KR20200042813A - 중공축 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 중공축 모터는 원통 형상의 하우징(11); 상기 하우징(11)의 상부에 결합되는 상부 커버(12); 상기 하우징(11)의 하부에 결합되는 하부 커버(15); 상기 하우징(11)의 내부에 위치하는 스테이터 어셈블리(20); 및 상기 스테이터 어셈블리(20)의 내부에 위치하여 회전하는 로터 어셈블리(30)를 포함하여 이루어지고, 상기 로터 어셈블리(30)는 중공축(31), 상기 중공축(31)의 외주에 결합된 로터 코어(32), 및 상기 로터 코어(32)의 외주에 부착된 복수 개의 마그넷(33)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

중공축 모터{Hollow Shaft Motor}
본 발명은 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 통합 브레이크 시스템에 사용되는 중공축 모터에 절곡된 형태의 중공축과 새로운 하우징 구조를 적용함으로써, 중공축과 하우징을 프레스 가공에 의하여 생산이 가능하도록 함으로써 제조 비용을 낮추고 조립성 및 생산성을 증대시킨 모터에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 시스템은 브레이크에 작용하는 힘을 증폭시키기 위해 마스터 실린더에서 압력을 발생시켜 제동이 필요한 모듈에 압력을 제공한다. 이와 같이 마스터 실린더에 압력을 발생시키는 장치로 중공축 모터가 사용되고 있다. 이러한 중공축 모터는 속이 비어있는 샤프트, 즉 중공축을 모터의 원리에 의해 회전시키고, 중공축의 내부에 스크류를 적용하여 스크류의 회전 운동을 직선운동으로 변환하는 원리를 이용하고 있다. 스크류의 직선 운동은 피스톤을 작동시켜 마스터 실린더 내에 필요한 압력을 생성하거나 제거하는 작용을 한다.
최근 통합 전자 브레이크 시스템(IDB: Integrated Dynamic Brake)에는 이러한 중공축을 갖는 모터를 주로 사용하고 있다. 이와 같은 모터의 중공축은 중공축 내부에서 작동하는 스크류와 피스톤에 의해서 큰 압력을 발생시켜야 하기 때문에 중공축을 지지하는 베어링에는 상당한 축방향 하중이 작용한다. 따라서, 중공축의 회전을 지지하기 위하여 4점 접촉 볼베어링(four point contact ball bearing)을 적용하기도 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0001681호에서는 중공축과 하우징을 프레스 가공에 의해 제조할 수 있는 구조의 모터에 대하여 개시하고 있다. 여기서, 하우징의 하부 쪽은 닫혀진 구조이기 때문에 조립이 어렵고, 4점 접촉 볼베어링을 설치하기 어려운 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0006535호에서는 하우징의 하부 쪽을 개방시켜 별도의 커버를 조립하는 구조에 대하여 제시하고 있으며, 하우징은 딥 드로잉과 같은 프레스 가공에 의해 제조되는 기술에 대하여 제시하고 있다. 이러한 구조에 의하면, 중공축을 지지하는 베어링을 지지하기 위해 하우징의 하부 쪽에 별도의 커버를 조립하여 중공축에 걸리는 하중을 지지할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 조립성과 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 구조의 중공축 모터를 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 중공축과 하우징을 프레스 가공에 의하여 생산이 가능하도록 함으로써 제조 비용을 낮추고 조립성 및 생산성을 증대시킬 수 있는 새로운 구조의 중공축 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 중공축 모터는
원통 형상의 하우징(11);
상기 하우징(11)의 상부에 결합되는 상부 커버(12);
상기 하우징(11)의 하부에 결합되는 하부 커버(15);
상기 하우징(11)의 내부에 위치하는 스테이터 어셈블리(20); 및
상기 스테이터 어셈블리(20)의 내부에 위치하여 회전하는 로터 어셈블리(30);
를 포함하여 이루어지고, 상기 로터 어셈블리(30)는 중공축(31), 상기 중공축(31)의 외주에 결합된 로터 코어(32), 및 상기 로터 코어(32)의 외주에 부착된 복수 개의 마그넷(33)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 중공축(31)은
원통형의 요크 결합부(311)와, 요크 결합부(311)의 지름보다 더 큰 지름을 갖는 상부 베어링 지지부(312)와, 상부 베어링 지지부(312)의 하부에 내측으로 절곡된 형상의 상부 베어링 안착부(313)와, 상기 요크 결합부(311)의 하부로 돌출된 하부 베어링 지지부(316)를 포함하여도 좋다.
