KR20200026622A - 모터 - Google Patents

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Abstract

실시예는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되고, 상기 스테이터 코어의 상면과 하면 각각에서 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역에 용접에 의해 용접부가 형성되는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터의 코깅 토크 및 토크 리플은 감소될 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.
예를 들어, 상기 모터가 사용되는 전자식 파워 스티어링 시스템(Electronic Power Steering System 이하, EPS라 한다.)은 운행조건에 따라 모터의 구동을 제어하는 전자제어장치(Electronic Control Unit)를 이용하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공한다. 그에 따라, 차량의 운전자는 안전한 주행을 할 수 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.
상기 스테이터의 스테이터 코어는 하나의 단일품으로 이루어지거나 복수 개의 분할 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다.
이때, 복수 개의 분할 코어를 이용하여 스테이터 코어를 형성하는 경우 단일품으로 형성된 스테이터 코어보다 코깅 토크 및 토크 리플이 감소된다.
그러나, 용접을 통해 스테이터 코어의 측면에 용접 라인을 형성하는 경우 다시 코깅 토크 및 토크 리플이 증가하는 문제가 있다. 예컨데, 복수 개의 분할 코어로 형성된 스테이터 코어의 측면에 용접 라인을 형성하게 되면, 단일품으로 형성된 스테이터 코어와 마찬가지로 다시 코깅 토크 및 토크 리플의 품질이 좋아지지 않는다.
이러한 코깅 토크 및 토크 리플은 모터의 소음과 진동의 원인이 되기 때문에 코깅 토크 및 토크 리플을 줄이는 것이 모터의 품질을 높이는데 무엇보다 중요하다.
그에 따라, 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시켜 상기 소음 및 진동을 저감할 수 있는 구조의 모터가 요청되고 있는 실정이다.
실시예는 플레이트를 적층하여 스테이터 코어의 형성시, 플레이트의 최상단과 최하단을 일체로 형성하는 모터를 제공한다.
또한, 플레이트를 적층하여 단위 스테이터를 형성하고 상기 단위 스테이터를 원주 방향을 따라 배치하여 스테이터 코어를 형성할 때, 용접 방식을 이용하여 스테이터 코어의 일 영역을 용접함으로써 코깅 토크와 토크 리플을 저감하는 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 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되고, 상기 스테이터 코어의 상면과 하면 각각에서 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역에 용접에 의해 용접부가 형성되는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 단위 스테이터 코어는 호 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 투스부를 포함하는 시트를 축 방향으로 적층하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 용접부의 반경 방향 폭은 상기 요크의 반경 방향 폭의 0.4~0.6배일 수 있다.
또한, 상기 용접부는 레이저 용접을 통해 형성될 수 있다.
한편, 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 가이드에서 원주 방향으로 돌출된 돌기를 포함하며, 상기 돌기는 상기 단위 요크의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 돌기에 의해 상기 용접부가 형성되는 용접 포인트가 노출될 수 있다.
상기 과제는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되는 스테이터 코어 바디 및 상기 스테이터 코어 바디의 상부와 하부 각각에 배치되는 커버 시트를 포함하고, 상기 커버 시트는 링 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스부를 포함하는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 단위 스테이터 코어는 호 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 투스부를 포함하는 시트를 축 방향으로 적층하여 형성되고, 상기 시트의 투스부는 상기 커버 시트의 투스부와 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 코어의 외주면을 기준으로 서로 이웃하게 배치되는 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역과 상기 커버 시트의 외주면이 만나는 일점(P)에 용접부가 형성될 수 있다.
상기 과제는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되고, 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 가이드에서 원주 방향으로 돌출된 돌기를 포함하며, 상기 돌기는 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크의 일부를 덮도록 배치되는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 스테이터 코어의 상면을 기준으로 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역 중 일부는 상기 돌기에 의해 노출될 수 있다.
그리고, 노출된 상기 영역에는 용접에 의해 용접부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 용접부의 반경 방향 폭은 상기 단위 요크의 반경 방향 폭의 0.4~0.6배일 수 있다.
실시예에 따른 모터는 시트를 적층하여 형성된 단위 스테이터 코어를 원주 방향으로 배치하여 스테이터 코어를 형성하고, 상기 스테이터 코어의 일 영역을 용접함으로써, 코깅 토크와 토크 리플을 저감할 수 있다.
