KR20120078914A

KR20120078914A - Eps motor

Info

Publication number: KR20120078914A
Application number: KR1020110000215A
Authority: KR
Inventors: 황요한
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-01-03
Publication date: 2012-07-11

Abstract

PURPOSE: An EPS(electric power steering) motor is provided to reduce cogging torque because both ends of a magnet have a thickness thinner than the center part of the magnet. CONSTITUTION: An EPS motor comprises a housing, a rotary shaft, a rotor, and a stator. The rotary shaft is rotatably supported to the center of the housing. The rotor has a rotor core and multiple magnets(320). The rotor core is fixed to the rotary shaft. The magnets are installed on the outer surface of the rotor core. The stator is fixed to the inner surface of the housing and rotates the rotary shaft when power is applied. The thickness of both ends of each magnet is thinner than the thickness of the center part thereof.

Description

EPS Motor

본 발명은 EPS 모터에 관한 것이다.
The present invention relates to an EPS motor.

일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Streeing System}가 사용된다.In general, a steering device assisted by a separate power is used as a device to ensure the stability of steering of the vehicle. Conventionally, such an auxiliary steering apparatus is used as a hydraulic apparatus, but recently, an electric power steering system with low power loss and excellent accuracy is used.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.The electric steering device (EPS) as described above drives the motor in an electronic control unit according to the driving conditions detected by the vehicle speed sensor, the torque angle sensor, the torque sensor, etc., thereby ensuring turning stability and providing fast resilience. To allow safe driving.

이러한 EPS시스템은 운전자가 조향을 하기 위해 핸들을 조작하는 토크를 모터가 보조하여 줌으로써, 보다 적은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 하는데, 상기 모터로는 BLAC모터가 사용된다. In this EPS system, the motor assists the driver to operate the steering wheel for steering, so that the steering operation can be performed with less force. The motor uses a BLAC motor.

종래기술에 따른 EPS 모터는 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상의 하우징과, 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 회전축의 외주면에 고정되고 로터 코어와 마그넷으로 이루어지는 로터와, 하우징의 내주면에 고정되고 스테이터 코어와 코일로 이루어지는 스테이터를 포함한다. The EPS motor according to the prior art has a housing having a shape of an upper portion having a substantially cylindrical shape, a rotating shaft rotatably supported by the housing, a rotor fixed to an outer circumferential surface of the rotating shaft and consisting of a rotor core and a magnet, and fixed to an inner circumferential surface of the housing. And a stator composed of a stator core and a coil.

이와 같은 EPS 모터는 스테이터에 전류가 인가되면 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의하여 로터가 회전하면 회전축이 회전되면서 조향축의 회전을 보조하게 된다. When the current is applied to the stator, the EPS motor assists the rotation of the steering shaft while the rotor rotates when the rotor rotates due to the electromagnetic interaction between the rotor and the stator.

자동차에 적용되는 EPS 시스템의 가장 중요한 요소는 감성 품질이다. 감성품질은 운전자가 느끼는 품질의 만족도를 말하는 것으로, 감성품질을 좌우하는 중요한 요소로는 이음, 코깅 토크(Cogging Torque), 마찰 토크(Friction Torque) 등이 있다. Emotional quality is the most important element of EPS systems in automobiles. Emotional quality refers to the satisfaction of the driver feels quality, and important factors that affect the emotional quality include joint, cogging torque, friction torque, and the like.

이 중, 코깅 토크(Cogging Torque)는 운전자가 손의 감각으로 바로 전달될 수 있는 감성 품질요소로 매우 중요한 부분이다. Among these, the cogging torque (Cogging Torque) is a very important part as an emotional quality factor that can be directly transmitted to the driver's sense of hand.

따라서, 현재 자동차에 사용되는 EPS 시스템은 최대한 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감시키는 방향으로 발전하고 있다. Therefore, the EPS system currently used in automobiles is developing in the direction of reducing the cogging torque as much as possible.

여기에서, 코깅 토크(Cogging Torque)는 스테이터의 비균일 토크로서, 모터의 자기 에너지가 최소인 위치(평형상태)로 이동하려는 반경 방향의 힘을 말하는 것으로, 부하전류와는 상관없이 스테이터의 자극과 회전자 슬롯의 상호 작용에 의해 발생한다. 이러한 코킹 토크는 저속, 저부하 조건에서 제어의 어려움을 야지하게 된다.
Herein, the cogging torque is a non-uniform torque of the stator, and refers to a radial force that is intended to move to a position where the magnetic energy of the motor is at a minimum (equilibrium state), and the magnetic force of the stator is independent of the load current. Is caused by the interaction of the rotor slots. These caulking torques make control difficult at low speed and low load conditions.

