KR20200064530A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 모터에 관한 것이다. The embodiment relates to a motor.
모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.A motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy to obtain rotational force, and is widely used in vehicles, home electronics, and industrial equipment.
특히, 상기 모터가 사용되는 전자식 파워 스티어링 시스템(Electronic Power Steering System 이하, EPS라 한다.)은 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공한다. 그에 따라, 차량의 운전자는 안전한 주행을 할 수 있다. Particularly, the electronic power steering system (hereinafter referred to as EPS) in which the motor is used drives the motor in an electronic control unit according to the operating conditions to ensure turning stability and provides quick resilience. do. Accordingly, the driver of the vehicle can drive safely.
모터는 스테이터와 로터를 포함한다. 스테이터는 복수 개의 슬롯을 형성하는 티스를 포함할 수 있으며, 로터는 티스와 마주보게 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 상기 티스 중 인접하는 투스는 상호 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(slot open)을 형성할 수 있다.The motor includes a stator and a rotor. The stator may include teeth forming a plurality of slots, and the rotor may include a plurality of magnets disposed to face the teeth. Adjacent teeth of the teeth may be disposed apart from each other to form a slot open (slot open).
이러한 모터 중 마그넷이 10개로 제공되고 투스가 12개인 10극 12슬롯 모터의 경우 소음진동에 매우 불리한 조합이기 때문에, 소음진동(NVH, Noise, Vibration, Harshness)의 개선이 필요하다. Since 10 of these motors are provided with 10 magnets and have 12 teeth, the 10-pole 12-slot motor is a very unfavorable combination for noise vibration, so it is necessary to improve noise vibration (NVH, Noise, Vibration, Harshness).
특히, 상기 투스에 형성된 홈의 형상에 따라 모터의 성능 및 품질이 달라질 수 있다. 그에 따라, 상기 모터의 성능을 나타내는 토크와 모터의 품질을 나타내는 토크 리플, 코깅 토크 및 가진력 THD(Total Harmonic Distortion) 등과의 상관관계를 통해 상기 홈의 폭과 깊이에 대한 설계기준을 제시할 수 있는 모터가 요구되고 있는 실정이다. In particular, the performance and quality of the motor may vary depending on the shape of the groove formed in the tooth. Accordingly, a design criterion for width and depth of the groove can be suggested through correlation between torque representing the performance of the motor and torque ripple representing the quality of the motor, cogging torque, and total harmonic distortion (THD). Motors are in demand.
실시예는 반응표면분석법인 알에스엠(RSM, Response Surface Methodology) 기법에 의해 스테이터의 투스의 폭 대비 슈에 형성된 홈의 폭과 깊이를 제안함으로써, 소음진동을 감소된 10극 12슬롯 모터를 제공한다. The embodiment provides a 10-pole 12-slot motor with reduced noise vibration by proposing the width and depth of the groove formed in the shoe relative to the width of the stator's tooth by the response surface methodology (RSM) method, which is a response surface analysis method. .
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the embodiments are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트가 결합되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 상기 투스의 단부에 배치되는 슈 및 상기 슈의 내면의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성된 하나의 홈을 포함하며, 상기 홈의 폭(W2)은 상기 투스의 폭(W1) 대비 0.15~0.47배인 모터에 의해 달성된다.The subject is, according to the embodiment, the shaft; A rotor to which the shaft is coupled; And a stator disposed outside the rotor, the stator including a stator core and a coil wound around the stator core, wherein the stator core is a yoke, a tooth protruding radially from the yoke, an end of the tooth. It includes a shoe disposed in the center of the inner surface of the shoe and the inner surface of the shoe, the width of the groove (W2) is achieved by a motor that is 0.15 to 0.47 times the width (W1) of the tooth .
여기서, 상기 홈의 깊이(D)는 상기 투스의 폭(W1) 대비 0.015~0.24배일 수 있다. Here, the depth D of the groove may be 0.015 to 0.24 times the width W1 of the tooth.
그리고, 상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 알에스엠(RSM) 기법에 의해 구해질 수 있다. And, the width (W2) and the depth (D) of the groove can be obtained by RSM (RSM) technique.
