KR20200012525A - 모터 - Google Patents

Abstract

실시예는 샤프트; 상기 샤프트 외측에 배치되는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및 상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 권선되는 바디, 상기 바디의 내측에서 축 방향으로 돌출된 내측 가이드, 상기 바디의 외측에서 축 방향으로 돌출된 외측 가이드 및 상기 외측 가이드에 형성된 슬롯을 포함하고, 상기 하우징의 내주면에서 반경 방향으로 돌출된 보스는 상기 슬롯에 배치되는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터는 상기 스테이터의 슬롯과 상기 하우징의 보스의 결합에 의해 스테이터의 슬립을 방지할 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.

특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.

모터는 하우징, 샤프트(shaft), 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터(stator), 샤프트의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스테이터는 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

모터의 하우징에 스테이터를 배치하는 과정을 살펴보면, 상기 하우징을 가열한 후 상기 스테이터를 압입하는 열간압입 방식으로 상기 하우징에 스테이터를 결합시킬 수 있다.

이러한 열간압입 방식으로 스테이터와 결합된 하우징의 경우 고온의 환경에서 다시 하우징이 팽창할 수 있다. 이때, 상기 하우징과 스테이터의 열팽창 계수에 차이가 있어 하우징이 상기 스테이터보다 더 팽창할 수 있다. 그에 따라, 상기 스테이터가 하우징 내에서 회전 또는 회동하는 슬립 현상이 발생하는 문제가 있다.

특히, 상기 고온의 환경은 차량의 내부에서 빈번하게 발생할 수 있다.

따라서, 상기 고온 환경에 의해 상기 하우징이 팽창하더라도 스테이터의 회전을 방지할 수 있는 구조가 요청되고 있는 실정이다.

실시예는 하우징에 배치되는 보스를 이용하여 하우징과 스테이터 간의 조립 위치를 결정하면서도 스테이터의 슬립 또는 회전을 방지할 수 있는 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 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 권선되는 바디, 상기 바디의 내측에서 축 방향으로 돌출된 내측 가이드, 상기 바디의 외측에서 축 방향으로 돌출된 외측 가이드 및 상기 외측 가이드에 형성된 슬롯을 포함하고, 상기 하우징의 내주면에서 반경 방향으로 돌출된 보스는 상기 슬롯에 배치되는 모터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 인슐레이터는 상기 외측 가이드의 외측면에서 반경 방향으로 돌출된 두 개의 돌기를 포함하고, 상기 돌기가 원주 방향으로 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 돌기 사이에 상기 슬롯이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 보스는 상기 하우징의 저면에서 축 방향으로 돌출될 수 있다.

그리고, 상기 보스의 상면은 상기 스테이터 코어의 하면에 접촉될 수 있다.

그리고, 상기 보스의 축 방향 길이는 상기 돌기의 축 방향 길이보다 길 수 있다.

한편, 상기 보스는 경사면을 포함하는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 돌기 사이의 폭은 상부로 갈수록 좁아질 수 이TEk.

또한, 상기 보스는 엠보 공정에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 외측 가이드는 축 방향으로 상기 스테이터 코어의 요크에 오버랩되게 배치될 수 있다. 예컨데, 상기 외측 가이드는 축 방향으로 상기 스테이터 코어의 요크의 하부측에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 돌기의 단부는 상기 스테이터 코어의 외주면보다 내측에 배치될 수 있다.

한편, 상기 인슐레이터는 합성 수지 재질로 형성되며, 상기 하우징은 금속 재질로 형성되고, 상기 하우징의 열팽창 계수는 상기 인슐레이터의 열팽창 계수보다 클 수 있다.

실시예에 따른 모터는 상기 스테이터의 슬롯과 상기 하우징의 보스의 결합에 의해 스테이터의 슬립을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 슬롯은 인슐레이터의 외측 가이드에서 반경 방향으로 돌출된 두 개의 돌기 사이의 공간으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 모터는 하우징의 보스를 이용하여 스테이터가 원주 방향에 대한 기 설정된 위치에 조립되게 할 수 있다.

