KR20150057394A

KR20150057394A - 모터

Info

Publication number: KR20150057394A
Application number: KR1020130140728A
Authority: KR
Inventors: 박경상; 김성진; 김진호; 박창현; 심우섭
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-05-28
Also published as: CN104659950B; CN104659950A; KR102116478B1; EP2874282A3; US9543796B2; EP2874282B1; EP2874282A2; US20150137641A1

Abstract

본 발명은 스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브와, 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체와, 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트를 포함하는 모터로서, 상기 로터튜브는, 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역으로 구분되고, 상기 적어도 둘의 단차영역 중 어느 하나의 외주면에 내륜이 결합하여 상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 복열 베어링을 포함하는 모터를 제공하여, 모터의 구조적 안정성을 확보하면서도 베어링이 차지하는 공간을 최소화하는 유리한 효과를 제공한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 베어링을 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 최근 모터의 용도가 확대되면서 모터의 역할이 중요해 지고 있다. 특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.

특히, 모터에 축 방향으로 외력이 부가되는 경우가 늘어나고 있다. 때문에 로터에 앵귤러 베어링(angular bearing)과 같은 축방향 하중을 지지하는 베어링과 와셔들이 함께 조합된 모터들이 제안되고 있다.

통상적으로, 모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 로터가 회전하면 샤프트가 회전하면서 제동력, 조향력 등을 생성하거나 보조하게 된다.

한편, 모터가 축방향을 받는 조건에서는 로터가 흔들릴 수 있기 때문에 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치될 수 있다. 통상적으로, 2개의 베어링이 샤프트의 하단부와 상단부에 각각 설치된다. 그러나 이러한 구성은 구조적 안전성을 도모할 수는 있으나. 베어링들이 차지하는 공간으로 인하여 모터의 설계에 많은 제약이 따르는 문제가 있었다.

특히, 샤프트의 상단부는 버스바(bus-bar)가 설치되고 다른 부품과의 연결 구조가 마련되기 때문에, 샤프트의 상단부에 설치되는 베어링은 소형화 및 경량화를 위한 모터의 설계에 있어서 큰 장애가 될 수 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단열 타입의 베어링이 샤프트의 상단부와 하단부에 설치되는 구성을 개선하여, 모터의 구조적 안정성을 높이면서도 베어링이 차지하는 공간을 최소화하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브와, 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체와, 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트를 포함하는 모터로서, 상기 로터튜브는, 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역으로 구분되고, 상기 적어도 둘의 단차영역 중 어느 하나의 외주면에 내륜이 결합하여 상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 복열 베어링을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 적어도 둘의 단차영역은, 하단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소할 있다.

바람직하게는, 상기 복열 베어링은 상기 단차영역 중 하단 단차영역의 외주면에 내륜이 결합될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복열 베어링의 내륜의 상면은 상기 하단 단차 영역의 단턱을 지지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터코어조립체는 상기 단차영역 중 상단 단차영역과 하단 단차영역의 사이에 위치하는 단차영역중 어느 하나에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복열 베어링은 상기 로터튜브를 축방향 및 반경방향 중 적어도 어느 한 방향으로 지지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 샤프트는 반경 방향을 기준으로 내향하여 절개 형성된 제1 절개부를 포함하고, 상기 로터튜브는 상기 제1 절개부와 대응되도록 반경 방향을 기준으로 내향하여 절개 형성된 제2 절개부를 포함하며, 정렬된 상기 제1 절개부 및 상기 제2 절개부에 끼워지는 슬롯이 형성된 슬립방지부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 슬롯의 측벽에 상기 제1 절개부의 절개면 및 상기 제2 절개부의 절개면이 함께 맞닿을 수 있다.

바람직하게는, 상기 슬립방지부는 상기 복열 베어링의 내륜 하면을 지지하도록 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복열 베어링의 상측열 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나일 수 있다.

바람직하게는, 상기 복열 베어링의 하측열 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 로터튜브의 상단부에 설치된 단열(單列) 타입의 베어링을 제거하고, 로터튜브의 하부를 회전 가능하게 지지하는 복열(複列) 베어링을 구비하여, 흔들림이 크게 유발될 수 있는 샤프트의 하단부를 상대적으로 지지 면적인 큰 하나의 복열 베어링으로 지지하도록 구성함으로써, 모터의 구조적 안정성을 확보하면서도 베어링이 차지하는 공간을 최소화하는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 로터튜브와 샤프트를 함께 회전 방향으로 구속하는 슬립방지부를 구비하여, 로터튜브와 샤프트 사이에서 발생하는 슬립(slip)을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 모터의 로터조립체를 도시한 도면,
도 3은 A-A’를 기준으로 하여 도 2에서 도시한 로터조립체의 단면을 도시한 도면,
도 4는 도 2에서 도시한 로터조립체의 분해 사시도,
도 5는 로터튜브 및 샤프트에 끼워지는 슬립방지부를 도시한 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.

