KR20190083147A

KR20190083147A - 모터

Info

Publication number: KR20190083147A
Application number: KR1020180000730A
Authority: KR
Inventors: 원주연; 정효연; 이동근
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2019-07-11
Also published as: KR102517118B1

Abstract

실시예는 관통홀을 포함하는 스테이터, 상기 관통홀 내에 배치되는 원통형의 로터, 상기 로터의 중심 영역에 형성되어 회전축이 결합되는 로터 중심축 및 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 1 자석 및 제 2 자석; 을 포함하고, 상기 로터는, 외곽부, 상기 외곽부와 상기 로터의 중심축 사이에 형성된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 복수의 단위 패턴 및 상기 단위 패턴 내에 형성된 중공부를 포함하고, 상기 외곽부는 상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석이 배치된 외주면 및 상기 복수의 단위 패턴과 접촉하는 내주면을 포함하고, 상기 외곽부의 내주면은 상기 로터 중심축을 향한 방향인 제 1 방향으로 돌출된 제 1 돌출부를 더 포함하고, 상기 제 1 방향에서, 상기 제 1 돌출부의 최대 길이는 상기 각 단위 패턴의 최대 길이보다 큰 모터를 개시한다.

Description

모터{MOTOR}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

일반적으로,　모터는 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전하게 된다. 이때, 로터에 삽입된 회전축도 회전하게 되어 회전 구동력을 발생시킨다.

그리고 모터는 최근 자동차, 가전, 로봇 등에서 사용되며, 수요가 급증하고 있다. 다만, 로터는 회전축이 회전하는 축 방향으로 금속판을 단순 적층한 형태일 수 있다. 이에, 로터는 전자기적 영향을 받지 않는 부분에도 금속판으로 형성되어 무게가 증감하는 문제가 존재한다.

또한, 모터는 로터의 무게로 인해 출력밀도가 저하되는 한계가 존재한다.

본 발명의 실시예는 경량화된 모터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예는 출력 밀도가 개선된 모터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예는 토크 감소를 방지하는 모터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예는 로터 외각에 구조적 강성 확보에 따른 내구성이 향상된 모터를 제공하는 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 관통홀을 포함하는 스테이터, 상기 관통홀 내에 배치되는 원통형의 로터, 상기 로터의 중심 영역에 형성되어 회전축이 결합되는 로터 중심축 및 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 1 자석 및 제 2 자석; 을 포함하고, 상기 로터는, 외곽부, 상기 외곽부와 상기 로터의 중심축 사이에 형성된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 복수의 단위 패턴 및 상기 단위 패턴 내에 형성된 중공부를 포함하고, 상기 외곽부는 상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석이 배치된 외주면 및 상기 복수의 단위 패턴과 접촉하는 내주면을 포함하고, 상기 외곽부의 내주면은 상기 로터 중심축을 향한 방향인 제 1 방향으로 돌출된 제 1 돌출부를 더 포함하고, 상기 제 1 방향에서, 상기 제 1 돌출부의 최대 길이는 상기 단위 패턴 각각의 최대 길이보다 크다.

상기 외곽부의 외주면 상에는 상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석 사이에서 공간을 이루며 형성된 제 1 이격부를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치될 수 있다.

상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치될 수 있다.

상기 외곽부의 내주면은 상기 제 1 돌출부와 이격 되고 상기 제 1 방향으로 돌출되는 제 2 돌출부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 3 자석을 더 포함하고, 상기 제 3 자석은 상기 제 2 자석과 이웃할 수 있다.

상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석 사이에 공간을 이루며 형성된 제 2 이격부를 더 포함하고, 상기 제 2 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치될 수 있다.

상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치될 수 있다.

상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나는 단면의 크기가 상기 제 1 이격부 또는 제 2 이격부 중 어느 하나의 단면의 크기의 110% 내지 350%일 수 있다.

상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향에서 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나의 폭은 상기 중심축에 인접할수록 작을 수 있다.

상기 제 1 방향에서 상기 외곽부는 제 1 두께를 갖고, 상기 제 1 방향에서 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나는 제 2 두께를 갖고, 상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께 보다 작을 수 있다.

상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께 대비 80% 내지 110% 일 수 있다.