특히, 10극 12슬롯의 다극 모터의 경우 소음 및 진동이 다른 모터에 비해 더 크게 나타나기 때문에, 상기 모터는 상기 단위 스테이터 코어가 서로 접하는 영역 중 일부에 용접을 수행하여 코깅 토크와 토크 리플을 저감시킬 수 있다. 그에 딸, 상기 모터는 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
이때, 스테이터 코어의 상면 및 하면의 일부(단위 스테이터가 접하여 에어 갭이 형성되는 영역)에 용접에 의한 용접부를 형성하여 코깅 토크와 토크 리플을 더욱 저감시킬 수 있다.
나아가, 인슐레이터에 형성된 돌기를 이용하여 용접부가 형성되는 범위적 한계를 제약함으로써, 상기 모터의 균일한 품질을 유지할 수 있게 한다.
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 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 일실시예를 나타내는 사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이고,
도 6은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 모터에 있어서, 서로 이웃하게 배치되는 단위 스테이터 코어와 인슐레이터의 배치관계를 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 다른 실시예를 나타내는 사시도이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 다른 실시예를 나타내는 분해사시도이다.
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 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 일실시예를 나타내는 사시도이다. 도 1에서 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 샤프트(500)와 결합되는 로터(300), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(400), 로터(300)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(400)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 로터(300)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 모터(1)의 로터(300)는 10개의 마그넷(320)을 포함하고, 스테이터(400)는 12개의 투스(412)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 스테이터(400)에 배치되는 일 실시예에 따른 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다. 여기서, 일 실시예에 따른 스테이터 코어(410)는 제1 스테이터 코어라 불릴 수 있다.
상기, 단위 스테이터 코어(410a)는 축 방향으로 복수 개의 시트(S)를 적층하여 형성할 수 있다. 이때, 단위 스테이터 코어(410a) 사이에는 미세한 에어 갭이 형성될 수 있으며, 상기 에어 갭은 상기 모터(1)의 코깅 토크 및 토크 리플을 저감시킬 수 있는 요인이 된다.
다만, 상기 에어 갭에 의한 단위 스테이터 코어(410a) 간의 고정력이 고려되어야 하는바, 상기 단위 스테이터 코어(410a) 사이에 형성된 에어 갭 중 일부에 대한 용접을 수행하여 상기 단위 스테이터 코어(410a)를 연결함으로써, 상기 고정력을 확보할 수 있다. 또한, 일부 용접을 통해 스테이터 코어(410a) 간에 형성된 상기 에어 갭의 형성량을 기 설정된 량만큼 유지할 수 있다.
이에, 축 방향을 기준으로 스테이터 코어(410)의 상면과 하면 각각에서 상기 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 요크(411a)가 서로 만나는 영역(A) 중 일부에 용접에 의한 용접부(Y)를 형성함으로써, 상기 모터(1)의 코깅 토크 및 토크 리플은 저감될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)의 소음 및 진동 또한 저감될 수 있다.
이러한, 상기 모터(1)는 EPS에 사용되는 모터일 수 있다. EPS(Electronic Power Steering System)는, 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 로터(300), 스테이터(400) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변경될 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 1 내지 도 2를 참조하면, 로터(300)는 스테이터(400)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 샤프트(500)가 압입 방식으로 결합될 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 중심(C) 방향을 의미하고 상기 외측은 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
그리고, 로터(300)는 스테이터(400)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 로터(300)는 로터 코어(310) 및 로터 코어(310)의 외주면에 원주 방향을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷(320)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 로터 코어(310)의 외주면에는 기 설정된 간격으로 상호 이격되게 10개의 마그넷(320)이 배치될 수 있다. 여기서, 마그넷(320)은 로터 마그넷 또는 드라이브 마그넷이라 불릴 수 있다. 이때, 로터(300)는 로터 코어(310)의 외주면에 복수 개의 마그넷(320)이 배치되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 로터(300)는 로터 코어(310)의 내부에 마그넷(320)이 배치되는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입으로 형성될 수도 있다.
로터 코어(310)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 그리고, 로터 코어(310)의 중심(C)에는 샤프트(500)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다.
마그넷(320)은 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)에 감긴 코일(430)과 회전 자계를 형성한다. 이러한 마그넷(320)은 샤프트(500)를 중심으로 원주 방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.
