KR102570251B1 - 스테이터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 원통형의 본체와 상기 본체의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스를 포함하는 스큐 타입의 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터를 포함하며, 상기 인슐레이터의 외경은 상기 투스의 외경보다 작게 형성되어 상기 투스와 상기 인슐레이터 사이에는 간극(d)이 형성되는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 스테이터는 인서트 사출 방식으로 인슐레이터를 형성하지만 투스와 인슐레이터 사이에 간극을 형성하여 외경에 불필요한 사출물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Description

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

실시 예는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 복수 개의 마그넷을 구비하는 로터와 스테이터에 권선된 코일에 의해 발생된 전자기력과의 상호작용으로 회전하면서 동력을 생성한다.

그에 따라, 모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트, 샤프트에 결합되는 로터, 및 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 상기 스테이터는 상기 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 설치된다.

그리고, 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 따라서 로터가 회전하면 샤프트가 회전하게 된다.

그리고, 모터에 사용되는 스테이터는 금속 재질의 코어부재를 원통형상으로 마련하여, 외주면에서 돌출 형성된 복수 개의 투스에 코일을 권선하여 형성한다. 이때, 투스와 코일 사이에는 인슐레이터가 배치될 수 있다.

최근에는 모터의 소형화에 따라, 스테이터 코어 역시 소형화 및 경량화가 필요해 지면서, 종래와 같이 한 몸체의 스테이터 코어를 사용하기보다 얇은 금속 플레이트를 일정 두께로 적층 하여 스테이터 코어를 형성하거나, 1개의 투스를 가지는 대략 "T"자 형상의 분할 코어를 조립하여 원통형상의 스테이터 코어를 형상하는 경우가 많다.

그리고, 스테이터 코어에 인슐레이터를 사출하여 스테이터를 형성하게 된다.

그러나, 사출방식에 의해 스테이터 코어에 인슐레이터를 배치하는 경우 스테이터 코어의 외경에 불필요한 사출물이 발생하는 문제가 있다. 좀 더 상세하게는 스테이터 코어의 외경을 형성하는 투스의 외주면에 불필요한 사출물이 형성되는 문제가 있다.

그에 따라, 불필요한 사출물에 의해 스테이터의 외경이 요청된 치수를 벗어나는 문제가 있다.

또한, 모터의 회전에 의해 불필요한 사출물이 떨어지며, 이에 모터의 진동 또는 소음이 발생하는 문제가 있다.

인서트 사출 방식으로 인슐레이터를 형성하지만 투스와 인슐레이터 사이에 간극을 형성하여 외경에 불필요한 사출물이 형성되는 것을 방지할 수 있는 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.

또한, 코깅 토크에 의한 토크 리플을 저감하도록 스테이터 코어의 투스는 스큐 타입으로 형성되는 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제는 본 발명의 일실시예에 따라, 원통형의 본체와 상기 본체의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스를 포함하는 스큐 타입의 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터를 포함하며, 상기 인슐레이터의 외경은 상기 투스의 외경보다 작게 형성되어 상기 투스와 상기 인슐레이터 사이에는 간극(d)이 형성되는 스테이터에 의하여 달성된다.

상기 인슐레이터는 인서트 사출 방식에 의해 상기 투스에 배치될 수 있다.

또한, 상기 간극은 상기 투스의 상부와 하부에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 간극은 상기 투스의 측면에 더 형성될 수 있다.

한편, 상기 투스는 복수 개의 제1 투스;와 상기 제1 투스 사이에 배치되는 복수 개의 제2 투스를 포함하며, 상기 제1 투스의 폭(W1)은 상기 제2 투스의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 투스는 T자 형상으로 형성되고, 상기 제2 투스는 l자 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 스테이터 코어는 스테이터 플레이트를 적층하여 형성될 수 있다.

