KR20160080500A

KR20160080500A - 스테이터 및 이를 모터

Info

Publication number: KR20160080500A
Application number: KR1020140192399A
Authority: KR
Inventors: 조현식
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-08

Abstract

본 발명은 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 내측으로 연장되는 복수의 티스를 포함하고, 상기 스테이터 코어의 중심을 원중심으로 하는 가상의 원을 기준으로, 상기 티스의 끝단면의 폭중심과 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제1 거리와 상기 티스의 끝단면의 에지와 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제2 거리가 상이한 스테이터를 제공하여, 스테이터 티스의 에지부에서 자속이 급격이 변화는 것을 방지함으로써, 코깅토크를 절감할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

스테이터 및 이를 모터{Stator and Motor having the same}

본 발명은 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수 개의 티스가 마련된 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

코깅토크는 영구자석을 사용하는 모터에서 필연적으로 나타나는 스테이터의 비균일 토그로서, 모터의 자기 에너지가 최소인 위치 즉, 평형 상태로 이동하려는 반경 방향의 토크를 의미한다.

자석의 N극과 S극의 경계 부근에서 자속의 급격한 변화는 코깅 토크(cogging torque)를 발생시킨다. 코깅토크는 소음과 진동의 원인이 되고, 모터의 성능을 떨어뜨리기 때문에 이를 저감시키는 것이 중요하다. 특히, 정밀한 위치 제어를 위한 액츄에이터에 사용되는 모터는 코깅토크를 저감시키는 것이 무엇보다 중요하다.

갭을 두고 스테어터의 티스와 로터의 마그넷은 대향 배치되는데, 스테이터의 티스의 에지 영역에서 자속밀도 변화에 의한 코깅이 발생할 수 있다. 때문에 스테이터의 티스의 형상 변경을 통해 코깅토그를 저감시킬 수 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테이터의 티스의 에지 부분과 마그넷 사이의 거리를 크게 함으로써, 스테이터 티스의 에지 부분에서 급격한 자속을 방지할 수 있는 스테이터 및 이를 포함하는 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, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 내측으로 연장되는 복수의 티스를 포함하고, 상기 스테이터 코어의 중심을 원중심으로 하는 가상의 원을 기준으로, 상기 티스의 끝단면의 폭중심과 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제1 거리와 상기 티스의 끝단면의 에지와 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제2 거리가 상이한 스테이터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 거리가 상기 제1 거리보다 클 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 평탄면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 곡면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 볼록한 곡면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 오목한 곡면이며, 상기 티스의 끝단면의 곡률반경은 상기 가상의 원의 곡률반경 보다 크게 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 마그넷이 외주면에 부착된 로터와, 상기 로터에 결합하는 샤프트와, 상기 로터의 외측에 배치되며, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 내측으로 연장되는 복수의 티스를 포함하고, 상기 티스의 끝단면의 폭중심과 상기 마그넷의 외주면과의 반경 방향 거리인 제1 거리와 상기 티스의 끝단면의 에지와 상기 마그넷의 외주면과의 반경 방향 거리인 제2 거리가 상이한 스테이터를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 평탄면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 티스의 끝단면은 곡면일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터 티스의 중심부와 마그넷의 거리와, 스테이터 티스의 에지부와 마그넷의 거리가 상이하도록 형성되어, 스테이터 티스의 에지부에서 자속이 급격이 변화는 것을 방지함으로써, 코깅토크를 절감할 수 있는 유리한 효과를 제공한다

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터 티스의 중심부와 마그넷까지의 거리보다 스테이터 티스의 중심부와 마그넷의 에지부와 마그넷까지의 거리를 크게 하여, 스테이터 티스의 에지부에서 자속이 급격이 변화는 것을 방지하여 코깅토크를 절감할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1에서 도시한 모터의 단면도,
도 3은 스테이터를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제1 실시예에 따른 스테이터를 도면,
도 5는 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제2 실시예에 따른 스테이터를 도면,
도 6은 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제3 실시예에 따른 스테이터를 도면,
도 7은 로터의 마그넷에 대향 배치된 스테이터의 티스를 도시한 도면,
도 8은 도 7의 A를 확대한 것으로, 스테이터의 티스와 마그넷의 갭을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 모터의 단면도이다. 이러한, 도 1 및 도 2는 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 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 모터(10)는 스테이터(100)와, 로터(200)와, 샤프트(300)를 포함할 수 있다.

