KR20130141075A - 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 모터는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 스테이터; 상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터; 상기 회전축과 하우징 사이에 개재되어, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및 상기 베어링과 상기 하우징의 상기 베어링 수용홈부 사이에 개재되어, 외부의 수분 침투를 차단하고, 상기 베어링을 예압하는 댐핑 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터{Motor}
본 발명은 스테이터와 로터를 가지는 모터에 관한 것이다.
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 Steering System)가 사용된다.
상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다. 이러한 EPS시스템은 운전자가 조향을 하기 위해 핸들을 조작하는 토크를 모터가 보조하여 줌으로써, 보다 적은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 하는데, 상기 모터로는 BLDC모터가 사용된다. BLDC 모터는 하우징과, 커버부재의 결합으로, 모터의 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내주면에는 스테이터가 마련되고, 상기 스테이터 중앙에는 상기 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전 가능하게 설치되는 로터가 마련된다. 상기 로터는 회전축에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 회전축의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어, 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공한다.
한편, 상기 커버부재의 내측에는 자기소자로 마련된 감지센서가 실장된 인쇄회로기판이 설치되는데, 상기 감지센서는 상기 로터와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그네트의 자기력을 감지하여, 상기 로터의 현재위치를 파악할 수 있도록 한다. 일반적으로 상기 센싱 마그네트는 상기 로터의 상측에 설치된 플레이트의 상측면에 접착제를 이용하여 고정된다. 상기 센싱 마그네트가 플레이트에 착자되면, 플레이트를 자계 방향에 맞추어 회전축에 결합함으로써 로터의 위치를 감지할 수 있다.
EPS 모터는 빗물과 습기에 빈번하게 노출되는 장소에 설치되는 경우가 많기 때문에, 수분과 습기가 모터의 회전축을 따라 모터 하우징 내부로 들어갈 수 있다. 만일, 수분이 모터 하우징 내부로 침투되면, 코일이 감겨있는 스테이터에 쇼트가 발생하여, 모터가 파손될 수 있기 때문에, 일반적으로, 회전축을 지지하는 베어링의 외주면에 적어도 하나 이상의 홈을 파고, 이 홈에 오-링과 같은 실링부재를 개재하여 설치한다.
그런데, 이와 같은 실링 구조에 의하면, 오-링과 하우징 사이의 간섭으로 인해 조립 공정시 결합력이 과다하게 필요하다는 문제점이 있으며, 베어링이 항상 일정한 압력을 받을 수 있도록 하는 예압부재로서, 웨이브 와셔를 별도로 필요로 하여, 조립 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
또한, 오-링을 사용하기 위해, 표준 베어링이 아닌 외륜에 오-링 삽입홈을 가지는 특수 베어링을 사용해야 하므로, 베어링 가공에 따른 부품 단가 상승의 문제점도 있다.
본 발명은 조립 공정수를 단순화 할 수 있으며, 부품수를 줄여 제조 비용이 절감될 수 있도록 구조가 개선된 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 모터는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 스테이터; 상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터; 상기 회전축과 하우징 사이에 개재되어, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및 상기 베어링과 상기 하우징의 상기 베어링 수용홈부 사이에 개재되어, 외부의 수분 침투를 차단하고, 상기 베어링을 예압하는 댐핑 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 댐핑 부재는, 고무, 우레탄 및 실리콘 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 상기 회전축의 지름보다 큰 지름을 가지는 통공이 중앙에 형성될 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 상기 하우징과 마주보는 면에 적어도 하나 이상의 환형 돌기가 형성될 수 있다. 이때, 상기 환영의 돌기는, 서로 다른 지름을 가지는 적어도 제 1 및 제 2 돌기로 마련될 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 상기 제 1 및 제 2 돌기가 돌출 형성된 면의 반대쪽 면이 평평하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 상기 제 1 및 제 2 돌기가 돌출 형성된 면은 상기 하우징과 면 접촉되고, 그 반대쪽 면은 상기 베어링의 외륜과 케이싱에 면 접촉될 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 설치위치에서 상기 베어링과 하우징 사이의 거리보다 두꺼운 두께를 가질 수 있으며, 두께 및 재질에 따른 경도값을 이용하여 상기 베어링의 예압을 조절할 수 있다.
또한, 상기 댐핑 부재는, 상기 베어링의 외륜의 지름과 대응되는 지름을 가지고, 상기 댐핑 부재의 통공은, 상기 베어링의 내륜의 지름보다 큰 지름을 가질 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 돌기의 단면은 반원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
고무 재질의 댐퍼부재를 이용하여 실링과 베어링 예압을 동시에 수행할 수 있어, 오-링으로 실링 작업을 수행할 필요가 없어 표준형 베어링을 적용하는 것이 가능하며, 베어링 예압을 위한 별도의 웨이브 와셔를 필요로 하지 않으므로, 모터 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부재를 도시한 사시도, 그리고,
도 3은 도 1의 댐퍼부재 설치위치를 확대하여 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 개략적인 단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼부재를 도시한 사시도, 그리고, 도 3은 도 1의 댐퍼부재 설치위치를 확대하여 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 EPS 모터는 하우징(1)과, 상기 하우징(1)의 상측에 결합되는 커버부재(미도시)를 포함하며, 이들의 결합을 통해, 모터의 외관이 형성된다.