또한, 상기 스테이터의 슬롯에 결합되는 하우징의 보스가 스테이터 코어의 일면에 접촉됨에 따라, 상기 스테이터는 축 방향으로 기 설정된 위치에 배치될 수 있다. 이때, 상기 보스는 하우징 내면에 동일 간격으로 적어도 세 개가 배치되기 때문에, 축 방향으로 기울어지게 스테이터가 하우징 내에 배치되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 인슐레이터의 열팽창 계수보다 상기 하우징의 열팽창 계수가 크기 때문에, 고온 환경에서 하우징의 보스는 상기 돌기 사이에 끼임으로써 하우징에 대한 스테이터의 슬립을 방지할 수 있다.

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

도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 하우징을 나타내는 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 저면도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 하우징과 제1 실시예에 따른 인슐레이터의 결합을 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 하우징을 나타내는 사시도이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 저면도이고,
도 10은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 사시도이고,
도 11은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 정면도이고,
도 12는 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 하우징과 제2 실시예에 따른 인슐레이터의 결합을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

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 1에서 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100, 100a), 하우징(100, 100a)의 상부에 배치되는 커버(200), 하우징(100, 100a)의 내부에 배치되는 스테이터(300, 300a), 스테이터(300, 300a)의 내측에 배치되는 로터(400) 및 로터(400)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(300, 300a)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 샤프트(500)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 모터(1)는 하우징(100, 100a)에 형성된 보스(120, 120a)와 스테이터(300, 300a)의 인슐레이터(320, 320a)에 형성된 슬롯과의 결합을 통해 고온의 환경에서도 슬립이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미한다.

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, 100a)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 하우징(100, 100a)과 커버(200)의 결합에 의해 수용공간이 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 수용공간에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터(300, 300a), 로터(400), 샤프트(500) 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, 100a)은 내부에 스테이터(300), 로터(400) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100, 100a)의 형상이나 재질은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨데, 하우징(100, 100a)은 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 하우징을 나타내는 사시도이다. 여기서, 도 2는 제1 실시예에 따른 하우징(100)을 나타내는 도면으로서, 제2 실시예에 따른 하우징(100a)과 비교할 때, 보스의 형상에서 차이가 있다.

도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 하우징(100)은 하우징 바디(110) 및 하우징 바디(110)의 내측에 배치되는 보스(120)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 보스(120)는 바 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 하우징 바디(110) 및 보스(120)는 일체로 형성될 수 있다.

하우징 바디(110)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 하우징 바디(110)의 내에는 스테이터(300), 로터(400) 등이 배치될 수 있다.

보스(120)는 하우징 바디(110)의 내주면(111)에서 반경 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보스(120)는 하우징 바디(110)의 저면(112)에서 내주면(111)을 따라 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 보스(120)는 상기 저면(112)을 기준으로 소정의 제1 높이(H1)로 형성될 수 있다. 그리고, 보스(120)는 상면(121)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 높이(H1)는 하우징(100)의 저면(112)에서 스테이터 코어(310)까지 높이일 수 있다. 예컨데, 보스(120)의 상면(121)은 스테이터 코어(310)의 하면(311a)에 접촉될 수 있다. 그에 따라, 스테이터(300)는 축 방향에 대한 기 설정된 제1 높이(H1)를 유지하며 배치될 수 있다.

그리고, 보스(120)는 원주 방향을 따라 적어도 세 개가 동일한 간격으로 하우징 바디(110)에 배치될 수 있다. 즉, 하우징(100)의 보스(120)가 인슐레이터(320)의 돌기(324)와 세 포인트에서 결합되면서 상기 하면(311a)에 접촉되기 때문에, 스테이터(300)는 축 방향에 대한 흔들림이 방지 또는 최소화된다.