그에 따라, 코일(430)과 마그넷(320)의 전기적 상호 작용으로 로터(300)가 회전하고, 로터(300)의 회전에 연동하여 샤프트(500)가 회전함으로써 상기 모터(1)의 구동력이 발생된다.
한편, 로터(300)는 마그넷(320)이 부착된 로터 코어(310)를 덮도록 배치되는 캔(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 캔은 외부 충격이나 물리, 화학적인 자극으로부터 로터 코어(310)와 마그넷(320)을 보호하면서 로터 코어(310)와 마그넷(320)으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 캔은 로터 코어(310)에서 마그넷(320)이 이탈되는 것을 방지한다.
스테이터(400)는 하우징(100)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 스테이터(400)는 열간압입 방식을 통해 하우징(100)에 결합될 수 있다. 그에 따라, 스테이터(400)는 하우징(100)의 내주면에 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(400)는 로터(300)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(400)의 내측에는 로터(300)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스테이터(400)는 스테이터 코어(410), 상기 스테이터 코어(410)에 배치되는 인슐레이터(420) 및 상기 인슐레이터(420)에 권선되는 코일(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430) 사이에 배치되어 코일(430)을 절연시킬 수 있다.
스테이터 코어(410)에는 회전 자계를 형성하는 코일(430)이 권선될 수 있다.
도 3을 참조하면, 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다.
스테이터 코어(410)는 요크(411), 상기 요크(411)에서 반경 방향으로 돌출된 투스(412) 및 요크(411)에 형성된 용접부(Y)를 포함할 수 있다. 여기서, 요크(411)는 반경 방향에 대한 소정의 폭(W1)을 갖도록 형성될 수 있다.
요크(411)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 요크(411)는 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 요크(411a)가 원주 방향을 따라 배치됨으로써 형성될 수 있다.
복수 개의 투스(412)는 요크(411)의 내주면에서 반경 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 여기서, 투스(412)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 투스(412) 사이에는 코일(430)의 권선을 위한 슬롯이 형성될 수 있다. 이때, 투스(412)는 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 투스(412a)일 수 있다.
그리고, 투스(412)에는 코일(430)이 권선될 수 있다. 이때, 투스(412)와 코일(430) 사이에는 인슐레이터(420)가 배치되어 투스(412)와 코일(430)을 절연시킬 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 단위 스테이터 코어(410a)는 호 형상의 단위 요크(411a)와 상기 단위 요크(411a)에서 반경 방향으로 돌출된 단위 투스(412a)를 포함할 수 있다.
이때, 단위 스테이터 코어(410a)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 시트(S)를 적층하여 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 시트(S)는 호 형상의 요크부(411b)와 상기 요크부(411b)에서 반경 방향으로 돌출된 투스부(412b)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 시트(S)가 축 방향으로 적층됨에 따라, 복수 개의 요크부(411b)는 단위 요크(411a)를 형성하고, 복수 개의 투스부(412b)는 단위 투스(412a)를 형성할 수 있다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430)을 절연시키도록 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 그리고, 코일(430)은 인슐레이터(420)가 배치된 스테이터 코어(410)에 권선될 수 있다. 그에 따라, 코일(430)은 전원 공급에 의해 회전 자계를 형성할 수 있다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)의 상측과 하측에 결합될 수 있다. 이때, 스테이터 코어(410)와의 결합을 위해 인슐레이터(420)는 하나의 단일품으로 형성될 수 있다. 또는, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)에 원주 방향을 따라 배치되도록 복수 개의 단위 인슐레이터로 형성될 수도 있다.
도 6은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어와 인슐레이터를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 인슐레이터(420)는 코일(430)이 권선되는 바디(421), 바디(421)의 내측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 내측 가이드(422), 바디(421)의 외측에서 축 방향으로 돌출되게 연장된 외측 가이드(423) 및 외측 가이드(423)에서 원주 방향으로 돌출된 돌기(424)를 포함할 수 있다. 이때, 돌기(424)는 외측 가이드(423)의 측면(423a)의 하측 일영역에서 원주 방향으로 돌출될 수 있다. 그에 따라, 돌기(424)는 스테이터 코어(410)를 구성하는 요크(411)의 상면 및 하면의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
여기서, 바디(421), 내측 가이드(422), 외측 가이드(423) 및 돌기(424)는 일체로 형성될 수 있다.