상기 과제는 본 발명의 일실시예에 따라, 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 로터의 중앙에 배치되는 샤프트;를 포함하며, 상기 스테이터는 원통형의 본체와 상기 본체의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스를 포함하는 스큐 타입의 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터를 포함하며, 상기 인슐레이터의 외경은 상기 투스의 외경보다 작게 형성되어 상기 투스와 상기 인슐레이터 사이에는 간극(d)이 형성되는 모터에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 스테이터는 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 스테이터는 인서트 사출 방식으로 인슐레이터를 형성하지만 투스와 인슐레이터 사이에 간극을 형성하여 외경에 불필요한 사출물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스테이터 코어의 투스는 스큐 타입으로 형성되어 코깅 토크에 의한 토크 리플을 저감할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 평면도이고,
도 4는 실시예에 따른 스테이터의 스테이터 코어를 나타내는 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 스테이터의 인슐레이터를 인서트 사출 방식에 따라 제작하는 과정을 나타내는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 스테이터의 인슐레이터 외경과 투스 외경 사이에 형성된 간극을 나타내는 도면이고,
도 7은 실시예에 따른 스테이터의 인슐레이터를 형성하기 위해 레진을 주입하는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 스테이터를 구성하는 투스의 상부에 형성된 간극을 나타내는 도면이고,
도 9는 실시예에 따른 스테이터를 구성하는 투스의 상부 및 측면에 형성된 간극을 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 1을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 모터(1)는 로터(100), 스테이터(200), 및 샤프트(300)를 포함할 수 있다.

로터(100)는 스테이터(200)의 내측에 배치될 수 있다.

로터(100)는 로터 코어(110)에 마그넷(120)이 결합되어 구성될 수도 있다.

예를 들어, 로터 코어(110)에 마련된 포켓에 마그넷이 삽입되어 구성될 수 있다. 로터(100)의 상측에는 로터(100)의 위치 정보 획득을 위한 센싱 마그넷이 플레이트에 결합되어 설치되거나, 이와 유사한 로터 위치 감지수단이 설치될 수 있다. 그리고, 샤프트(300)의 양단은 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

스테이터(200)는 하우징에 결합되며, 스테이터(200)의 내측에는 로터(100)가 배치된다. 로터(100)의 중앙부에는 샤프트(300)가 결합될 수 있다. 스테이터(200)에는 코일이 감겨 자기극을 갖게 되며, 코일의 권선에 의해 형성되는 자기장에 의해 로터(100)가 회전하고 동시에 샤프트(300)가 회전하게 된다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 살펴보면, 스테이터(200)는 스테이터 코어(210), 스테이터 코어(210)에 배치되는 인슐레이터(220) 및 인슐레이터(220)에 권선되는 코일(230)을 포함할 수 있다.

스테이터 코어(210)는 원통형의 본체(211)와 본체(211)의 중심(C)을 지나는 가상의 선을 기준으로 본체(211)의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스(212)를 포함할 수 있다.

여기서, 투스(212)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 단면이 'T'자 형상의 제1 투스(212a)와 'l'자 형상의 제2 투스(212b)를 포함할 수 있다.

그리고, 제1 투스(212a)와 제2 투스(212b)는 스테이터 코어(210)의 중심(C)을 기준으로 소정의 외경(R1)을 갖도록 본체(211)에 배치될 수 있다.

한편, 제1 투스(212a)의 폭(W1)은 상기 제2 투스(212b)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1 투스(212a)와 제2 투스(212b)의 폭을 달리함으로써, 제1 투스(212a)에 권선되는 코일(230)의 권선량 및 제1 투스(212a) 간의 이격된 거리를 조정할 수 있다. 그에 따라, 자기장의 변화를 유도할 수 있다. 여기서, 제2 투스(212b)는 제1 투스(212a) 각각에 권선된 코일(230)간에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스테이터 코어(210)는 복수 개의 티스(212)가 방사방향(반지름 방향)으로 돌출되게 형성되도록 얇은 판상의 스테이터 플레이트를 적층하여 형성할 수 있다. 예컨데, 상기 스테이터 플레이트는 0.35~0.5㎜ 두께의 다수의 규소강판을 소정의 형상으로 성형한 후, 상기 스테이터 플레이트를 적층하여 스테이터 코어(210)를 형성할 수 있다.