상기 패턴부는 상기 로터 외부로 노출될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터는 관통홀을 포함하는 스테이터, 상기 관통홀 내에 배치되는 원통형의 로터, 상기 로터의 중심 영역에 형성되어 회전축이 결합되는 로터 중심축 및 상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 1 자석, 제 2 자석 및 제 3 자석을 포함하고, 상기 로터는, 외곽부, 상기 외곽부와 상기 로터의 중심축 사이에 형성된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 복수의 단위 패턴 및 상기 단위 패턴 내에 형성된 중공부를 포함하고, 상기 외곽부는 상기 제 1 자석, 상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석이 배치된 외주면 및 상기 복수의 단위 패턴과 접촉하는 내주면을 포함하고, 상기 외곽부의 내주면은 상기 로터 중심축을 향한 방향인 제 1 방향으로 돌출된 제 1 돌출부 및 상기 제 1 돌출부와 인접하여 배치되고 상기 제 1 방향으로 돌출된 제 2 돌출부를 더 포함하고, 상기 제 1 돌출부와 상기 제 2 돌출부 사이에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치될 수 있다.

상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석 사이에 공간을 이루며 형성된 제 1 이격부를 더 포함하고, 상기 제 1 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치될 수 있다.

상기 패턴부는 상기 로터 외부로 노출될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 출력 밀도가 개선된 모터를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 토크 감소를 방지하는 모터를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 로터 외각에 구조적 강성 확보에 따른 내구성이 향상된 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 모터의 측부 단면도이고,
도 2는 경량화를 위한 일반적인 모터의 측부 단면도이고,
도 3은 도 2의 모터의 A에서 A'까지의 단면도이고,
도 4는 도 3의 4 영역의 자계해석 분포를 나타내는 이미지이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 측부 단면도이고,
도 6은 도 5의 모터의 B에서 B'까지의 단면도이고,
도 7은 도 6의 7 영역을 확대한 확대도이다.
도 8은 도 7의 8 영역을 확대한 확대도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터의 측부 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 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 설명하는 데 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.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 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 관계 없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

우선, 도 1을 참조하여 일반적인 모터(10)에 관해 설명한다.

도 1은 일반적인 모터의 측부 단면도이다.

일반적인 모터(10)는 회전축(100)과, 로터(200)와, 스테이터(400)를 포함할 수 있다.

회전축(100)은 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(400) 간에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 회전축(100)이 회전할 수 있다. 회전축(100)은 외부 장치에 동력을 전달할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(400)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다.

한편, 로터(200)는 원형의 얇은 강판 형태를 가지는 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 원통 형태로 실시될 수 있다. 로터(200)의 중심에는 회전축(100)이 결합하기 위한 홀이 배치될 수 있다.

자석(미도시)은 로터(200)의 외주면 또는 내측에 배치될 수 있다. 자석이 로터(200)의 외주면에 부착되는 SPM(Surface Permanent Magnet) 타입의 경우, 복수 개의 자석은 일정 간격으로 로터(200)의 외주면 따라 배치될 수 있다. 또는, 자석이 로터(200)의 내측으로 매립되는 IPM(Interior Surface Magnet) 타입의 경우, 복수 개의 자석은 일정 간격으로 로터(200)의 내측에 매립될 수 있다. 그리고 로터(200)는 캔부재(미도시)를 포함할 수 있다. 캔부재(미도시)는 자석을 둘러싸서 자석이 로터에서 이탈되지 않도록 고정시키며 자석이 노출되는 것을 막는다.

스테이터(400)에는 로터(200)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위해 코일이 감길 수 있다. 코일을 감기 위한 스테이터(400)의 구체적인 구성은 다음과 같다. 스테이터(400)는 복수 개의 티스를 포함하는 스테이터 코어를 포함할 수 있다. 스테이터 코어는 환형의 요크 부분이 마련되고, 요크에서 중심방향으로 코일이 감기는 티스가 마련될 수 있다. 티스는 요크 부분의 외주면을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 한편, 스테이터 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터 코어는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.

모터(10)는 버스바(450)를 포함할 수 있다. 버스바(450)는 스테이터(400) 위에 배치될 수 있다. 버스바(450)는 환형의 몰드부재 내부에 터미널을 포함할 수 있다.

