KR20210070067A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터; 상기 스테이터 내측에 배치되는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 마그넷; 및 상기 마그넷의 외측에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 제1 파트와, 상기 제1 파트의 일측에서 연장되는 제2 파트를 포함하고, 상기 마그넷의 내면은 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 상기 마그넷의 내면은 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 상기 마그넷의 외면은 상기 제1 파트의 내면과 접촉하고, 상기 제2 파트의 내면 중 일부는 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 나머지는 상기 샤프트의 외면과 이격 배치되어, 상기 샤프트의 외면과 상기 제2 파트의 내면 사이에 공간이 배치되는 모터를 제공할 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, 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.

모터는 샤프트와 스테이터를 포함한다. 샤프트는 중공형일 수 있다. 마그넷은 샤프트의 외주면에 부착될 수 있다. 마그넷을 샤프트에 고정하기 위해 접착제를 사용한다. 접착제를 사용하는 경우, 경화에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 마그넷을 오버 몰딩(overmolding)하는 경우, 마그넷이 틀어지는 문제가 발생할 수 있고, 이를 확인하기도 어려운 문제점이 있다. 또한, 오버 몰딩의 경우, 두께가 두껍기 때문에 스테이터와 갭을 확보하기 위한 어려운 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마그넷과 스테이터 사이의 갭을 줄일 수 있으며, 공정을 단순화할 수 있고, 마그넷의 위치를 확인할 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 스테이터와, 상기 스테이터 내측에 배치되는 샤프트와, 상기 샤프트와 결합하는 마그넷 및 상기 마그넷의 외측에 배치되는 커버를 포함하고, 상기 커버는 제1 파트와, 상기 제1 파트의 일측에서 연장되는 제2 파트를 포함하고, 상기 마그넷의 내면은 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 상기 마그넷의 내면은 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 상기 마그넷의 외면은 상기 제1 파트의 내면과 접촉하고, 상기 제2 파트의 내면 중 일부는 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 나머지는 상기 샤프트의 외면과 이격 배치되어, 상기 샤프트의 외면과 상기 제2 파트의 내면 사이에 공간이 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 상기 제1 파트의 타측에서 연장되는 제3 파트를 포함하고, 상기 제3 파트의 내면 중 일부는 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 나머지는 상기 샤프트의 외면과 이격 배치되어, 상기 샤트트의 외면과 상기 마그넷의 타단면 사이에 공간이 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 축중심에서 원주방향으로 간격을 두고 배치되는 복수 개의 제1 영역을 포함하고, 상기 샤프트의 외면에서 상기 제1 영역까지의 반경방향 거리는, 상기 샤프트의 외면에서 상기 마그넷의 외면까지의 최단 반경방향 거리보다 작을 수 있다.

바람직하게는, 상기 마그넷은 제1 단위 마그넷과 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷 사이에 배치되고, 상기 제1 영역은 축방향을 따라 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 축중심에 반경방향으로 복층을 이루는 제2 영역을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는, 상기 제2 영역에서, 제1 층과 상기 제1 층 위에 적층되는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 일측 에지는 상기 제1 층의 일측 에지에 경사지게 배치되는 모터.

바람직하게는, 상기 커버는 축중심에 반경방향으로 두께가 상이한 제3 영역을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버의 외면은 단차 영역을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버는 섬유에 에폭시가 함침된 부재일 수 있다.

바람직하게는, 상기 샤프트는 상기 마그넷과 접촉하는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 커버와 이격되어 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 커버의 두께를 최소화하여, 마그넷과 스테이터 사이의 갭을 크게 줄임으로써, 모터의 성능을 향상시키는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 커버의 외측에서 마그넷의 위치를 확인할 수 있기 때문에, 마그넷의 불량을 용이하게 식별할 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 마그넷을 샤프트에 고정하는데 있어서, 접착제를 사용하지 않기 때문에 공정 시간을 줄이는 이점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 커버가 배치된 샤프트를 도시한 도면,
도 3은 마그넷이 샤프트의 외주면에 배치된 상태에서, 커버를 둘러싸는 상태를 도시한 도면,
도 4는 샤프트와 마그넷과 커버의 측단면도,
도 5는 샤프트와 마그넷과 커버의 평단면도,
도 6은 커버의 제2 영역과 제3 영역을 도시한 샤프트와 마그넷의 평단면도,
도 7은 제2 영역에서 커버의 일측 에지를 도시한 도면,
도 8은 돌기를 포함하는 샤프트의 사시도,
도 9는 돌기를 포함하는 샤프트와 마그넷의 평단면도이다.

