KR20210015405A

KR20210015405A - 모터

Info

Publication number: KR20210015405A
Application number: KR1020190094190A
Authority: KR
Inventors: 강영구
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2021-02-10
Also published as: WO2021025351A1; CN114207990B; US20220278582A1; US11936268B2; CN114207990A

Abstract

본 발명은 회전축; 상기 회전축과 결합된 로터; 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 요크, 상기 요크에서 돌출된 투스 및 상기 투스에 배치되는 인슐레이터를 포함하고, 상기 인슐레이터는 코일이 감기는 바디 및 반경방향으로 상기 바디의 내측에 배치되는 내측 가이드를 포함하고, 상기 투스는 상기 로터와 대향하는 제1 면, 상기 투스의 슈를 이루는 제2 면 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면을 포함하고, 상기 내측 가이드는 축방향으로 상기 제3 면과 오버랩되지 않게 배치되는 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 로터를 포함한다. 스테이터는 복수 개의 슬롯을 형성하는 투스를 포함할 수 있으며, 로터는 투스와 마주보는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 인접하는 투스는 상호 떨어져 배치되어 슬롯 오픈(slot open)을 형성한다.

열간 압입 방식을 통해, 스테이터는 하우징의 내측에 배치될 수 있다. 열간 압입 방식이란 하우징을 가열하여 하우징 직경을 팽창시키고, 이 상태에서 스테이터를 삽입하면 하우징이 다시 초기 상태로 돌아오면서 더 작은 직경을 갖는 하우징이 스테이터를 내측으로 가압하면서 서로 고정하는 방식이다. 이때, 하우징이 수축하는 중에, 스테이터를 내측으로 가압하기 때문에 투스 간의 슬롯 오픈에 변형이 발생할 수 있다. 또는 스테이터 코어의 외주면을 가압하는 지그를 사용하여 스테이터 코어를 정렬할 수 있는데 이 경우에도, 지그가 스테이터를 내측으로 가압하기 때문에 투스 간 슬롯 오픈에 변형이 발생할 수 있다.

이러한 슬롯 오픈에 대한 편차는 코깅 토크를 발생시키는 문제점 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코깅 토크를 줄일 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.

실시예는, 회전축과, 상기 회전축과 결합된 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 요크, 상기 요크에서 돌출된 투스 및 상기 투스에 배치되는 인슐레이터를 포함하고, 상기 인슐레이터는 코일이 감기는 바디 및 반경방향으로 상기 바디의 내측에 배치되는 내측 가이드를 포함하고, 상기 투스는 상기 로터와 대향하는 제1 면, 상기 투스의 슈를 이루는 제2 면 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면을 포함하고, 상기 내측 가이드는 축방향으로 상기 제3 면과 오버랩되지 않게 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내측 가이드는 상기 로터와 대향하는 내면을 포함하고, 상기 내면은 반경방향으로 상기 제3 면과 이격 배치되는 복수개의 제4 면을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내측 가이드는 상기 복수개의 제4 면과 단차지는 제5 면을 포함하고, 상기 제5 면은 상기 복수개의 제4 면보다 반경방향으로 회전축에 가깝게 배치되고, 상기 복수개의 제4 면은 상기 제5 면의 양 측에 각각 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 투스의 제1 면과 제3 면은 상기 내측 가이드에 의해 덮이지 않고 노출되도록 배치될 수 있다.

실시예는, 회전축과, 상기 회전축과 결합된 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 요크, 상기 요크에서 돌출된 투스 및 상기 투스에 배치되는 인슐레이터를 포함하고, 상기 인슐레이터는 코일이 감기는 바디 및 반경방향으로 상기 바디의 내측에 배치되는 내측 가이드를 포함하고, 상기 내측 가이드는 상기 로터와 대향하는 내면을 포함하고, 상기 내면은 상기 투스의 양 측에 각각 배치되는 제4 면 및 상기 투스의 상측 또는 하측에 배치되는 제5 면을 포함하고, 상기 회전축의 중심을 기준으로 상기 제4 면은 상기 제5 면보다 반경방향으로 더 멀게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제4 면과 상기 제5 면은 단차지게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 내측 가이드의 원주방향 최대 폭은 상기 투스의 원주방향 최대 폭 보다 크고, 상기 제5 면의 원주방향 폭은 투스의 원주방향 최대 폭 보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 인접하는 상기 투스에 각각 배치되는 인슐레이터의 내측 가이드는 서로 접촉할 수 있다.

