KR102547569B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

실시예는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 상기 로터와 결합하는 샤프트; 및 상기 하우징의 상부에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 스테이터는 요크와 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어 및 상기 투스에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷 및 상기 마그넷의 외측에 배치되는 쉴드를 포함하며, 상기 마그넷은 상기 투스와 소정의 간격(G)으로 이격되게 배치되고, 상기 쉴드의 너비(W)는 상기 간격(G)의 0.07~0.3인 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터는 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킴으로써 모터의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

모터{Motor}

실시예는 모터에 관한 것이다.

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

특히, 상기 모터가 사용되는 전자식 파워 스티어링 시스템(Electronic Power Steering System 이하, EPS라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.

상기 모터는 하우징(housing), 샤프트(shaft), 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터(stator), 샤프트의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 모터의 스테이터는 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함할 수 있다.

상기 스테이터 코어는 복수 개의 슬롯을 형성하는 복수 개의 투스(Tooth)를 포함할 수 있으며, 상기 로터는 투스와 마주보게 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 여기서, 인접하는 투스는 상호 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(slot open)을 형성한다. 상기 슬롯 오픈은 인접한 투스 간 플럭스(flux)의 누설 방지를 위해 형성될 수 있다.

도 1은 비교예인 모터에 배치되는 스테이터 코어와 로터의 자속을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 A영역을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 비교예인 모터(2)는 스테이터 코어(10)와 로터(20)를 포함할 수 있다. 여기서, 스테이터 코어(10)는 요크(11)와 요크(11)에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스(12)를 포함할 수 있다. 그리고, 로터(20)는 로터 코어(21)와 마그넷(22)을 포함할 수 있다.

그러나, 로터(20)의 회전에 의해 마그넷(22)의 자속이 스테이터 코어(10)의 투스(12)에 쇄교될 때, 투스(12)의 일 영역에서 자속의 불균일 현상이 발생하는 문제가 있다.

도 2의 도시된 바와 같이, 투스 A에 쇄교하는 마그넷의 자속이 누설됨에 따라 투스 A와 이웃하게 배치되는 투스 B와 투스 C의 A1 영역에서 포화 현상이 발생한다. 즉, 누설 자속으로 인해 자기력선 개수가 늘어남에 따라 이웃하게 배치되는 투스에서 자속의 불균일이 발생하는 문제가 있다.

그에 따라, 자속의 불균일은 상기 모터의 코깅 토크(Cogging Torque) 및 토크 리플(Torque Ripple)에 영향을 미쳐 모터의 품질이 떨어뜨린다.

실시예는 코깅 토크(Cogging Torque)와 토크 리플(Torque Ripple)을 감소시켜 품질을 향상시킬 수 있는 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, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 상기 로터와 결합하는 샤프트; 및 상기 하우징의 상부에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 스테이터는 요크와 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어 및 상기 투스에 권선되는 코일을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷 및 상기 마그넷의 외측에 배치되는 쉴드를 포함하며, 상기 마그넷은 상기 투스와 소정의 간격(G)으로 이격되게 배치되고, 상기 쉴드의 너비(W)는 상기 간격(G)의 0.07~0.3인 모터에 의해 달성된다.

그리고, 상기 마그넷의 외측면은 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측을 향해 돌출된 곡면일 수 있다.

그리고, 상기 간격은 상기 외측면의 중심(C1)에서 상기 투스의 내측면까지의 반경 방향 거리일 수 있다.

그리고, 상기 쉴드는 자성체일 수 있다.

그리고, 상기 쉴드의 자속밀도는 상기 마그넷의 자속밀도의 1.4~2.2일 수 있다.

그리고, 상기 쉴드의 내주면은 상기 마그넷의 외측면과 접촉될 수 있다.

한편, 상기 모터의 상기 마그넷은 6개로 제공되고, 상기 투스는 9개로 제공될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 모터는 투스의 내주면과 마그넷의 외측면 사이의 간격을 기준으로 형성된 캔의 너비를 한정하여 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킴으로써 모터의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 쉴드는 자성체로 제공되어 투스에 자속이 쇄교되게 함으로써 자속의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 마그넷의 자속밀도를 기준으로 상기 쉴드의 자속밀도를 한정하여 모터의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 비교예인 모터에 배치되는 스테이터 코어와 로터의 자속을 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 A영역을 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 A-A선을 나타내는 횡단면도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어와 로터의 배치관계를 나타내는 도면이고,
도 6은 도 5의 B영역에서 스테이터와 로터를 나타내는 도면이고,
도 7은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어와 로터에 배치되는 자기력선을 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 토크 리플을 나타내는 그래프이고,
도 10은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크 및 변화율을 나타내는 표이고,
도 11은 실시예에 따른 모터의 토크 리플 및 변화율을 나타내는 표이고,
도 12는 실시예에 따른 모터의 토크를 나타내는 표이다.