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 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는, 샤프트(100)와 마그넷(200)과 스테이터(300)와 커버(400)와 하우징(500)과 버스바(600)를 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 모터의 반경 방향을 기준으로 샤프트(100)를 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미한다.

샤프트(100)는 일측이 개방된 중공형 부재일 수 있다. 축방향으로, 샤프트(100)의 양단은 각각 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다. 샤프트(100)는 외경이 상이한 부분이 축방향을 따라 구분되어 배치될 수 있다.

마그넷(200)은 샤프트(100)의 외주면에 배치된다. 마그넷(200)은 샤프트(100)의 회전에 연동하여 회전한다. 마그넷(200)은 복수 개일 수 있다.

스테이터(300)는 샤프트(100)와 마그넷(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(310)와, 스테이터 코어(310)에 장착되는 인슐레이터(320)와, 인슐레이터(320)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다. 코일(330)은 자계를 형성한다. 스테이터 코어(310)는 하나의 부재이거나 분할된 복수의 코어가 조합된 것일 수 있다. 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.

커버(400)는 마그넷(200)을 샤프트(100)에 고정시킨다. 커버(400)는 마그넷(200) 전부와 샤프트(100)의 일부 영역을 감싼다. 커버(400)는 마그넷(200)을 감싸는 접착 부재일 수 있다.

하우징(500)은 스테이터(300) 외측에 배치될 수 있다. 하우징(500)은 상부가 개방된 원통형 부재일 수 있다. 하우징(500)은 내측에 샤프트(100)와 마그넷(200)과 스테이터(300)와 커버(400)를 수용한다. 그리고 하우징(500)은 샤프트(100)를 지지하는 베어링을 수용할 수 있다.

버스바(600)는 스테이터(300)의 상측에 배치된다. 버스바(600)는 스테이터(300)코어에 감긴 코일(330)들을 연결한다.

도 2는 커버(400)가 배치된 샤프트를 도시한 도면이고, 도 3은 마그넷(200)이 샤프트(100)의 외주면에 배치된 상태에서, 커버(400)를 둘러싸는 상태를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 커버(400)는 마그넷(200)을 감싸 샤프트(100)에 고정하는 접착부재일 수 있다. 예를 들어, 커버(400)는 강화 섬유에 기지재(matrix)가 함침된 부재일 수 있다.

이러한 커버(400)는 반경화 상태의 부재로, 마그넷(200)을 샤프트(100)에 고정시키는 접착시트로서 역할을 한다. 강화 섬유로는 주로 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 등일 수 있으며, 기지재로는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 열가소성 수지일 수 있다. 탄소섬유는 기계적 특성으로서 인장강도와 인장 탄성률이 큰 특징이 있으며, 열적 특성으로서, 내열성 및 내화성이 우수한 특징이 있다. 유리섬유는 기계적 특성으로서 인장강도와 인장 탄성률이 큰 특징이 있으며, 열적 특성으로서, 선 팽창률 계수가 작은 특징이 있다. 탄소섬유와 유리섬유 모두 전기 절연성이 우수한 특징이 있다.

커버(400)는 일부가 샤프트(100)와 마그넷(200)에 접촉한 상태에서, 샤프트(100)가 회전하면, 자연스럽게 마그넷(200)을 감싸는 형태로 샤프트(100)에 감길 수 있어, 공정이 단순하고 신속한 이점이 있다.

커버(400)는 축방향을 기준으로 구획되는 제1 파트(410)와, 제2 파트(420)와, 제3 파트(430)를 포함할 수 있다. 제2 파트(420)는 제1 파트(410)의 일측에서 연장된다. 제3 파트(430)는 제1 파트(410)의 타측에서 연장된다.