모터의 하우징(900)은 내부에 로터(200)와 스테이터(400)를 수용할 수 있다. 하우징(900)은 몸체와 브라켓을 포함할 수 있다. 몸체는 원통 형상을 갖는다. 몸체는 알루미늄 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 몸체는 상부가 개방된다. 브라켓은 몸체의 개방된 상부를 덮는다. 몸체의 내측에는 스테이터(400)가 위치하며, 스테이터(400)의 내측에 로터(200)가 배치될 수 있다. 브라켓의 중심부에는 베어링이 배치될 수 있다. 베어링은 이중 사출되어 브라켓과 일체일 수 있다.

센싱 자석(600)은 로터(200)와 연동하도록 회전축(100)에 결합되어 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 장치이다.

인쇄회로기판(700)에는 센싱 자석(600)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있다. 센서는 센싱 자석(600)의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성한다.

다음은 도 2 내지 도 4를 참조하여, 경량화를 위한 일반적인 모터(20)에 대해 추가적으로 설명한다. 여기서, 도 1의 모터(10)와 동일하며 중복되는 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 2는 경량화를 위한 모터의 측부 단면도이고, 도 3은 도 2의 모터의 상부 단면도이고, 도 4는 도 3의 4영역의 자계해석 분포를 나타내는 이미지이다.

경량화를 위한 모터(20)는 회전축(100), 로터(200), 자석(300) 및 스테이터(400)를 포함한다.

로터(200)와 스테이터(400)는 전기적으로 상호작용할 수 있다. 전기적 상호 작용이 유발되면, 로터(200)는 회전할 수 있다. 회전축(100)도 로터(200)의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 회전축(100)은 다양한 디바이스의 동력체와 연결되어 동력체에 동력을 전달할 수 있다. 회전축(100)은 로터(200), 자석(300) 및 스테이터(400)에 의해 둘러싸일 수 있다. 로터(200), 자석(300) 및 스테이터(400)는 로터(200), 자석(300) 및 스테이터(400) 순으로 중심축(C)으로부터 이격 거리가 길 수 있다. 또한, 회전축(100)은 로터(200), 자석(300) 및 스테이터(400)를 관통할 수 있다.

로터(200)는 회전축(100)과 접하며 회전축(100)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 로터(200)는 회전축(100)이 관통하는 홀을 포함할 수 있다. 그리고 홀에 회전축(100)이 삽입될 수 있다.

또는, 로터(200)는 회전축(100)과 일체로 형성될 수 있다.

로터(200)는 패턴부(210)와 로터 코어(220)를 포함할 수 있다.

먼저, 로터 코어(220)는 홈을 포함할 수 있다. 홈은 로터(200) 내면에 형성될 수 있다. 즉, 홈은 로터 코어(220) 내측에 배치될 수 있다.

패턴부(210)는 회전축(100)이 삽입되는 홀이 배치되거나 회전축(100)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 패턴부(210)는 회전축(100)에 인접하게 배치될 수 있다. 패턴부(210)는 회전축(100)과 접하게 배치될 수 있다. 이에, 패턴부(210)는 회전축(100)과 접촉할 수 있다.

또한, 패턴부(210)는 복수의 개구를 포함할 수 있다. 패턴부(210)는 복수의 개구에 의해 격자 구조를 이룰 수 있다. 이에 따라, 로터(200)는 관통된 홀에 인접하게 격자 구조가 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 모터(20)는 로터(200) 내측에 개구를 포함하는 패턴부가 위치하여 스테이터(400)와 로터(200) 사이에서 로터(200) 외측에서 발생하는 전기적 상호 작용이 저해되지 않을 수 있다. 그리고 패턴부(210)는 개구를 포함하므로, 실시예에 따른 모터(20)는 제조 비용이 저감되며, 모터의 무게가 감소하여 모터의 출력 밀도는 개선되는 효과를 제공할 수 있다. 여기서, 출력 밀도는 모터의 출력 대비 모터의 사이즈를 의미하며, 출력 밀도의 개선은 모터가 동일 출력(토크) 하에서 모터의 사이즈(크기)가 감소함을 의미한다.

자석(300)은 로터 코어(220) 상에 배치될 수 있다. 로터 코어(220)는 로터(200)의 외측에 배치될 수 있다. 또한, 변형예로 로터 코어(220)는 홈이 중공일 수 있다. 예컨대, 로터 코어(220)는 패턴부(210)를 내부에 포함하도록 배치될 수 있다. 이러한 경우, 로터 코어(220)의 내측면이 회전축(100)에 접할 수 있다. 이에 따라, 패턴부(210)가 회전축(100)에 접하지 않고, 로터 코어(220)의 내측면이 회전축(100)에 접하여 회전축(100)과 로터(200)간의 결합력이 개선될 수 있다.