실시예에 따르면, 슬롯 오픈 사이로 지그가 들어올 수 있는 공간을 확보하여 슬롯 오픈의 편차를 줄임으로써, 코깅 토크를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 스테이터 코어의 확대도,
도 3은 인슐레이터가 장착된 스테이터 코어를 도시한 도면,
도 4는 인슐레이터가 장착된 스테이터 코어로서, 인슐레이터의 내측 가이드의 치수를 도시한 도면,
도 5는 슬롯 오픈에 진입하는 지그의 진입공간을 도시한 도면,
도 6는 슬롯 오픈에 진입하는 지그를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 회전축(100), 로터(200), 스테이터(300), 인슐레이터(400), 하우징(500), 버스바(600), 센싱부(700) 및 기판(800)을 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 하우징(500)에서 모터의 중심인 회전축(100)을 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 회전축(100)에서 하우징(500)의 방향을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다.

회전축(100)은 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 회전축(100)이 회전한다. 회전축(100)은 베어링(10)에 의해 회전 가능하게 지지되다. 회전축(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(210)와 로터코어(210)에 배치되는 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 이때 로터(200)는 마그넷(220)이 로터코어(210)의 외주면에 배치되는 SPM Type 일 수 있거나, 마그넷(220)이 로터코어(210)의 내측에 매립되는 IPM Type 일 수 있다.

스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(300A), 코일(300B) 및 스테이터 코어(300A)에 장착되는 인슐레이터(400)를 포함할 수 있다. 코일(300B)은 인슐레이터(400)에 감길 수 있다. 인슐레이터(400)는 코일(300B)과 스테이터 코어(300A) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(300A)와 코일(300B) 간을 서로 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 코일(300B)은 로터(200)의 마그넷과 전기적 상호 작용을 유발한다.

버스바(600)는 스테이터(300)의 상측에 배치된다. 버스바(600)는 절연 재질의 버스바 홀더(미도시)와 버스바 홀더와 결합하는 복수개의 터미널(미도시)을 포함한다. 이때, 버스바 홀더는 절연 재질로 형성되어 복수개의 터미널 간 서로 연결되어 접속되는 것을 방지한다. 또한, 복수개의 터미널은 스테이터 코어(300A)에 감긴 코일(300B)들을 서로 연결하여 각각의 코일에 전류를 인가하는 기능을 수행한다.

센싱부(700)는 회전축(100)에 결합될 수 있다. 센싱부(700)는 센싱 플레이트(미도시)와 센싱 플레이트 상부에 배치되는 센싱 마그넷(미도시)을 포함한다. 기판(800)은 센싱 마그넷(미도시)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있으며, 회전축(100)과 결합된 센싱부(700)의 센싱 마그넷의 자속을 감지하는 역할을 수행한다. 회전에 따라 변화하는 자속을 감지하여 센싱부(700)와 기판(800)은 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 기능을 수행한다.

도 2는 스테이터 코어의 확대도이다.

도 2를 참조하면, 스테이터 코어(300A)는 요크(310)와 투스(320)를 포함할 수 있다. 투스(320)는 요크(310)의 내주면에서 돌출될 수 있다. 투스(320)는 복수 개일 수 있다. 투스(320)의 개수는 마그넷의 개수에 대응하여 다양하게 변경 실시될 수 있다. 스테이터 코어(300A)는 이러한 요크(310)와 투스(320)를 포함하는 복수의 분할코어가 조합되어 이루어질 수 있다.

투스(320)는 제1 면(321)과 제2 면(322)과 제3 면(323)을 포함할 수 있다.

제1 면(321)은 로터(200)를 대향하는 투스(320)의 내주면일 수 있다. 제2 면(322)은 투스(320)의 슈를 이루는 면이다. 제3 면(323)은 제1 면(321)과 제2 면(322)을 연결하는 면으로서, 슬롯 오픈의 기준이 되는 면이다. 제3 면(323)은, 제1 면(321) 및 제2 면(322)과 각각 각진 모서리를 형성하도록 배치될 수 있다.