그리고, 토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 티에이치디(THD, Total Harmonic Distortion) 각각은 상기 기법에 의해 컨투어 플랏(contour plot)을 형성하고, 상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 컨투어 플랏의 조합에 의해 형성되는 선택영역(S)에서 선택될 수 있다. And, each of the average torque value, torque ripple, cogging torque, and excitation force THD (Total Harmonic Distortion) formed in the shoe forms a contour plot by the above technique, and the width of the groove (W2) And depth D may be selected from the selection region S formed by the combination of the contour plots.
그리고, 상기 가진력 THD는 반경 방향 THD와 접선 방향 THD를 포함할 수 있다. Further, the excitation force THD may include a radial THD and a tangential THD.
한편, 상기 내면은 수평면상 상기 반경 방향에 수직하게 배치되는 가상의 선과 평행할 수 있다. Meanwhile, the inner surface may be parallel to an imaginary line disposed perpendicular to the radial direction on a horizontal surface.
또한, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하며, 상기 마그넷은 10개가 제공되고, 상기 스테이터의 상기 투스는 12개로 제공될 수 있다. In addition, the rotor includes a rotor core and a plurality of magnets disposed on an outer circumferential surface of the rotor core, 10 magnets are provided, and 12 teeth of the stator may be provided.
상기 과제는 실시예에 따라, 샤프트; 상기 샤프트가 결합되는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 상기 투스의 단부에 배치되는 슈 및 상기 슈의 내면의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성된 하나의 홈을 포함하며, 토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 THD(Total Harmonic Distortion) 각각은 알에스엠(RSM) 기법에 의해 컨투어 플랏(contour plot)을 형성하고, 상기 투스의 폭(W1) 대비 상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 컨투어 플랏의 조합에 의해 형성되는 선택영역(S)에서 선택되는 모터에 의해 달성된다.The subject is, according to the embodiment, the shaft; A rotor to which the shaft is coupled; And a stator disposed outside the rotor, the stator including a stator core and a coil wound around the stator core, wherein the stator core is a yoke, a tooth protruding radially from the yoke, an end of the tooth. It includes a shoe disposed in the center of the inner surface of the shoe and the inner surface of the shoe, the torque average value, torque ripple, cogging torque and the excitation force formed in the shoe THD (Total Harmonic Distortion) each SM A contour plot is formed by the (RSM) technique, and the width (W2) and depth (D) of the groove relative to the width (W1) of the tooth is a selection region (S) formed by a combination of the contour plots. ) Is achieved by the motor selected.
상기와 같은 구성을 갖는 실시예에 따른 10극 12슬롯 모터는 반응표면분석법인 알에스엠(RSM, Response Surface Methodology) 기법에 의해 스테이터의 투스의 접선 방향의 폭 대비 슈에 형성된 홈의 폭과 깊이를 제안함으로써, 소음진동을 감소시킬 수 있다. The 10-pole 12-slot motor according to the embodiment having the above-described configuration is configured to determine the width and depth of the groove formed in the shoe against the width of the tangential direction of the teeth of the stator by the response surface methodology (RSM) technique. By proposing, noise vibration can be reduced.