바디(421)에는 코일(430)이 권선될 수 있다.
바디(421)는 스테이터 코어(410)의 투스(312)에 배치되어 스테이터 코어(410)와 코일(430)을 절연되게 할 수 있다.
바디(421)는 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있으며, 바디(421)의 외측면에는 그루브(421a)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 그루브(421a)는 오목하게 형성된 홈 형상일 수 있다. 그리고, 코일(430)의 권선시, 상기 그루브(421a)는 코일(430)의 배치를 안내할 수 있다.
내측 가이드(422)는 바디(421)의 내측에 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 내측 가이드(422)는 바디(421)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(422)는 바디(421)에 권선된 코일(430)을 지지하여 코일(430)이 내측으로 이탈되는 것을 방지한다.
외측 가이드(423)는 바디(421)의 외측에 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외측 가이드(423)는 바디(421)의 외측에서 축 방향 및 원주 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 그에 따라, 외측 가이드(423)는 단위 요크(411a)의 내주면에 배치되는 제1 외측 가이드부(423b)와 단위 요크(411a)에 대해 축 방향으로 배치되는 제2 외측 가이드부(423c)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 외측 가이드부(423b)와 제2 외측 가이드부(423c)는 일체로 형성될 수 있다.
이때, 외측 가이드(423)는 단위 요크(411a)에 축 방향으로 돌출된 일부가 걸치도록 배치될 수 있다. 예컨데, 제2 외측 가이드부(423c)는 단위 요크(411a)에 축 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 외측 가이드(423)의 제2 외측 가이드부(423c)는 축 방향으로 단위 요크(411a)의 일 영역에 오버랩되게 배치될 수 있다.
외측 가이드(423)는 바디(421)에 권선된 코일(430)을 지지하여 코일(430)이 외측으로 이탈되는 것을 방지한다.
도 6을 참조하면, 돌기(424)는 외측 가이드(423)의 측면(423a)에서 원주 방향으로 돌출될 수 있다. 이때, 돌기(424)는 단위 요크(411a)의 상면 및 하면의 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 그리고, 돌기(424)는 단위 요크(411a)의 상면 및 하면의 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 돌기(424)는 반경 방향에 대한 소정의 폭(W2)으로 형성될 수 있다. 이때, 돌기(424)의 반경 방향 폭(W2)은 외측 가이드(423)의 반경 방향 폭(W4)보다 작다.
한편, 돌기(424)는 단위 요크(411a)의 상면을 기준으로 소정의 축 방향 높이를 갖는 판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 요크(411)의 상면을 기준으로 돌기(424)의 축 방향 높이는 외측 가이드(423)의 축 방향 높이보다 작다.
돌기(424)가 단위 요크(411a)의 일부를 덮도록 배치되는 것을 고려해 볼 때, 외측 가이드(423)를 원주 방향으로 연장하여 돌기(424)를 대신할 수도 있으나, 돌기(424)를 외측 가이드(423)의 측면(423a)에서 돌출되게 형성하는 것이 재료비 절감의 측면에서 장점이 된다.
도 7은 실시예에 따른 모터에 있어서, 서로 이웃하게 배치되는 단위 스테이터 코어와 인슐레이터의 배치관계를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 단위 스테이터 코어(410a)가 원주 방향으로 이웃하게 배치된 상태에서 인슐레이터(420)가 배치될 수 있다. 또는, 인슐레이터(420)가 배치된 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향으로 배치할 수도 있다.
그에 따라, 서로 이웃하게 배치되는 인슐레이터(420)의 돌기(424)는 스테이터 코어(410)의 요크(411)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
스테이터 코어(410)의 상면과 하면 각각에 있어서, 상기 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 요크(411a)가 서로 접촉하여 만나는 영역이 형성될 수 있다. 여기서, 단위 요크(411a)가 서로 접촉하여 만나는 영역 중 요크(411)의 상면 및 하면에 배치되는 영역(A)은 접촉 영역이라 불릴 수 있다.
