KR20220010173A

KR20220010173A - 모터

Info

Publication number: KR20220010173A
Application number: KR1020200088742A
Authority: KR
Inventors: 편진수; 김성진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-25
Also published as: WO2022015096A1; JP2023535378A; EP4184757A1; CN116235385A; US20230291256A1

Abstract

본 발명은 샤프트; 상기 샤프트에 결합된 로터; 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제1 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제1 곡면을 포함하고, 상기 제2 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제2 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제2 곡면을 포함하고, 상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이와 다르고, 상기 제1 곡면의 곡률반경은 상기 제2 곡면의 곡률반경과 다른 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. 이때, 로터가 회전하는 과정에서 금속 재질인 스테이터와 빈 공간인 슬롯 오픈의 공기의 투자율 차이로 인하여 코깅 토크가 발생할 수 있다. 이러한 코깅 토크는 조향의 민감도 또는 출력에 영향을 미치는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코깅토크를 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, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제1 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제1 곡면을 포함하고, 상기 제2 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제2 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제2 곡면을 포함하고, 상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이와 다르고, 상기 제1 곡면의 곡률반경은 상기 제2 곡면의 곡률반경과 다른 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 길이의 91% 내지 97%이내이고, 상기 제1 곡면의 곡률반경은 상기 제2 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이의 93% 내지 95%이내이고, 상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이의 91% 내지 93%이내이고, 상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 면의 원주방향 길이는 상기 제1 면의 원주방향 길이의 91% 내지 93%이내이고, 상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 100% 내지 105%이내일 수 있다.

실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면은 상기 제2 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 크기가 다르고, 상기 제1 단위 마그넷의 곡면의 곡률반경은 상기 제2 단위 마그넷의 곡면의 곡률반경과 다른 모터를 제공할 수 있다.

실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고, 원주 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 길이는 상기 제2 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 길이와 다르고, 반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 최대 두께는 상기 제2 단위 마그넷의 최대 두께와 다른 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 원주방향을 따라, 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 교대로 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터코어는 상기 마그넷과 접촉하는 제3 면을 포함하고, 상기 제3 면은 평면일 수 있다.

바람직하게는, 반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 최소 두께는 상기 제2 단위 마그넷의 최소 두께와 다를 수 있다.

바람직하게는, 반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷과 상기 스테이터의 투스와 최소 거리는 상기 제2 단위 마그넷과 상기 스테이터의 투스와 최소 거리와 다를 수 있다.

바람직하게는, 한 쌍의 상기 제1 단위 마그넷은 축중심을 기준으로 대칭되게 배치되고, 한 쌍의 상기 제2 단위 마그넷은 축중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 코깅 토크를 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 스테이터와 로터를 도시한 도면,
도 3은 도 2에서 도시한 마그넷의 확대도,
도 4는 마그넷의 두께를 도시한 도면,
도 5는 비교예와 도 3에서 도시한 실시예의 코깅토크 파형을 비교한 그래프,
도 6은 제1 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면의 곡률반경에 대응한 코깅토크를 도시한 그래프,
도 7은 제1 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면의 곡률반경에 대응한 코깅토크를 도시한 표,
도 8은 다른 형상과 크기를 가지는 마그넷이 배치된 로터를 도시한 도면
도 9는 도 8의 마그넷의 확대도,
도 10은 도 8의 마그넷의 두께를 도시한 도면,
도 11은 비교예와 도 9에서 도시한 실시예의 코깅토크 파형을 비교한 그래프,
도 12는 제2 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면의 곡률반경에 대응한 코깅토크를 도시한 그래프,
도 13은 제2 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면의 곡률반경에 대응한 코깅토크를 도시한 표이다.

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 모터(1)를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 샤프트(10), 로터(20), 스테이터(30), 하우징(400), 버스바(500), 센싱부(600) 및 기판(700)을 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 하우징(400)에서 모터의 중심인 샤프트(10)을 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(10)에서 하우징(400)의 방향을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다.

샤프트(10)은 로터(20)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(20)와 스테이터(30)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(20)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(10)가 회전한다. 샤프트(10)는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 샤프트(10)는 차량의 조향장치와 연결되어 동력을 전달할 수 있다.

로터(20)는 스테이터(30)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(20)는 스테이터(30)의 내측에 배치될 수 있다. 로터(20)는 로터코어(21)와 로터코어(21)에 배치되는 마그넷(22)을 포함할 수 있다. 이때 로터(20)는 마그넷(22)이 로터코어(21)의 외주면에 배치되는 SPM Type 일 수 있다.