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 3은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 나타내는 횡단면도이다. 도 3에서 y 방향은 축 방향을 의미하며, x 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 하우징(100), 커버(200), 하우징(100)의 내측에 배치되는 스테이터(300), 스테이터의 내측에 배치되는 로터(400), 로터(400)와 결합되는 샤프트(500) 및 센서부(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 상기 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미한다.

하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 여기서, 하우징(100)은 상부에 개구가 형성된 통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 커버(200)는 하우징(100)의 개방된 상부를 덮도록 배치될 수 있다.

따라서, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 내부에 수용공간이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 수용공간에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이터(300), 로터(400), 샤프트(500) 및 센서부(600) 등이 배치될 수 있다.

하우징(100)은 원통형으로 형성되어 내주면에 스테이터(300)가 지지되게 배치될 수 있다. 하우징(100)의 하부에는 샤프트(500)의 하부를 지지하는 베어링(10)을 수용하는 포켓부가 마련될 수 있다.

또한, 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200)에도 샤프트(500)의 상부를 지지하는 베어링(10)을 수용하는 포켓부가 마련될 수 있다.

스테이터(300)는 하우징(100)의 내주면에 의해 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(300)는 로터(400)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(300)의 내측에는 로터(400)가 배치될 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어와 로터의 배치관계를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 B영역에서 스테이터와 로터를 나타내는 도면이다.

도 3 내지 6을 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 권선되는 코일(320), 스테이터 코어(310)와 코일(320) 사이에 배치되는 인슐레이터(330)를 포함할 수 있다.

스테이터 코어(310)에는 회전 자계를 형성하는 코일(320)이 권선될 수 있다. 여기서, 스테이터 코어(310)는 하나의 코어로 이루어지거나 복수 개의 분할 코어가 결합되어 이루어질 수 있다.

또한, 스테이터 코어(310)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 스테이터 코어(310)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다.

스테이터 코어(310)는 원통 형상의 요크(311)와 복수 개의 투스(312)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 투스(312)는 스테이터 코어(310)의 중심(C)을 기준으로 반경 방향(x 방향)을 향해 요크(311)에서 돌출되게 배치될 수 있다. 그리고, 복수 개의 상기 투스(312)는 원주 방향을 따라 요크(311)의 내주면에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 각각의 상기 투스(312) 사이에는 코일(320)이 권선될 수 있는 공간인 슬롯이 형성될 수 있다. 이때, 상기 투스(312)는 9개로 제공될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

한편, 상기 투스(312)는 로터(400)의 마그넷(420)을 대향하도록 배치될 수 있다. 이때, 투스(312)의 내측면(312a)은 마그넷(420)의 외측면(421)과 소정의 간격(G)으로 이격되게 배치된다.

그리고, 각각의 상기 투스(312)에는 코일(320)이 감긴다.

인슐레이터(330)는 스테이터 코어(310)와 코일(320)을 절연시킨다. 그에 따라, 인슐레이터(330)는 스테이터 코어(310)와 코일(320) 사이에 배치될 수 있다.

따라서, 코일(320)은 인슐레이터(330)가 배치된 스테이터 코어(310)의 투스(312)에 권선될 수 있다.

로터(400)는 스테이터(300)의 내측에 배치된다. 그리고, 중심부에 샤프트(500)가 결합될 수 있다.

로터(400)는 로터 코어(410), 로터 코어(410)의 외주면에 배치되는 마그넷(420) 및 마그넷(420)의 외측에 배치되는 쉴드(430)를 포함할 수 있다. 여기서, 쉴드(430)는 캔 또는 로터 캔이라 불리 울 수 있다. 그리고, 마그넷(420)은 6개로 제공될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

로터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 물론, 로터 코어(410)는 하나의 통으로 구성되는 단일 코어 형태로 제작될 수도 있다.

로터 코어(410)의 중심에는 샤프트(500)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다. 그리고, 로터 코어(410)의 외주면에는 마그넷(420)의 배치를 안내하는 돌기가 돌출될 수 있다.

마그넷(420)은 로터 코어(410)의 외주면에 부착될 수 있다. 이때, 복수 개의 마그넷(420)은 일정 간격으로 로터 코어(410)의 둘레를 따라 배치될 수 있다.

