KR20190053512A - 모터 - Google Patents

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Abstract

실시예는 샤프트; 상기 샤프트 외측에 배치되는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및 상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 소정의 제1 배치각(θ1)으로 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하며, 상기 스테이터는 복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어; 및 상기 투스에 제2 배치각(θ2)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제1 코일부: 및 상기 투스에 제3 배치각(θ3)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제2 코일부를 포함하고, 상기 제1 배치각(θ1), 제2 배치각(θ2) 및 제3 배치각(θ3)은 동일한 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터는 극간 에너지 불균형을 개선할 수 있다.

Description

모터{Motor}
실시예는 모터에 관한 것이다.
모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.
모터는 하우징(housing), 샤프트(shaft), 하우징의 내부에 배치되는 스테이터(stator), 샤프트의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 모터의 스테이터는 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 그리고, 상기 로터의 회전에 따라 샤프트 또한 회전한다.
특히, 상기 모터는 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치에 이용될 수 있다. 예컨데, 상기 모터는 전동식 조향장치(EPS; Electronic Power Steering System) 등 차량용 모터에 사용될 수 있다.
상기 모터는 개별적인 두 개의 상(U, V, W) 구현을 위해, 두 개의 코일을 각각 권선하는 듀얼 와인딩(Dual Winding) 공정을 수행할 수 있다.
이때, 단일 극성을 갖는 싱글 폴 마그넷(Single Pole Magnet)을 상기 모터의 로터에 배치하는 경우, 극간 에너지 불균형에 의해 코깅 토크(Cogging Torque)와 토크 리플(Torque Ripple) 특성이 악화되는 문제가 있다.
그에 따라, 안전성을 중요시하는 전동식 조향장치(EPS)에 배치되는 모터에는 적용할 수 없는 문제가 발생한다.
실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일 극성을 갖는 마그넷 배치시 극간 에너지 불균형을 해소할 수 있도록 듀얼 와인딩 구조를 구현한 모터를 제공한다.
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 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트 외측에 배치되는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및 상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어의 중심을 기준으로 소정의 제1 배치각(θ1)으로 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하며, 상기 스테이터는 복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어; 및 상기 투스에 제2 배치각(θ2)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제1 코일부: 및 상기 투스에 제3 배치각(θ3)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제2 코일부를 포함하고, 상기 제1 배치각(θ1), 제2 배치각(θ2) 및 제3 배치각(θ3)은 동일한 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 코일부는 제1 U상 코일, 제1 V상 코일 및 제1 W상 코일을 포함하고, 상기 제1 U상 코일, 상기 제1 V상 코일 및 상기 제1 W상 코일 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 상기 투스에 권선될 수 있다.
그리고, 상기 제2 코일부는 제2 U상 코일, 제2 V상 코일 및 제2 W상 코일을 포함하고, 상기 제2 U상 코일, 상기 제2 V상 코일 및 상기 제2 W상 코일 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 상기 투스에 권선될 수 있다.
그리고, 하나의 상기 투스에는 상기 제1 U상 코일의 일 영역과 상기 제2 U상 코일의 일 영역이 반경 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1 U상 코일의 일 영역과 상기 제2 U상 코일의 일 영역이 권선되는 상기 투스와 인접하게 배치되는 다른 투스에는 상기 제1 U상 코일의 타 영역과 상기 제2 W상 코일의 일 영역이 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 모터에는 상기 제1 U상 코일, 상기 제1 V상 코일 및 상기 제1 W상 코일은 원주 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
한편, 상기 투스는 24개일 수 있다.
그리고, 상기 마그넷은 4개일 수 있다.
또한, 상기 로터 코어는 중심을 기준으로 제1 반지름(R1)으로 형성되는 제1 면 및 제2 반지름(R2)으로 형성되는 제2 면을 포함하며, 상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)보다 크다.
그리고, 상기 제2 면에는 상기 마그넷이 배치되고, 상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)과 상기 마그넷의 두께(T)의 합과 동일하다.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 모터는 단일 극성을 갖는 마그넷과 듀얼 와인딩 구조로 배치되는 코일을 통해 극간 에너지 불균형을 해소할 수 있다. 그에 따라, 상기 모터는 EPS에 사용할 수 있다.