본 발명은 마그넷의 형상을 개선하여 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감할 수 있는 EPS 모터에 관한 것이다. The present invention relates to an EPS motor that can reduce cogging torque by improving the shape of a magnet.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

본 발명에 따른 EPS 모터는 하우징과, 상기 하우징의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 장착되는 복수의 마그넷을 갖는 로터와, 상기 하우징의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터와 상호 작용하여 회전축을 회전시키는 스테이터를 포함하고, 상기 마그넷은 중앙 부위의 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성된다.An EPS motor according to the present invention includes a rotor having a housing, a rotating shaft rotatably supported at the center of the housing, a rotor core fixed to the rotating shaft, and a plurality of magnets mounted on an outer circumferential surface of the rotor core, It is fixed to the inner circumferential surface and includes a stator to rotate the rotating shaft to interact with the rotor when the power is applied, the magnet has a thickness (T2) of both ends is formed thinner than the thickness (T1) of the central portion.

일 실시예에 따른 로터 코어의 중심점(P1)에서 하나의 마그넷의 외주면에 의해 그려지는 원의 중심점(P2) 사이의 거리를 마그넷 오프셋(Os)이라 하면, 상기 마그넷 오프셋(Os)을 증가시켜 상기 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 얇게 형성한다.
When the distance between the center point P1 of the rotor core according to an embodiment and the center point P2 of the circle drawn by the outer circumferential surface of one magnet is called magnet offset Os, the magnet offset Os is increased to increase the magnet offset Os. The thickness of both ends of the magnet is made thin.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터는 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 마그넷의 중앙부위에 비해 얇게 형성하여 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감할 수 있고, 나아가 토크 리플을 저감할 수 있다.
EPS motor according to an embodiment of the present invention configured as described above can form a thickness of both ends of the magnet thinner than the center portion of the magnet to reduce the cogging torque (cogging torque), further reducing the torque ripple can do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축과 센싱 플레이트의 결합 단면도이다.
1 is a side cross-sectional view of an EPS motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the coupling between the rotating shaft and the sensing plate according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms that are specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an EPS motor according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 EPS 모터는 상측에 브라켓이 결합되는 하우징(100)과, 하우징(100)의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축(200)과, 회전축(200)의 외주면에 고정되어 같이 회전되는 로터(300)와, 하우징(100)의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터(300)와 상호 작용하여 회전축(200)을 회전시키는 스테이터(400)를 포함한다. EPS motor according to an embodiment is fixed to the outer peripheral surface of the housing 100, the rotating shaft 200 is rotatably supported in the center of the housing 100, the rotating shaft 200, the bracket is coupled to the upper side is rotated together The rotor 300 and a stator 400 fixed to the inner circumferential surface of the housing 100 and interacting with the rotor 300 to rotate the rotating shaft 200 when power is applied thereto.

하우징(100)은 상부와 하부가 각각 개구된 대략 원통 형태로 형성되어 내주면에 스테이터(400)가 열간 압입된다. 그리고, 하우징(100)의 개구된 상면에는 브라켓(110)이 장착된다. The housing 100 is formed in a substantially cylindrical shape with upper and lower openings, respectively, such that the stator 400 is hot-pressed in the inner circumferential surface. The bracket 110 is mounted on the opened upper surface of the housing 100.

브라켓(110)과 회전축(200)에는 회전축(200)의 상부 및 하부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(500,510)이 장착된다. The brackets 110 and the rotating shaft 200 are equipped with bearings 500 and 510 rotatably supporting the upper and lower portions of the rotating shaft 200.

스테이터(400)는 하우징(100)의 내면에 압입되는 스테이터 코어(410)와 스테이터 코어(410)에 감겨지는 코일(420)을 포함한다. The stator 400 includes a stator core 410 press-fitted into the inner surface of the housing 100 and a coil 420 wound around the stator core 410.

로터(300)는 회전축(200)의 외주면에 압입 고정되는 로터 코어(310)와, 이 로터 코어(310)의 외주면에 원주방향으로 장착되는 마그넷(320)을 포함한다.The rotor 300 includes a rotor core 310 press-fitted to the outer circumferential surface of the rotation shaft 200, and a magnet 320 mounted circumferentially to the outer circumferential surface of the rotor core 310.

마그넷(320)은 도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어의 외주면에 원주방향으로 복수로 배열되고, 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시키기 위해 마그넷의 중앙 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성된다.As shown in FIG. 3, the magnet 320 is arranged in a plurality of circumferential directions on the outer circumferential surface of the rotor core, and has thicknesses at both ends relative to the median thickness T1 of the magnet in order to reduce the cogging torque. T2) is formed thin.

