KR20160027396A - 스테이터 - Google Patents

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Abstract

스테이터에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 스테이터는: 일면이 곡면으로 오목하게 형성되는 라운드부와 라운드부의 양측에 라운드부 중심의 접선에 대하여 평행한 평면부가 구비되는 코어부와, 코어부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 티스부와, 티스부의 단부에서 원주 방향 양측으로 연장 형성되는 연장부를 포함하는 스테이터 코어; 및 티스부에 권취되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스테이터{STATOR}
본 발명은 스테이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 부품 중 하나인 스테이터 코어에서 코어부가 라운드부와 평면부의 조합으로 형성되는 스테이터에 관한 것이다.
조향장치는 운전자가 조향 휠에 가한 회전력에 근거하여 차륜의 조향각을 변화시키는 장치이다. 최근에는 유압을 이용한 보조 조향장치 대신 동력 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 파워 스티어링(Motor-Driven Power Steering; MDPS)이 주로 사용된다. 전동식 파워 스티어링은 조향 휠에 연결된 센서를 통해 신호를 감지하고, 전자제어장치(Electronic Control Unit; ECU)에서 센서를 통해 감지한 운행조건에 따라 모터를 구동함으로써 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공하여 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
전동식 파워 스티어링은 운전자가 보다 작은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 핸들을 조작하는 토크를 모터에서 보조한다. 이러한 기능을 수행하는 MDPS 모터로는 BLAC(Brushless Alternating Current) 모터 등이 사용될 수 있다. BLAC 모터는 DC(Direct Current) 모터에 비해 저소음이라는 장점을 가지고 있다.
종래 기술에서는 BLAC 모터의 스테이터 코어 어셈블리에서 로터 자석과 대면하는 코어부 단부에서 소음, 진동, 코깅 토크(Cogging Torque) 등이 발생하고 조립시 동심관리에 잘 이루어지지 않는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0078819호(2014. 06. 26 공개, 발명의 명칭: 모터)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 부품 중 하나인 스테이터 코어에서 코어부가 라운드부와 평면부의 조합으로 이루어져, 소음, 진동, 코깅 토크, 조립성 등이 개선되는 스테이터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 스테이터는: 일면이 곡면으로 오목하게 형성되는 라운드부와 상기 라운드부의 양측에 상기 라운드부 중심의 접선에 대하여 평행한 평면부가 구비되는 코어부와, 상기 코어부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 티스부와, 상기 티스부의 단부에서 원주 방향 양측으로 연장 형성되는 연장부를 포함하는 스테이터 코어; 및 상기 티스부에 권취되는 코일;을 포함한다.
본 발명에서 상기 평면부의 단부에는 모따기되는 면취부가 형성된다.
본 발명에서 상기 라운드부는 복수 개의 상기 라운드부의 조합에 의하여 가상의 원형이 형성되는 곡률이 구비된다.
본 발명에서 상기 연장부는 일측에 체결돌기가 돌출 형성되고, 타측에 체결홈이 형성되며, 상기 체결돌기는 이웃하는 상기 연장부의 상기 체결홈에 삽입된다.
본 발명에 따른 스테이터는, 스테이터 코어에서 코어부가 라운드부와 평면부의 조합으로 이루어져, 평면부에서 코어부의 두께가 두껍게 이루어져 로터 자석의 전자기 가진력에 의한 소음 및 진동을 감소시키고, 라운드부에서 전자기력 분포를 균일하게 하여 코깅 토크를 저감할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 각각의 스테이터 코어를 조립할 때 라운드부에 의하여 동심이 형성되어 원형을 이루게 되어 스테이터의 불량률을 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 스테이터 코어가 조립된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스테이터의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 스테이터 코어가 조립된 상태를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터는 스테이터 코어(10) 및 코일(20)을 포함하여 이루어진다.
스테이터 코어(10)는 단면의 형상이 'T'자형으로 형성된다. 복수 개의 스테이터 코어(10)의 조합으로 중앙 부분에 빈 공간을 형성한다. 스테이터 코어(10)는 코어부(11), 티스부(15), 및 연장부(17)를 포함하여 이루어진다.
코어부(11)는 스테이터 코어(10)의 일단(도 4 기준 하측)에 형성되는 것으로, 라운드부(12), 평면부(13), 및 면취부(14)를 포함하여 이루어진다.