그리고, 마그넷(420)은 스테이터(300)의 투스(312)와 반경 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 마그넷(420)의 외측면(421)과 투스(312)의 내측면(312a)은 소정의 간격(G)으로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 마그넷(420)의 외측면(421)과 투스(312)의 내측면(312a) 사이에는 에어갭이 형성될 수 있다. 이때, 상기 에어갭은 마그넷(420)의 외측면(421)과 투스(312)의 내측면(312a) 사이의 간격(G)을 의미할 수 있다.

한편, 마그넷(420)의 외측면(421)은 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측을 향해 돌출된 곡면으로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 간격(G)은 마그넷(420)의 외측면(421)의 중심(C1)에서 투스(312)의 내측면(312a)까지의 반경 방향 거리일 수 있다.

그리고, 마그넷(420)의 외측면(421)은 쉴드(430)의 내주면(431)과 접촉될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 마그넷(420)의 외측면(421)의 중심(C1)측은 쉴드(430)의 내주면(431)과 접촉되고, 마그넷(420)의 외측면(421)의 가장자리측은 쉴드(430)의 내주면(431)과 이격된다.

쉴드(430)는 마그넷(420)을 둘러싸서 마그넷(420)이 로터 코어(410)에서 이탈되지 않도록 고정시키는 역할을 수행한다. 또한, 쉴드(430)는 마그넷(420)이 노출되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

쉴드(430)는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 쉴드(430)의 내주면(431)은 마그넷(420)의 외측면(421)에 접촉될 수 있다.

쉴드(430)가 원통 형상으로 형성됨에 따라, 쉴드(430)는 반경 방향으로 소정의 너비(W)를 갖게 된다.

쉴드(430)의 반경 방향 너비(W)는 상기 간격(G)의 0.07~0.3일 수 있다. 예컨데, G:W=1:0.07~0.3일 수 있다. 이때, 상기 간격(G)은 0.8mm일 수 있다.

한편, 쉴드(430)는 자성을 지닌 자성체일 수 있다. 그에 따라, 자성을 갖는 쉴드(430)는 마그넷(420)과 마주보게 배치되는 투스(312)에 자속이 쇄교되게 함으로써, 자속이 누설되는 것을 방지한다.

따라서, 하나의 투스(312)에 이웃하게 배치되는 다른 투스(312)의 일 영역에서 자속의 포화 현상이 일어나는 것을 방지한다. 그에 따라, 쉴드(430)는 자기력선 개수를 감소시킬 수 있기 때문에 마그넷(420)의 자속을 균일하게 할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 자성을 갖는 쉴드(430)는 마그넷(420)과 마주보게 배치되는 투스(312)에 자속이 쇄교되게 함으로써 B1영역에서 포화 방지된 것을 확인할 수 있다.

마그넷(420)의 자속밀도를 1이라 할 때, 쉴드(430)의 자속밀도는 마그넷(420)의 자속밀도의 1.4~2.2일 수 있다. 여기서, 마그넷(420)의 자속밀도는 1.3T일 수 있다. 그리고, 마그넷(420)의 그레이드(Grade)는 N48H일 수 있다.

도 8은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 9는 실시예에 따른 모터의 토크 리플을 나타내는 그래프이고, 도 10은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크 및 변화율을 나타내는 표이고, 도 11은 실시예에 따른 모터의 토크 리플 및 변화율을 나타내는 표이다. 도 8에서 88mNm는 비교예인 모터(2)의 코깅 토크를 나타낸다. 그리고, 도 9에서 123.5mNm는 비교예인 모터(2)의 토크 리플을 나타낸다.

이때, 상기 갭(G)은 0.8mm이다. 그리고, 마그넷(420)의 자속밀도는 1.3T이다.

실시예에 따른 모터(1)와 비교예인 모터(2)를 비교해 볼 때, 실시예에 따른 모터(1)는 쉴드(430)를 포함한다는 점에 차이가 있다.

도 8 및 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)의 코깅 토크의 경우, 하락하다가 쉴드(430)의 너비(W)가 0.1mm일 때 최적 값임을 확인할 수 있다. 이때, 쉴드(430)의 자속 밀도가 2.0T일 경우 코킹 토크가 11% 개선되고, 쉴드(430)의 자속 밀도가 3.0T일 경우 코킹 토크가 23% 개선된 것을 확인할 수 있다.

그리고, 쉴드(430)의 자속 밀도가 2.0~3.0T인 경우, 쉴드(430)의 폭(W)이 소정의 범위에서 비교예인 모터(2)의 88mNm인 코깅 토크보다 낮은 값을 갖게 된다.