본 발명에서, 상기 상부 커버(12)의 중앙 부분으로부터 하부로 연장된 하부 슬리브(12D)가 형성되며, 상기 하부 슬리브(12D)는 상기 요크 결합부(311)의 내부로 연장되는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 하부 슬리브(12D)의 상부 쪽에는 상부 베어링(13)이 결합되며, 상기 상부 베어링(13)의 외륜은 상기 상부 베어링 지지부(312)의 회전을 지지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 하우징의 하부 중심부에는 하부로 돌출된 하부 돌출부(115)가 형성되고, 상기 하부 돌출부(115)의 중앙의 공간은 하부 개방부(116)를 이루게 되며, 하부 돌출부(115)는 재료가 절곡되어 하부로부터 상부로 연장된 하부 베어링 안착부(117)를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 하부 베어링 안착부(117)에는 하부 베어링(14)의 상부가 안착되고, 상기 하부 베어링(14)의 외주는 상기 하부 돌출부(115)의 내측에 압입되며, 상기 하부 베어링(14)은 상기 중공축(31)의 회전을 지지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 하부 돌출부(115)의 외주면에 결합되는 하부 커버(15)를 더 포함하여도 좋다.
본 발명에서, 상기 하부 베어링(14)과 상기 하부 커버(15) 사이의 공간에 삽입되어 상기 하부 베어링(14)의 축방향 하중을 지지하기 위한 스토퍼(16)를 더 포함하여도 좋다.
본 발명에서, 상기 스토퍼(16)는 상기 하부 커버(15)와 일체로 형성된 하나의 부재이어도 좋다.
본 발명은 모터의 중공축과 하우징을 프레스 가공에 의하여 생산이 가능하도록 함으로써 제조 비용을 낮추고 조립성 및 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 중공축 모터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중공축 모터를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A' 방향으로 절단하여 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 중공축 모터의 중공축을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 중공축 모터의 상부 커버와 하우징을 위로부터 바라본 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중공축 모터의 상부 커버와 하우징을 아래로부터 바라본 사시도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 중공축 모터(100)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중공축 모터(100)를 분해하여 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A' 방향으로 절단하여 바라본 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 중공축 모터(100)는 하우징(11)과, 하우징(11) 내측에 결합되는 스테이터 어셈블리(20)와, 스테이터 어셈블리(20)의 내측에 위치하는 로터 어셈블리(30)로 이루어진다.
하우징(11)은 트랜스퍼 금형과 같은 프레스 가공 설비에 의해 연속적인 공정을 통해 제조가 가능하다. 하우징(11)은 원통 형상의 몸체부(111)를 가지며 상부 및 하부가 개방된 형상을 갖는다. 하우징(11)의 상부 쪽으로 개방된 부분은 상부 개방부(112)이며, 이 상부 개방부의 주위로 수평 방향으로 연장된 플랜지부(113)가 형성된다. 상부 개방부(112)에는 상부 커버(12)가 결합된다. 플랜지부(113)는 브레이크 시스템의 블럭(도시되지 않음)과 결합된다. 몸체부(111)의 하부에는 수평방향으로 중심쪽을 향해 연장되는 저면부(114)가 형성되며, 저면부(114)의 중심부에는 하부로 돌출된 하부 돌출부(115)가 형성된다. 하부 돌출부(115)의 중앙의 공간은 하부 개방부(116)를 이루게 되며, 하부 돌출부(115)는 프레스 가공에 의해 재료가 절곡되어 하부로부터 상부로 연장된 하부 베어링 안착부(117)를 형성한다.
하부 돌출부(115)는 재료가 절곡되어 겹쳐진 구조를 가짐으로써 강도가 보강되기 때문에 하부 베어링(14)에 하중이 많이 걸리더라도 이를 지지하는데 도움이 된다. 하부 돌출부(115)의 내측면에는 하부 베어링(14)이 압입되어 결합되며, 하부 베어링(14)의 외륜의 상부는 하부 베어링 안착부(117)에 지지된다. 하부 베어링 안착부(117)의 중심 부분의 개방된 공간 및 하부 개방부(116)에는 에는 중공축(31)의 하부 말단 부분이 위치한다. 하부 베어링 안착부(117)는 바람직하게 저면부(114)보다 높은 위치에서 내부로 절곡되어 연장된다. 이를 통해, 하부 베어링(14)의 안정적인 지지가 가능한 구조를 갖는다.
상부 커버(12)는 원판 형상을 가지며 그 외주 부분이 하부로 연장되어 있다. 이 연장된 부분의 외주면은 하우징(11)의 상부 개방부(112) 내측에 압입되어 결합된다. 상부 커버(12)의 중앙 부분에 형성된 중앙 공간(12A)에는 중공축(31)의 회전에 의해 상하로 이동하기 위한 피스톤(도시되지 않음)이 위치한다. 상부 커버(12)의 일측에는 터미널 공간(12B)이 형성되어 있어, 버스바 터미널(25)이 외부 전원과 연결될 수 있도록 한다. 상부 커버(12)의 상부에는 반경방향으로 돌출된 복수 개의 결합 돌기(12C)가 형성되어 있다. 이 결합 돌기(12C)와 대응하는 하우징(11)의 상부 개방부(112) 둘레에는 결합 홈(112A)이 형성되어 있어, 결합 돌기(12C)가 결합 홈(112A)에 끼워져 결합되도록 하고 있다.