그리고, 돌기(424)는 상기 영역(A)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 돌기(424)는 상기 영역(A)의 내측을 덮도록 배치될 수 있다. 그에 따라, 돌기(424)에 의해 상기 영역(A) 중 외측 일부만 노출된다. 여기서, 돌기(424)에 의해 노출된 상기 영역(A)은 용접 포인트(A1)로 제공될 수 있다. 이때, 돌기(424)에 의해 노출된 상기 영역(A)은 노출 영역이라 불릴 수 있다.
그리고, 노출된 상기 영역(A)에 용접에 의해 용접부(Y)가 형성될 수 있다. 즉, 용접 포인트(A1)에 용접부(Y)가 형성될 수 있다. 여기서, 용접부(Y)는 스테이터 코어(410)의 상면 및 하면에 형성될 수 있으며, 소정의 폭(W3)을 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 용접부(Y)의 반경 방향 폭(W3)은 요크(411)의 반경 방향 폭(W1)의 0.4~0.6배일 수 있다. 바람직하게, 용접부(Y)의 반경 방향 폭(W3)은 요크(411)의 반경 방향 폭(W1)의 0.5배일 수 있다. 그에 따라, 상기 영역(A) 전부에 대해 용접부(Y)를 형성하는 경우보다 상술 된 에어 갭을 더 확보할 수 있기 때문에, 용접부(Y)를 상기 영역(A)의 노출된 일부에만 형성함으로써, 상기 모터(1)의 코깅 토크 및 토크 리플은 더욱 저감될 수 있다.
한편, 상기 모터(1)의 인슐레이터(420)는 돌기(424)를 이용하여 요크(411)의 상면 및 하면의 일부를 덮도록 배치되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
예컨데, 기 설정된 반경 방향 폭(W3)으로 용접부(Y)를 형성할 수 있다면 돌기(424)가 인슐레이터(420)에서 삭제될 수도 있다.
그러나, 스테이터 코어(410)에 인슐레이터(420)가 배치된 상태에서 용접부(Y)를 형성하게 되면, 상기 돌기(424)에 의해 과도한 용접부(Y)의 형성이 방지될 수 있다. 또한, 상기 돌기(424)에 의해 기 설정된 반경 방향에 대한 폭(W3)으로 용접부(Y)를 형성할 수 있기 때문에, 코깅 토크 및 토크 리플에 대한 일정한 수치를 유지할 수 있어 상기 모터(1)의 일관된 품질을 유지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 용접부(Y)는 요크(411)의 상면 및 하면에 형성될 수 있다. 이때, 용접부(Y)는 요크(411)의 상면을 기준으로 외측에 배치될 수 있다. 예컨데, 용접부(Y)는 용접 포인트(A1)에 형성될 수 있다.
그리고, 용접부(Y)는 레이저 용접에 의해 형성될 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 9는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 대한 다른 실시예를 나타내는 분해사시도이다.
다른 실시예에 따른 스테이터 코어(450)는 일 실시예에 따른 스테이터 코어(410)를 대신하여 스테이터(400)에 배치될 수 있다. 여기서, 다른 실시예에 따른 스테이터 코어(410-1)는 제2 스테이터 코어라 불릴 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 다른 실시예에 따른 스테이터 코어(450)를 설명함에 있어서, 일 실시예에 따른 스테이터 코어(410)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 기재되는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 스테이터 코어(450)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되는 스테이터 코어 바디(451) 및 스테이터 코어 바디(451)의 상부와 하부 각각에 배치되는 커버 시트(452)를 포함할 수 있다. 그리고, 서로 이웃하게 배치되는 상기 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 요크(411a)가 서로 만나는 영역과 상기 커버 시트(452)의 외주면이 만나는 일점(P)에 용접부(Y)가 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 스테이터 코어(450)는 요크(411) 및 요크(411)에서 반경 방향으로 상호 이격되어 돌출된 복수 개의 투스(412)를 포함할 수 있다.
즉, 다른 실시예에 따른 스테이터 코어(450)는 상기 스테이터 코어(410)의 상부와 하부 각각에 커버 시트(452)를 배치한 형태로 실시될 수 있다는 점에서 차이가 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 스테이터 코어(450)의 용접부(Y)의 위치가 상기 스테이터 코어(410)에 형성된 용접부(Y)가 다르다는 점에서 차이가 있다.