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.

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.

축하중을 받는 모터의 경우, 샤프트의 흔들임으로 인하여 로터가 스테이터에 부딪힐 위험이 있었다. 이를 방지하기 위해 샤프트의 상단부와 하단부에 각각 베어링이 설치되었다. 이러한 베어링들은 모터에 작용하는 축하중과 반경방향 하중을 지지하여 모터의 구조의 안정성을 확보하였다. 다만, 베어링이 샤프트의 상단부와 하단부에 각각 설치되어야 하기 때문에 소형화 및 경량화를 위한 모터의 설계에 있어서 제약이 컸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 이러한 문제를 근본적으로 해결하기 위하여 샤프트의 상단부에 설치되는 베어링을 제거하고 샤프트의 하단부의 지지 구조를 보강하고자 안출된 것이다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에서 도시한 모터의 로터조립체를 도시한 도면이고, 도 3은 A-A’를 기준으로 하여 도 2에서 도시한 로터조립체의 단면을 도시한 도면이다. 이러한, 도 1 내지 도 3은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1내지 도 3을 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는, 로터튜브(110)와, 로터튜브(110)의 내부에 결합하는 샤프트(120)와, 로터튜브(110)의 하단부를 회전 가능하게 지지하는 복열 베어링(130)을 포함할 수 있다.

로터튜브(110)는 내부에 샤프트(120)을 포함할 수 있도록 원통형으로 형성될 수 있다. 그리고, 로터튜브(110)는 길이 방향을 따라 하향할수록 직경이 단계적으로 감소하여 복수 개의 단차영역(111,112,113)이 형성될 수 있다. 이는 단차영역(111,112,113) 사이에 형성된 단턱을 통해 축방향을 하중을 지지하기 위함이다.

샤프트(120)는 로터튜브(110)의 최하단 단차영역(111)에 압입(press)되어 결합될 수 있다. 그리고, 복열 베어링(130)은 로터튜브(110)의 최하단 단차영역(111)을 회전 가능하게 지지하도록 형성될 수 있다. 로터튜브(110)의 최하단 단차영역(113)은 복열 베어링(130)의 내륜이 맞닿는 지지영역을 고려하여 적절한 높이로 형성될 수 있다.

한편, 로터코어조립체(10)는 로터튜브(110)의 중간 단차영역(112)에 결합될 수 있다. 로터튜브(110)의 최상단 단차영역(113)은 다른 부품 또는 다른 부품과의 연결을 위한 조립물이 결합될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 설명함에 있어서, 위와 같은 형태의 로터튜브(110)를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

복열 베어링(130)은 단열 타입의 상측열 베어링과 하측열 베어링이 배면 조합 또는 정면 조합되어 이루어질 수 있다. 복열 베어링(130)은 단열 타입의 베어링 보다 축방향으로 지지영역이 크기 때문에 보다 효과적으로 샤프트(120)가 흔들리지 않도록 지지하는 것이 가능하다. 그 결과, 샤프트(120)의 상단부에 설치되었던 베어링을 제거하여도 모터의 구조적 안전성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 복열 베어링(130)의 상측열 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나일 수 있다.

그리고. 복열 베어링(130)의 하측열 베어링 또한, 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나일 수 있다

복열 베어링(130)의 상측열 베어링과 하측열 베어링은 상호 상이한 형태의 베어링이 조합되어 이루어질 수 있다. 특히, 복열 베어링(130)의 상측열 베어링과 하측열 베어링의 접촉각을 다르게 하여 축방향 하중과 반경방향 하중을 동시에 지지할 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 복열 베어링(130)은 로터튜브(110)의 최하단 단차영역(113)을 회전 가능하게 지지하도록 설치될 수 있다. 그리고, 복열 베어링(130)의 내륜의 상면이 최하단 단차영역(113)의 단턱을 지지하도록 구성될 수 있다.

한편, 로터튜브(110)의 중간 단차영역(112)에는 내주면에 나사산이 형성된 축하중지지블록(20)이 압입될 수 있다. 그리고 샤프트(120)의 상단부의 외주연에는 나사산이 형성되며, 축하중지지블록(20)에는 샤프트(120)가 나사 결합될 수 있다. 이는 모터에 부가되는 축하중을 보다 효과적으로 지지하기 위한 구성이다.

도 4는 도 2에서 도시한 로터조립체의 분해 사시도이고, 도 5는 로터튜브 및 샤프트에 끼워지는 슬립방지부를 도시한 도면이다.

이하, 도 4 및 도 5를 병행 참조하여, 로터튜브(110)와 샤프트(120) 사이에서 발생하는 슬립을 방지하기 위한 구성을 설명한다.