상기 하우징(1)의 측면에는 고정을 위한 브라켓이 마련되고, 그 내주면에는 다수의 코일이 권선되는 스테이터(4)가 마련되며, 상기 스테이터(4)의 중앙에는 로터(5)가 회전축(3)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 상기 로터(5)는 로터 코어에 마그네트가 결합되어 구성될 수도 있고, 경우에 따라, 로터 코어와 마그네트가 일체로 구성될 수도 있다.
상기 회전축(3)의 양단은 베어링(3a)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있으며, 상기 베어링(3a)은 표준 베어링으로 마련될 수 있다.
상기 로터(5)의 상측에는 로터(5)의 위치정보 획득을 위한 센싱 마그네트(7)가 플레이트(6)에 결합되어 설치된다.
상기 플레이트(6)는 도 1에 도시된 바와 같이, 디스크 형상으로 마련되며, 상기 회전축(3)과 홀더부재(10)에 의해 결합될 수 있다. 상기 플레이트(6)는 금속재질로 형성되는 것이 좋으며, 대략 디스크 형상으로 마련될 수 있다.
상기 플레이트(6)는 상기 센싱 마그네트(7)와 동축적으로 설치되어, 상기 회전축(3)의 회전에 연동하여, 상기 플레이트(6)가 회전하여, 센싱 마그네트(7)가 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 센싱 마그네트(7)는 상기 플레이트(6)의 지름과 대응되는 최 외곽 지름을 가지는 디스크 형상으로 마련되며, 중앙에는 소정 지름의 통공이 형성되어, 상기 플레이트(6)에 고정된 회전축(3)이 통과할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 센싱 마그네트(7)의 외주면과 근접한 위치에는 메인 마그네트가 마련되고, 상기 통공과 근접한 위치에는 서브 마그네트가 마련될 수 있다. 상기 센싱 마그네트(7)의 상측에는 도시하지는 않았으나, 상기 커버부재의 내측면에 고정된 인쇄회로기판에 홀 소자(Hall IC)와 같은 자기소자가 상기 센싱 마그네트(7)를 바라보도록 실장 되어, 상기 센싱 마그네트(7)의 회전을 감지할 수 있다.
한편, 상기 센싱 마그네트(7)는 상기 플레이트(6)의 적어도 한 면 이상을 감싸도록 구성할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(6) 전체를 감싸도록 구성할 수도 있다. 그러나, 센싱 마그네트(7)는 모터 회전에 따라 디스크 형상의 몸체의 중심에서 원주 방향으로 작용하는 원심력의 영향이 가장 크기 때문에, 상기 플레이트(6)가 코어가 되도록 반드시 형성할 필요는 없으며, 한 몸을 이루도록 형성되는 것으로 충분하다.
홀더부재(10)는 상기 센싱 마그네트(7)의 상측에 결합되어, 상기 센싱 마그네트(7)가 항상 일정한 위치를 유지하도록 구성될 수 있으나, 필수적인 것은 아니며, 필요에 따라 삭제할 수도 있다. 상기 홀더부재(10)는 체결나사와 같은 고정유닛(미도시)에 의해 상기 플레이트(6)에 고정 결합될 수 있다. 상기 홀더부재(10)는 얇은 판상의 금속 플레이트와 같은 탄력성 있는 재질로 형성되어, 상기 고정유닛의 체결 시 탄성 변형 가능하도록 하여, 상기 홀더부재(10)의 탄성 복원력을 이용하여 통해 상기 센싱 마그네트(7)를 위치 고정할 수 있다.
본 발명의 특징은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(3)과 베어링(3a)을 통해 수분과 습기가 침투하는 것을 방지하는 방수구조에 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 댐퍼 부재(100)를 이용하여, 기존의 오-링과 웨이브 와셔의 기능을 대체할 수 있다.
댐퍼 부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 두께를 가지는 링 형상의 몸체의 일측 면에 링 형상의 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)가 형성되며, 중앙은 통공이 형성되어, 상기 회전축(3)과 간섭되지 않도록 한다.
상기 댐퍼 부재(100)는 고무 재질로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 우레탄, 실리콘 등 탄성 변형 가능한 재질이라면 어떠한 것이든 가능하다. 상기 댐퍼 부재(100)의 두께는 상기 베어링(3a)과 하우징(1)의 바닥면에 형성된 베어링 안착부의 바닥면 사이의 거리 보다 두껍게 형성되는 것이 좋다. 그러나, 상기 거리보다 지나치게 두껍게 형성하면 베어링(3a)이 정해진 고정 위치에 배치될 수 없으므로, 상기 거리를 초과하는 두께는 상기 댐퍼 부재(100)가 탄성 변형 가능한 높이 정도로 구성되는 것이 좋은데, 상기 베어링(3a)에 부가되는 예압량은 상기 댐퍼 부재(100)의 두께와 소재 자체의 경도 값으로 조절할 수 있다.
