코어(340)의 높이(L2)보다 높게 형성될 수 있다. 따라서, 분할 코어(340)의 틈으로 침투한 오일은 제2배럴부(362d)에 의해 차폐될 수 있다. 따라서, 코일(350)과 접촉의 방지될 수 있다.

그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 제1인슐레이터(361)의 제1배럴부(361d)의 높이가 분할 코어(340)의 높이보다 높게 형성될 수도 있다. 즉, 제1, 제2인슐레이터(361, 362) 중 적어도 어느 하나의 배럴부가 분할 코어(340)의 측면을 전체적으로 커버하는 경우 브레이크 오일을 효과적으로 차폐할 수 있다.

110: 하우징
200: 로터
300: 스테이터
310: 스테이터 코어
320: 인슐레이터
340: 분할 코어
361: 제1인슐레이터
362: 제2인슐레이터

Claims

샤프트;
상기 샤프트에 결합된 로터;
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 및
상기 샤프트, 로터 및 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
상기 스테이터는, 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어를 커버하는 복수 개의 인슐레이터, 및 상기 복수 개의 인슐레이터에 각각 권선되는 복수 개의 코일을 포함하고,
상기 스테이터 코어는 원통 형상을 갖는 요크부, 상기 요크부에서 상기 원통 형상의 중심 방향으로 돌출된 복수 개의 티스부를 포함하고,
상기 스테이터 코어는 제1방향으로 적층된 복수 개의 시트를 포함하고,
상기 요크부는 내주면에 원주 방향으로 배열된 복수 개의 슬릿을 포함하고, 상기 슬릿은 반경 방향으로 연장되고,
상기 복수 개의 인슐레이터는 상기 티스부에 인서트 사출되어 형성되어 상기 제1방향으로 연속면을 갖고,
상기 복수 개의 인슐레이터는 상기 복수 개의 슬릿이 노출되도록 이격 배치되고,
상기 하우징은 일면이 개방되어 상기 스테이터로 오일이 유입되는 모터.
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제1항에 있어서,
상기 스테이터 코어, 인슐레이터, 및 코일을 수용하는 몰딩부재를 포함하는 모터.
제4항에 있어서,
상기 몰딩부재는 일측이 개방된 원통 형상을 갖고,
상기 몰딩부재는 타측의 중앙부에서 상기 제1방향으로 돌출된 수용공간을 포함하는 모터.
제1항에 있어서,
상기 제1방향은 상기 스테이터 코어의 두께 방향인 모터.
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