즉, 상기 모터는 슈에 형성된 홈의 폭과 깊이를 알에스엠 기법을 통해 투스의 폭과의 관계에서 정의하여 소음진동을 저감시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터의 품질이 향상될 수 있다. That is, the motor can reduce the noise vibration by defining the width and depth of the groove formed in the shoe in relation to the width of the tooth through the RS technique. Accordingly, the quality of the motor can be improved.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and beneficial advantages and effects of the embodiments are not limited to the above, and may be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the embodiments.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터를 나타내는 단면도이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 토크 평균값(Average Torque)의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 토크 리플의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고,
도 7은 실시예에 따른 모터의 반경 방향 THD의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 접선 방향 THD의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 티에이치디 각각의 컨투어 플랏(contour plot)의 조합에 따른 선택영역을 나타내는 도면이고,
도 10은 실시예에 따른 모터의 선택영역에 의한 투스의 폭, 홈의 폭 및 깊이를 나타내는 표이고,
도 11은 실시예에 따른 모터에 적용되는 제약조건을 나타내는 표이고,
도 12는 제약조건을 적용하여 도 9의 선택영역에서 선택된 일점을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a motor according to an embodiment,
2 is a cross-sectional view showing a motor according to an embodiment,
3 is a view showing a stator core of a motor according to an embodiment,
4 is a view showing the contour plot of the average torque (Average Torque) of the motor according to the embodiment,
5 is a view showing the contour plot of the torque ripple of the motor according to the embodiment,
6 is a view showing the contour plot of the cogging torque of the motor according to the embodiment,
7 is a view showing the contour plot of the radial THD of the motor according to the embodiment,
8 is a view showing the contour plot of the tangential direction THD of the motor according to the embodiment,
9 is a view showing a selection area according to a combination of contour plots of torque average values, torque ripples, cogging torques, and excitation forces formed by the shoe according to an embodiment,
10 is a table showing the width of the tooth, the width and the depth of the groove by the selection region of the motor according to the embodiment,
11 is a table showing the constraints applied to the motor according to the embodiment,
12 is a view showing a point selected from the selection region of FIG. 9 by applying a constraint.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the technical spirit scope of the present invention, one or more of its components between embodiments may be selectively selected. It can be used by bonding and substitution.
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.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless specifically defined and described, can be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as predefined terms, may interpret the meaning in consideration of the contextual meaning of the related technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
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.In the present specification, a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
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.These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component.
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.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