중앙 공간(12A)은 하부로 연장되어 있는데, 중앙 공간(12A)을 이루도록 상부 커버(12)의 중앙 부분으로부터 하부로 연장된 하부 슬리브(12D)가 형성된다. 하부 슬리브(12D)의 상부 쪽에는 상부 베어링(13)이 결합된다. 상부 베어링(13)의 외륜은 중공축(31)의 상부에 지지되어, 중공축(31)의 회전을 지지한다. 하부 슬리브(12D)는 중공축(31)의 중앙의 공간에서 하부로 연장되어 있는데, 이러한 구조를 통해 중공축(31)과 슬리브의 내측의 중앙 공간(12A)을 어느 정도 독립적으로 구분해주고 있다. 이를 통해, 상하 운동을 하는 피스톤(도시되지 않음)의 운동 공간을 독립적으로 확보할 수 있는 잇점이 있다.
하부 커버(15)는 하우징(11)의 하부 돌출부(115)에 결합되어 하부 개방부(116)를 덮는다. 하부 커버(15)는 하부 돌출부(115)의 외측에 압입되거나, 탭 가공을 통해 나사 결합으로 결합하여도 좋다. 하부 돌출부(115)의 내주면의 공간에는 스토퍼(16)가 위치하는데, 스토퍼(16)는 하부 베어링(14)과 하부 커버(15) 사이에 개재되어 하부 베어링(14)에 걸리는 축방향 하중을 지지하는 구조를 가진다. 이러한 스토퍼(16)는 하부 커버(15)와 별개의 부재이어도 좋고, 별개의 부재가 아닌 하부 커버(15)와 일체로 형성되어 하나의 부재를 이루도록 하여도 좋다.
스테이터 어셈블리(20)는 하우징(11)의 몸체부(111) 내측에 압입되어 고정되는 스테이터 코어(21)와, 스테이터 코어(21)의 상부에 결합되는 상부 인슐레이터(22) 및 하부에 결합되는 하부 인슐레이터(23)를 포함한다. 각 인슐레이터에는 코일(도시되지 않음)이 권선되고, 이 코일은 상부 인슐레이터(22)의 상부에 결합되어 있는 버스바 하우징(24)의 버스바(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다. 버스바는 버스바 터미널(25)에 전기적으로 연결되어 외부 전원이 인가될 수 있다. 버스바 터미널(25)는 터미널 커버(26)에 의해 둘러싸여 보호되고 있다.
로터 어셈블리(30)는 스테이터 어셈블리(20)의 내측에 위치하여 회전한다. 이를 위해 중공축(31)과, 중공축(31)의 외주에 결합된 로터 코어(32)와, 로터 코어(32)의 외주에 부착된 복수 개의 마그넷(33)을 포함한다. 중공축(31)의 상세한 구조는 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 중공축 모터(100)의 중공축(31)을 나타낸 사시도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공축(31)은 원통형의 요크 결합부(311)를 갖는다. 요크 결합부(311)의 외주면에는 로터 코어(32)가 결합된다. 로터 코어(32)의 외주면에는 복수 개의 마그넷(33)이 부착된다. 필요에 따라, 로터 코어(32)가 생략되고, 복수 개의 마그넷(33)이 요크 결합부(311)의 외주면에 직접 부착될 수도 있다.
요크 결합부(311)의 상부에는 요크 결합부(311)의 지름보다 더 큰 지름을 갖는 상부 베어링 지지부(312)가 형성된다. 상부 베어링(13)의 외륜은 상부 베어링 지지부(312)의 회전을 지지한다. 상부 베어링 지지부(312)의 하부에는 내측으로 절곡된 형상의 상부 베어링 안착부(313)를 갖는다. 또한, 상부 베어링 안착부(313)로부터 하부로 연장되어 그 지름이 요크 결합부(311)의 지름으로 축소되도록 절곡되어 연결되는 부분은 제1 축경부(314)이다. 요크 결합부(311)의 하부로부터 지름이 축소되도록 절곡되어 연결된 부분은 제2 축경부(315)가 된다. 요크 결합부(311)의 하부로 제2 축경부(315)로부터 돌출된 하부 베어링 지지부(316)로 이루어진다. 하부 베어링 지지부(316)의 회전은 하부 베어링(14)에 의하여 지지된다.
도 5는 본 발명에 따른 중공축 모터의 하우징(11)과 상부 커버(12)를 위로부터 바라본 사시도이고, 도 6은 아래로부터 바라본 사시도이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 하우징(11)의 상부 개방부(112)에는 상부 커버(12)가 결합된다. 상부 커버(12)의 외주면은 상부 개방부(112)의 내주면에 압입되어 결합되며, 상부 커버(12)에 형성된 복수 개의 결합 돌기(12C)는 하우징(11)의 상부 개방부(112)의 둘레에 형성된 결합 홈(112A)에 끼워져 결합된다. 상부 커버(12)의 일측에는 버스바 터미널(25)이 통과되고 터미널 커버(26)가 결합되는 터미널 공간이 형성된다. 상부 커버(12)의 하부 슬리브(12D)는 하부로 연장되어 그 내부의 중앙 공간(12A)에 피스톤의 상하 작동을 위한 볼스크류 및 너트(도시되지 않음)가 위치한다. 하부 슬리브(12D)는 중공축(31)의 요크 결합부(311) 내측으로 연장되어, 중공축(31)의 내부에서 볼스크류 등이 위치하는 공간을 구획한다.
이상에서 설명한 본 발명의 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
11: 하우징 12: 상부 커버
12A: 중앙 공간 12B: 터미널 공간
12C: 결합 돌기 12D: 하부 슬리브
13: 상부 베어링 14: 하부 베어링
15: 하부 커버 16: 스토퍼
20: 스테이터 어셈블리 21: 스테이터 코어
22: 상부 인슐레이터 23: 하부 인슐레이터
24: 버스바 하우징 25: 버스바 터미널
26: 터미널 커버 30: 로터 어셈블리
31: 중공축 32: 로터 코어
33: 마그넷 100: 중공축 모터
111: 몸체부 112: 상부 개방부
112A: 결합 홈 113: 플랜지부
114: 저면부 115: 하부 돌출부
116: 하부 개방부 117: 하부 베어링 안착부
311: 요크 결합부 312: 상부 베어링 지지부
313: 상부 베어링 안착부 314: 제1 축경부
315: 제2 축경부 316: 하부 베어링 지지부

Claims (9)

  1. 원통 형상의 하우징(11);
    상기 하우징(11)의 상부에 결합되는 상부 커버(12);
    상기 하우징(11)의 하부에 결합되는 하부 커버(15);
    상기 하우징(11)의 내부에 위치하는 스테이터 어셈블리(20); 및
    상기 스테이터 어셈블리(20)의 내부에 위치하여 회전하는 로터 어셈블리(30);
    를 포함하여 이루어지고, 상기 로터 어셈블리(30)는 중공축(31), 상기 중공축(31)의 외주에 결합된 로터 코어(32), 및 상기 로터 코어(32)의 외주에 부착된 복수 개의 마그넷(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중공축(31)은
    원통형의 요크 결합부(311)와, 요크 결합부(311)의 지름보다 더 큰 지름을 갖는 상부 베어링 지지부(312)와, 상부 베어링 지지부(312)의 하부에 내측으로 절곡된 형상의 상부 베어링 안착부(313)와, 상기 요크 결합부(311)의 하부로 돌출된 하부 베어링 지지부(316)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상부 커버(12)의 중앙 부분으로부터 하부로 연장된 하부 슬리브(12D)가 형성되며, 상기 하부 슬리브(12D)는 상기 요크 결합부(311)의 내부로 연장되는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하부 슬리브(12D)의 상부 쪽에는 상부 베어링(13)이 결합되며, 상기 상부 베어링(13)의 외륜은 상기 상부 베어링 지지부(312)의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 하부 중심부에는 하부로 돌출된 하부 돌출부(115)가 형성되고, 상기 하부 돌출부(115)의 중앙의 공간은 하부 개방부(116)를 이루게 되며, 하부 돌출부(115)는 재료가 절곡되어 하부로부터 상부로 연장된 하부 베어링 안착부(117)를 형성하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하부 베어링 안착부(117)에는 하부 베어링(14)의 상부가 안착되고, 상기 하부 베어링(14)의 외주는 상기 하부 돌출부(115)의 내측에 압입되며, 상기 하부 베어링(14)은 상기 중공축(31)의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하부 돌출부(115)의 외주면에 결합되는 하부 커버(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 베어링(14)과 상기 하부 커버(15) 사이의 공간에 삽입되어 상기 하부 베어링(14)의 축방향 하중을 지지하기 위한 스토퍼(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스토퍼(16)는 상기 하부 커버(15)와 일체로 형성된 하나의 부재인 것을 특징으로 하는 중공축 모터.
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