도 3은 인슐레이터가 장착된 스테이터 코어를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 인슐레이터(400)는 바디(410), 내측 가이드(420) 및 외측 가이드(430)를 포함할 수 있다. 바디(410)는 코일이 코일 감기는 곳이다. 반경방향으로 바디(410)의 내측에는 내측 가이드(420)가 배치된다. 내측 가이드(420)는 바디(410)에 감기는 코일을 지지한다. 바디(410)의 외측에는 외측 가이드(430)가 배치될 수 있다. 외측 가이드(430)는 바디(410)에 감기는 코일을 지지한다.

내측 가이드(420)의 양 측단은 투스(320)의 양 끝단 보다 돌출되도록 배치될 수 있다. 내측 가이드(420) 양 측단은 코일의 하단을 지지할 수 있다.

이러한 내측 가이드(420)는 축방향으로 제3 면(323)과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 내측 가이드(420)는 제1 면(321)과 제3 면(323)이 내측 가이드(420)에 의해 덮이지 않도록 배치될 수 있다. 그리고 내측 가이드(420)는 제2 면(322) 중 제3 면(323)과 연결된 적어도 일부가 내측 가이드(420)에 의해 덮이지 않도록 배치될 수 있다. 이는 제3 면(323)을 따라 진입하는 지그의 진입공간을 확보하기 위한 것이다.

구체적으로, 내측 가이드(420)는 제4 면(421)을 포함할 수 있다. 제4 면(421)은 반경방향으로 로터(200)를 향하는 내측 가이드(420)의 내면 중 하나이다. 제4 면(421)은 반경방향으로 제3 면(323)과 이격 배치되어, 제3 면(323)의 외측으로 지그의 진입공간을 확보한다.

한편, 내측 가이드(420)는 제5 면(422)을 포함할 수 있다. 제5 면(422)은 제4 면(421)보다 반경방향으로 회전축(100)에 까깝게 배치된다. 제4 면(421)은 제5 면(422)의 양 측에 각각 배치될 수 있다. 제4 면(421)과 제5 면(422)은 단차지게 배치될 수 있다. 제4 면(421)은 내측 가이드(420)의 양 측에 배치되고, 제5 면(422)은 내측 가이드(420)의 상측에 배치될 수 있다.

도 4는 인슐레이터가 장착된 스테이터 코어로서, 인슐레이터 내측 가이드의 치수를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 내측 가이드(420)의 원주방향 최대 폭(w3)은 투스(320)의 원주방향 최대폭(w2) 보다 클 수 있다. 투스(320)의 원주방향 최대 폭(w2)의 기준은 제2 면(322)과 제3 면(323)의 경계인 모서리(P)일 수 있다. 그리고, 제5 면(422)의 원주방향 폭(w1)은 투스(320)의 원주방향 최대 폭(w2) 보다 작을 수 있다.

도 5를 참조하면, 슬롯 오픈에 진입하는 지그의 진입공간을 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 면(322)과 제3 면(323)의 경계인 모서리(P)에서, 내측 가이드(420)의 제4 면(421)이 이격되도록 구성하여, 원주방향을 기준으로 인접하는 제1 투스(320A)와 제2 투스(320B) 사이에 배치되는 슬롯 오픈의 외측에 지그의 진입 공간을 확보한다. 이때, 제1 투스(320A)에 배치된 인슐레이터(400)의 내측 가이드(420)와 제2 투스(320B)에 배치된 인슐레이터(400)의 내측 가이드(420)는 서로 접촉할 수 있다. 이는 내측 가이드(420)의 구조적 안전성을 높이는 이점이 있다.