상기 댐퍼 부재(100)의 상기 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)가 돌출 형성된 면의 반대쪽 면은 도 3에 도시된 바와 같이 평평하게 형성되어, 상기 베어링(3a)의 외륜과 면 접촉하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 댐퍼 부재(100)는 상기 베어링(3a)의 내륜과는 간섭되지 않도록 설치될 필요가 있다. 만일, 베어링의 외륜과 내륜 모두와 접촉할 경우, 베어링(3a)의 내륜이 회전축(3)과 함께 회전하지 못하기 때문이다.
한편, 상기 댐퍼 부재(100)와 밀착되는 상기 하우징(1)의 대응면에는 제 1 및 제 2 요홈(11)(12)이 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 요홈(11)(12)은 상기 댐퍼 부재(100)에 돌출 형성된 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)와 대응되는 형상을 가지도록 마련되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)의 단면이 반원일 경우, 상기 제 1 및 제 2 요홈(11)(12) 역시 이와 대응되는 형상인 반원형 그루부가 되도록 형성될 수 있다. 한편, 도 3에서는 상기 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)의 형상과 제 1 및 제 2 요홈(11)(12)의 형상을 단면이 반원을 가지는 것으로 예시하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라, 단면 형상이 삼각형, 사각형 등 다양하게 구성될 수도 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 상기 하우징(1)의 상기 댐퍼 부재(100)와 마주보는 면에 별도의 툴 등을 이용하여, 링 형상의 그루브를 형성하거나, 상기 하우징(1)의 성형 시, 상기 제 1 및 제 2 요홈(11)(12)을 일체로 하여 구성하면 되므로, 후가공 등에 의한 비용 부담이 없다.
또한, 베어링(3a)을 표준형 베어링을 그대로 사용할 수 있기 때문에, 기존과 같이 베어링 외륜 측에 오-링 설치를 위한 그루브 가공 공정을 생략할 수 있으며, 적어도 2개 이상이 사용되는 오-링과, 베어링(3a)의 예압을 위한 웨이브 와셔를 생략하고, 그 기능을 상기 댐퍼 부재(100)로 통일하여 사용할 수 있어 부품수 절감에 따른 제조비용 절감과, 조립성이 개선될 수 있다.
또한, 고무재질의 댐퍼 부재(100)가 베어링(3a)과 하우징(1) 사이에서 눌리면서 탄성 변형되므로, 탄성 복원력이 베어링(3a)의 예압으로 작용할 수 있어, 별도의 웨이브 와셔를 필요로 하지 않으며, 댐퍼 부재(100)의 요철 형상을 구성하는 제 1 및 제 2 돌기(110)(120)와 제 1 및 제 2 요홈(11)(12)의 상보적 결합에 의해, 외부에서 수분이 침투하는 것을 차단하여, 모터의 밀폐성을 유지할 수 있다.
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.
1; 모터 하우징 3; 회전축
3a; 베어링 4; 스테이터
5; 로터 6; 플레이트
7; 센싱 마그네트 10; 홀더부재
11; 제 1 요홈 12; 제 2 요홈
100; 댐퍼 부재 110; 제 1 돌기
120; 제 2 돌기

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 설치되는 스테이터;
    상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터;
    상기 회전축과 하우징 사이에 개재되어, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링; 및
    상기 베어링과 상기 하우징의 상기 베어링 수용홈부 사이에 개재되어, 외부의 수분 침투를 차단하고, 상기 베어링을 예압하는 댐핑 부재;를 포함하는 모터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    고무, 우레탄 및 실리콘 중 어느 하나의 재질로 형성되는 모터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    상기 회전축의 지름보다 큰 지름을 가지는 통공이 중앙에 형성되는 모터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    상기 하우징과 마주보는 면에 적어도 하나 이상의 환형 돌기가 형성되는 모터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 환영의 돌기는,
    서로 다른 지름을 가지는 적어도 제 1 및 제 2 돌기로 마련되는 모터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    상기 제 1 및 제 2 돌기가 돌출 형성된 면의 반대쪽 면이 평평하게 형성되는 모터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    상기 제 1 및 제 2 돌기가 돌출 형성된 면은 상기 하우징과 면 접촉되고, 그 반대쪽 면은 상기 베어링의 외륜과 케이싱에 면 접촉되는 모터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    설치위치에서 상기 베어링과 하우징 사이의 거리보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되는 모터.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    두께 및 재질에 따른 경도값을 이용하여 상기 베어링의 예압을 조절하는 모터.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재는,
    상기 베어링의 외륜의 지름과 대응되는 지름을 가지는 모터.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 댐핑 부재의 통공은,
    상기 베어링의 내륜의 지름보다 큰 지름을 가지는 모터.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 돌기의 단면은 반원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중 어느 하나의 형상을 가지는 모터.
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