라운드부(12)는 일면이 곡면으로 오목하게 형성된다. 라운드부(12)가 형성되어 복수 개의 스테이터 코어(10)의 조합에 의하여 스테이터 코어(10)의 중심부는 가상의 원형을 이루게 된다. 라운드부(12)에 의하여 형성되는 스테이터 코어(10)의 중심부는 원형부(30)를 이루게 된다. 원형부(30)에는 로터 자석(미도시)가 원형 조립 지그 내에 설치되어 원형부(30)와 동심을 이루는 회전축을 따라서 회전하여 스테이터 코어(10)에 동일한 전자기력을 제공할 수 있고, 코깅 토크를 저감할 수 있다. 여기서, 코깅 토크는 로터 자석이 스테이터 코어(10)의 내부에서 부드럽게 회전되지 못하는 것을 의미한다. 로터 자석의 코깅 토크가 클수록 로터 자석이 스테이터 코어(10)의 내부에서 부드럽게 회전되지 못하므로, 스테이터 코어(10)에 전자기력이 균일하게 제공되지 못하게 된다. 따라서 모터의 출력 토크가 저하된다. 본 발명의 실시예에서 각각의 스테이터 코어(10)의 조합에 의하여 각 라운드부(12)가 원형을 이루게 되어 로터 자석이 부드럽게 회전하면서 스테이터 코어(10)에 균일하게 전자기력을 제공하여 분균일한 전자기력에 비하여 모터 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
평면부(13)는 라운드부(12)의 양측에 각각 연장 형성되고, 라운드부(12)의 중심의 접선에 대하여 평행하게 형성된다. 평면부(13)가 라운드부(12)의 양측에 각각 형성되어 평면부(13)에서 코어부(11)의 두께(t)가 라운드부(12)에서 코어부(11)의 두께보다 두껍게 이루어져 로터 자석(미도시)의 전자기 가진력의 영향을 적게 받아 소음 및 진동이 저감된다. 전자기 가진력(Vibratory Force, 加振力)은 로터 자석이 원형부(30) 내에서 축회전하면서 스테이터 코어(10)의 코어부(11)에 작용하는 진동적인 힘을 말하며, 코어부(11)에 이루어지는 원형이 완전한 원형을 이루지 않을수록 진동 및 소음이 커지게 된다. 따라서 곡면으로 형성되는 라운드부(12)에 의하여 코어부(11)가 원형을 이루게 되어 회전하는 로터 자석이 코어부(11)와 균일한 간격을 이루게 되면서 진동 및 소음이 저감될 수 있다.
면취부(14)는 평면부(13)의 단부(도 4 기준 좌측의 평면부(13)에서 좌측단, 우측의 평면부(13)에서 우측단)에서 모따기가 되는 부분이다. 평면부(13)에 면취부(14)가 형성되어 조립시 이웃하는 스테이터 코어(10)의 코어부(11) 간에 간섭이 발생하는 것이 방지된다.
티스부(15)는 코어부(11)의 반경 방향으로 연장 형성되는 것으로, 양단부에 코어부(11)와 연장부(17)가 각각 형성된다. 티스부(15)에는 코일(20)이 복수 번 권취된다.
연장부(17)는 티스부(15)의 단부(도 4 기준 상측 단부)에서 원주 방향 양측으로 연장 형성된다. 연장부(17)는 곡면으로 형성된다. 연장부(17)의 일측에는 체결돌기(18)가 돌출 형성되고, 타측에는 체결홈(19)이 형성된다. 체결돌기(18)와 체결홈(19)은 서로 대응되는 크기로 형성된다. 체결돌기(18)는 이웃하는 연장부(17)의 체결홈(19)에 삽입된다. 따라서, 연장부(17)의 양측에 각각 체결돌기(18)와 체결홈(19)이 각각 형성되고, 이웃하는 체결돌기(18)와 체결홈(19)이 서로 삽입되어 복수 개의 연장부(17)가 서로 연결되고, 복수 개의 스테이터 코어(10) 간의 체결이 용이하게 이루어짐으로써, 조립 시간이 단축되고, 작업 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 스테이터 코어(10)는 9개의 조합으로 이루어진다. 따라서, 연장부(19)는 그에 따른 크기와 곡면으로 가지도록 형성된다. 티스부(17)도 연장부(19)에서 내측 방향(도 4 기준 상측에서 하측 방향)으로 그에 따른 길이로 형성된다. 또한, 코어부(11)도 서로 조합되는 코어부(11) 간에 간섭되지 않도록 형성된다.