자석(300)은 복수 개의 극으로 착자될 수 있다. 자석(300)은 중심이 중심축(C)과 동일하도록 배치될 수 있다. 이에, 자석(300)은 로터(200)와 중심축(C)이 동일할 수 있다. 이러한 자석(300)은 로터 코어(220)의 회전 위치를 검출하기 위한 시그널을 유발할 수 있다. 또한, 자석(300)은 링 형태로 구현될 수 있다. 자석(300)은 중심에 회전축(100)이 관통하는 홀을 포함할 수 있다.

스테이터(400)는 회전축(100), 로터(200) 및 자석(300)이 삽입되는 관통홀을 포함할 수 있다. 스테이터(400)는 중심축(C)을 기준으로 회전축(100), 로터(200) 및 자석(300) 대비 가장 큰 직경을 이룰 수 있다.

다만, 도 4를 참조하면, 경량화를 위한 패턴부(210)의 형성에 따라 로터 코어(220)의 두께가 얇아지고, 이로 인하여 자석(300)과 자석(300) 사이의 이격 영역(A)에 자기 포화 현상에 의해 자기 저항이 높게 되어 모터의 출력 밀도가 감소하고, 토크가 감소하는 문제가 있다.

또한, 경량화에 따라 로터 코어(220)의 두께가 전체적으로 얇아지며, 패턴부(210)의 체적비가 증가함에 따라 모터(20)의 구조적 강성을 신뢰하기 어려운 문제가 있다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 설명한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 모터(20)와 동일하며 중복되는 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 측부 단면도이고, 도 6은 도 5의 모터의 B에서 B'까지의 단면도이고, 도 7은 도 6의 7 영역을 확대한 확대도이고, 도 8은 도 7의 8영역을 확대한 확대도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(20)는 회전축(100), 로터(500), 자석(300) 및 스테이터(400)를 포함한다.

로터(500)와 스테이터(400)는 전기적으로 상호작용할 수 있다. 전기적 상호 작용이 유발되면, 로터(500)는 회전할 수 있다. 회전축(100)도 로터(500)의 회전에 연동하여 회전할 수 있다. 회전축(100)은 다양한 디바이스의 동력체와 연결되어 동력체에 동력을 전달할 수 있다.

회전축(100)은 로터(500), 자석(300) 및 스테이터(400)에 의해 둘러싸일 수 있다. 로터(500), 자석(300) 및 스테이터(400)는 로터(500), 자석(300) 및 스테이터(400) 순으로 중심축(C)으로부터 이격 거리가 길 수 있다. 또한, 회전축(100)은 로터(500), 자석(300) 및 스테이터(400)를 관통할 수 있다.

로터(500)는 회전축(100)과 접하며 회전축(100)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 로터(500)는 회전축(100)과 일체로 형성되거나, 회전축(100)이 관통하는 제 1 관통홀을 포함할 수 있다. 그리고 제 1 관통홀에 회전축(100)이 삽입될 수 있다.

로터(500)는 패턴부(510)와 외곽부(520)를 포함할 수 있다. 이러한 로터(500)는 메탈 3D Printing 기술 중 PBF(Power Bed Fusion) 방식으로 구현되는 것이 바람직하다.

패턴부(510)는 복수의 단위 패턴(511)을 포함하며, 복수의 단위 패턴(511) 각각은 중공부(511a)를 갖는 각형 또는 원형 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 패턴부(510)는 격자 구조 또는 벌집 구조를 형성할 수 있다.

패턴부(510)는 외부로 노출될 수 있다.

한편, 패턴부(510)는 외부로 노출되지 않고, 로터(500) 내부에만 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 모터(20)는 로터(500) 내측에 복수의 중공부(511a)를 포함하는 패턴부(510)가 위치하여 스테이터(400)와 로터(500) 사이에서 로터(500) 외측에서 발생하는 전기적 상호 작용이 저해되지 않을 수 있다. 그리고 패턴부(510)는 중공부(511a)를 포함하므로, 실시예에 따른 모터(20)는 제조 비용이 저감되며, 모터의 무게가 감소하여 모터의 출력 밀도는 개선되는 효과를 제공할 수 있다. 여기서, 출력 밀도는 모터의 출력 대비 모터의 사이즈를 의미하며, 출력 밀도의 개선은 모터가 동일 출력(토크) 하에서 모터의 사이즈(크기)가 감소함을 의미한다.