즉, 마그넷의 양 끝단과 스테이터 투스 사이의 공극을 크게 하여 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시킨다. That is, the gap between the both ends of the magnet and the stator tooth is increased to reduce the cogging torque.

이와 같이, 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 얇게 하면 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시킴과 아울러 토크 리플을 저감할 수 있는 효과를 가져온다. In this way, when the thickness of both ends of the magnet is reduced, the cogging torque can be reduced and the torque ripple can be reduced.

도 3에 도시된 바와 같이, 원형을 이루는 로터 코어의 외경에 의해 그려지는 원(A)의 중심점(P1)에서 하나의 마그넷(320)의 외경에 의해 그려지는 원(B)의 중심점(P2) 사이의 거리를 마그넷 오프셋(Magnet Offset)(Os)이라 하면, 마그넷 오프셋(Os)을 증가시키게 되면 마그넷(320) 양쪽 끝단의 두께(T2)가 마그넷(320) 중앙의 두께(T1)에 비해 더욱 얇게 형성할 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, the center point P2 of the circle B drawn by the outer diameter of one magnet 320 at the center point P1 of the circle A drawn by the outer diameter of the rotor core forming a circle. When the distance between the magnet offset (Magnet Offset) (Os), increasing the magnet offset (Os), the thickness (T2) of both ends of the magnet 320 is more than the thickness (T1) in the center of the magnet 320 It becomes possible to form thinly.

즉, 마그넷 오프셋(Os)이 증가하면 마그넷(320)의 외경에 의해 그려지는 원(B)의 지름이 작아지게 되고, 그만큼 마그넷 양쪽 끝단의 두께가 마그넷의 중앙의 두께에 비해 얇아지게 된다. That is, when the magnet offset Os increases, the diameter of the circle B drawn by the outer diameter of the magnet 320 is reduced, and the thickness of both ends of the magnet becomes thinner than the thickness of the center of the magnet.

여기에서, 마그넷 오프셋(Os)은 6mm 이상 7mm 이하로 하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to make magnet offset Os 6 mm or more and 7 mm or less.

마그넷 오프셋(Os)에 따른 코깅 토크 저감 정도를 시험을 통해 알아보면 아래의 표와 같다. The following table shows the degree of cogging torque reduction according to the magnet offset (Os).

마그넷 오프셋

Magnet offset

코킹 토크(Nm)(해석)
Caulking torque (Nm) (interpretation)
코킹 토크(Nm)(시험)
Caulking Torque (Nm) (Test)
기존 마그넷(6mm)

Conventional Magnet (6mm)

0.00062
0.00062
0.0095
0.0095
본 발명의 마그넷(7mm)

Magnet (7mm) of the present invention

0.00032
0.00032
0.0046
0.0046

위의 시험에서 알아본 바와 같이, 기존의 마그넷 오프셋이 6mm 일 때에 비해, 본 발명의 마그넷 오프셋을 7mm로 할 경우 코킹 토크가 현저하게 감소한 것을 알 수 있다. As seen from the above test, it can be seen that the caulking torque is significantly reduced when the magnet offset of the present invention is 7mm, compared to when the existing magnet offset is 6mm.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the above, the present invention has been described in detail based on the embodiment and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the claims below.

100: 하우징 110: 브라켓
200: 회전축 300: 로터
310: 로터 코어 320: 마그넷
400: 스테이터 410: 스테이터 코어
420: 코일 100: housing 110: bracket
200: axis of rotation 300: rotor
310: rotor core 320: magnet
400: stator 410: stator core
420: coil

Claims

A rotor having a housing, a rotating shaft rotatably supported at the center of the housing, a rotor core fixed to the rotating shaft, and a plurality of magnets mounted on an outer circumferential surface of the rotor core, and fixed to an inner circumferential surface of the housing and to which power is applied. And a stator for interacting with the rotor to rotate the rotation axis.
The magnet has a thickness (T2) of both ends is thinner than the thickness (T1) of the central portion of the EPS motor.

The method of claim 1,
The magnet is mounted on the outer circumferential surface of the rotor core a plurality of EPS motor.

The method of claim 1,
When the distance between the center point P2 of the circle drawn by the outer peripheral surface of one magnet from the center point P1 of the rotor core is called magnet offset Os,
The EPS motor to increase the magnet offset (Os) to form a thin thickness of both ends of the magnet.

The method of claim 3,
The magnet offset (Os) is EPS motor that is formed more than 6mm 7mm or less.