따라서, 실시예에 따른 모터(1)의 쉴드(430)의 너비(W)가 상기 간격(G) 대비 0.07~0.3이고, 쉴드(430)의 자속밀도가 마그넷(420)의 자속밀도 대비 1.4~2.2일 때, 코깅 토크가 최적으로 저감될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 최적의 성능을 발휘할 수 있다.

도 9 및 도 11을 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)의 토크 리플의 경우, 하락하다가 쉴드(430)의 너비(W)가 0.1mm에서 최적 값임을 확인할 수 있다. 이때, 쉴드(430)의 자속 밀도가 2.0T일 경우 토크 리플이 11% 개선되고, 쉴드(430)의 자속 밀도가 3.0T일 경우 토크 리플이 20% 개선된 것을 확인할 수 있다.

그리고, 쉴드(430)의 자속 밀도가 2.0~3.0T인 경우, 쉴드(430)의 폭(W)이 소정의 범위에서 비교예인 모터(2)의 123.5mNm인 토크 리플보다 낮은 값을 갖게 된다.

따라서, 실시예에 따른 모터(1)의 쉴드(430)의 너비(W)가 상기 간격(G) 대비 0.07~0.3이고, 쉴드(430)의 자속밀도가 마그넷(420)의 자속밀도 대비 1.4~2.2일 때, 토크 리플이 최적으로 저감될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 최적의 성능을 발휘할 수 있다.

도 12는 실시예에 따른 모터의 토크를 나타내는 표이다. 이때, 비교예인 모터(2)의 토크는 4.01Nm이다.

도 12를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)의 쉴드(430)의 너비(W)가 상기 간격(G) 대비 0.07~0.3이고, 쉴드(430)의 자속밀도가 마그넷(420)의 자속밀도 대비 1.4~2.2일 때, 상기 모터(1)의 성능 저하가 미미함을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 모터(1)는 비교예인 모터(2)에 비해 성능상에는 차이가 없으면서도 코깅 토크(Cogging Torque)와 토크 리플(Torque Ripple)을 감소시켜 품질을 향상시킬 수 있다.

샤프트(500)는 로터(400)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(400)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(400)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(500)가 회전한다. 이때, 샤프트(500)는 베어링(10)에 의해 지지될 수 있다.

샤프트(500)는 차량의 조향축과 연결될 수 있다. 그에 따라, 샤프트(500)의 회전에 의해 조향축은 동력을 전달받을 수 있다.

센서부(600)는 로터(400)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(400)의 현재 위치를 파악함으로써 샤프트(500)의 회전된 위치를 감지할 수 있게 한다.

센서부(600)는 센싱 마그넷 조립체(610)와 인쇄회로기판(PCB, 620)을 포함할 수 있다.

센싱 마그넷 조립체(610)는 로터(400)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(400)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(610)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 센싱 마그넷과 상기 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(400)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다. 서브 마그넷은 메인 마그넷보다 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)가 관통하는 홀이 형성된다.

인쇄회로기판(620)에는 센싱 마그넷의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷의 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 10: 베어링
100: 하우징
200: 커버
300: 스테이터
310: 스테이터 코어 311: 요크
312: 투스
320: 코일
400: 로터 410: 로터 코어
420: 마그넷 430: 쉴드
500: 샤프트
600: 센서부

Claims (7)

1. 하우징;
   상기 하우징 내에 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터 내에 배치되는 로터;
   상기 로터와 결합하는 샤프트; 및
   상기 하우징의 상부에 배치되는 커버를 포함하고,
   상기 스테이터는
   요크와 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어 및
   상기 투스에 권선되는 코일을 포함하고,
   상기 로터는
   로터 코어,
   상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷 및
   상기 마그넷의 외측에 배치되는 쉴드를 포함하며,
   상기 투스의 내측면은 외측을 향해 오목하게 형성된 곡면이고,
   상기 마그넷의 외측면은 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측을 향해 돌출된 곡면이며,
   링 형상의 단면을 갖는 원통형으로 형성된 상기 쉴드는 자성체이고,
   상기 마그넷은 상기 투스와 소정의 간격(G)으로 이격되게 배치되고,
   상기 간격은 상기 외측면의 중심(C1)에서 상기 투스의 내측면까지의 반경 방향 거리이며,
   상기 쉴드의 너비(W)는 상기 간격(G) 대비 0.07~0.3인 모터.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 간격은 0.8mm인 모터.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 쉴드의 자속밀도는 상기 마그넷의 자속밀도 대비 1.4~2.2인 모터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 쉴드의 내주면은 상기 마그넷의 외측면과 접촉되는 모터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 마그넷은 6개로 제공되고, 상기 투스는 9개로 제공되는 모터.

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