또한, 패턴부(510)의 중심축에서는 제 1 관통홀이 형성될 수 있다.

즉, 패턴부(510)는 회전축(100)에 인접하게 배치될 수 있으며, 패턴부(510)는 회전축(100)과 접하게 배치될 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 패턴부(510)와 회전축(100) 사이에는 패턴이 형성되지 않은 비 패턴 로터 코어부(530)가 배치될 수 있다.

한편, 패턴부(510)에는 조립을 위한 지그가 안착 되기 위한 지그홀(미도시)이 형성될 수 있다.

외곽부(520)는 로터(500)의 최외각을 이루며, 외주면(521)과 내주면(522)을 포함한다.

외주면(521)은 스테이터(400)에 대향하며, 내주면(522)은 중심축(C)에 대향한다.

또한, 외주면(521)에는 복수의 자석(300)이 배치되고, 내주면(522)에는 복수의 돌출부(522a, 522b)가 중심축(C) 측으로 돌출된다.

한편, 외주면(521)에는 복수의 자석(300)의 배치를 가이드 하기 위한 가이드 돌기(미도시)가 형성될 수 있다.

여기서, 도 7을 참조하면, 복수의 자석(300)은 외곽부(520)의 외주면(521)을 따라 이웃하며 이격 되도록 배치된 제 1 자석(310), 제 2 자석(320) 및 제 3 자석(330)을 포함할 수 있다.

외곽부(520)의 외주면(521) 상에서 제 1 자석(310) 및 제 2 자석(320)은 서로 이격 되어 제 1 이격부(S1)를 형성할 수 있다. 또한, 외곽부(520)의 외주면(521) 상에서 제 2 자석(320) 및 제 3 자석(330)은 서로 이격 되어 제 2 이격부(S2)를 형성할 수 있다.

여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 단면도 상에서 제 1 자석(310)과 제 2 자석(320)의 상부를 잇는 가상의 직선을 통해 제 1 이격부(S1)는 소정의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제 2 자석(320)과 제 3 자석(330)의 상부를 잇는 가상의 직선을 통해 제 2 이격부(S2)는 소정의 면적을 가질 수 있다.

한편, 제 1 이격부(S1)와 제 2 이격부(S2)의 면적이 동일한 것이 바람직하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 돌출부(522a, 522b)는 외곽부(520)의 내주면(522)을 따라 이웃하며 이격 되도록 배치된 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)를 포함할 수 있다.

제 1 돌출부(522a)와 제 2 돌출부(522b) 각각은 외곽부(520)의 내주면(522)에서 로터(500)의 중심축(C) 측으로 연장되는 방향인 제 1 방향으로 돌출되도록 형성된다.

여기서, 외곽부(520)와 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)는 모두 일체로 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 제 1 방향에서 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)가 형성된 영역에서는 외곽부(520)의 두께가 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)가 형성되지 않은 영역에 비해 크게 형성된다.

이를 통해, 로터(500) 외곽부(520)의 구조적 강성을 확보할 수 있다.

여기서, 제 1 돌출부(522a) 또는 제 2 돌출부(522b)는 제 1 방향과 수직한 제 2 방향에서의 폭이 로터(500)의 중심축(C)에 인접할수록 점차적 또는 단계적으로 작아질 수 있다.

즉, 로터(500)의 내부는 경량화를 위해 최대한 패턴부(510)의 면적 비율을 크게 하며, 로터(500)의 외부는 구조적 강성 및 자기 저항을 감소하기 위해 외곽부(520)의 면적 비율을 크게 할 수 있다.

한편, 제 1 돌출부(522a)는 로터(500)의 중심축(C)에서 제 1 이격부(S1)의 중심을 잇는 가상의 직선(L1) 내에 배치되며, 제 2 돌출부(522b)는 로터(500)의 중심축(C)에서 제 2 이격부(S2)의 중심을 잇는 가상의 직선(L2) 내에 배치될 수 있다.

한편, 동일 단면에서 제 1 돌출부(522a)의 면적은 제 1 이격부(S1)의 면적 대비 110% 내지 350%로 형성될 수 있다. 또한, 동일 단면에서 제 2 돌출부(522b)의 면적은 제 2 이격부(S2)의 면적 대비 110% 내지 350%로 형성될 수 있다.