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.Further, when described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 모터를 나타내는 단면도이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2는 도 1의 A-A선을 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 1에서 y 방향은 축 방향을 의미하며, x 방향은 반경 방향을 의미한다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직한다. 그리고, 도 2에서 수평면상 상기 x 방향에 수직한 방향인 t 방향은 접선 방향을 의미할 수 있다. 1 is a view showing a motor according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a motor according to the embodiment, and FIG. 3 is a view showing a stator core of the motor according to the embodiment. Here, FIG. 2 is a cross-sectional view showing line A-A in FIG. 1. In addition, in FIG. 1, the y-direction refers to the axial direction, and the x-direction refers to the radial direction. And, the axial direction and the radial direction are perpendicular to each other. In addition, in FIG. 2, a t direction, which is a direction perpendicular to the x direction on a horizontal plane, may mean a tangential direction.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(300), 스테이터(300)의 내측에 배치되는 로터(400) 및 로터(400)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(300)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 샤프트(500)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 상기 반경 방향을 기준으로 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미한다.1 to 3, the
하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 여기서, 하우징(100)은 상부에 개구가 형성된 통 형상으로 형성될 수 있다. The
상기 커버(200)는 하우징(100)의 개방된 상부를 덮도록 배치될 수 있다. The
따라서, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 내부에 수용공간이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 수용공간에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터(300), 로터(400), 샤프트(500), 버스바(600) 및 센서부(700) 등이 배치될 수 있다.Therefore, an accommodation space may be formed inside by combining the
하우징(100)은 원통형으로 형성될 수 있다. 하우징(100)의 하부에는 샤프트(500)의 하부를 지지하는 베어링(10)을 수용하는 포켓부가 마련될 수 있다. 또한, 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200)에도 샤프트(500)의 상부를 지지하는 베어링(10)을 수용하는 포켓부가 마련될 수 있다. The
스테이터(300)는 하우징(100)의 내주면에 의해 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(300)는 로터(400)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(300)의 내측에는 로터(400)가 배치될 수 있다.The
도 1 내지 3을 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 권선되는 코일(320), 스테이터 코어(310)와 코일(320) 사이에 배치되는 인슐레이터(330)를 포함할 수 있다. 1 to 3, the
스테이터 코어(310)에는 회전 자계를 형성하는 코일(320)이 권선될 수 있다. 여기서, 스테이터 코어(310)는 하나의 코어로 이루어지거나 복수 개의 분할 코어가 결합되어 이루어질 수 있다.A
또한, 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. In addition, the
스테이터 코어(310)는 요크(311), 복수 개의 투스(312), 상기 투스(312)의 내측 단부에 형성된 슈(313) 및 상기 슈(313)의 내면(313a)의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성된 홈(314)을 포함할 수 있다. 여기서, 내면(313a)은 접선 방향과 평행하게 형성될 수 있다. 예컨데, 내면(313a)은 평면상 반경 방향에 수직하게 배치되는 가상의 선과 평행할 수 있다. The
요크(311)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 요크(311)는 평면상 링 형상의 단면을 포함할 수 있다. The
투스(312)에는 코일(320)이 감긴다.The
상기 투스(312)는 중심(C)을 기준으로 반경 방향(x 방향)을 향해 요크(311)에서 돌출되게 배치될 수 있다. 그리고, 복수 개의 상기 투스(312)는 원주 방향을 따라 요크(311)의 내주면에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 각각의 상기 투스(312) 사이에는 코일(320)이 권선될 수 있는 공간인 슬롯이 형성될 수 있다. The
상기 투스(312)는 접선 방향으로 소정의 폭(W1)을 갖도록 형성될 수 있다. The
여기서, 상기 투스(312)는 12개로 제공될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.Here, the
슈(313)는 투스(312)의 내측 단부에서 내측으로 돌출되게 연장될 수 있다. 여기서, 슈(313)의 폭은 투스(312)의 폭(W1)보다 클 수 있다. The
슈(313)는 로터(400)의 마그넷(420)을 대향하도록 배치될 수 있다. 이때, 반경 방향을 기준으로 슈(313)의 내면(313a)은 마그넷(420)의 외주면과 소정의 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. The
도 2 및 도 3을 참조하면, 슈(313)가 원주 방향으로 서로 이격되게 배치됨에 따라, 상기 슬롯의 내측에는 개구부가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 개구부는 슬롯 오픈 또는 슈(313) 사이의 거리라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 슬롯 오픈은 슈(313)의 일단과 인접한 다른 하나의 슈(313)의 타단 사이를 나타낼 수 있다. 2 and 3, as the
한편, 모터의 소음진동 특성과 관련하여, 로터(400)의 회전에 의해 형성되는 전자기적인 힘에 의해 가진력이 슈(313)에 형성될 수 있다. 그에 따라, 슈(313)에 떨림이 형성되어 상기 모터(1)에 소음진동이 발생할 수 있다. 이때, 상기 가진력은 사인파형으로 형성될 수 있으며, 상기 떨림은 가진력 티에이치디(THD, Total Harmonic Distortion)로 나타날 수 있다. 여기서, 가진력 티에이치디(THD)는 반경 방향 티에이치디(THD)와 접선 방향 티에이치디(THD)를 포함할 수 있다. On the other hand, with respect to the noise vibration characteristics of the motor, the excitation force by the electromagnetic force formed by the rotation of the