상기 커버 시트(452)는 스테이터 코어 바디(451)의 상부와 하부를 지지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 커버 시트(452)는 링 형상의 요크부(452a)와 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스부(452b)를 포함할 수 있다. 여기서, 요크부(452a)와 복수 개의 투스부(452b)는 일체로 형성될 수 있다.
이때, 상기 단위 스테이터 코어(410a)는 평면상 호 형상의 요크부(411a)와 반경 방향으로 돌출된 투스부(412b)를 포함하는 시트(S)를 축 방향으로 적층하여 형성된다. 그에 따라, 시트(S)의 투스부(412b)는 상기 커버 시트(452)의 투스부(452b)와 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 스테이터 코어(450)의 용접부(Y)는 서로 이웃하게 배치되는 상기 단위 스테이터 코어(410a)의 단위 요크(411a)가 서로 만나는 영역과 상기 커버 시트(452)의 외주면이 만나는 일점(P)에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 일점(P)은 용접 포인트로 제공될 수 있다.
그에 따라, 용접부(Y)는 스테이터 코어 바디(451)의 최상층과 최하층에 배치되는 시트(S)와 커버 시트(452)를 연결하여, 스테이터 코어 바디(451)에 커버 시트(452)를 고정할 수 있다.
이때, 상기 스테이터 코어(450)의 용접부(Y)는 점 용접되기 때문에, 상기 에어 갭을 고려해 볼 때 상기 모터(1)의 코깅 토크 및 토크 리플을 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)의 소음 및 진동 또한 저감될 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(300)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.
버스바(600)는 스테이터(400)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 버스바(600)는 스테이터(400)의 코일(430)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(400)의 코일(430)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 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(300)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(300)의 위치를 검출되게 한다. 여기서, 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.
상기 메인 마그넷은 모터의 로터(300)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다.
상기 서브 마그넷은 상기 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. 상기 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
10: 베어링
100: 하우징
200: 커버
300: 로터
310: 로터 코어 320: 마그넷
400: 스테이터
410, 450: 스테이터 코어 410a: 단위 스테이터 코어
411: 요크 412: 투스
420: 인슐레이터 424: 돌기
430: 코일
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부
Y: 용접부

Claims (13)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
    상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되고,
    상기 스테이터 코어의 상면과 하면 각각에서 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역에 용접에 의해 용접부가 형성되는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위 스테이터 코어는 호 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 투스부를 포함하는 시트를 축 방향으로 적층하여 형성되는 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용접부의 반경 방향 폭은 상기 요크의 반경 방향 폭의 0.4~0.6배인 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용접부는 레이저 용접을 통해 형성되는 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    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 가이드에서 원주 방향으로 돌출된 돌기를 포함하며,
    상기 돌기는 상기 단위 요크의 일부를 덮도록 배치되는 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌기에 의해 상기 용접부가 형성되는 용접 포인트가 노출되는 모터.
  7. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
    상기 스테이터 코어는
    복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되는 스테이터 코어 바디 및
    상기 스테이터 코어 바디의 상부와 하부 각각에 배치되는 커버 시트를 포함하고,
    상기 커버 시트는 링 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스부를 포함하는 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위 스테이터 코어는 호 형상의 요크부와 상기 요크부에서 반경 방향으로 돌출된 투스부를 포함하는 시트를 축 방향으로 적층하여 형성되고,
    상기 시트의 투스부는 상기 커버 시트의 투스부와 축 방향으로 오버랩되는 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스테이터 코어의 외주면을 기준으로 서로 이웃하게 배치되는 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역과 상기 커버 시트의 외주면이 만나는 일점(P)에 용접부가 형성되는 모터.
  10. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 코어, 상기 스테이터 코어에 배치되는 인슐레이터 및 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하며,
    상기 스테이터 코어는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향을 따라 배치하여 형성되고,
    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 가이드에서 원주 방향으로 돌출된 돌기를 포함하며,
    상기 돌기는 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크의 일부를 덮도록 배치되는 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스테이터 코어의 상면을 기준으로 상기 단위 스테이터 코어의 단위 요크가 서로 만나는 영역 중 일부는 상기 돌기에 의해 노출되는 모터.
  12. 제11항에 있어서,
    노출된 상기 영역에는 용접에 의해 용접부가 형성되는 모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 용접부의 반경 방향 폭은 상기 단위 요크의 반경 방향 폭의 0.4~0.6배인 모터.
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