제1 파트(410)는 마그넷(200)을 덮는 부분이며, 제2 파트(420)와 제3 파트(430)는 샤프트(100)에 접촉하는 부분이다.

도 4는 샤프트(100)와 마그넷(200)과 커버(400)의 측단면도이다.

도 4를 참조하면, 마그넷(200)의 내면은 샤프트(100)의 외면과 접촉한다. 그리고 마그넷(200)의 외면은 제1 파트(410)의 내면(401)과 접촉한다. 제2 파트(420)의 내면(402) 중 일부는 샤프트(100)의 외면과 접촉하고 제2 파트(420)의 내면(402) 중 나머지는 샤프트(100)의 외면과 이격 배치된다. 샤프트(100)의 외면과 마그넷(200)의 일단면과 제2 파트(420)의 내면(402) 사이에 공간(S1)이 형성된다.

또한, 제3 파트(430)의 내면(403) 중 일부는 샤프트(100)의 외면과 접촉하고 제3 파트(430)의 내면(403)의 나머지는 샤프트(100)의 외면과 이격 배치된다. 샤프트(100)의 외면과 마그넷(200)의 타단면과 제3 파트(430)의 내면(403) 사이에 공간(S2)이 형성된다.

도 5는 샤프트(100)와 마그넷(200)과 커버(400)의 평단면도이다.

도 5를 참조하면, 커버(400)는 복수 개의 제1 영역(A1)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제1 영역(A1)은 축중심에서 원주방향으로 간격을 두고 배치될 수 있다. 제1 영역(A1)에서, 샤프트(100)의 외면에서 제1 영역(A1)까지의 반경방향 거리(R1)는, 샤프트(100)의 외면에서 마그넷(200)의 외면까지의 최단 반경방향 거리(R2)보다 작다. 샤프트(100)의 외면에서 마그넷(200)의 외면까지의 최단 반경방향 거리(R2)는 마그넷(200)의 외면의 브레드(bread) 형상을 고려할 때, 원주방향으로 마그넷(200)의 외면의 측단이 기준이 될 수 있다.

제1 영역(A1)은 원주방향을 기준으로 제1 단위 마그넷(200A)과 제2 단위 마그넷(200B) 사이에 배치된다. 또한, 제1 영역(A1)은 축방향을 따라 길게 배치된다.

이러한 제1 영역(A1)은 커버(400)의 다른 영역과 육안으로 구분되기 때문에, 커버(400)가 마그넷(200)을 감싼 상태에서, 마그넷(200)의 배치상태를 육안이나 영상으로 확인할 수 있다. 따라서, 작업자는 마그넷(200)의 배치에 문제가 없는 지 용이하게 점검할 수 있다.

도 6은 커버(400)의 제2 영역(A2)과 제3 영역(A3)을 도시한 샤프트(100)와 마그넷(200)의 평단면도이다.

도 6을 참조하면, 커버(400)는 복층을 이루도록 샤프트(100)에 감길 수 있다. 이하, 커버(400)가 반경방향을 기준으로 복층을 이루는 영역을 제2 영역(A2)이라 하고, 축중심에 반경방향으로 일영역의 두께(t1)와 상이한 두께(t2)를 가지는 제3 영역(A3)이라 한다.

커버(400)는 제2 영역(A2)에서, 제1 층(400A)과 제1 층(400A) 위에 적층되는 제2 층(400B)을 포함할 수 있다. 도면에서 제1 층(400A)과 제2 층(400B)을 예시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제3 층, 제4 층 등 더 많은 층으로 이루어질 수도 있다. 따라서, 제2 영역(A2)은 3층 이상을 이루는 영역일 수 있다.

도 6에서 제2 영역(A2)의 위치와 제3 영역(A3)의 위치가 동일하게 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 영역(A2)의 위치와 제3 영역(A3)의 위치는 상이할 수도 있다.

커버(400)의 외면은 단차 영역(A4)을 포함할 수 있다.