스테이터(30)는 로터(20)의 외측에 배치된다. 스테이터(30)는 스테이터 코어(31), 스테이터 코어(31)에 장착되는 인슐레이터(32), 인슐레이터(32)에 장착되는 코일(33)을 포함할 수 있다. 코일(33)은 인슐레이터(32)에 감길 수 있다. 인슐레이터(32)는 코일(33)과 스테이터 코어(31) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(31)와 코일(33) 간을 서로 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 코일(33)은 로터(20)의 마그넷(22)과 전기적 상호 작용을 유발한다.

도 2는 스테이터(30)와 로터(20)를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 스테이터 코어(31)는 요크(31a)와 투스(31b)를 포함할 수 있다. 투스(31b)는 요크(31a)의 내주면에서 돌출될 수 있다. 투스(31b)는 복수 개일 수 있다. 투스(31b)의 개수는 마그넷(22)의 개수에 대응하여 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예를 들어, 투스(31b)의 개수 12개이며 12개의 슬롯을 형성할 수 있다. 마그넷의 개수는 8극일 수 있다. 스테이터 코어(31)는 이러한 요크(31a)와 투스(31b)를 포함하는 복수의 분할코어가 조합되어 이루어질 수 있다. 한편, 투스(31b)의 에지에는 노치(31c)가 배치될 수 있다. 이는 코깅토크를 줄이기 위함이다.

마그넷(22)은 로터코어(21)의 외주면에 배치된다. 마그넷(22)은 각각 복수 개의 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)을 포함할 수 있다. 축중심(C0)을 기준하여 원주방향으로 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)은 인접하여 배치될 수 있다. 축중심(C0)을 기준으로, 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)은 교대로 배치될 수 있다.

한 쌍의 제1 단위 마그넷(100)은 축중심(C0)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제2 단위 마그넷(200)도 축중심(C0)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 4개의 제1 단위 마그넷(100)과 4개의 제2 단위 마그넷(200)이 배치될 수 있다.

도 3은 도 2에서 도시한 마그넷(22)의 확대도이다.

도 3을 참조하면, 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)은 형상과 크기가 상이하다. 이는 코깅토크의 파형을 변형시켜 코깅토크를 줄이기 위한 것이다.

제1 단위 마그넷(100)은 제1 면(110)과 제1 곡면(120)을 포함할 수 있다. 제1 면(110)은 로터코어(21)와 접촉하는 면으로 평면일 수 있다. 제1 곡면(120)은 스테이터 코어(31)의 투스(31b)를 마주하는 면으로서 곡면일 수 있다. 제1 면(110)과 제1 곡면(120)은 측면으로 연결된다. 축방향에서 바라보면, 제1 면(110)은 직선으로 나타날 수 있으며, 제1 곡면(120)은 곡선으로 나타날 수 있다. 이러한 제1 단위 마그넷(100)은 브레드 타입의 형상을 가질 수 있다.

제2 단위 마그넷(200)은 제2 면(210)과 제2 곡면(220)을 포함할 수 있다. 제2 면(210)은 로터코어(21)와 접촉하는 면으로 평면일 수 있다. 제2 곡면(220)은 스테이터 코어(31)의 투스를 마주하는 면으로서 곡면일 수 있다. 제2 면(210)과 제2 곡면(220)은 측면으로 연결된다. 축방향에서 바라보면, 제2 면(210)은 직선으로 나타날 수 있으며, 제2 곡면(220)은 곡선으로 나타날 수 있다. 이러한 제2 단위 마그넷(200)도 브레드 타입의 형상을 가질 수 있다.

제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)와 다를 수 있다. 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)와 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)라 함은 제1 면(110)과 제2 면(210)이 평면이라 하면, 각각 원주방향으로 마그넷(22)의 일단에서 타단까지 직선 거리에 해당한다. 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)가 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)보다 길 수 있다.

그리고 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)은 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)과 다를 수 있다. 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)은 제1 곡률중심(C1)에서 제1 곡면(120)까지의 반경에 해당한다. 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)은 제2 곡률중심(C2)에서 제2 곡면(220)까지의 반경에 해당한다. 제1 곡률중심(C1)과 제2 곡률중심(C2)은 각각 축중심(C0)에서 반경방향으로 일정 거리만큼 오프셋된 지점에 위치할 수 있다. 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)이 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)보다 클 수 있다.

한편, 로터코어(21)는 마그넷(22)과 접촉하는 제3 면(21b)을 포함할 수 있다. 제3 면(21b)은 평면일 수 있다.