한편, 보스(120)는 엠보(embo) 공정에 의해 돌출될 수 있다. 즉, 하우징 바디(110)의 외측에 힘을 가하여 하우징 바디(110)의 내측으로 보스(120)를 돌출시킬 수 있다.

커버(200)는 상기 하우징(100)의 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.

스테이터(300)는 하우징(100)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 스테이터(300)는 열간압입 방식을 통해 하우징(100)에 결합될 수 있다. 그에 따라, 스테이터(300)는 하우징(100)의 내주면에 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(300)는 로터(400)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(300)의 내측에는 로터(400)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 저면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 상기 스테이터 코어(310)에 배치되는 인슐레이터(320) 및 상기 인슐레이터(320)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(330) 사이에 배치되어 코일(330)을 절연시킨다.

스테이터 코어(310)에는 회전 자계를 형성하는 코일(330)이 권선될 수 있다.

스테이터 코어(310)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 스테이터 코어(310)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다. 또한, 스테이터 코어(310)는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 스테이터 코어(310)는 원통 형상의 요크(311) 및 복수 개의 투스(312)를 포함할 수 있다. 그리고, 투스(312)는 코일(330)의 권선을 위해 요크(311)의 내주면에서 반경 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 여기서, 요크(311)와 투스(312)는 일체로 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 투스(312)는 로터(400)의 마그넷을 대향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 각각의 상기 투스(312)에는 코일(330)이 감긴다.

인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(330)을 절연시킨다. 여기서, 인슐레이터(320)는 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(330) 사이에 배치될 수 있다.

이때, 코일(330)은 인슐레이터(320)가 배치된 스테이터 코어(310)에 권선될 수 있다. 그리고, 코일(330)은 전원 공급에 의해 회전 자계를 형성할 수 있다.

인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)의 상측과 하측에 결합될 수 있다. 이때, 스테이터 코어(310)와의 결합을 위해 인슐레이터(320)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다. 또는, 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)에 원주 방향을 따라 배치되도록 복수 개의 단위 인슐레이터로 형성될 수 있다.

도 6은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 사시도이다.

도 6을 참조하면, 인슐레이터(320)는 코일(330)이 권선되는 바디(321), 바디(321)의 내측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 내측 가이드(322), 바디(321)의 외측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 외측 가이드(323) 및 외측 가이드(323)에 형성된 슬롯(S)을 포함할 수 있다. 이때, 인슐레이터(320)는 외측 가이드(323)의 외측면(323a)에서 반경 방향으로 돌출된 두 개의 돌기(324)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 돌기(324)가 원주 방향으로 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 슬롯(S)은 상기 돌기(324) 사이에 형성될 수 있다. 여기서, 바디(321), 내측 가이드(322), 외측 가이드(323) 및 돌기(324)는 일체로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 하우징(100)의 보스(120)는 상기 슬롯(S)에 결합되어 스테이터(300)가 원주 방향으로 슬립되는 것을 방지한다.

바디(321)에는 코일(330)이 권선될 수 있다.

바디(321)는 스테이터 코어(310)의 투스(312)에 배치되어 스테이터 코어(310)와 코일(330)을 절연되게 할 수 있다.

바디(321)는 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있으며, 바디(321)의 외측면에는 그루브(321a)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 그루브(321a)는 오목하게 형성된 홈 형상일 수 있다. 그리고, 코일(330)의 권선시, 상기 그루브(321a)는 코일(330)의 배치를 안내할 수 있다.

내측 가이드(322)는 바디(321)의 내측에 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 내측 가이드(322)는 바디(321)의 내측에서 축 방향 및 원주 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 여기서, 축 방향이라 함은 샤프트(500)의 길이 방향일 수 있다.

그에 따라, 내측 가이드(322)는 바디(321)에 권선된 코일(330)을 지지하여 코일(330)이 내측으로 이탈되는 것을 방지한다.