따라서, 하나의 홈(314)을 통해 상기 모터(1)는 소음진동을 감소시킬 수 있다.Therefore, through one
도 3을 참조하면, 상기 홈(314)은 슈(313)의 내면(313a)의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 홈(314)은 슈(313)에 하나가 사각형 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 슈(313)의 중심(C1)과 상기 모터(1)의 중심(C)을 반경 방향으로 잇는 가상의 선상에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 홈(314)의 중심은 상기 가상의 선상에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
한편, 상기 홈(314)은 소정의 폭(W2)과 깊이(D)를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)는 알에스엠(RSM) 기법에 의해 최적화될 수 있다. 여기서, 상기 알에스엠(RSM) 기법은 반응표면분석법이라 불릴 수 있다. On the other hand, the
도 4는 실시예에 따른 모터의 토크 평균값(Average Torque)의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 모터의 토크 리플의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고, 도 6은 실시예에 따른 모터의 코깅 토크의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고, 도 7은 실시예에 따른 모터의 반경 방향 THD의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고, 도 8은 실시예에 따른 모터의 접선 방향 THD의 컨투어 플랏을 나타내는 도면이고, 도 9는 실시예에 따른 모터의 토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 티에이치디 각각의 컨투어 플랏의 조합에 따른 선택영역을 나타내는 도면이다. 4 is a view showing the contour plot of the torque average value (Average Torque) of the motor according to the embodiment, Figure 5 is a view showing the contour plot of the torque ripple of the motor according to the embodiment, Figure 6 is a motor according to the embodiment Is a view showing the contour plot of the cogging torque of, FIG. 7 is a view showing the contour plot of the radial THD of the motor according to the embodiment, and FIG. 8 is a view showing a contour plot of the tangential direction of the motor according to the embodiment. , FIG. 9 is a view showing a selection area according to a combination of a torque average value of a motor, a torque ripple, a cogging torque, and a contour plot of each excitation force formed by the shoe.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 상기 모터(1)의 토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈(313)에서 형성되는 가진력 티에이치디(THD, Total Harmonic Distortion) 각각은 상기 기법인 알에스엠(RSM) 기법에 의해 컨투어 플랏(contour plot)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 가진력 티에이치디는 방향에 의해 반경 방향 티에이치디(THD)와 접선 방향 티에이치디(THD)로 나뉠 수 있다. 4 to 8, each of the torque average value of the
그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 컨투어 플랏의 조합에 의해 선택영역(S)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 선택영역(S)에서 선택될 수 있다. Then, as illustrated in FIG. 9, a selection region S may be formed by a combination of the contour plots. In addition, the width W2 and the depth D of the
상기 선택영역(S)에서 선택된 상기 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)는 투스(312)의 폭(W1)을 기준으로 최적 설계될 수 있다. The width W2 and the depth D of the
도 10은 실시예에 따른 모터의 선택영역에 의한 투스의 폭, 홈의 폭 및 깊이를 나타내는 표이다. 10 is a table showing the width of the tooth, the width and the depth of the groove by the selection area of the motor according to the embodiment.
도 10을 참조하면, 투스(312)의 폭(W1)이 6.4mm일 때, 홈(314)의 폭(W2)은 1~3mm 및 홈(314)의 깊이(D)는 0.1~1.5mm로 설계될 수 있다. Referring to FIG. 10, when the width W1 of the
즉, 투스(312)의 폭(W1)이 설계기준으로 제시되면, 상기 선택영역(S)을 고려하여 상기 홈(314)의 폭(W2)은 상기 투스 바디의 폭(W1) 대비 0.15~0.47배로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 홈(314)의 깊이(D)는 상기 투스 바디의 폭(W1) 대비 0.015~0.24배로 형성될 수 있다. 상세하게, 상기 선택영역(S)을 고려하여 상기 홈(314)의 깊이(D)는 상기 투스 바디의 폭(W1) 대비 0.015~0.20배로 형성될 수 있다. That is, when the width W1 of the
한편, 상기 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 모터(1)의 설계시 제시되는 제약조건에 의해 제한될 수 있다. On the other hand, the width (W2) and depth (D) of the
도 11은 실시예에 따른 모터에 적용되는 제약조건을 나타내는 표이고, 도 12는 제약조건을 적용하여 도 9의 선택영역에서 선택된 일점을 나타내는 도면이다. 11 is a table showing constraints applied to a motor according to an embodiment, and FIG. 12 is a diagram showing one point selected in the selection region of FIG. 9 by applying constraints.