도 6을 참조하면, 슬롯 오픈에 진입하는 지그를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 지그(1)가 투스(320)의 제3 면(323)을 따라 진입할 수 있다. 제3 면(323)의 반경방향 길이가 매우 짧기 때문에, 반경방향을 기준으로, 지그(1)의 끝단이 제3 면(323)과 제2 면(322)의 경계인 모서리를 지나도록 충분히 진입하여야, 인접하는 투스(320)들을 지지하면서, 슬롯 오픈의 편차를 줄일 수 있다. 실시예에 따른 모터는, 내측 가이드(420)의 양측 단부에서 지그(1)의 진입 공간(S)을 확보하기 때문에, 지그(1)가 투스(320)들을 지지할 수 있도록 충분히 진입할 수 있다.

이렇게 인슐레이터(400)의 내측 가이드(420)는, 코일의 하단을 지지하는 구조를 확보하면서도, 지그(1)의 진입 공간을 확보하여, 슬롯 오픈에서 투스(320)를 직접 지지할 수 있는 지그(1)의 사용 가능하게 하는 이점이 있다. 슬롯 오픈에 지그(1)를 사용하면, 열간 압입 후 하우징(500)의 수축력이나, 스테이터 코어(300A)의 외주면을 향하여 사용되는 지그(1)로 인한 외력에 의해 슬롯 오픈에서 발생하는 편차를 줄일 수 있는 효과가 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: 회전축
200: 로터
300: 스테이터
300A: 스테이터 코어
310: 요크
320: 투스
321: 제1 면
322: 제2 면
323: 제3 면
400: 인슐레이터
410: 바디
420: 내측 가이드
421: 제4 면
422: 제5 면
430: 외측 가이드
500: 하우징
600: 버스바
700: 센싱부
800: 기판

Claims

회전축;
상기 회전축과 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 요크, 상기 요크에서 돌출된 투스 및 상기 투스에 배치되는 인슐레이터를 포함하고,
상기 인슐레이터는 코일이 감기는 바디 및 반경방향으로 상기 바디의 내측에 배치되는 내측 가이드를 포함하고,
상기 투스는 상기 로터와 대향하는 제1 면, 상기 투스의 슈를 이루는 제2 면 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면을 포함하고,
상기 내측 가이드는 축방향으로 상기 제3 면과 오버랩되지 않게 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 내측 가이드는 상기 로터와 대향하는 내면을 포함하고,
상기 내면은 반경방향으로 상기 제3 면과 이격 배치되는 복수개의 제4 면을 포함하는 모터.
제2 항에 있어서,
상기 내측 가이드는 상기 복수개의 제4 면과 단차지는 제5 면을 포함하고,
상기 제5 면은 상기 복수개의 제4 면보다 반경방향으로 회전축에 가깝게 배치되고,
상기 복수개의 제4 면은 상기 제5 면의 양 측에 각각 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,
상기 투스의 제1 면과 제3 면은 상기 내측 가이드에 의해 덮이지 않고 노출되도록 배치되고,
상기 투스의 제2 면은 상기 내측 가이드에 의해 덮이지 않는 일 영역과 덮인 타 영역을 포함하는 모터.
회전축;
상기 회전축과 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는 요크, 상기 요크에서 돌출된 투스 및 상기 투스에 배치되는 인슐레이터를 포함하고,
상기 인슐레이터는 코일이 감기는 바디 및 반경방향으로 상기 바디의 내측에 배치되는 내측 가이드를 포함하고,
상기 내측 가이드는 상기 로터와 대향하는 내면을 포함하고,
상기 내면은 상기 투스의 양 측에 각각 배치되는 제4 면 및 상기 투스의 상측 또는 하측에 배치되는 제5 면을 포함하고,
상기 회전축의 중심을 기준으로 상기 제4 면은 상기 제5 면보다 반경방향으로 더 멀게 배치되는 모터.
제5 항에 있어서,
상기 제4 면과 상기 제5 면은 단차지게 배치되는 모터.
제3 항 또는 제5 항에 있어서,
상기 내측 가이드의 원주방향 최대 폭은 상기 투스의 원주방향 최대 폭 보다 크고,
상기 제5 면의 원주방향 폭은 투스의 원주방향 최대 폭 보다 작은 모터.
제1 항 또는 제5 항에 있어서,
인접하는 상기 투스에 각각 배치되는 인슐레이터의 내측 가이드는 서로 접촉하는 모터.