또한, 단일 극성 마그넷을 이용하기 때문에, 재료 비율을 50% 절감할 수 있어 원가를 개선할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터의 스테이터와 로터를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 로터를 나타내는 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 토크 리플을 나타내는 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 코깅 토크를 나타내는 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성요소가 다른 구성요소의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 '상(위) 또는 하(아래)(on or under)'로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지게 된다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(400), 스테이터(400)의 내측에 배치되는 로터(300), 로터(300)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(400)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 샤프트(500)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 모터(1)는 EPS에 사용되는 모터일 수 있다. EPS(Electronic Power Steering System)란, 모터의 구동력으로 조향력을 보조함으로써, 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공하여 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 수용공간이 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 수용공간에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 로터(300), 스테이터(400), 샤프트(500), 버스바(600), 센서부(700) 등이 배치될 수 있다. 이때, 샤프트(500)는 상기 수용공간에 회전 가능하게 배치된다. 이에, 상기 모터(1)는 샤프트(500)의 상부와 하부에 각각 배치되는 베어링(10)을 더 포함할 수 있다.
하우징(100)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 하우징(100)은 내부에 스테이터(400), 로터(300) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있다. 예컨데, 하우징(100)은 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다.
커버(200)는 상기 하우징(100)의 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 모터의 스테이터와 로터를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 로터를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 로터(300)는 스테이터(400)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 샤프트(500)가 결합될 수 있다. 여기서, 로터(300)는 스테이터(400)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 로터(300)는 로터 코어(310)와 마그넷(320)을 포함할 수 있다.
로터 코어(310)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 로터 코어(310)의 중심에는 샤프트(500)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어(310)는 중심을 기준으로 제1 반지름(R1)으로 형성되는 제1 면(311) 및 제2 반지름(R2)으로 형성되는 제2 면(312)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)보다 크다.
제1 면(311) 및 제2 면(312)은 원주 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.
상기 모터(1)의 코일과 마그넷(320)의 전기적 상호 작용으로 로터(300)가 회전하고, 로터(300)가 회전하면 샤프트(500)가 회전하여 구동력을 발생시킨다.
이러한 마그넷(320)은 제2 면(312)에 부착되어 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터(1)에 제공되는 마그넷(320)은 4개일 수 있다.
마그넷(320)은 단일 극성으로 형성될 수 있다. 예컨데, N극성을 갖는 4개의 마그넷(320)이 로터 코어(310)의 제2 면(312)에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 원가를 절감할 수 있다.
이때, 마그넷(320)은 소정의 제1 배치각(θ1)으로 제2 면(312)에 배치된다.
중심(C)에서 마그넷(320)의 중심을 잇는 가상의 선(L1)과 중심(C)에서 원주 방향으로 인접하게 배치되는 다른 마그넷(320)의 중심을 잇는 가상의 선(L1)이 이루는 제1 배치각(θ1)으로 4개의 마그넷(320)은 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 배치각(θ1)은 90도이다.
마그넷(320)은 소정의 두께(T)로 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)과 마그넷(320)의 두께(T)의 합과 동일할 수 있다.
한편, 로터(300)는 상기 마그넷을 둘러싸게 배치되는 캔 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 캔 부재는 상기 마그넷이 상기 로터 코어에서 이탈되지 않도록 고정시킨다. 또한, 상기 캔 부재는 상기 마그넷이 외부에 노출되는 것을 막을 수 있다.
스테이터(400)는 하우징(100)의 내부에 수용될 수 있다. 그리고, 스테이터(400)는 로터(300)와 전기적 상호 작용을 유발한다. 이때, 스테이터(400)는 반경 방향을 기준으로 로터(300)의 외측에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 스테이터(400)는 스테이터 코어(410), 스테이터 코어(410)에 배치되는 인슐레이터(420) 및 인슐레이터(420)에 권선되는 코일부(430, 440)를 포함할 수 있다.
도 2에 있어서, 듀얼 와인딩 구조를 구현하는 제1 코일부(430)와 제2 코일부(440) 각각은 3상을 구현하는바, 각 코일부(430, 440)에서 구현하는 상을 명확히 하기 위해 제1 코일부(430)의 각 상은 U, V, W로 도시하고, 제2 코일부(440)의 각 상은 U', V', W'로 도시한다.
