KR20140067345A - 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레졸버 로터가 모터 샤프트와 일체로 형성되어서 조립시 원가 절감 및 내구성 증대가 가능한 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 모터 샤프트와 이 모터 샤프트에 일체로 형성되어 있는 레졸버 로터를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 레졸버 로터는 모터 샤프트의 상단면 중앙부에 돌출되어 있는 샤프트 센터의 외주면에 돌출된 형태로서 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리를 제공한다.

Description

환경 차량의 모터 회전자 어셈블리 {Motor rotor assembly for green car}

본 발명은 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레졸버 로터가 모터 샤프트와 일체로 형성되어서 조립시 원가 절감 및 내구성 증대가 가능한 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 차량이나 전기자동차와 같은 환경 차량에 적용되는 구동모터는 영구자석형 동기모터(PMSM)가 대부분이다. 영구자석형 동기기는 자석의 위치에 따라 IPM(Interior Permanent Magnet) 및 SPM(Surface-mounted Permanent Magnet)으로 분류되며, 타입별 마그넷 토크와 릴럭턴스 토크를 적절히 이용하여 모터 및 차량을 구동한다.

이러한 영구자석형 동기기는 구동시 회전하는 모터 회전자에 매 순간마다 마그넷 토크 및 릴럭턴스 토크를 인가하기 위해 모터 회전자 영구자석의 절대위치 검출이 반드시 필요하다.

레졸버는 성능/환경/내구 측면에서 가장 경쟁력 있는 대표적인 구동모터용 위치센서로서 자동차 제작시 일반적으로 이용되고 있고, 기본적으로 변압기 원리로 작동하며, 구체적으로는 가변 릴럭턴스형(VARIABLE RELUCTANCE TYPE) 로터리 트랜스포머(Rotary Transformer) 방식으로 작동한다.

일반적으로 레졸버는 내측의 로터와 외측의 스테이터를 포함한 구조로 이루어지며, 기존의 레졸버 로터는 모터 샤프트와 조립된 뒤 리테이너 및 너트를 통해 고정된다.

도 1a는 종래의 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립하기 전 분리된 상태를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a에서 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립한 뒤 리테이너를 이용하여 고정한 상태를 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래 리테이너를 이용한 레졸버 로터 조립구조는 레졸버 로터(1)를 모터 샤프트(2)에 조립한 뒤 리테이너(3)를 상기 모터 샤프트(2)에 열박음 또는 압입하여 레졸버 로터(1)가 모터 샤프트(2)에서 이탈하지 않도록 고정하는데, 이때 리테이너(3)에 일정 이상의 과도한 힘이 가해질 경우 레졸버 로터(1)가 모터 샤프트(2)에서 축방향으로 이탈하는 문제가 발생되며, 또한 리테이너(3)의 조립 압입력을 증대시킬 경우 리테이너에 응력이 집중되어 리테이너의 파손이 발생하여 내구 문제를 일으킬 우려가 있다.

도 2는 종래의 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립한 뒤 리테이너와 너트를 이용하여 고정한 상태를 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 종래 너트를 이용한 레졸버 로터 조립구조는 레졸버 로터(4)를 모터 샤프트(5)에 조립한 뒤 레졸버 로터(4)의 일측에 리테이너(6)(플라스틱 재질)를 밀착시킨 형태로 모터 샤프트(5)에 조립 후 너트(7)를 이용하여 고정해주는데, 이 경우 진동 및 충격 등으로 너트(7)의 풀림이 발생하게 되면 레졸버 로터(4)가 모터 샤프트(5)로부터 이탈하는 문제가 발생하게 되고, 또한 너트를 이용함으로 조립시 체결 토크 관리가 필요하며, 소형의 레졸버 로터가 아닌 경우에는 너트의 크기로 인해 일반 너트 부품을 사용하기 어려워 패키지화 및 조립에 있어 불리한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 모터 샤프트의 가공시 레졸버 로터를 일체형으로 가공하여 형성함으로써 조립시 레졸버 로터를 모터 샤프트에 조립 및 고정하는 과정이 생략됨으로 종래 대비 원가 절감 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모터 샤프트와 이 모터 샤프트에 일체로 형성되어 있는 레졸버 로터를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 레졸버 로터는 모터 샤프트의 상단면 중앙부에 돌출되어 있는 샤프트 센터의 외주면에 돌출된 형태로서 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 구현예에서, 상기 모터 샤프트는 그 외주면에 모터 회전자 코어와 회전자 플레이트가 조립되고, 상기 회전자 플레이트는 모터 샤프트의 외주면에 끼워져 상기 모터 회전자 코어의 상면과 하면에 각각 적층된다.