여기서, 제 1 돌출부(522a)의 면적이 제 1 이격부(S1)의 면적 대비 110% 이하로 설정되는 경우, 자석(300)이 배치되지 않은 영역인 제 1 이격부(S1)에 대응되는 로터(500) 외곽부(520)에서 자기 포화 현상에 의해 자기 저항이 높게 되어 모터(20)의 성능이 감소되는 문제가 방지하기 어렵다.

또한, 제 1 돌출부(522a)의 면적이 제 1 이격부(S1)의 면적 대비 350% 이상으로 설정되는 경우, 제 1 돌출부(522a)가 형성된 외곽부(520)가 필요 이상으로 두께 및 면적이 증대되어, 모터(20)의 경량화를 유지하지 못하는 문제가 있다.

한편, 제 1 방향에서 외곽부(520)는 제 1 두께(T1)를 갖고, 제 1 돌출부(522a)는 제 2 두께(T2)를 가지며, 제 1 두께(T1)는 제 2 두께(T2) 대비 80% 내지 110%로 형성될 수 있다.

여기서, 외곽부(520)의 제 1 두께(T1)가 제 1 돌출부(522a)의 제 2 두께(T2) 대비 80% 이하로 설정되는 경우, 자석(300)이 배치되지 않은 영역인 제 1 이격부(S1)에 대응되는 로터(500) 외곽부(520)에서 자기 포화 현상에 의해 자기 저항이 높게 되어 모터(20)의 성능이 감소되는 문제가 방지하기 어렵다.

또한, 외곽부(520)의 제 1 두께(T1)가 제 1 돌출부(522a)의 제 2 두께(T2) 대비 110% 이상으로 설정되는 경우, 제 1 돌출부(522a)가 형성된 외곽부(520)가 필요 이상으로 두께 및 면적이 증대되어, 모터(20)의 경량화를 유지하지 못하는 문제가 있다.

한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 패턴부(510)의 복수의 단위 패턴(511)은 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)의 크기에 비해 매우 작게 형성되므로, 제 1 돌출부(522a)와 제 2 돌출부(522b) 사이에는 복수 개의 단위 패턴(511)이 배치될 수 있다.

또한, 가상의 제 1 직선(L1) 상에서 로터(500)의 중심축(C)과 제 1 돌출부(522a) 사이에는 복수 개의 단위 패턴(511)이 배치될 수 있다.

또한, 가상의 제 2 직선(L2) 상에서 로터(500)의 중심축(C)과 제 2 돌출부(522b) 사이에는 복수 개의 단위 패턴(511)이 배치될 수 있다.

이로써, 로터(500)를 경량화할 수 있다. 여기서, 각각의 단위 패턴(511)은 다양한 방향에서 측정한 길이(W) 중 최대 길이(W1)가 대략 0.5mm 내지 5mm로 설정될 수 있으며, 단위 패턴(511)의 최대 길이(W1)는 제 1 돌출부(522a) 또는 제 2 돌출부(522b)를 다양한 방향에서 측정한 길이(D) 중 최대 길이(D1) 대비 5% 내지 50%로 형성될 수 있으며, 제 1 돌출부(522a) 및 제 2 돌출부(522b)를 둘러싸도록 배치된 복수 개의 단위 패턴(511)이 이루는 벌집 구조를 통해 로터(500)의 구조적 신뢰성을 확보할 수 있다.

자석(300)은 로터(500)의 외곽부(520)의 외주면(521) 상에 배치될 수 있다.

자석(300)은 복수 개의 극으로 착자될 수 있다. 이러한 자석(300)은 로터(500)의 회전 위치를 검출하기 위한 시그널을 유발할 수 있다. 또한, 자석(300)은 링 형태로 구현될 수 있다.

스테이터(400)는 회전축(100), 로터(500) 및 자석(300)이 삽입되는 제 2 관통홀을 포함할 수 있다. 스테이터(400)의 제 2 관통홀에는 회전축(100), 로터(500) 및 자석(300)이 배치될 수 있다.