이때, 스테이터 코어(210)는 스테이터 플레이트 각각을 원주 방향을 기준으로 소정의 각도로 틀어지게 배치하는 스큐(skew) 타입으로 제조될 수 있다.

즉, 투스(212)는 소정각도로 비틀린 상태의 T자 형상의 제1 투스(212a)와 l자 형상의 제2 투스(212b)로 마련될 수 있다. 본 실시예의 투스(212)를 설명함에 있어서, 제1 투스(212a)와 제2 투스(212b)가 스큐 타입으로 제조된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 투스(212a) 또는 제2 투스(212b) 중 어느 하나만 스큐 타입으로 형성되거나, 제1 투스(212a) 또는 제2 투스(212b) 중 어느 하나만 스큐 타입으로 본체(212)에 배치될 수 있음은 물론이다.

따라서, 스큐 타입으로 형성된 스테이터 코어(210)의 코깅 토크는 최소화되며, 그에 따라 소음 및 진동이 크게 저감될 수 있다.

인슐레이터(220)는 인서트 사출 방식에 의해 스테이터 코어(210)의 일 영역에 배치될 수 있다.

예컨데, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 인슐레이터(220)는 투스(212)의 상부, 하부 및 측면에 배치될 수 있다. 그에 따라, 투스(212)는 인슐레이터(220)에 의해 코일(230)과 절연될 수 있다.

도 5를 참조하여 살펴보면, 복수 개의 투스(212)가 형성된 스테이터 코어(210)를 금형(10) 속에 배치하고, 인서트 사출 방식을 통해 인슐레이터(220)를 형성할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(230)의 재질은 레진, 합성수지, 고무, 우레탄 중 어느 하나의 재질로 마련될 수 있으며, 복수 개의 터미널 부재와 함께 사출 성형될 수도 있다.

여기서, 스테이터 코어(210)는 스큐 타입으로 형성되기 때문에, 스테이터 코어(210)를 소정의 각도로 회전시키면서 금형(10)에 배치하는 것이 바람직하다.

한편, 인서트 사출 방식을 통해 형성되는 인슐레이터(220)의 외경(R2)은 투스(212)의 외경(R1)보다 작게 형성될 수 있다. 그에 따라, 투스(212)와 인슐레이터(220) 사이에 형성되는 간극(d)이 형성될 수 있다.

여기서, 투스(212)의 외경(R1)은 중심(C)로부터 투스(212)의 외주면(213)까지의 거리를 의미하고, 인슐레이터(220)의 외경(R2)은 중심(C)로부터 인슐레이터(220)의 외주면(221)까지의 거리를 의미할 수 있다.

이하, 투스(212)와 인슐레이터(220) 사이에 형성되는 간극(d)을 설명함에 있어서 제1 투스(212a)와 제2 투스(212b)에 간극(d)이 형성될 수 있으며, 도 6 내지 도 9를 참조하여 제1 투스(212a)에 형성된 간극(d)에 대해 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 투스(212a)와 인슐레이터(220) 사이에 간극(d)이 형성되도록 레진 등을 주입하여 인슐레이터(220)를 형성할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 투스(212)의 외경(R1)과 인슐레이터(220)의 외경(R2)이 동일하도록 상기 레진 등을 주입하는 경우, 금형(10)과 투스(212)의 외경(R1) 사이의 갭(Gap)에 의해 투스(212)의 외주면으로 레진 등이 흐르게 되어 불필요한 사출물이 형성될 수 있는바, 실시예는 간극(d)이 형성되도록 레진 등을 주입하는 것이 바람직하다.

상기 간극(d)은 투스(212)의 상부와 하부에 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 간극(d)은 투스(212)의 상부면과 하부면에 형성될 수 있다.

따라서, 금형(10)의 구조를 단순화할 수 있으며, 불필요한 사출물의 발생을 최소화할 수 있다. 다만, 투스(212)의 측면에 배치되는 인슐레이터(220)의 외경(R2)과 투스(212)의 외경(R1)이 동일하게 되어 불필요한 사출물이 미세하게 발생할 수도 있다. 이때, 투스(212)의 높이(h)는 투스(212)의 폭(W1, W2)보다 길기 때문에, 간극(d)을 투스(212)의 상부와 하부에 형성함으로써 불필요한 사출물의 형성을 최소화할 수 있다.