외측 가이드(323)는 바디(321)의 외측에 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외측 가이드(323)는 바디(321)의 외측에서 축 방향 및 원주 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

이때, 외측 가이드(323)는 요크(311)의 하면(311a)의 하측에 배치될 수 있다. 그에 따라, 외측 가이드(323)는 축 방향으로 요크(311)에 오버랩되게 배치될 수 있다.

외측 가이드(323)는 바디(321)에 권선된 코일(330)을 지지하여 코일(330)이 외측으로 이탈되는 것을 방지한다.

도 6을 참조하면, 돌기(324)는 외측 가이드(323)의 외측면(323a)에서 반경 방향으로 두 개가 돌출될 수 있다. 그리고, 상기 돌기(324)는 원주 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 슬롯(S)은 상기 돌기(324) 사이에 형성된 공간으로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 슬롯(S)은 보스(120)의 배치를 안내한다.

여기서, 상기 슬롯(S)은 돌기에 의해 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 외측 가이드(323)의 외측면(323a)에 축 방향을 따라 홈을 형성함으로써, 상기 홈이 슬롯(S)의 역할을 수행하기도 한다.

한편, 돌기(324)는 반경 방향을 기준으로 소정의 제1 길이(L)로 돌출될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 돌기(324)의 단부는 스테이터 코어(310)의 외주면(311b)보다 내측에 배치된다. 상세하게, 반경 방향을 기준으로 돌기(324)의 단부는 스테이터 코어(310)의 요크(311)의 외주면(311b)보다 내측에 배치된다.

따라서, 돌기(324)는 요크(311)의 하면(311a)의 하측에 배치될 수 있다. 그에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 돌기(324)는 축 방향으로 요크(311)에 오버랩되게 배치될 수 있다.

또한, 돌기(324)는 원주 방향으로 폭(W)을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 돌기(324)의 폭(W)은 상기 보스(120)의 열팽창에 대응한 유연성을 고려하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 돌기(324)의 폭(W)은 제1 폭이라 불릴 수 있다.

또한, 돌기(324)는 외측 가이드(323)의 상부에서 하부까지 소정의 제2 높이(H2)로 형성될 수 있다. 그에 따라, 돌기(324)의 축 방향 높이는 외측 가이드(323)의 축 방향 높이와 동일할 수 있다.

도 7은 실시예에 따른 모터의 제1 실시예에 따른 하우징과 제1 실시예에 따른 인슐레이터의 결합을 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 돌기(324) 사이에 형성된 상기 슬롯(S)에는 보스(120)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 돌기(324)는 보스(120)의 결합을 안내하여 원주 방향을 기준으로 하우징(100)의 기 설정된 위치에 스테이터(300)를 위치시킨다.

하우징(100)의 보스(120)가 스테이터(300)의 슬롯(S)에 배치될 때, 상기 보스(120)는 요크(311)의 하면(311a)에 접촉될 수 있다. 이때, 요크(311)의 하면(311a)을 기준으로 보스(120)의 제1 높이(H1)는 돌기(324)의 제2 높이(H2)보다 크다. 즉, 보스(120)의 축 방향 길이는 상기 돌기(324)의 축 방향 길이보다 길다.

그에 따라, 축 방향을 기준으로 하우징(100)의 기 설정된 위치에 스테이터(300)가 위치할 수 있다. 즉, 상기 보스(120)가 요크(311)의 하면(311a)에 접촉됨에 따라, 하우징(100)의 저면(112)에서 기 설정된 높이에 스테이터(300)가 위치하게 된다.

한편, 하우징(100)의 보스(120)가 스테이터(300)의 돌기(324) 사이에 배치시, 하우징(100)이 고온 환경에 의해 열 팽창하더라고, 하우징(100)의 보스(120)의 열팽창 계수는 인슐레이터(320)의 열팽창 계수보다 크기 때문에, 상기 보스(120)는 돌기(324)에 대해 끼임 상태가 된다. 그에 따라, 상기 스테이터(300)의 원주 방향에 대한 슬립이 방지된다.