스테이터(400)는 중심축(C)을 기준으로 회전축(100), 로터(500) 및 자석(300) 대비 가장 큰 직경을 이룰 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

관통홀을 포함하는 스테이터;
상기 관통홀 내에 배치되는 원통형의 로터;
상기 로터의 중심 영역에 형성되어 회전축이 결합되는 로터 중심축; 및
상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 1 자석 및 제 2 자석; 을 포함하고,
상기 로터는,
외곽부;
상기 외곽부와 상기 로터의 중심축 사이에 형성된 패턴부; 를 포함하고,
상기 패턴부는 복수의 단위 패턴 및 상기 단위 패턴 내에 형성된 중공부를 포함하고,
상기 외곽부는 상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석이 배치된 외주면 및 상기 복수의 단위 패턴과 접촉하는 내주면을 포함하고,
상기 외곽부의 내주면은 상기 로터 중심축을 향한 방향인 제 1 방향으로 돌출된 제 1 돌출부를 더 포함하고,
상기 제 1 방향에서, 상기 제 1 돌출부의 최대 길이는 상기 단위 패턴 각각의 최대 길이보다 큰 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 외곽부의 외주면 상에는 상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석 사이에서 공간을 이루며 형성된 제 1 이격부를 더 포함하는 모터.
제 2항에 있어서,
상기 제 1 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치된 모터.
제 3항에 있어서,
상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치된 모터.
제 1항에 있어서,
상기 외곽부의 내주면은 상기 제 1 돌출부와 이격 되고 상기 제 1 방향으로 돌출되는 제 2 돌출부를 더 포함하는 모터.
제 5항에 있어서,
상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 3 자석을 더 포함하고,
상기 제 3 자석은 상기 제 2 자석과 이웃한 모터.
제 6항에 있어서,
상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석 사이에 공간을 이루며 형성된 제 2 이격부를 더 포함하고,
상기 제 2 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치된 모터.
제 7항에 있어서,
상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치된 모터.
제 7항에 있어서,
상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나는 단면의 크기가 상기 제 1 이격부 또는 제 2 이격부 중 어느 하나의 단면의 크기의 110% 내지 350%인 모터.
제 7항에 있어서,
상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향에서 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나의 폭은 상기 중심축에 인접할수록 작은 모터.
제 7항에 있어서,
상기 제 1 방향에서 상기 외곽부는 제 1 두께를 갖고,
상기 제 1 방향에서 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나는 제 2 두께를 갖고,
상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께보다 작은 모터.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 두께는 상기 제 2 두께 대비 80% 내지 110%인 모터.
제 1항에 있어서,
상기 패턴부는 상기 로터 외부로 노출된 모터.
관통홀을 포함하는 스테이터;
상기 관통홀 내에 배치되는 원통형의 로터;
상기 로터의 중심 영역에 형성되어 회전축이 결합되는 로터 중심축; 및
상기 스테이터와 상기 로터 사이에 배치되는 제 1 자석, 제 2 자석 및 제 3 자석; 을 포함하고,
상기 로터는,
외곽부;
상기 외곽부와 상기 로터의 중심축 사이에 형성된 패턴부; 를 포함하고,
상기 패턴부는 복수의 단위 패턴 및 상기 단위 패턴 내에 형성된 중공부를 포함하고,
상기 외곽부는 상기 제 1 자석, 상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석이 배치된 외주면 및 상기 복수의 단위 패턴과 접촉하는 내주면을 포함하고,
상기 외곽부의 내주면은 상기 로터 중심축을 향한 방향인 제 1 방향으로 돌출된 제 1 돌출부 및 상기 제 1 돌출부와 인접하여 배치되고 상기 제 1 방향으로 돌출된 제 2 돌출부를 더 포함하고,
상기 제 1 돌출부와 상기 제 2 돌출부 사이에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치된 모터.
제 13항에 있어서,
상기 제 1 자석 및 상기 제 2 자석 사이에 공간을 이루며 형성된 제 1 이격부를 더 포함하고,
상기 제 1 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치된 모터.
제 14항에 있어서,
상기 중심축과 상기 제 1 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치된 모터.
제 14항에 있어서,
상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석 사이에 공간을 이루며 형성된 제 2 이격부를 더 포함하고,
상기 제 2 돌출부는 상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 배치된 모터.
제 16항에 있어서,
상기 중심축과 상기 제 2 이격부의 중심을 잇는 가상의 직선 내에 상기 패턴부의 단위 패턴이 복수 개 배치된 모터.
제 14항에 있어서,
상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향에서 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부 중 어느 하나의 폭은 상기 중심축에 인접할수록 작은 모터.
제 14항에 있어서,
상기 패턴부는 상기 로터 외부로 노출된 모터.