도 7은 제2 영역(A2)에서 커버(400)의 일측 에지(E1,E2)를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제2 영역(A2)에서, 어느 한 층의 일측 에지(E2)는 다른 층의 일측 에지(E1)에 경사지게 배치될 수 있다. 아울러, 제2 영역(A2)에서, 어느 한 층의 타측 에지(E4)는 다른 층의 타측 에지(E3)에 경사지게 배치될 수 있다 이는 커버(400)를 샤프트(100)에 감은 다음 커버(400)의 끝단을 마무리하여 접착시키는 과정 중에 자연스럽게 도출되는 특징일 수 있다.

도 8은 돌기를 포함하는 샤프트의 사시도이고, 도 9는 돌기를 포함하는 샤프트(100)와 마그넷(200)의 평단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 샤프트(100)는 마그넷(200)과 접촉하는 복수의 돌기(110)를 포함한다. 복수의 돌기(110)는 샤프트(100)의 외주면에 배치된다. 복수의 돌기(110)는 샤프트(100)의 원주 방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 그리고 복수의 돌기(110)는 샤프트(100)의 축 방향(X)을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 이러한 돌기(110)는 샤프트(100)의 외주면에 배치되는 마그넷(200)을 정렬하고 고정하는 역할을 한다. 돌기는 중공형 샤프트(100)의 내측에서 이루어지는 엠보싱 가공을 통해 형성될 수 있다.

돌기(110)는 커버(400)가 마그넷(200)을 감싸는 과정에서, 마그넷(200)이 틀어지지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 돌기(110)는 커버(400)와 이격되어 배치될 수 있다.

100: 샤프트
110: 돌기
200: 마그넷
300: 스테이터
400: 커버
410: 제1 파트
420: 제2 파트
430: 제3 파트
500: 하우징
600: 버스바

Claims (10)

1. 스테이터;
   상기 스테이터 내측에 배치되는 샤프트;
   상기 샤프트와 결합하는 마그넷; 및
   상기 마그넷의 외측에 배치되는 커버를 포함하고,
   상기 커버는 제1 파트와, 상기 제1 파트의 일측에서 연장되는 제2 파트를 포함하고,
   상기 마그넷의 내면은 상기 샤프트의 외면과 접촉하고,
   상기 마그넷의 외면은 상기 제1 파트의 내면과 접촉하고,
   상기 제2 파트의 내면 중 일부는 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 나머지는 상기 샤프트의 외면과 이격 배치되어, 상기 샤프트의 외면과 상기 제2 파트의 내면 사이에 공간이 배치되는 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 상기 제1 파트의 타측에서 연장되는 제3 파트를 포함하고,
   상기 제3 파트의 내면 중 일부는 상기 샤프트의 외면과 접촉하고, 나머지는 상기 샤프트의 외면과 이격 배치되어, 상기 샤프트의 외면과 상기 마그넷의 타단면 사이에 공간이 배치되는 모터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 축중심에서 원주방향으로 간격을 두고 배치되는 복수 개의 제1 영역을 포함하고,
   상기 샤프트의 외면에서 상기 제1 영역까지의 반경방향 거리는, 상기 샤프트의 외면에서 상기 마그넷의 외면까지의 최단 반경방향 거리보다 작은 모터.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 마그넷은 제1 단위 마그넷과 제2 단위 마그넷을 포함하고,
   상기 제1 영역은 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷 사이에 배치되고,
   상기 제1 영역은 축방향을 따라 배치되는 모터.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 축중심에 반경방향으로 복층을 이루는 제2 영역을 포함하는 모터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 커버는, 상기 제2 영역에서, 제1 층과 상기 제1 층 위에 적층되는 제2 층을 포함하고,
   상기 제2 층의 일측 에지는 상기 제1 층의 일측 에지에 경사지게 배치되는 모터.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 축중심에 반경방향으로 두께가 상이한 제3 영역을 포함하는 모터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 커버의 외면은 단차 영역을 포함하는 모터.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 커버는 섬유에 에폭시가 함침된 부재인 모터.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 마그넷과 접촉하는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 커버와 이격되어 배치되는 모터.

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