도 8은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 하우징을 나타내는 사시도이다. 도 8을 참조하여 제2 실시예에 따른 하우징(100a)을 설명함에 있어서, 제1 실시예에 따른 하우징(100)과 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 표시될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제1 실시예에 따른 하우징(100)과 비교해 볼 때, 제2 실시예에 따른 하우징(100a)은 보스(120a)의 형상에 차이가 있다. 그리고, 제1 실시예에 따른 스테이터(300)와 비교해 볼 때, 제2 실시예에 따른 스테이터(300a)는 인슐레이터(320a)의 돌기(324a)의 형상에서 차이가 있다.

도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 하우징(100a)은 하우징 바디(110) 및 하우징 바디(110)의 내측에 배치되는 보스(120a)를 포함할 수 있다.

보스(120a)는 하우징 바디(110)의 내주면(111)에서 반경 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 보스(120a)는 하우징 바디(110)의 저면(112)에서 축 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 보스(120a)는 상기 저면(112)을 기준으로 소정의 제1 높이(H1)로 형성될 수 있다.

그리고, 보스(120a)는 원주 방향을 따라 적어도 세 개가 동일한 간격으로 하우징 바디(110)의 내주면(111)에 배치되고, 이때 보스(120a)의 상면(121)은 상기 하면(311a)에 접촉되기 때문에, 스테이터(300a)는 축 방향에 대한 흔들림이 방지 또는 최소화된다.

따라서, 상기 제1 높이(H1)는 하우징(100a)의 저면(112)에서 스테이터 코어(310)까지 높이일 수 있다. 그에 따라, 스테이터(300a)는 축 방향에 대한 기 설정된 제1 높이(H1)를 유지하며 배치될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 보스(120a)는 하우징 바디(110)의 저면(112)에서 내주면(111)을 따라 축 방향으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 보스(120a)는 상면(121)을 포함할 수 있다.

반경 방향에서 바라볼 때, 보스(120a)는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 예컨데, 보스(120a)는 하측으로 갈수록 폭이 증가하는 사다리꼴 형상의 수직 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 그에 따라, 보스(120a)는 축 방향으로 제1 각도(θ1)로 경사지게 형성된 경사면(122)을 포함할 수 있다.

한편, 보스(120a)는 엠보(embo) 공정에 의해 돌출될 수 있다. 즉, 하우징 바디(110)의 외측에 힘을 가하여 하우징 바디(110)의 내측으로 보스(120a)를 돌출시킬 수 있다.

도 9는 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 스테이터를 나타내는 저면도이고, 도 10은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 사시도이고, 도 11은 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 인슐레이터를 나타내는 정면도이다.

도 9를 참조하면, 스테이터(300a)는 스테이터 코어(310), 상기 스테이터 코어(310)에 배치되는 인슐레이터(320a) 및 상기 인슐레이터(320a)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 인슐레이터(320a)는 코일(330)이 권선되는 바디(321), 바디(321)의 내측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 내측 가이드(322), 바디(321)의 외측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 외측 가이드(323) 및 외측 가이드(323)에 형성된 슬롯(S)을 포함할 수 있다. 이때, 인슐레이터(320a)는 외측 가이드(323)의 외측면(323a)에서 반경 방향으로 돌출된 두 개의 돌기(324a)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 돌기(324a)가 원주 방향으로 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 슬롯(S)은 상기 돌기(324) 사이에 형성될 수 있다. 여기서, 바디(321), 내측 가이드(322), 외측 가이드(323) 및 돌기(324a)는 일체로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 하우징(100a)의 보스(120a)는 상기 슬롯(S)에 결합되어 스테이터(300a)가 원주 방향으로 슬립되는 것을 방지한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 돌기(324a)는 외측 가이드(323)의 외측면(323a)에서 반경 방향으로 두 개가 돌출될 수 있다. 그리고, 상기 돌기(324a)는 원주 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 슬롯(S)은 상기 돌기(324a) 사이에 형성된 공간으로 제공될 수 있다.