도 4는 마그넷(22)의 두께를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 반경방향을 기준으로, 제1 단위 마그넷(100)의 두께와 제2 단위 마그넷(200)의 두께가 상이할 수 있다

예를 들어, 제1 단위 마그넷(100)의 최대 두께(T1)와 제2 단위 마그넷(200)의 최대 두께(T2)가 상이할 수 있다. 반경방향을 기준으로, 마그넷(22)의 최대 두께는 축중심(C0)과 마그넷(22)의 원주방향 길이 중심을 지나는 기준선을 기준으로 제1 면(110)과 제1 곡면(120)의 직선거리 또는 제2 면(210)과 제2 곡면(220)의 직선 거리일 수 있다. 제1 단위 마그넷(100)의 최대 두께(T1)가 제2 단위 마그넷(200)의 최대 두께(T2)보다 클 수 있다.

예를 들어, 제1 단위 마그넷(100)의 최소 두께(T3)와 제2 단위 마그넷(200)의 최소 두께(T4)가 상이할 수 있다. 반경방향을 기준으로, 마그넷(22)의 최소 두께는 축중심(C0)과 마그넷(22)의 원주방향 끝단을 지나는 기준선을 기준으로 제1 면(110)과 제1 곡면(120)의 직선거리 또는 제2 면(210)과 제2 곡면(220)의 직선 거리일 수 있다. 제1 단위 마그넷(100)의 최소 두께(T3)가 제2 단위 마그넷(200)의 최소 두께(T4)보다 클 수 있다.

도 5는 비교예와 도 3에서 도시한 실시예의 코깅토크 파형을 비교한 그래프이다.

도 5의 (a)는 비교예의 코깅토크 파형을 도시한 도면이고 도 5의 (b)는 실시예의 코깅토크 파형을 도시한 도면이다.

비교예는 마그넷(22)의 형상 및 크기가 모두 동일한 모터이다. 반면에 실시예는 형상 및 크기가 상이한 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)이 원주방향을 따라 번갈아 배치된 모터이다. 비교예의 경우, 회전각(rotaion angle)에 대응한 코깅토크(Cogging Torque)의 파형이 최대값(Max)(대략, 0.025Nm) 또는 최소값(Min)(대략, -0.025Nm)에 근접하는 횟수가 많아 코깅토크가 높게 나타남을 확인할 수 있다. 반면에, 실시예의 경우, 회전각(rotaion angle)에 대응한 코깅토크(Cogging Torque)의 파형이 최대값(Max)(대략, 0.005Nm) 또는 최소값(Min)(대략,-0.007Nm)에 근접하는 횟수가 크게 줄어 코깅토크가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.

제1 단위 마그넷(100)의 형상 및 크기와 제2 단위 마그넷(200)의 형상 및 크기의 차이에 따라 코깅토크의 감소폭이 결정될 수 있다.

제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)의 91% 내지 97%이내일 수 있다. 바람직하게는, 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)의 93% 내지 95% 이내일 수 있다. 이때, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)은 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)의 95% 내지 100% 이내일 수 있다.

도 6은 제1 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 도시한 그래프이고, 도 7은 제1 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 도시한 표이다.

도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 제1 조건에서, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 측정하였다.

제1 조건이라 함은, 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)가 12.5mm이고, 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)가 13.0mm이고, 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1) 10.0mm인 상태이며, 마그넷(22)의 스큐각이 없는 상태이다. 비교예의 경우, 로터코어(21)와 접촉하는 모든 마그넷(22)의 원주방향 길이가 13.0mm로 동일하고, 스테이터 코어(31)와 마주하는 모든 마그넷(22)의 곡면의 곡률반경이 10.0mm로 동일한 조건이며 역시 마그넷(22)의 스큐각이 없는 상태이다. 따라서, 제1 조건에서, 제1 단위 마그넷(100)은 비교예와 곡률반경이 동일하고, 제2 단위 마그넷(200)은 비교예와 길이가 동일하다. 그리고 제1 단위 마그넷(100)은 비교예보다 길이가 짧다. 제1 조건에서 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)의 96.1%이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6의 P1은 비교예은 코깅 토크(44.4Nm)를 나타낸다. 제1 조건에서 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm에서 9.9mm으로 갈수록 코깅 토크가 저감되고, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.6mm, 9.7mm에서는 비교예의 코깅 토크(44.4Nm)보다 낮게 측정된 것을 확인할 수 있다.