도 11을 참조하면, 상기 모터(1)는 설계시 제시되는 제약조건을 고려하여 상기 선택영역(S)의 구간을 선정할 수 있다. Referring to FIG. 11, the
도 12를 참조하면, 상기 제약조건을 적용하여 도출된 상기 선택영역(S)에서 상기 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)를 나타내는 일점(P)이 선택될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 투스(312)의 폭(W1)을 기준으로 상기 선택영역(S)에서 선택된 상기 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)를 최적 설계하여, 상기 모터(1)의 투스(312) 및 홈(314)을 제작할 수 있다. Referring to FIG. 12, one point P indicating the width W2 and the depth D of the
따라서, 홈(314)의 폭(W2)과 깊이(D)가 최적 설계된 상기 모터(1)는 홈(314)이 삭제된 모터 대비 약 47%의 소음을 감소시킬 수 있다. Accordingly, the
인슐레이터(330)는 스테이터 코어(310)와 코일(320)을 절연시킨다. 그에 따라, 인슐레이터(330)는 스테이터 코어(310)와 코일(320) 사이에 배치될 수 있다. The
따라서, 코일(320)은 인슐레이터(330)가 배치된 스테이터 코어(310)의 투스(312)에 권선될 수 있다. Accordingly, the
로터(400)는 스테이터(300)의 내측에 배치된다. 그리고, 로터(400)는 중심부에 샤프트(500)가 삽입되는 홀을 포함할 수 있다. 그에 따라, 로터(400)의 상기 홈에는 샤프트(500)가 결합될 수 있다. The
도 2를 참조하면, 로터(400)는 로터 코어(410), 로터 코어(410)의 외주면에 배치되는 마그넷(420)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
로터(400)는 로터 코어(410)와 마그넷(420)의 결합 방식에 따라 다음과 같이 형태로 구분될 수 있다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 로터(400)는 마그넷(420)이 로터 코어(410)의 외주면에 결합되는 타입으로 구현될 수 있다. 이러한 타입의 로터(400)는 마그넷(420)의 이탈을 방지하고 결합력을 높이기 위하여 별도의 캔부재(미도시)가 로터 코어(410)에 결합될 수 있다. 또는 마그넷(420)과 로터 코어(410)가 이중 사출되어 일체로 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 2, the
한편, 로터(400)는 마그넷(420)이 로터 코어(410)의 내부에 결합되는 타입으로 구현될 수도 있다. 이러한 타입의 로터(400)는 로터 코어(410) 내부에 마그넷(420)이 삽입되는 포켓이 마련될 수 있다. Meanwhile, the
로터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 물론, 로터 코어(410)는 하나의 통으로 구성되는 단일 코어 형태로 제작될 수도 있다.The
또한, 로터 코어(410)는 스큐(skew)각을 형성하는 복수 개의 퍽(Puck)(단위 코어)이 적층되는 형태로 이루어질 수도 있다.Further, the
한편, 로터 코어(410)는 샤프트(500)가 삽입되게 중앙에 형성된 홀을 포함할 수 있다. Meanwhile, the
마그넷(420)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 10개로 제공될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. The
샤프트(500)는 로터(400)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(400)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면 로터(400)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(500)가 회전한다. 이때, 샤프트(500)는 베어링(10)에 의해 지지될 수 있다.The
샤프트(500)는 차량의 조향축과 연결될 수 있다. 그에 따라, 샤프트(500)의 회전에 의해 상기 조향축은 동력을 전달받을 수 있다. The
버스바(600)는 스테이터(300)의 상부에 배치될 수 있다.The
그리고, 버스바(600)는 스테이터(300)의 코일(320)과 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the
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(300)의 코일(320)과 전기적으로 연결될 수 있다.The
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.The
센서부(700)는 센싱 마그넷 조립체(710)와 인쇄회로기판(PCB, 720)을 포함할 수 있다. The
센싱 마그넷 조립체(710)는 로터(400)의 회전과 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. The sensing magnet assembly 710 is coupled to the
상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다. The sensing magnet may include a main magnet disposed in a circumferential direction adjacent to a hole forming an inner circumferential surface and a sub magnet formed at an edge.