스테이터 코어(410)는 원통 형상의 요크(411) 및 투스(412)를 포함할 수 있다. 여기서, 요크(411)와 투스(412)는 일체로 형성될 수 있다.
투스(412)는 코일의 권선을 위해 요크(411)에서 반경 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 모터(1)에는 24개의 투스(412)가 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 투스(412) 사이에 형성되는 슬롯(S) 또한 24개이다. 여기서, 상기 원주 방향은 상기 모터(1)의 중심(C)을 기준으로 한다. 그리고, 상기 중심(C)은 스테이터 코어(410)의 중심일 수 있다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)에 배치되어, 그 중에서도 스테이터 코어(410)의 투스(412)에 배치되어 스테이터 코어(410)와 코일부(430, 440)를 절연되게 할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(420)는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 코일부(430, 440)는 듀얼 와인딩 구조를 구현하기 때문에, 제1 코일부(430)와 제2 코일부(440)의 코일은 개별적으로 권선된다. 예컨데, 제1 코일부(430)의 코일이 권선된 후 제2 코일부(440)의 코일이 권선된다. 이때, 제1 코일부(430)와 제2 코일부(440)는 반경 방향을 기준으로 상호 이격되게 배치될 수 있다.
제1 코일부(430)는 투스(412)의 외측에 권선된다. 여기서, 외측이라 함은 투스(412)를 기준으로 요크(411)를 향하는 방향이고, 내측이라 함은 외측과 반대되는 방향을 의미한다. 예컨데, 상기 내측은 중심(C) 방향을 의미하고 상기 외측은 내측에 반대되는 방향을 의미한다.
제1 코일부(430)는 3상(U, V, W) 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 코일부(430)는 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 각각은 U상, V상 및 W상을 구현할 수 있다.
제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433)은 중심(C)을 기준으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433)은 원주 방향을 따라 두 개의 투스(412)에 함께 권선되어 순차적으로 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 U상 코일(431) 및 제1 W상 코일(433) 사이에는 제1 V상 코일(432)이 배치될 수 있다.
제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 투스(412)에 권선될 수 있다. 예컨데, 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 각각은 원주 방향을 따라 하나의 슬롯(S)을 사이에 두고 인접하게 배치되는 두 개의 슬롯(S)에 권선될 수 있다. 여기서, 인접이라 함은 소정의 간격으로 이격되게 배치되면서도 원주 방향으로 이웃하게 배치되는 것을 의미할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 U상 코일(431)은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 투스(412)에 권선될 수 있다. 그에 따라, 두 개의 투스(412)를 기준으로 제1 U상 코일(431)의 일 영역은 하나의 투스(412)에 지지되고, 타 영역은 다른 하나의 인접한 투스(412)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 또한 제1 U상 코일(431)와 동일하게 두 개의 투스(412)에 권선된다.
한편, 상기 모터(1)는 24개의 투스(412)를 포함하며, 두 개의 투스(412)마다 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433)이 순차적으로 배치되기 때문에, 상기 모터(1)의 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 각각은 4개씩 배치된다.
이때, 제1 U상 코일(431), 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 각각은 제2 배치각(θ2)으로 투스(412)에 권선된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 중심(C)에서 제1 U상 코일(431)의 중심을 잇는 가상의 선(L2)과 중심(C)에서 다른 제1 U상 코일(431)의 중심을 잇는 가상의 선(L2)이 이루는 제2 배치각(θ2)으로 4개의 제1 U상 코일(431)은 배치될 수 있다. 이때, 제2 배치각(θ2)은 90도이다. 그리고, 제1 V상 코일(432) 및 제1 W상 코일(433) 또한 동일한 제2 배치각(θ2)으로 스테이터 코어(410)에 배치된다.
제2 코일부(440)는 투스(412)의 내측에 권선된다.
제2 코일부(440)는 3상(U, V, W) 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 코일부(440)는 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 각각은 U상, V상 및 W상을 구현할 수 있다.
제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443)은 중심(C)을 기준으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이때, 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443)은 원주 방향을 따라 두 개의 투스(412)에 함께 권선되어 순차적으로 배치될 수 있다. 그에 따라, 제2 U상 코일(441) 및 제2 W상 코일(443) 사이에는 제2 V상 코일(442)이 배치될 수 있다.