샤프트(120)의 하단부에는 제1 절개부(121)가 형성될 수 있다. 제1 절개부(121)는 반경 방향을 기준으로 내향하여 샤프트(120)의 하단부의 일정영역이 절개되어 형성될 수 있다. 제1 절개부(121)는 샤프트(120)의 축중심을 기준으로 대칭하여 형성될 수 있다.

또한, 로터튜브(110)의 최하단 단차영역(111)에는 제1 절개부(121)와 대응되도록 제2 절개부(114)가 형성될 수 있다. 제2 절개부(114)는 반경 방향을 기준으로 내향하여 최하단 단차영역(111)의 일정영역이 절개되어 형성될 수 있다.

제2 절개부(114)는 축중심을 기준으로 대칭하여 형성될 수 있다.

로터튜브(110)가 샤프트(120) 하단부에 끼워지고, 제1 절개부(121)와 제2 절개부(114)가 정렬된 상태에서 제1 절개부(121) 및 제2 절개부(114)에 슬립방지부(140)가 끼워진다.

이때, 슬립방지부(140)의 슬롯(141)의 양 측벽(141a)이 제1 절개부(121)의 절개면 및 제2 절개부(114)의 절개면에 함께 맞닿도록 끼워질 수 있다. 그 결과, 슬립방지부(140)는 회전 방향으로 로터튜브(110)와 샤프트(120)을 함께 구속하여 로터튜브(110)와 샤프트(120) 사이에서 슬립이 발생하는 것을 방지한다.

한편, 슬롯(141)의 양 측벽(141a) 사이에 위치하는 뒤쪽 벽(141b)은 로터튜브(110)의 외주면에 밀착하도록 라운드 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 양 측벽(141a)과 평행하게 슬립방지부(140)의 외주면의 일부 영역이 절개면(142)으로 형성될 수 있다.

복열 베어링(130)의 하면을 지지하도록 설치되는 와셔(도 1의 30)는 이러한 슬립방지부(140)의 절개면(142)을 따라 끼워지도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 의하면 다음과 같은 효과를 가져 올 수 있다.

첫째, 하나의 베어링으로 샤프트가 흔들리는 것을 방지하여 샤프트의 상단 영역의 설계 자유도를 높일 수 있다.

둘째, 로터튜브와 샤프트 사이의 슬립을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 로터튜브
111,112,113: 단차영역
114: 제2 절개부
120: 샤프트
121: 제1 절개부
130: 복열 베어링
140: 슬립방지부
141: 슬롯

Claims

스테이터와, 상기 스테이터의 안쪽에 배치되는 로터튜브와, 상기 로터튜브의 외주면에 결합하는 로터코어조립체와, 상기 로터튜브 내부에 결합되는 샤프트를 포함하는 모터로서,
상기 로터튜브는, 직경이 상이한 적어도 둘의 단차영역으로 구분되고, 상기 적어도 둘의 단차영역 중 어느 하나의 외주면에 내륜이 결합하여 상기 로터튜브를 회전 가능하게 지지하는 복열 베어링을 포함하는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 둘의 단차영역은, 하단으로 갈수록 직경이 단계적으로 감소는 모터.
제2 항에 있어서,
상기 복열 베어링은 상기 단차영역 중 하단 단차영역의 외주면에 내륜이 결합되는 모터.
제3 항에 있어서,
상기 복열 베어링의 내륜의 상면은 상기 하단 단차 영역의 단턱을 지지하는 모터.
제2 항에 있어서,
상기 로터코어조립체는 상기 단차영역 중 상단 단차영역과 하단 단차영역의 사이에 위치하는 단차영역중 어느 하나에 설치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 복열 베어링은 상기 로터튜브를 축방향 및 반경방향 중 적어도 어느 한 방향으로 지지하는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 샤프트는 반경 방향을 기준으로 내향하여 절개 형성된 제1 절개부를 포함하고, 상기 로터튜브는 상기 제1 절개부와 대응되도록 반경 방향을 기준으로 내향하여 절개 형성된 제2 절개부를 포함하며, 정렬된 상기 제1 절개부 및 상기 제2 절개부에 끼워지는 슬롯이 형성된 슬립방지부를 더 포함하는 모터.
제7 항에 있어서,
상기 슬롯의 측벽에 상기 제1 절개부의 절개면 및 상기 제2 절개부의 절개면이 함께 맞닿는 모터.
제7 항에 있어서,
상기 슬립방지부는 상기 복열 베어링의 내륜 하면을 지지하도록 설치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 복열 베어링의 상측열 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나인 모터.
제10 항에 있어서,
상기 복열 베어링의 하측열 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing), 4점 접촉 볼 베어링(4 point contact ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing) 및 볼 베어링(ball bearing) 중 어느 하나인 모터.