돌기(324a)는 반경 방향을 기준으로 소정의 제1 길이(L)로 돌출될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 돌기(324a)의 단부는 스테이터 코어(310)의 외주면(311b)보다 내측에 배치된다. 상세하게, 반경 방향을 기준으로 돌기(324a)의 단부는 스테이터 코어(310)의 요크(311)의 외주면(311b)보다 내측에 배치된다.

따라서, 돌기(324a)는 요크(311)의 하면(311a)의 하측에 배치될 수 있다. 그에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 돌기(324a)는 축 방향으로 요크(311)에 오버랩되게 배치될 수 있다.

또한, 돌기(324a)는 원주 방향으로 폭(W)을 갖도록 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

또한, 돌기(324a)는 외측 가이드(323)의 상부에서 하부까지 소정의 제2 높이(H2)로 형성될 수 있다. 그에 따라, 돌기(324a)의 축 방향 높이는 외측 가이드(323)의 축 방향 높이와 동일할 수 있다.

도 11을 참조하면, 반경 방향에서 바라볼 때, 축 방향을 기준으로 돌기(324a)는 제2 각도(θ2)로 경사지게 형성된 내측면(325)을 포함할 수 있다. 여기서, 내측면(325)은 두 개의 돌기(324a)가 원주 방향으로 서로 마주보는 면일 수 있다. 이때, 보스(120a)의 제1 각도(θ1)와 내측면(325)의 제2 각도(θ2)는 동일할 수 있다.

그에 따라, 돌기(324a) 사이의 폭(W1)은 상부로 갈수록 좁아질 수 있다. 여기서, 돌기(324a) 사이의 폭(W1)은 제2 폭이라 불릴 수 있다.

도 12는 실시예에 따른 모터의 제2 실시예에 따른 하우징과 제2 실시예에 따른 인슐레이터의 결합을 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 상기 돌기(324a) 사이에 형성된 상기 슬롯(S)에는 보스(120a)가 배치될 수 있다. 이때, 보스(120a)의 경사면(122)은 돌기(324a)의 내측면(325)에 의해 안내될 수 있다. 그리고, 보스(120a)의 경사면(122)은 돌기(324a)의 내측면(325)과 접촉되어 끼워맞춤 방식으로 보스(120a)와 돌기(324a)가 결합되게 한다. 그에 따라, 상기 돌기(324a)는 보스(120a)의 결합을 안내하여 원주 방향을 기준으로 하우징(100a)의 기 설정된 위치에 스테이터(300a)를 위치시킨다.

한편, 상술 된 제1 실시예에 따른 하우징(100)의 보스(120)의 상면(121)이 요크(311)의 하면(311a)에 접촉되는 것처럼, 제2 실시예에 따른 하우징(100a)의 보스(120a)의 상면(121)이 요크(311)의 하면(311a)에 접촉될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨데, 돌기(324a)의 내측면(325) 사이의 폭을 조절하여, 하우징(100a)의 보스(120a)의 상면(121)이 요크(311)의 하면(311a)과 이격되게 배치되게 할수도 있다. 즉, 보스(120a)의 상부측 폭에 대응하여 돌기(324a)의 내측면(325) 사이의 폭을 조절함으로써, 하우징(100)의 저면(112)을 기준으로 스테이터(300)의 축 방향 위치를 조절할 수 있다.

로터(400)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있다. 그리고, 중심부에 샤프트(500)가 결합될 수 있다.

로터(400)는 로터 코어(미도시)에 마그넷(미도시)이 결합되어 구성될 수 있다. 예컨데, 로터(400)는 상기 로터 코어의 외주면에 마그넷이 배치되는 타입으로 구성될 수 있다.

따라서, 마그넷은 스테이터(300)에 감긴 코일(330)과 회전 자계를 형성한다. 이러한 마그넷은 샤프트(500)을 중심으로 원주 방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.