스테이터(100)는 스테이터 코어(Stator Core, 110)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 스테이터 코어(210)에는 회전 자계를 형성하는 코일(111)이 권선될 수 있다. 스테이터 코어(210)에 감긴 코일(111)은 절연체가 감싸 절연될 수 있다. 한편, 스테이터 코어(110)는 링 형상으로 일체로 제작되거나, 또는 복수 개의 분할 코어가 결합되어 제작될 수 있다.

로터(200)는 스테이터(100)와 회전 가능하게 배치된다. 로터(200)는 로터 코어(210)와, 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 마그넷(220)은 로터 코어(210)의 내부에 부착되거나 로터 코어(210)의 외주면에 부착될 수 있다. 로터(200)에 부착된 마그넷(220)은 스테이터(100)와의 전자기적 상호작용을 유발시켜 로터(200)를 회전시킨다. 로터(200)의 중앙부에는 샤프트(300)가 결합될 수 있다. 따라서, 로터(200)가 회전하는 경우 회전축(300)도 같이 회전한다. 이때, 회전축(300)은 베어링(400)에 의해 지지될 수 있다.

회전축(300)은 타부품용 액츄에이터에 연결되어 구동력을 전달할 수 있다. 회전축(300)에 연결되는 액츄에이터는 차량에 적용되는 유압 클러치일 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는 이에 한정되지 않으며, 다양한 액츄에이터에 구동력을 전달하도록 구성될 수 있다.

도 3은 스테이터를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 스테이터(100)는 환형의 스테이터 코어(110)를 포함한다. 스테이터 코어(110)에는 내측으로 연장 형성되는 복수 개의 티스(120)가 마련된다. 도 3에서 도시한 스테이터(100)는 총 12개의 티스(120)를 도시하고 있으나, 일 실시예에 따른 모터는 이에 한정되지 않으며, 모터의 극수에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다.

인접하는 티스(120) 사이의 공간은 코일이 감기는 슬롯공간에 해당한다.

티스(120)의 단부는 폭방향으로 확장되어 있으며, 스테이터 코어(110)의 중심(C)을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 코깅토크 절감을 위해서는 티스(120)의 선단 형상을 변경할 필요가 있다. 이를 위해, 도 3에서 도시한 바와 같이, 스테이터 코어(110)의 중심(C)을 기준으로 가상의 원(O)을 설정할 수 있다.

여기서, 가상의 원(O)은 로터 코어(210)의 외주면이나 마그넷(220)의 외주면에 해당할 수 있다. 즉, 로터 코어(210)의 내부에 마련된 포켓에 마그넷(220)이 결합되는 경우 가상의 원(O)은 로터 코어(210)의 외주면에 해당할 수 있다. 그리고 로터 코어(210)의 외주면에 마그넷(220)이 결합되는 경우 가상의 원(O)은 마그넷(220)의 외주면에 해당할 수 있다.

일 실시예에 따른 모터(10)는 반경 방향을 기준으로 티스(120)의 중심부와 가상의 원(O)과의 거리가 티스(120)의 에지부와 가상의 원(O)과의 거리가 상이하게 형성되는 스테이터(100)를 포함할 수 있다. 이는 자속이 급격하게 변하는 티스(120)의 에지부에서 마그넷(220)과의 갭을 보다 크게 하여 코깅을 절감하기 위함이다.

이와 같은 스테이터(100)는 티스(120)의 선단 형상에 따라 다음과 같은 실시예들로 실시될 수 있다. 본 발명은 다음과 같은 3가지의 실시예에 한정되지 않으며, 티스(120)의 에지부에서 마그넷(220)과의 갭을 보다 크게 형성하는 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다.

제1 실시예에 따른 스테이터

도 4는 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제1 실시예에 따른 스테이터를 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 스테이터(100)는, 티스(120)의 끝단면(121)이 수평한 평탄면으로 형성될 수 있다. 반경 방향으로 티스(120)의 폭중심(P1)을 지나는 기준선(CL)이 티스(120)의 끝단면(121)과 수직을 이룰 수 있다.

그 결과, 반경 방향으로 기준으로 티스(120)의 끝단면(121)의 폭방향 중심(P1)과 가상의 원(O) 사이의 거리를 제1 거리(D1)라 하고, 반경 방향으로 기준으로 티스(120)의 에지부(121)(P2)와 가상의 원(O) 사이의 거리를 제2 거리(D2)라 할 때, 제2 거리(D2)가 제1 거리(D1)가 크게 형성된다. 평탄하게 형성되는 티스(120)의 끝단면과 달리, 가상의 원(O)으로 표현되는 로터코어(210)의 외주면 또는 마그넷(220)의 외주면은 일정한 곡률 반경을 갖기 때문이다.