또한 본 발명의 구현예에서, 상기 모터 샤프트는 그 외주면에 모터 회전자 코어의 이탈 방지를 위한 회전자 리테이너가 끼움 결합된다.

본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리의 경우, 레졸버 로터를 모터 샤프트에 조립 및 고정하는 과정이 생략되고, 기존의 리테이너 및 너트 등과 같은 별도의 추가 부품이 필요 없어 부품 생략에 의한 원가 절감이 가능하며, 또한 기존의 리테이너 및 너트 등의 사용으로 인한 파손을 사전 차단하여 내구 문제를 방지함에 의해 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

도 1a는 종래의 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립하기 전 분리된 상태를 나타낸 도면
도 1b는 도 1a에서 종래의 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립한 뒤 리테이너를 이용하여 고정한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 레졸버 로터를 모터 샤프트와 조립한 뒤 리테이너와 너트를 이용하여 고정한 상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리를 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리를 나타낸 결합 사시도
도 5는 도 4의 모터 회전자 어셈블리를 정면 및 후면에서 본 도면

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 레졸버 로터 일체형의 모터 샤프트를 채택한 모터 회전자 어셈블리에 관한 것으로, 종래 대비 레졸버 로터를 모터 샤프트에 장착하기 위한 별도의 부품이 필요 없어 부품 생략 및 공정 단축에 의한 원가 절감과 조립 과정에서 발생되는 부품 손상 방지에 의한 내구성 향상이 가능하다.

도 3은 본 발명의 모터 회전자 어셈블리를 분해하여 도시한 것으로, 레졸버 로터 일체형의 모터 샤프트가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 레졸버 로터 일체형의 모터 회전자 어셈블리를 나타낸 것으로, 도 4에는 각 구성요소들을 결합한 형태가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 모터 회전자 어셈블리를 정면 및 후면에서 바라본 형태가 도시되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 모터 회전자 어셈블리는 레졸버 로터(11), 이 레졸버 로터(11)와 일체로 가공되어 형성되어 있는 모터 샤프트(10), 및 모터 회전자 코어(20) 등을 포함하여 구성된다.

도 3 내지 5에 나타낸 바와 같이, 상기 모터 샤프트(10)는 하단면이 개구된 형태의 원통 구조를 가지는 것으로, 상단면 중앙에 샤프트 센터(12)와 샤프트 결합부(13)를 가지는 구조로 형성되며, 그 외주면에 상기 모터 회전자 코어(20)가 조립가능한 구조를 가진다.

상기 모터 샤프트(10)는 상단면에 복수 개의 홀이 원주방향으로 배열된 형태로 타공되어 있는 구조로 마련되며, 상기 상단면은 그 중앙부가 후방으로 돌출된 단차 구조를 가진다.

상기 샤프트 센터(12)는 대략 원통 구조로 형성된 것으로 모터 샤프트(10)의 상단면 중앙에 일체로 형성되는데, 상기 상단면에 수직을 이루는 방향으로 연장되어 일정 높이로 형성되어 있다.

상기 샤프트 결합부(13)는 샤프트 센터(12)와 동축 구조를 가지는 원통 구조로 형성되는데, 상기 샤프트 센터(12)의 내측에서 모터 샤프트(10)의 상단면에 수직을 이루는 방향으로 연장되어 일정 높이로 형성되고, 상기 모터 샤프트(10)의 상단면을 통해 샤프트 센터(12)와 일체로 연결된다.

본 실시예에서, 상기 샤프트 센터(12)와 샤프트 결합부(13)는 단차 구조를 가지는 모터 샤프트(10)의 상단면 중앙부에 형성된다.

그리고, 도면으로 나타내지는 않았으나, 상기 샤프트 결합부(13)는 모터를 제작할 때 모터의 하우징 커버(미도시)에 조립되어 결합하게 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 레졸버 로터(11)는 상기 샤프트 센터(12)의 외주면에 일정 높이(혹은 위치)에서 방사상으로 돌출된 형태로서 일체로 형성되어 있는 것으로, 대략 링 형태로 마련되며, 그 가장자리는 일정 반경의 곡면이 반복적으로 연결된 구조를 가진다.

한편, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 샤프트 센터(12)에 레졸버 로터(11)가 일체로 형성되어 있는 모터 샤프트(10)의 외주면에는 모터 회전자 코어(20)가 결합된다.

