KR20200080714A

KR20200080714A - 모터

Info

Publication number: KR20200080714A
Application number: KR1020180170456A
Authority: KR
Inventors: 우승훈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-07
Also published as: KR102634212B1

Abstract

본 발명은 샤프트; 상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며, 상기 투스는 상기 요크와 연결되는 제1 파트와 상기 슈와 연결되는 제2 파트를 포함하고, 상기 제2 파트의 원주방향 폭은 일정하고, 상기 제1 파트의 원주방향 폭은 상기 요크를 향할수록 증가하는 영역을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}

실시예는 모터에 관한 것이다.

전동식 조향장치(EPS)는 차량의 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하게 하는 장치이다. 이러한 전동식 조향장치는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)를 통해 모터를 구동하여 차량의 조향축의 구동을 제어한다.

모터는 스테이터와 로터와 샤프트를 포함한다. 스테이터에는 코일이 감길 수 있다. 로터에는 마그넷이 배치될 수 있다. 코일과 마그넷의 전자기적 상호 작용에 의해 샤프트가 회전한다. 스테이터는 스테이터 코어를 포함할 수 있다, 스테이터 코어는 요크와 투스와 슈를 포함할 수 있다. 투스는 요크의 내주면에서 돌출된다. 슈는 투스의 선단에 배치된다.

코일과 마그넷의 상호 작용에 의해 발생한 자속은 투스에서 요크를 거쳐 인접하는 투스로 전달되는 자로를 형성할 수 있다. 이러한 자로 중 요크와 투스의 경계는 에지를 형성하기 때문에 자속 흐름의 연속성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 요크와 투스의 경계에서 자기 포화가 발생하고, 토크 리플 및 코깅 토크가 증가하는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 요크와 투스의 경계에서 자속의 흐름의 연속성을 확보할 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며, 상기 투스는 상기 요크와 연결되는 제1 파트와 상기 슈와 연결되는 제2 파트를 포함하고, 상기 제2 파트의 원주방향 폭은 일정하고, 상기 제1 파트의 원주방향 폭은 상기 요크를 향할수록 증가하는 영역을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며, 상기 투스는 상기 요크와 연결되는 제1 파트와 상기 슈와 연결되는 제2 파트를 포함하고, 상기 제2 파트의 단면적은 일정하고, 상기 제1 파트의 단면적은 상기 요크를 향할수록 증가하는 영역을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며, 상기 투스의 측면과 상기 요크의 내주면의 경계면은 곡률을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 투스는 상기 투스의 폭 중심과 상기 스테이터의 중심을 지나는 기준선을 기준으로 비 대칭일 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 배치되는 바디 및 상기 바디의 외측에 배치되는 가이드를 포함하고, 상기 투스의 측면과 상기 요크의 내주면의 경게면에 배치된 상기 가이드의 일 영역은 곡면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 파트의 일측면은 평면이며, 타측면은 곡면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 서로 인접하여 배치되는 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어를 포함하고, 상기 제1 스테이터 코어의 제1 파트의 일측면은 평면이고, 타측면은 곡면이며. 상기 제2 스테이터 코어의 제1 파트의 일측면은 곡면이고, 타측면은 평면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하고, 상기 복수 개의 스테이터 코어 각각의 제1 파트의 일측면은 평면이고, 타측면은 곡면일 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 서로 인접하여 배치되는 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어를 포함하고, 상기 곡면은 상기 제1 스테이터 코어의 투스의 일측과 타측 중 일측에만 배치되고, 상기 제2 스테이터 코어의 투스의 일측과 타측 중 타측에만 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하고, 상기 곡면은 복수 개의 상기 스테이터 코어의 모든 투스의 일측과 타측 중 일측에만 각각 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 요크와 투스의 경계에서, 자속의 흐름의 연속성을 확보하여, 요크와 투스의 경계에서 자기 포화가 발생하것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 토크 리플과 코깅 토크를 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 스테이터 코어를 도시한 도면,
도 3은 투스의 단면적을 도시한 도면,
도 4는 스테이터 코어의 변형례를 도시한 도면,
도 5는 요크와 투스의 경계에서 자속의 흐름을 도시한 도면,
도 6은 스테이터 코어에 장착된 인슐레이터를 도시한 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)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다. 도 1를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는, 샤프트(100)와, 로터(200)와, 스테이터(300)와, 하우징(400)과, 버스바(500)와, 센싱마그넷(600)과, 기판(700)을 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 모터의 샤프트(100)를 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(100)에서 하우징(400)의 방향을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다.

샤프트(100)는 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다. 샤프트(100)는 베어링(10)에 의해 회전 가능하게 지지되다. 샤프트(100)는 차량의 조향장치와 연결되어 동력을 전달할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있다. 로터(200)는 로터코어(도 5의 210)와 로터코어(210)에 배치되는 마그넷(도 5의 220)을 포함할 수 있다.

스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(300A)와, 코일(300B)과, 스테이터 코어(300A)에 장착되는 인슐레이터(300C)를 포함할 수 있다. 코일(300B)은 인슐레이터(300C)에 감길 수 있다. 인슐레이터(300C)는 코일(300B)과 스테이터 코어(300A) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(300A)과 코일(300B) 간을 서로 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 코일(300B)은 로터(200)의 마그넷(도 5의 220)과 전기적 상호 작용을 유발한다.

하우징(400) 내에 스테이터(300)가 배치된다. 스테이터(300) 내에 로터(200)가 배치된다. 또한, 로터(200)는 샤프트(100)의 외측에 배치된다.

버스바(500)는 스테이터(300)의 상측에 배치된다. 버스바(400)는 스테이터코어(300A)에 감긴 코일(300B)들을 연결한다.

센싱마그넷(600)은 샤프트(100)에 결합될 수 있다. 센싱마그넷(600)은 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 것이다.

기판(700)은 센싱마그넷(600)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있다.

도 2는 스테이터 코어를 도시한 도면이고, 도 3은 투스의 단면적을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 스테이터 코어(300A)는 요크(310)와 투스(320)와 슈(330)를 포함할 수 있다. 스테이터 코어(300A)는 복수의 코어가 조합되어 이루어지거나 단일 코어로 이루어질 수 있다. 요크(310)는 호형의 부재일 수 있다. 투스(320)는 요크(310)의 내주면에서 돌출된다. 슈(330)는 투스(320)의 끝단에 배치된다. 투스(320)는 코일(300B)이 감기는 부분이다. 투스(320)와 코일(300B) 사이에는 인슐레이터(300C)가 배치된다.

투스(320)는 스테이터(300)의 반경방향을 기준으로, 제1 파트(320A)와 제2 파트(320B)로 구분될 수 있다. 제1 파트(320A)는 요크(310)와 연결된다, 제2 파트(320B)는 슈(330)와 연결된다. 제1 파트(320A)는 원주방향 폭(W1)이 요크(310)에 가깝게 갈수록 커지는 투스(320)의 일부분으로 정의된다. 제2 파트(320B)는 원주방향 폭(W2)이 일정한 투스(320)의 일부분으로 정의된다.

또는, 투스(320)의 제1 파트(320A)는 단면적(A)이 요크(310)에 가깝게 갈수록 커지는 부분일 수 있다. 투스(320)의 제2 파트(320B)는 단면적(A)이 일정한 부분일 수 있다. 단면적(A)은 원주방향 폭(W1,W2)과 스테이터 코어(300A)의 높이(H)의 곱으로 정의될 수 있다.

제1 파트(320A)는 스테이터(300)의 중심(C)과 투스(320)의 원주방향 폭의 중심을 지나는 기준선(L)을 기준으로 비 대칭일 수 있다.

예를 들어, 도면상 일측은 투스(320)의 좌측이며, 타측은 투스(320)의 우측에 해당한다. 제1 파트(320A)의 일측면은 평면(321A)이며, 타측면은 오목한 곡면(322A)일 수 있다. 스테이터 코어(300A)에 포함된 모든 투스(320)는 그 타측면에 곡면(322A)이 배치될 수 있다.

제1 파트(320A)의 평면(321A)과 비교할 때, 곡면(322A)으로 인하여, 요크(310)와 투스(320)의 경계에서 확장영역(S)이 확보된다.

제1 파트(320A)의 반경방향 길이(L1)는 적어도 제2 파트(320B)의 반경방향 길이(L2)보다 작을 수 있다. 이는 코일(300B)의 권선공간을 확보하기 위한 것이다.

도 4는 스테이터 코어의 변형례를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 변형례에 따른 스테이터 코어(300A)의 특징은 다음과 같다.

서로 인접한 스테이터 코어(300A)를 제1 스테이터 코어(300Aa)와 제2 스테이터 코어(300Ab)로 정의할 때, 제1 스테이터 코어(300Aa)는 곡면(322A)이 투스(320)의 타측면에만 배치된 것일 수 있으며, 제2 스테이터 코어(300Ab)는 곡면(322A)이 투스(320)의 일측면에만 배치된 것일 수 있다. 제1 스테이터 코어(300Aa)와 제2 스테이터 코어(300Ab)는 원주방향을 따라 번갈아 배치될 수 있다.

도 5는 요크와 투스의 경계에서 자속의 흐름을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 로터코어(210)에 배치된 마그넷(220)과 스테이터 코어(300A)에 감긴 코일(300B)의 상호 작용에 의해, 슈(330)와 투스(320)를 거쳐 요크(310)를 향하는 자속의 흐름(M)이 발생한다. 요크(310)는 원주방향을 따라 배치되며 투스(320)는 반경방향을 따라 배치되기 때문에, 요크(310)와 슈(330)의 경계부근(G)에서, 자속의 흐름(M)이 급격히 선회한다. 이때, 곡면(322A)은 자속의 연속적인 흐름을 유도한다. 또한, 확장영역(S)을 통하여, 요크(310)와 슈(330)의 경계부근(G)에서, 자속 밀도를 낮춰 자기 포화를 방지한다.

이렇게 곡면(322A)을 통하여, 자속의 연속적인 흐름을 확보하고, 자기 포화를 방지함으로써, 모터의 토크리플과 코깅토크를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 6은 스테이터 코어에 장착된 인슐레이터를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 인슐레이터(300C)는 바디(301)와 가이드(302)를 포함할 수 있다. 바디(301)에는 코일(300B)이 권선된다. 가이드(302)는 바디(301)의 외측에 배치될 수 있다. 바디(301)의 내측면은 투스(320)와 접촉한다. 가이드(302)의 내측면은 요크(310)와 접촉한다. 가이드(302)는 곡면(303)을 포함할 수 있다. 가이드(302)의 곡면(303)은 스테이터 코어(300A)의 곡면(322A)에 대응하기 위한 것이다. 가이드(302)의 곡면(303)은 스테이터 코어(300A)의 곡면(322A)에 접촉할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 샤프트
200: 로터
210: 로터코어
220: 마그넷
300: 스테이터
300A: 스테이터 코어
300B: 코일
300C: 인슐레이터
322A: 곡면
400: 하우징
500: 버스바
600: 센싱마그넷
700: 기판

Claims

샤프트;
상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며,
상기 투스는 상기 요크와 연결되는 제1 파트와 상기 슈와 연결되는 제2 파트를 포함하고,
상기 제2 파트의 원주방향 폭은 일정하고,
상기 제1 파트의 원주방향 폭은 상기 요크를 향할수록 증가하는 영역을 포함하는 모터.
샤프트;
상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며,
상기 투스는 상기 요크와 연결되는 제1 파트와 상기 슈와 연결되는 제2 파트를 포함하고,
상기 제2 파트의 단면적은 일정하고,
상기 제1 파트의 단면적은 상기 요크를 향할수록 증가하는 영역을 포함하는 모터.
샤프트;
상기 샤프트가 결합되는 로터 코어와 상기 로터 코어에 배치되는 마그넷을 포함하는 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 및 상기 투스의 단부에 배치되는 슈를 포함하며,
상기 투스의 측면과 상기 요크의 내주면의 경계면은 곡률을 포함하는 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투스는 상기 투스의 폭 중심과 상기 스테이터의 중심을 지나는 기준선을 기준으로 비 대칭인 모터.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이터는 상기 스테이터 코어와 상기 코일 사이에 배치되는 인슐레이터를 포함하고,
상기 인슐레이터는 상기 코일이 배치되는 바디 및 상기 바디의 외측에 배치되는 가이드를 포함하고,
상기 투스의 측면과 상기 요크의 내주면의 경게면에 배치된 상기 가이드의 일 영역은 곡면인 모터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 제1 파트의 일측면은 평면이며, 타측면은 곡면인 모터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 스테이터는 서로 인접하여 배치되는 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어를 포함하고,
상기 제1 스테이터 코어의 제1 파트의 일측면은 평면이고, 타측면은 곡면이며.
상기 제2 스테이터 코어의 제1 파트의 일측면은 곡면이고, 타측면은 평면인 모터.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 스테이터는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하고,
상기 복수 개의 스테이터 코어 각각의 제1 파트의 일측면은 평면이고, 타측면은 곡면인 모터.
제3 항에 있어서,
상기 스테이터는 서로 인접하여 배치되는 제1 스테이터 코어와 제2 스테이터 코어를 포함하고,
상기 곡면은 상기 제1 스테이터 코어의 투스의 일측과 타측 중 일측에만 배치되고, 상기 제2 스테이터 코어의 투스의 일측과 타측 중 타측에만 배치되는 모터.
제3 항에 있어서,
상기 스테이터는 복수 개의 스테이터 코어를 포함하고,
상기 곡면은 복수 개의 상기 스테이터 코어의 모든 투스의 일측과 타측 중 일측에만 각각 배치되는 모터.