상기 메인 마그넷은 모터의 로터(400)의 마그넷(420)과 동일하게 배열될 수 있다. The main magnet may be arranged in the same manner as the
상기 서브 마그넷은 메인 마그넷보다 세분화되어 많은 극으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 서브 마그넷을 통해 로터(400)의 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하며, 그에 따라, 상기 모터(1)의 구동을 더 부드럽게 할 수 있다The sub-magnet may be subdivided from the main magnet, and may be formed of many poles. Therefore, it is possible to measure the rotational angle of the
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.The sensing plate may be formed of a disc-shaped metal material. A sensing magnet may be coupled to the upper surface of the sensing plate. And the sensing plate may be coupled to the
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.A sensor detecting the magnetic force of the sensing magnet may be disposed on the printed
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.Although described above with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can change it. And, it should be interpreted that the differences related to the modifications and changes are included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
1: 모터 10: 베어링
100: 하우징
200: 커버
300: 스테이터
310: 스테이터 코어 311: 요크
312: 투스 313: 슈
314: 홈
320: 코일
400: 로터 410: 로터 코어
420: 마그넷
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부1: motor 10: bearing
100: housing
200: cover
300: stator
310: stator core 311: yoke
312: Tooth 313: Shu
314: home
320: coil
400: rotor 410: rotor core
420: magnet
500: shaft
600: bus bar
700: sensor unit
Claims (8)
상기 샤프트가 결합되는 로터; 및
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 상기 투스의 단부에 배치되는 슈 및 상기 슈의 내면의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성된 하나의 홈을 포함하며,
상기 홈의 폭(W2)은 상기 투스의 폭(W1) 대비 0.15~0.47배인 모터. shaft;
A rotor to which the shaft is coupled; And
It includes a stator disposed on the outside of the rotor,
The stator includes a stator core and a coil wound around the stator core,
The stator core includes a yoke, a tooth protruding radially from the yoke, a shoe disposed at an end of the tooth, and a groove formed radially concave in the center of the inner surface of the shoe,
The width of the groove (W2) is 0.15 to 0.47 times the motor width (W1) of the tooth.
상기 홈의 깊이(D)는 상기 투스의 폭(W1) 대비 0.015~0.24배인 모터. According to claim 1,
The depth (D) of the groove is 0.015 to 0.24 times the motor width (W1) of the tooth.
상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 알에스엠(RSM) 기법에 의해 구해지는 모터. According to claim 2,
The width (W2) and depth (D) of the groove is a motor obtained by RSM (RSM) technique.
토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 티에이치디(THD, Total Harmonic Distortion) 각각은 상기 기법에 의해 컨투어 플랏(contour plot)을 형성하고,
상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 컨투어 플랏의 조합에 의해 형성되는 선택영역(S)에서 선택되는 모터. According to claim 3,
Each of the average torque value, torque ripple, cogging torque, and total harmonic distortion (THD) formed in the shoe forms a contour plot by the above technique,
The width (W2) and the depth (D) of the groove are selected from a selection area (S) formed by a combination of the contour flats.
상기 가진력 티에이치디(THD)는 반경 방향 THD와 접선 방향 THD를 포함하는 모터. The method of claim 4,
The excitation force THD is a motor including a radial THD and a tangential THD.
상기 내면은 수평면상 상기 반경 방향에 수직하게 배치되는 가상의 선과 평행한 모터. According to claim 1,
The inner surface is a motor parallel to an imaginary line disposed perpendicular to the radial direction on a horizontal surface.
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하며,
상기 마그넷은 10개가 제공되고, 상기 스테이터의 상기 투스는 12개로 제공되는 모터.According to claim 1,
The rotor includes a rotor core and a plurality of magnets disposed on an outer peripheral surface of the rotor core,
The magnet is provided with 10, and the tooth of the stator is provided with 12 motors.
상기 샤프트가 결합되는 로터; 및
상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 스테이터 코어는 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 상기 투스의 단부에 배치되는 슈 및 상기 슈의 내면의 중앙에 반경 방향으로 오목하게 형성된 하나의 홈을 포함하며,
토크 평균값, 토크 리플, 코깅 토크 및 상기 슈에서 형성되는 가진력 THD(Total Harmonic Distortion) 각각은 알에스엠(RSM) 기법에 의해 컨투어 플랏(contour plot)을 형성하고,
상기 투스의 폭(W1) 대비 상기 홈의 폭(W2)과 깊이(D)는 상기 컨투어 플랏의 조합에 의해 형성되는 선택영역(S)에서 선택되는 모터. shaft;
A rotor to which the shaft is coupled; And
It includes a stator disposed on the outside of the rotor,
The stator includes a stator core and a coil wound around the stator core,
The stator core includes a yoke, a tooth protruding radially from the yoke, a shoe disposed at an end of the tooth, and a groove formed radially concave in the center of the inner surface of the shoe,
Each of the torque average value, torque ripple, cogging torque and excitation force THD (Total Harmonic Distortion) formed in the shoe forms a contour plot by RSM technique,
The width W2 and the depth D of the grooves compared to the width W1 of the tooth are selected in a selection region S formed by a combination of the contour flats.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal |