KR102633273B1

KR102633273B1 - 모터

Info

Publication number: KR102633273B1
Application number: KR1020180102692A
Authority: KR
Inventors: 문기창; 편진수; 김성진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2024-02-05
Also published as: US20210336493A1; EP3846319A1; US11799338B2; EP3846319A4; JP2021535714A; JP7477499B2; KR20200025405A; CN112640257B; CN112640257A; WO2020045937A1

Abstract

실시예는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 복수 개의 시트를 적층하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 홀이 형성된 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및 상기 홀에 배치되는 접착부재를 포함하며, 상기 홀은 상기 투스의 측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성하고, 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감할 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, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.

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

상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 이러한 다극 모터의 경우, 스테이터에서 소음 및 진동이 크게 나타나는 문제가 있다.

상기 소음 및 진동을 저감할 수 있도록 상기 스테이터를 오버 몰딩할 수 있으나 생산 단가가 증가하는 문제가 있다.

그에 따라, 상기 모터의 생산 효율을 증가시키면서도 상기 소음 및 진동을 저감할 수 있는 구조의 모터가 요청되고 있는 실정이다.

실시예는 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성할 때, 본드와 같은 접착부재를 이용하여 강건화 설계를 구현함으로써, 소음과 진동을 저감할 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, 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 복수 개의 시트를 적층하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 홀이 형성된 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및 상기 홀에 배치되는 접착부재를 포함하며, 상기 홀은 상기 투스의 측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되는 모터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 선(L)은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행할 수 있다.

그리고, 상기 선(L1)을 기준으로 상기 홀은 대칭되게 배치되며, 평면상 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리는 상기 선(L1)에서 상기 투스의 측면까지의 거리와 동일할 수 있다.

또한, 상기 홀을 통해 상기 접착부재의 충진시, 상기 접착부재는 상기 시트 사이로 스며들 수 있다.

또한, 상기 시트의 축 방향 두께가 0.5mm일 때, 상기 홀의 지름은 상기 두께의 2배 이상이고 3배 미만일 수 있다.

여기서, 상기 홀의 중심(C2)은 상기 선(L) 상에 배치될 수 있다.

한편, 상기 접착부재는 혐기성 성질일 수 있다. 여기서, 상기 접착부재의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만일 수 있다.

또한, 상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성하며, 상기 단위 스테이터 코어에는 두 개의 상기 홀이 배치될 수 있다.

여기서, 상기 스테이터 코어는 상기 홀이 형성된 복수 개의 제1 시트와 상기 제1 시트의 하측에 배치되는 하나의 제2 시트를 포함하고, 상기 제2 시트는 상기 제1 시트의 홀을 차단할 수 있다.

또한, 상기 홀은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

또한, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 홀은 상기 투스의 측면과 오버랩되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 투스는 12개가 제공되고, 상기 로터의 마그넷은 10가 제공될 수 있다.

실시예에 따른 모터는 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성하고, 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감할 수 있는 강건화 설계를 구현할 수 있다. 특히, 10극 12슬롯의 다극 모터의 경우 소음 및 진동이 다른 모터에 비해 더 크게 나타나기 때문에, 상기 모터는 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.

시트에 접착부재를 도포하여 적층시킴으로써 상기 강건화 설계를 구현할 수 있으나 공정상 비용 및 시간이 증가하는바, 실시예에 따른 모터는 접착부재를 스테이터 코어에 형성된 홀을 통해 상기 시트 사이에 침투시킴으로써, 소음 및 진동을 더욱 저감시키면서도 생산 비용 또한 감소시킬 수 있다.

이때, 상기 접착부재의 점도에 따라 상기 모터의 소음 및 진동은 더욱 저감될 수 있다.

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

도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터 코어의 배치관계를 나타내는 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 성능을 비교하는 표이고,
도 6은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 7은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 전기적 성능 변화를 나타내는 그래프이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 125mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 800mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고,
도 10은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고,
도 11은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 평면도이고,
도 12는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이고,
도 13은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어에 스며든 접착부재를 나타내는 도면이고,
도 15는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

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 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터 코어의 배치관계를 나타내는 도면이다. 도 1에서 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다. 이때, 도 3에 도시된 스테이터 코어는 홀에 접착부재가 충진되기 전의 상태를 나타내는 도면일 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 샤프트(500)와 결합되는 로터(300), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(400), 로터(300)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(400)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 로터(300)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 모터(1)의 로터(300)는 10개의 마그넷(320)을 포함하고, 스테이터(400)는 12개의 투스(412)를 포함할 수 있다.

여기서, 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)는 축 방향으로 복수 개의 시트(S)를 적층하여 형성할 수 있다. 그리고, 스테이터 코어(410)에 형성된 홀(H)을 통해 접착부재(B)를 충진함으로써, 시트(S) 사이에 상기 접착부재(B)를 침투시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 시트(S) 사이에 스며든 상기 접착부재(B)를 통해 소음 및 진동을 저감시킬 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, 로터(300), 스테이터(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 로터(300), 스테이터(400) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨데, 하우징(100)은 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다.

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

도 1 내지 도 3을 참조하면, 로터(300)는 스테이터(400)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 샤프트(500)가 압입 방식으로 결합될 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 중심(C) 방향을 의미하고 상기 외측은 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다.

그리고, 로터(300)는 스테이터(400)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 로터(300)는 로터 코어(310) 및 로터 코어(310)의 외주면에 원주 방향을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷(320)을 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어(310)의 외주면에는 기 설정된 간격으로 상호 이격되게 10개의 마그넷(320)이 배치될 수 있다. 여기서, 마그넷(320)은 로터 마그넷 또는 드라이브 마그넷이라 불릴 수 있다. 이때, 로터(300)는 로터 코어(310)의 외주면에 복수 개의 마그넷(320)이 배치되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 로터(300)는 로터 코어(310)의 내부에 마그넷(320)이 배치되는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입으로 형성될 수도 있다.

로터 코어(310)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 그리고, 로터 코어(310)의 중심(C)에는 샤프트(500)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다.

마그넷(320)은 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)에 감긴 코일(430)과 회전 자계를 형성한다. 이러한 마그넷(320)은 샤프트(500)를 중심으로 원주 방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.

그에 따라, 코일(430)과 마그넷(320)의 전기적 상호 작용으로 로터(300)가 회전하고, 로터(300)의 회전에 연동하여 샤프트(500)가 회전함으로써 상기 모터(1)의 구동력이 발생된다.

한편, 로터(300)는 마그넷(320)이 부착된 로터 코어(310)를 덮도록 배치되는 캔(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 캔은 외부 충격이나 물리, 화학적인 자극으로부터 로터 코어(310)와 마그넷(320)을 보호하면서 로터 코어(310)와 마그넷(320)으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 상기 캔은 로터 코어(310)에서 마그넷(320)이 이탈되는 것을 방지한다.

스테이터(400)는 하우징(100)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 스테이터(400)는 열간압입 방식을 통해 하우징(100)에 결합될 수 있다. 그에 따라, 스테이터(400)는 하우징(100)의 내주면에 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(400)는 로터(300)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(400)의 내측에는 로터(300)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스테이터(400)는 스테이터 코어(410), 상기 스테이터 코어(410)에 배치되는 인슐레이터(420) 및 상기 인슐레이터(420)에 권선되는 코일(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430) 사이에 배치되어 코일(430)을 절연시킬 수 있다.

스테이터 코어(410)에는 회전 자계를 형성하는 코일(430)이 권선될 수 있다.

스테이터 코어(410)는 홀(H)이 형성된 요크(411), 상기 요크(411)에서 반경 방향으로 돌출된 투스(412) 및 홀(H)에 배치되는 접착부재(B)를 포함할 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 시트(S)가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 상기 접착부재(B)가 홀(H)을 통해 충진되면 상기 접착부재(B)는 시트(S) 사이로 스며들어 상기 모터(1)의 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다. 여기서, 복수 개의 시트(S)는 소정의 축 방향 두께(T)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 두께(T)는 0.5mm일 수 있다.

요크(411)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 복수 개의 투스(412)는 요크(411)의 내주면에서 반경 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 여기서, 투스(412)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 투스(412) 사이에는 코일(430)의 권선을 위한 슬롯이 형성될 수 있다.

그리고, 투스(412)에는 코일(430)이 권선될 수 있다. 이때, 투스(412)와 코일(430) 사이에는 인슐레이터(420)가 투스(412)와 코일(430)을 절연시킬 수 있다.

상기 홀(H)은 요크(411)에 원주 방향을 따라 상호 이격되게 복수 개가 배치될 수 있다. 이때, 상기 홀(H)은 축 방향으로 관통되게 요크(411)에 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

도 3을 참조하면, 상기 홀(H)은 상기 투스(412)의 측면(413)을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치될 수 있다. 그에 따라, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 홀(H)은 상기 투스(412)의 측면(413)과 오버랩되게 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 투스(412)의 측면(413)이 두 개로 제공되기 때문에 홀(H) 또한 투스(412)의 측면(413)에 대응하여 두 개가 형성될 수 있다.

이때, 상기 홀(H)의 중심(C2)은 상기 선(L) 상에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 홀(H)의 외경이 상기 선(L)을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 홀(H)은 요크(411)에 배치될 수도 있다.

여기서, 상기 선(L)은 상기 로터(300)의 중심(C)과 상기 투스(412)의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행할 수 있다. 그에 따라, 상기 선(L1)을 기준으로 두 개의 상기 홀(H)은 대칭되게 배치되며, 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리(D1)는 상기 선(L1)에서 상기 투스(412)의 측면(413)까지의 거리와 동일할 수 있다.

한편, 홀(H)의 지름(D)은 상기 시트(S)의 축 방향 두께(T)의 2배 이상이고 3배 미만일 수 있다. 따라서, 시트(S)의 두께(T)가 0.5mm일 때, 홀(H)의 지름(D)은 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 형성될 수 있다.

그리고, 홀(H)에 접착부재(B)가 충진됨에 따라, 접착부재(B)는 시트(S) 사이에 침투될 수 있다. 예컨데, 접착부재(B)를 홀(H)에 투입하면 모세관 현상에 의해 접착부재(B)는 축 방향으로 적층된 시트(S) 사이에 침투될 수 있다.

여기서, 홀(H)에 투입되는 접착부재(B)는 혐기성 성질의 본드일 수 있다. 그에 따라, 상기 접착부재(B)는 열 경화 또는 자외선을 이용한 경화 공정없이 경화될 수 있다. 그리고, 접착부재(B)의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만일 수 있다.

예컨데, 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 빠르게 시트(S) 사이로 빠르게 침투하여 시트(S) 사이에는 미도포 구간이 존재하지 않는다. 즉, 접착부재(B)가 시트(S) 사이에 모두 도포될 수 있다. 다만, 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s미만인 경우 접착부재(B)는 시트(S) 사이를 도포한 후 외부로 유출될 수 있다.

그리고, 접착부재(B)의 점도가 800mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 시트(S) 사이로 침투하지만 시트(S) 사이에서 투스(412)의 내측까지 침투하지 못하는 구간이 발생한다. 그리고, 접착부재(B)의 점도가 2000mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 시트(S) 사이로 침투하는데 상당한 시간이 걸리므로 작업성이 떨어지며, 경화가 진행되어 접착부재(B)가 시트(S) 면적의 절반 정도 침투하지 못하는 구간이 발생한다.

따라서, 상기 모터(1)의 접착부재(B)는 침투 속도 및 모세관 현상을 고려하여 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만인 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다.

도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 전기적 성능 변화를 비교하는 표이고, 도 6은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 전기적 성능 변화를 나타내는 그래프이다.

여기서, 도 6a는 비교예의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6c는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.5인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6d는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ2.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이다. 그리고, 도 7a는 홀의 지름 변화에 따른 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7b는 홀의 지름 변화에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7c는 홀의 지름 변화에 따른 리플을 나타내는 그래프이고, 도 7d는 홀의 지름 변화에 따른 역기전력을 나타내는 그래프이다.

이때, 비교예로 제시되는 모터는 스테이터 코어에 홀이 형성되지 않은 모터이다. 여기서, 실험에 제시된 각각의 모터는 10개의 마그넷을 구비하는 로터와 12개의 투스를 구비하는 스테이터를 대상으로 전기적 성능 변화를 비교하며, 상기 모터(1)의 경우 홀에 접착부재가 충진되지 않은 상태이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내인 경우, 상기 모터(1)의 토크, 코깅 토크, 리플 및 역기전력의 변화가 미미함을 확인할 수 있다.

도 7a를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 토크가 미미하게 감소하지만 φ1.5의 초과시 토크 저감률이 커지는 것을 확인할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 코깅 토크가 미미하게 증가하지만 φ1.5의 초과시 코깅 토크가 급격히 감소됨을 확인할 수 있다. 그러나, 수치를 고려해 볼 때, 상기 코깅 토크는 30mNm에서 28mNm으로 감소되는바 φ1.5의 초과시 코깅 토크가 미미하게 감소함을 확인할 수 있다.

도 7c를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 리플이 미미하게 증가하지만 φ1.5의 초과시 리플이 급격히 증가함을 확인할 수 있다.

도 7d을 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 역기전력이 미미하게 감소하지만 φ1.5의 초과시 역기전력이 급격히 감소함을 확인할 수 있다.

도 8은 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 125mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고, 도 9는 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 800mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이다.

도 8을 참조하면, 홀(H)에 충진되는 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s일 때, 3000~4000Hz 구간의 진폭이 약 54% 감소함을 확인할 수 있다.

도 9를 참조하면, 홀(H)에 충진되는 접착부재(B)의 점도가 800mPa.s일 때, 3000~4000Hz 구간의 진폭이 약 51% 감소함을 확인할 수 있다.

도 4를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다. 여기서, 축 방향으로 관통된 홀(H)을 포함하는 단위 스테이터 코어(410a)는 제1 단위 스테이터 코어라 불릴 수 있다.

도 10은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고, 도 11은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 평면도이고, 도 12는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이고, 도 13은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어에 스며든 접착부재를 나타내는 도면이다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 단위 스테이터 코어(410a)는 호 형상의 요크(411a)와 상기 요크(411a)에서 반경 방향으로 돌출된 투스(412a)를 포함하는 시트(Sa)를 적층하고, 상기 홀(H)에 접착부재(B)를 투입하여 형성할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 호 형상의 요크(411a)에는 홀(H)이 형성될 수 있다. 여기서, 단위 스테이터 코어(410a)를 형성하도록 홀(H)이 형성된 시트(Sa)는 제1 시트라 불릴 수 있다.

그에 따라, 단위 스테이터 코어(410a)에 형성된 홀(H)을 통해 접착부재(B)를 충진함으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 시트(Sa) 사이에 상기 접착부재(B)를 침투시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)의 소음 및 진동은 저감될 수 있다.

도 14는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 14를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410b)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다.

축 방향으로 관통된 홀(H)을 포함하는 단위 스테이터 코어(410a)인 제1 단위 스테이터 코어와 비교해 볼 때, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 하부측에 홀(H)을 차단하는 제2 시트(Sb)를 더 포함한다는 점에 차이가 있다. 그에 따라, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 제2 단위 스테이터 코어라 불릴 수 있다.

도 14를 참조하면, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 홀(H)이 형성된 복수 개의 제1 시트(Sa)와 상기 제1 시트(Sa)의 하측에 배치되는 하나의 제2 시트(Sb)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 시트(Sb)에는 홀(H)이 존재하지 않는다. 그에 따라, 상기 제2 시트(Sb)는 적층되어 배치되는 복수 개의 제1 시트(Sa)의 홀(H)을 차단하여 접착부재(B)가 단위 스테이터 코어(410b)의 하부측으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

도 15는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

상술 된 상기 스테이터 코어(410)는 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성한 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터 코어(410)는 링 형상의 요크(411b)와 상기 요크(411b)에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스(412b)를 포함하는 시트(Sc)를 적층하여 형성할 수도 있다. 이때, 복수 개의 시트(Sc)는 소정의 축 방향 두께(T)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 두께(T)는 0.5mm일 수 있다.

다만, 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 이용하여 스테이터 코어(410)를 형성하는 경우, 접착부재(B)의 점도에 따라 각 단위 스테이터 코어(410a, 410b) 사이의 접촉면을 따라 상기 접착부재(B)가 축 방향으로 침투할 수 있기 때문에, 상기 모터(1)의 소음 및 진동을 더 저감시킬 수 있다.

예컨데, 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 원주 방향을 따라 배치하고, 점 용접 등의 방법을 통해 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 가조립한 상태에서 상기 접착부재(B)를 홀(H)을 통해 충진시키면 상기 접착부재(B)는 시트(Sa) 사이로 침투한 후 단위 스테이터 코어(410a, 410b) 사이의 접촉면을 따라 상기 접착부재(B)가 축 방향으로 스며들 수 있다.

한편, 상기 투스(412)는 로터(300)의 마그넷을 대향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 각각의 상기 투스(412)에는 코일(430)이 감긴다.

인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430)을 절연시키도록 합성수지 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 코일(430)은 인슐레이터(420)가 배치된 스테이터 코어(410)에 권선될 수 있다. 그리고, 코일(430)은 전원 공급에 의해 회전 자계를 형성할 수 있다.

인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)의 상측과 하측에 결합될 수 있다. 이때, 스테이터 코어(410)와의 결합을 위해 인슐레이터(420)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다. 또는, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)에 원주 방향을 따라 배치되도록 복수 개의 단위 인슐레이터로 형성될 수도 있다.

샤프트(500)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(10)에 의해 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 샤프트(500)는 로터(300)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.

버스바(600)는 스테이터(400)의 상부에 배치될 수 있다.

그리고, 버스바(600)는 스테이터(400)의 코일(430)과 전기적으로 연결될 수 있다.

버스바(600)는 버스바 바디와 상기 버스바 바디의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 바디는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다. 그리고, 상기 터미널 각각은 스테이터(400)의 코일(430)과 전기적으로 연결될 수 있다.

센서부(700)는 로터(300)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(300)의 현재 위치를 파악함으로써 샤프트(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. 상기 센싱 마그넷과 상기 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다.

상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주 방향으로 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 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(720)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: 로터
310: 로터 코어 320: 마그넷
400: 스테이터 410: 스테이터 코어
430: 코일
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부

Claims

샤프트;
상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 복수 개의 시트를 적층하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는
홀이 형성된 요크,
상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및
상기 홀에 배치되는 접착부재를 포함하며,
상기 홀은 상기 투스의 측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되고,
상기 시트의 축 방향 두께가 0.5mm일 때, 상기 홀의 지름은 상기 두께의 2배 이상이고 3배 미만인 모터.
제1항에 있어서,
상기 선(L)은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행한 모터.
제2항에 있어서,
상기 선(L1)을 기준으로 상기 홀은 대칭되게 배치되며,
평면상 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리는 상기 선(L1)에서 상기 투스의 측면까지의 거리와 동일한 모터.
제1항에 있어서,
상기 홀을 통해 상기 접착부재의 충진시, 상기 접착부재는 상기 시트 사이로 스며드는 모터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 홀의 중심(C2)은 상기 선(L) 상에 배치되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 접착부재는 혐기성 성질인 모터.
제6항에 있어서,
상기 접착부재의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만인 모터.
샤프트;
상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 복수 개의 시트를 적층하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는
홀이 형성된 요크,
상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및
상기 홀에 배치되는 접착부재를 포함하며,
상기 홀은 상기 투스의 측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되고,
상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성하며,
상기 단위 스테이터 코어에는 두 개의 상기 홀이 배치되는 모터.
제9항에 있어서,
상기 스테이터 코어는 상기 홀이 형성된 복수 개의 제1 시트와 상기 제1 시트의 하측에 배치되는 하나의 제2 시트를 포함하고,
상기 제2 시트는 상기 제1 시트의 홀을 차단하는 모터.
제9항에 있어서,
상기 홀은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)을 기준으로 대칭되게 배치되는 모터.
제1항에 있어서,
반경 방향에서 바라볼 때, 상기 홀은 상기 투스의 측면과 오버랩되게 배치되는 모터.
제1항에 있어서,
상기 투스는 12개가 제공되고, 상기 로터의 마그넷은 10가 제공되는 모터.