제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 투스(412)에 권선될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 U상 코일(441)은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 투스(412)에 권선될 수 있다. 그에 따라, 두 개의 투스(412)를 기준으로 제2 U상 코일(441)의 일 영역은 하나의 투스(412)에 지지되고, 타 영역은 다른 하나의 인접한 투스(412)에 의해 지지될 수 있다. 이때, 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 또한 제2 U상 코일(441)와 동일하게 두 개의 투스(412)에 권선된다.
한편, 상기 모터(1)는 24개의 투스(412)를 포함하며, 두 개의 투스(412)마다 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443)이 순차적으로 배치되기 때문에, 상기 모터(1)의 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 각각은 4개씩 배치된다.
이때, 제2 U상 코일(441), 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 각각은 제3 배치각(θ3)으로 투스(412)에 권선된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 중심(C)에서 제2 U상 코일(441)의 중심을 잇는 가상의 선(L3)과 중심(C)에서 다른 제2 U상 코일(441)의 중심을 잇는 가상의 선(L3)이 이루는 제3 배치각(θ3)으로 4개의 제2 U상 코일(441)은 배치될 수 있다. 이때, 제3 배치각(θ3)은 90도이다. 그리고, 제2 V상 코일(442) 및 제2 W상 코일(443) 또한 동일한 제3 배치각(θ3)으로 스테이터 코어(410)에 배치된다.
따라서, 상기 모터(1)의 제1 배치각(θ1), 제2 배치각(θ2) 및 제3 배치각(θ3)은 동일하다.
한편, 원주 방향을 기준으로 제1 코일부(430)의 코일(431, 432, 433) 중 어느 하나의 상을 구현하는 코일(431, 432, 433)과 동일한 상을 구현하는 제2 코일부(440)의 코일(441, 442, 443) 중 어느 하나는 엇갈리게 배치될 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 U상 코일(431)의 일 영역과 제2 U상 코일(441)의 일 영역이 하나의 투스(412)에 배치될 수 있다. 이때, 제1 U상 코일(431)의 일 영역과 제2 U상 코일(441)의 일 영역은 반경 방향을 기준으로 이격되게 배치된다.
즉, 중심(C)에서 반경 방향으로 바라볼 때, 하나의 투스(412)를 이용하는 제1 U상 코일(431)의 일 영역과 제2 U상 코일(441)의 일 영역이 오버랩될 수 있다. 그에 따라, 제1 U상 코일(431)의 타 영역과 제2 U상 코일(441)의 타 영역은 오버랩되지 않는다. 또한, 하나의 투스(412)를 이용하는 제1 V상 코일(432)의 타 영역과 제2 U상 코일(441)의 타 영역은 오버랩될 수 있다.
따라서, 각각의 상을 구현하는 제1 코일부(430)의 코일(431, 432, 433)과 동일한 상을 구현하는 제2 코일부(440)의 코일(441, 442, 443)은 일 영역만이 오버랩되도록 스테이터 코어(410)에 원주 방향을 따라 배치되기 때문에, 소정의 위상차를 구현하는 토크 리플의 파형은 도 4와 같이 표시될 수 있다. 이때, 제1 코일부(430)의 토크 리플 파형과 제2 코일부(440)의 토크 리플 파형은 서로 상쇄되게 배치된다.
즉, 제1 코일부(430)의 토크 리플 파형의 산은 제2 코일부(440)의 토크 리플 파형의 골과 동일한 위상에 배치된다. 그에 따라, 제1 코일부(430)의 토크 리플 파형과 제2 코일부(440)의 토크 리플 파형은 서로 상쇄되어 오버올(OVERALL) 파형으로 표시됨을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 모터(1)의 토크 리플 특성은 개선된다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모터(1)는 코깅 토크가 개선됨을 확인할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 모터(1)는 동일한 상을 구현하는 제1 코일부(430)와 제2 코일부(440)의 상기 코일이 엇갈리게 배치됨과 동시에 동일한 상기 배치각으로 배치되기 때문에, 단일 극성을 갖는 마그넷(320)을 사용하더라도 극간 에너지를 불균형을 해소할 수 있다.