상기 모터 회전자 코어(20)는 내부에 다수의 영구자석(21)을 구비하고 있는 것으로, 내주면에 모터 샤프트(10)의 외주면에 조립가능한 구조를 가지는 원통 형태로 마련되며, 복수 개의 영구자석(21)이 원주방향으로 배열된 형태로 내장되어 구성된다.

그리고, 상기 모터 회전자 코어(20)는 그 상면과 하면에 자성이 없는 소재로 이루어진 회전자 플레이트(22)가 적층된다.

상기 회전자 플레이트(22)는 모터 회전자 코어(20)에 상응하는 직경을 가지는 링 형태로 마련되며, 모터 샤프트(10)의 외주면에 끼워져 영구자석(21)이 노출되어 있는 모터 회전자 코어(20)의 상면과 하면에 각각 적층된다.

또한, 상기 모터 샤프트(10)의 외주면에는 모터 회전자 코어(20)의 이탈 방지를 위한 회전자 리테이너(23)가 끼움 결합된다.

상기 회전자 리테이너(23)는 모터 회전자 코어(20)에 상응하는 직경을 가지는 링 형태로 마련되며, 상기 모터 샤프트(10)의 외주면에 압입 방식으로 끼움되어 모터 회전자 코어(20)의 후면 측에 적층된 회전자 플레이트(22)에 밀착한 형태로 조립됨으로써 모터 회전자 코어(20)가 모터 샤프트(10)로부터 이탈하게 되는 것을 방지해준다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 모터 회전자 어셈블리는 모터 샤프트를 가공시 레졸버 로터와 일체형으로 가공 형성함에 의해 종래의 레졸버 로터의 고정을 위한 리테이너 및 너트와 같은 별도의 고정부품을 생략 가능하며, 이에 모터 회전자 어셈블리의 조립시 레졸버 로터와 더불어 리테이너 및 너트를 모터 샤프트에 조립하는 과정이 불필요하여 조립 부품수 절감 및 공정시간 단축이 가능하고, 레졸버 로터를 모터 샤프트에 고정해주는 과정에서 발생할 수 있는 기존의 내구 문제를 사전 차단할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 레졸버 로터와 모터 샤프트의 일체형 구조를 통해 원가 절감 및 내구성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리는 레졸버 로터와 모터 샤프트가 기계 가공을 통해 일체형으로 정밀하게 가공되어 구성됨에 의해 레졸버 로터가 모터 샤프트로부터 이탈될 우려가 제거되어, 종래 레졸버 로터의 회전방향 고정구조인 키(key) 형상이 생략 가능하고 종래 레졸버 로터의 축방향 이탈 방지구조 또한 생략 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리는 레졸버 로터의 축방향 길이 조절을 통해 자기 성능을 조절 가능하며, 레졸버 로터의 축방향 길이를 증대함으로써 종래의 레졸버 대비 자기 성능 저하를 방지하고 아울러 자기 성능 증대 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 모터 회전자 어셈블리는 레졸버 로터를 모터 샤프트에 고정하기 위한 별도의 조립 부품을 생략함에 의해 여유공간이 확보되므로 자기 성능을 조절을 위한 모터 회전자 코어의 축방향 길이 조절이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 모터 회전자 어셈블리는 종래의 레졸버 로터 조립형 모터 회전자 어셈블리 대비 편심량이 적어 구동모터의 위치센싱 정밀도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 레졸버 로터 일체형 모터 샤프트는 기계 가공을 통해 정밀한 형태로 제작될 수 있다.

10 : 모터 샤프트
11 : 레졸버 로터
12 : 샤프트 센터
13 : 샤프트 결합부
20 : 모터 회전자 코어
22 : 회전자 플레이트
23 : 회전자 리테이너

Claims (3)

1. 모터 샤프트와 이 모터 샤프트에 일체로 형성되어 있는 레졸버 로터를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 레졸버 로터는 모터 샤프트의 상단면 중앙부에 돌출되어 있는 샤프트 센터의 외주면에 돌출된 형태로서 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터 샤프트는 그 외주면에 모터 회전자 코어와 회전자 플레이트가 조립되고, 상기 회전자 플레이트는 모터 샤프트의 외주면에 끼워져 상기 모터 회전자 코어의 상면과 하면에 각각 적층된 것을 특징으로 하는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터 샤프트는 그 외주면에 모터 회전자 코어의 이탈 방지를 위한 회전자 리테이너가 끼움 결합된 것을 특징으로 하는 환경 차량의 모터 회전자 어셈블리.

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