이에, 티스(120)의 에지부(P2)에서 로터코어(210) 또는 마그넷(220)과의 갭을 크게 형성하여 급격한 자속변화를 줄일 수 있다.

제2 실시예에 따른 스테이터

도 5는 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제2 실시예에 따른 스테이터를 도면이다.

도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 스테이터(100)는, 티스(120)의 끝단면(121)이 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 반경 방향으로 티스(120)의 폭중심(P1)을 정점으로 하여 티스(120)의 끝단면(121)이 모터의 중심(C)을 향하여 볼록하게 형성될 수 있다.

그 결과, 제2 거리(D2)가 제1 거리(D1)가 크게 형성된다. 가상의 원(O)으로 표현되는 로터코어(210)의 외주면 또는 마그넷(220)의 외주면은 일정한 곡률 반경을 갖기 때문이다.

제3 실시예에 따른 스테이터

도 6은 도 3의 A영역을 확대한 것으로서, 제3 실시예에 따른 스테이터를 도면이다.

도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 스테이터(100)는, 티스(120)의 끝단면(121)이 오목한 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 반경 방향으로 티스(120)의 폭중심(P1)을 정점으로 하여 티스(120)의 끝단면(121)이 모터의 중심(C)을 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 이때, 티스(120)의 끝단면(121)의 곡률반경(R1)은 가상의 원(O)의 곡률반경(R2) 보다 크게 형성될 수 있다.

그 결과, 제2 거리(D2)가 제1 거리(D1)가 크게 형성된다.

도 7은 로터의 마그넷에 대향 배치된 스테이터의 티스를 도시한 도면이며, 도 8은 도 7의 A를 확대한 것으로, 스테이터의 티스와 마그넷의 갭을 도시한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 티스(120)의 끝단면(121)이 수평한 평탄면으로 형성되기 때문에 반경 방향으로 기준으로 티스(120)의 끝단면(121)의 폭방향 중심(P1)과 마그넷(221) 사이의 거리를 제1 거리(D1)라 하고, 반경 방향으로 기준으로 티스(120)의 에지부(121)(P2)와 마그넷(221) 사이의 거리를 제2 거리(D2)라 할 때, 제2 거리(D2)가 제1 거리(D1)가 크게 형성된다. 평탄하게 형성되는 티스(120)의 끝단면과 달리, 마그넷(220)의 외주면(221)은 일정한 곡률 반경을 갖기 때문이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 스테이터
110: 스테이터 코어
111: 코일
120: 티스
200: 로터
210: 로터 코어
220: 마그넷
300: 샤프트
400: 베어링

Claims

스테이터 코어;
상기 스테이터 코어의 내측으로 연장되는 복수의 티스를 포함하고,
상기 스테이터 코어의 중심을 원중심으로 하는 가상의 원을 기준으로, 상기 티스의 끝단면의 폭중심과 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제1 거리와 상기 티스의 끝단면의 에지와 상기 가상의 원과의 반경 방향 거리인 제2 거리가 상이한 스테이터.
제1 항에 있어서,
상기 제2 거리가 상기 제1 거리보다 큰 스테이터.
제2 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 평탄면인 스테이터.
제2 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 곡면인 스테이터.
제2 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 볼록한 곡면인 스테이터.
제2 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 오목한 곡면이며,
상기 티스의 끝단면의 곡률반경은 상기 가상의 원의 곡률반경 보다 크게 형성되는 스테이터.
마그넷이 외주면에 부착된 로터;
상기 로터에 결합하는 샤프트;
상기 로터의 외측에 배치되며, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어의 내측으로 연장되는 복수의 티스를 포함하고, 상기 티스의 끝단면의 폭중심과 상기 마그넷의 외주면과의 반경 방향 거리인 제1 거리와 상기 티스의 끝단면의 에지와 상기 마그넷의 외주면과의 반경 방향 거리인 제2 거리가 상이한 스테이터
를 포함하는 모터.
제7 항에 있어서,
상기 제2 거리가 상기 제1 거리보다 큰 모터.
제8 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 평탄면인 모터.
제7 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 곡면인 모터.
제7 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 볼록한 곡면인 모터.
제7 항에 있어서,
상기 티스의 끝단면은 오목한 곡면이며,
상기 티스의 끝단면의 곡률반경은 상기 가상의 원의 곡률반경 보다 크게 형성되는 모터.