그에 따라, 코일(330)과 마그넷의 전기적 상호 작용으로 로터(400)가 회전하고, 로터(400)가 회전하면 샤프트(500)가 회전하여 상기 모터(1)의 구동력이 발생된다.

한편, 로터(400)의 상기 로터 코어는 복수 개의 분할 코어가 결합되어 제작되거나 하나의 통으로 구성되는 단일 코어 형태로 제작될 수 있다. 여기서, 상기 로터 코어는 로터 코어는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시될 수 있다.

샤프트(500)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(10)에 의해 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 샤프트(500)는 로터(400)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.

버스바(600)는 스테이터(300)의 상부에 배치될 수 있다.

그리고, 버스바(600)는 스테이터(300)의 코일(330)과 전기적으로 연결될 수 있다.

버스바(600)는 버스바 바디와 상기 버스바 바디의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 바디는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다. 그리고, 상기 터미널 각각은 스테이터(300)의 코일(330)과 전기적으로 연결될 수 있다.

센서부(700)는 로터(400)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(400)의 현재 위치를 파악함으로써 샤프트(500)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(400)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(400)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(710)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 센싱 마그넷과 상기 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다.

상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주 방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다. 메인 마그넷은 모터의 로터(400)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다. 서브 마그넷은 메인 마그넷보다 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)가 관통하는 홀이 형성된다.

인쇄회로기판(720)에는 센싱 마그넷의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷의 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
100, 100a: 하우징 120, 120a: 보스
200: 커버
300, 300a: 스테이터
310: 스테이터 코어
320: 인슐레이터
331: 바디
332: 내측 가이드 333: 외측가이드
334, 324a: 돌기
330: 코일
400: 로터
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부

Claims (12)

1. 샤프트;
   상기 샤프트 외측에 배치되는 로터;
   상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 및
   상기 로터 및 상기 스테이터를 수용하는 하우징을 포함하고,
   상기 스테이터는,
   스테이터 코어,
   상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터, 및
   상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
   상기 인슐레이터는
   상기 코일이 권선되는 바디,
   상기 바디의 내측에서 축 방향으로 돌출된 내측 가이드,
   상기 바디의 외측에서 축 방향으로 돌출된 외측 가이드 및
   상기 외측 가이드에 형성된 슬롯을 포함하고,
   상기 하우징은 원통 형상의 하우징 바디와 상기 하우징 바디의 내주면에서 내측으로 돌출된 보스를 포함하며,
   상기 하우징의 상기 보스는 상기 슬롯에 배치되는 모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 상기 외측 가이드의 외측면에서 반경 방향으로 돌출된 두 개의 돌기를 포함하고,
   상기 돌기가 원주 방향으로 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 돌기 사이에 상기 슬롯이 형성되는 모터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 상기 하우징의 저면에서 축 방향으로 돌출된 모터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보스의 상면은 상기 스테이터 코어의 하면에 접촉되는 모터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보스의 축 방향 길이는 상기 돌기의 축 방향 길이보다 긴 모터.
6. 제3항에 있어서,
   상기 보스는 경사면을 포함하는 테이퍼 형상으로 형성된 모터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 돌기 사이의 폭은 상부로 갈수록 좁아지는 모터.
8. 제3항에 있어서,
   상기 보스는 상기 하우징의 내주면에 적어도 세 개가 동일한 간격으로 배치되는 모터.
9. 제3항에 있어서,
   상기 보스는 엠보 공정에 의해 형성되는 모터.
10. 제2항에 있어서,
    상기 외측 가이드는 축 방향으로 상기 스테이터 코어의 요크에 오버랩되는 모터.
11. 제10항에 있어서,
    상기 돌기의 단부는 상기 스테이터 코어의 외주면보다 내측에 배치되는 모터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 인슐레이터는 합성 수지 재질로 형성되며, 상기 하우징은 금속 재질로 형성되고,
    상기 하우징의 열팽창 계수는 상기 인슐레이터의 열팽창 계수보다 큰 모터.

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