이러한 코어부(11)와, 티스부(15)와, 연장부(17)의 조합으로 스테이터 코어(10)가 이루어지고, 복수 개의 스테이터 코어(10)가 서로 체결돌기(18)와 체결홈(19)에 의하여 연결됨으로서, 평면부(13)에서 코어부(11)의 두께(t)가 두껍게 이루어져 로터 자석의 전자기 가진력에 의한 소음 및 진동을 감소시키고, 라운드부(12)에서 전자기력 분포를 균일하게 하여 코깅 토크를 저감할 수 있다.
코일(20)은 티스부(15)에 복수 번 권취되는 것으로, 코일(20)의 귄취되는 횟수와 티스부(15)에 감겨있는 두께 등으로 인하여 스테이터 코어(10)의 구동 토크를 증가시킬 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 스테이터의 조립 및 작동 과정을 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 단면의 형상이 'T'자형으로 이루어지는 스테이터 코어(10)는 티스부(15)를 기준으로 양단부에 코어부(11)와 연장부(17)가 각각 형성된다.
코어부(11)에는 곡면으로 이루어진 라운드부(12)가 형성되고, 라운드부(12)의 양측으로 연장되는 평면부(13)가 형성된다. 평면부(13)는 라운드부(12) 중심의 접선에 대하여 평행하게 형성된다. 평면도(13)의 단부에는 면취부(14)가 형성되어 이웃하는 스테이터 코어(10) 간에 조립시 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
연장부(17)에는 양측으로 각각 돌출 형성되는 체결돌기(18)와, 함입 형성되는 체결홈(19)이 구비된다.
이러한 구성으로 이루어진 스테이터 코어(10)는 연장부(17)의 체결돌기(18)가 이웃하는 연장부(17)의 체결홈(19)에 삽입된다. 이러한 순서로 각각의 체결돌기(18)와 체결홈(19)이 서로 체결되어 스테이터 코어(10)가 원형을 이루게 된다.
그리고, 연장부(17)의 체결에 의하여 각각의 라운드부(12)에 의하여 스테이터 코어(10)의 중심부에는 원형부(30)가 이루어진다(도 2 참조). 원형부(30)에 지그 등을 이용하여 회전축에 연결된 로터 자석이 회전 가능하게 설치된다.
티스부(15)에 코일(20)이 복수 횟수로 권취되고, 이때 권취되는 코일(20)의 횟수와 두께는 로터의 출력에 따라 결정된다.
스테이터 코어(10)의 조합에 의하여 이루어진 원형부(30)에 로터 자석이 설치되고 회전하면서, 라운드부(12)에서 균일한 전자기력을 제공하고, 평면부(13)에서 코어부(11)의 두께가 두껍게 되어 전자기 가진력에 의한 소음 및 진동을 감소시킬 수 있게 된다.
코일(20)이 티스부(15)에 권취된 횟수에 의하여 로터의 출력을 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 스테이터에 의하여, 스테이터 코어(10)에서 코어부(11)가 라운드부(12)와 평면부(13)의 조합으로 이루어져, 평면부(13)에서 코어부(11)의 두께(t)가 두껍게 이루어져 로터 자석의 전자기 가진력에 의한 소음 및 진동을 감소시키고, 라운드부(12)에서 전자기력 분포를 균일하게 하여 코깅 토크를 저감할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 스테이터 코어 11: 코어부
12: 라운드부 13: 평면부
14: 면취부 15: 티스부
17: 연장부 18: 체결돌기
19: 체결홈 20: 코일
30: 원형부 t: 코어부 두께

Claims (4)

  1. 일면이 곡면으로 오목하게 형성되는 라운드부와 상기 라운드부의 양측에 상기 라운드부 중심의 접선에 대하여 평행한 평면부가 구비되는 코어부와, 상기 코어부로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 티스부와, 상기 티스부의 단부에서 원주 방향 양측으로 연장 형성되는 연장부를 포함하는 스테이터 코어; 및
    상기 티스부에 권취되는 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평면부의 단부에는 모따기되는 면취부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라운드부는 복수 개의 상기 라운드부의 조합에 의하여 가상의 원형이 형성되는 곡률이 구비되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는 일측에 체결돌기가 돌출 형성되고, 타측에 체결홈이 형성되며,
    상기 체결돌기는 이웃하는 상기 연장부의 상기 체결홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
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