만일, 하나의 투스(412)에 동일한 상을 구현하는 두 개의 코일이 각각 권선되는 경우라면 각 코일의 모든 영역이 중첩되기 때문에 상쇄를 위한 위상차가 발생하지 않으며, 전류에 의해 만들어지는 마그네틱 포스(Magnetic Force)의 범위가 감소하여 토크가 50% 감소된다.
샤프트(500)는 베어링(10)에 의해 하우징(100)의 내부에서 회전 가능하게 배치될 수 있다.
버스바(600)는 스테이터(400)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 버스바(600)는 스테이터(400)의 코일(431, 432, 433, 441, 442, 443))과 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바(600)는 버스바 본체와 상기 버스바 본체의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 본체는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다. 그리고, 상기 터미널 각각은 스테이터(400)의 코일(431, 432, 433, 441, 442, 443)과 전기적으로 연결될 수 있다.
센서부(700)는 로터(300)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(300)의 현재 위치를 파악함으로써 회전축(400)의 회전을 감지할 수 있게 한다.
센서부(700)는 센싱 마그넷 조립체(710)와 인쇄회로기판(PCB, 720)을 포함할 수 있다.
센싱 마그넷 조립체(710)는 로터(300)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(300)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(710)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 센싱 마그넷과 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다.
상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다. 메인 마그넷은 모터의 로터(300)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다. 서브 마그넷은 메인 마그넷 보다 세분화되어 많은 극으로 이루어진다. 이에 따라, 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하며, 모터의 구동을 더 부드럽게 할 수 있다
상기 센싱 플레이트는 원판 형태의 금속 재질로 형성될 수 있다. 센싱 플레이트의 상면에는 센싱 마그넷이 결합될 수 있다. 그리고 센싱 플레이트는 샤프트(500)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 센싱 플레이트에는 샤프트(500)이 관통하는 홀이 형성된다.
인쇄회로기판(720)에는 센싱 마그넷(710)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷(610)의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 수정과 변경에 관계된 차이점들을 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 모터
10: 베어링
100: 샤프트 고정부
200: 브라켓
300: 로터 310: 로터 코어
320: 마그넷
400: 스테이터 410: 스테이터 코어
430: 제1 코일부 440: 제2 코일부
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부

Claims (10)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트 외측에 배치되는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및
    상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어의 중심을 기준으로 소정의 제1 배치각(θ1)으로 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하며,
    상기 스테이터는
    복수 개의 투스를 포함하는 스테이터 코어; 및
    상기 투스에 제2 배치각(θ2)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제1 코일부: 및
    상기 투스에 제3 배치각(θ3)으로 권선되어 3상 중 적어도 어느 하나의 상을 구현하는 복수 개의 코일을 포함하는 제2 코일부를 포함하고,
    상기 제1 배치각(θ1), 제2 배치각(θ2) 및 제3 배치각(θ3)은 동일한 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일부는 제1 U상 코일, 제1 V상 코일 및 제1 W상 코일을 포함하고,
    상기 제1 U상 코일, 상기 제1 V상 코일 및 상기 제1 W상 코일 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 상기 투스에 권선되는 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 코일부는 제2 U상 코일, 제2 V상 코일 및 제2 W상 코일을 포함하고,
    상기 제2 U상 코일, 상기 제2 V상 코일 및 상기 제2 W상 코일 각각은 원주 방향을 따라 인접하게 배치되는 두 개의 상기 투스에 권선되는 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    하나의 상기 투스에는 상기 제1 U상 코일의 일 영역과 상기 제2 U상 코일의 일 영역이 반경 방향으로 이격되게 배치되는 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 U상 코일의 일 영역과 상기 제2 U상 코일의 일 영역이 권선되는 상기 투스와 인접하게 배치되는 다른 투스에는 상기 제1 U상 코일의 타 영역과 상기 제2 W상 코일의 일 영역이 이격되게 배치되는 모터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 U상 코일, 상기 제1 V상 코일 및 상기 제1 W상 코일은 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투스는 24개인 모터.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 마그넷은 4개인 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로터 코어는 중심을 기준으로 제1 반지름(R1)으로 형성되는 제1 면 및 제2 반지름(R2)으로 형성되는 제2 면을 포함하며,
    상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)보다 큰 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 면에는 상기 마그넷이 배치되고,
    상기 제1 반지름(R1)은 상기 제2 반지름(R2)과 상기 마그넷의 두께(T)의 합과 동일한 모터.
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