즉, 상기 간극(d)이 투스(212)의 상부와 하부에 형성되는 경우, 불필요한 사출물의 형성을 최소화하면서도 금형(10) 구조가 단순화할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 9를 참조하여 살펴보면, 상기 간극(d)은 투스(212)의 상부와 하부뿐만 아니라 투스(212)의 측면(214)에도 형성될 수 있다.

비록, 금형(10)의 구조가 복잡화할 수 있으나, 불필요한 사출물의 발생을 원천적으로 차단할 수 있다.

따라서, 상기 간극(d)이 투스(212)의 상부와 하부뿐만 아니라 투스(212)의 측면에도 형성되는 경우, 불필요한 사출물에 의해 발생하는 상기 모터(1)의 진동 또는 소음을 방지할 수 있으며, 요청된 스테이터(200)의 외경 치수에 맞는 제품을 제공할 수 있다.

한편, 상기 간극(d)이 투스(212)의 상부와 하부뿐만 아니라 투스(212)의 측면에도 형성되는 경우, 스테이터 코어(210)를 적층방식에 의해 형성하지 않을 수 있다. 즉, 스큐가 형성된 스테이터 코어(210)에 본디드(Bonded) 적층 방법을 통해 인슐레이터(220)를 사출하여 형성할 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 : 로터 110 : 로터 코어
120 : 마그넷
200 : 스테이터 210 : 스테이터 코어
211 : 본체 212 : 투스
220 : 인슐레이터 230 : 코일

Claims (9)

1. 원통형의 본체와 상기 본체의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스를 포함하는 스큐 타입의 스테이터 코어;
   상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터; 및
   상기 투스에 권선되는 코일을 포함하며,
   상기 스테이터 코어의 중심을 기준으로 상기 스테이터 코어의 외경을 형성하는 상기 투스는 소정의 외경(R1)을 갖도록 상기 본체에서 외측으로 돌출되게 형성되고,
   상기 인슐레이터의 외경(R2)은 상기 투스의 외경(R1)보다 작게 형성되어 상기 투스와 상기 인슐레이터 사이에는 간극(d)이 형성되며,
   상기 간극(d)은 노출되는 스테이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 인서트 사출 방식에 의해 상기 투스에 배치되는 스테이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 투스의 측면에 배치되는 상기 인슐레이터에 의해 상기 간극은 상기 투스의 상부와 하부에만 형성되는 스테이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 간극은 상기 투스의 상부와 하부와 측면에 형성되는 스테이터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 투스는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1 투스;와 상기 제1 투스 사이에 배치되며 상기 코일이 비권선되는 복수 개의 제2 투스를 포함하며, 상기 제1 투스의 폭(W1)은 상기 제2 투스의 폭(W2)보다 큰 스테이터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 투스는 T자 형상으로 형성되고, 상기 제2 투스는 l자 형상으로 형성되는 스테이터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 스테이터 코어는 스테이터 플레이트를 적층하여 형성되는 스테이터.
8. 로터;
   상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
   상기 로터의 중앙에 배치되는 샤프트;를 포함하며,
   상기 스테이터는
   원통형의 본체와 상기 본체의 원주방향을 따라 방사방향으로 돌출되게 형성된 복수 개의 투스를 포함하는 스큐 타입의 스테이터 코어;
   상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터를 포함하며,
   상기 스테이터 코어의 중심을 기준으로 상기 스테이터 코어의 외경을 형성하는 상기 투스는 소정의 외경(R1)을 갖도록 상기 본체에서 외측으로 돌출되게 형성되고,
   상기 인슐레이터의 외경(R2)은 상기 투스의 외경(R1)보다 작게 형성되어 상기 투스와 상기 인슐레이터 사이에는 간극(d)이 형성되며,
   상기 간극(d)은 노출되는 모터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스테이터는 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 더 포함하는 모터.

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