제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.7mm에서 측정된 코깅토크가 12.1Nm로서, 비교예 대비 72.8%로 가장 크게 감소함을 확인할 수 있다. 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.8mm, 9.9mm에서는 9.7mm일 때보다 코깅토크가 증가하나 비교예 대비, 각각 58.3%,50.2% 감소함을 확인할 수 있다.

제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm 작거나 10.2mm보다 큰 경우, 오히려 비교예보다 코팅토크가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

비교예의 곡률반경과 제1 단위 마그넷(100)의 곡률반경이 10mm로 동일한 바, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)의 95% 내지 100% 이내인 구간에서 비교예보다 코깅토크가 낮게 측정됨을 확인할 수 있다.

도 8은 다른 형상과 크기를 가지는 마그넷(22)이 배치된 로터(20)를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 마그넷(22)의 확대도이고, 도 10은 도 8의 마그넷(22)의 두께를 도시한 도면이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)는 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)보다 길수 있다. 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)와 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)의 차이는 도 4에서 도시한 마그넷(22)의 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)는 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)의 차이보다 클 수 있다. 도 4의 마그넷(22)과 달리 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)은 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)보다 클 수 있다. 도 4의 마그넷(22)과 달리 제1 단위 마그넷(100)의 최대 두께(T1)는 제2 단위 마그넷(200)의 최대 두께(T2)보다 작을 수 있다. 반면에 제1 단위 마그넷(100)의 최소 두께(T3)는 제2 단위 마그넷(200)의 최소 두께(T4)보다 클 수 있다.

도 11은 비교예와 도 9에서 도시한 실시예의 코깅토크 파형을 비교한 그래프이다.

도 11 (a)는 비교예의 코깅토크 파형을 도시한 도면이고 도 11 (b)는 실시예의 코깅토크 파형을 도시한 도면이다.

비교예는 마그넷(22)의 형상 및 크기가 모두 동일한 모터이다. 반면에 실시예는 형상 및 크기가 상이한 제1 단위 마그넷(100)과 제2 단위 마그넷(200)이 원주방향을 따라 번갈아 배치된 모터이다. 비교예의 경우, 회전각(rotaion angle)에 대응한 코깅토크(Cogging Torque)의 파형이 최대값(Max)(대략,0.025Nm) 또는 최소값(Min)(대략,-0.025Nm)에 근접하는 횟수가 많아 코깅토크가 높게 나타남을 확인할 수 있다. 반면에, 실시예의 경우, 회전각(rotaion angle)에 대응한 코깅토크(Cogging Torque)의 파형이 최대값(Max)(대략,0.008Nm) 또는 최소값(Min)(대략,-0.008Nm)에 근접하는 횟수가 크게 줄어 코깅토크가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.

도 9에서 도시한 마그넷(22)에서, 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)의 91% 내지 93%이내일 수 있다. 이때, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)은 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)의 95% 내지 100% 이내일 수 있다. 또는 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)은 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)의 100% 내지 105% 이내일 수 있다.

도 12는 제2 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 도시한 그래프이고, 도 13은 제2 조건에서, 실시예에 따른 모터의 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 도시한 표이다.

도 12 및 도 13에서 도시한 바와 같이, 제2 조건에서, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)에 대응한 코깅토크를 측정하였다.

제2 조건이라 함은 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)가 12.0mm이고, 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)가 13.0mm이고, 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1) 10.0mm인 상태이다. 비교예의 경우, 로터코어(21)와 접촉하는 모든 마그넷(22)의 원주방향 길이가 13.0mm로 동일하고, 스테이터 코어(31)와 마주하는 모든 마그넷(22)의 곡면의 곡률반경이 10.0mm로 동일한 조건이다. 따라서, 제1 조건에서, 제1 단위 마그넷(100)은 비교예와 곡률반경이 동일하고, 제2 단위 마그넷(200)은 비교예와 길이가 동일하다. 그리고 제1 단위 마그넷(100)은 비교예보다 길이가 짧다. 제2 조건에서 제1 면(110)의 원주방향 길이(L1)는 제2 면(210)의 원주방향 길이(L2)의 92.3%이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 도 12의 P2는 비교예은 코깅 토크(44.4Nm)를 나타낸다. 제2 조건에서 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm에서 9.9mm으로 갈수록 코깅 토크가 저감된다. 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.6mm 내지 9.9mm에서는 비교예의 코깅 토크(44.4Nm)보다 낮게 측정된 것을 확인할 수 있다. 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.9mm에서 측정된 코깅토크가 19.7Nm로서, 비교예 대비 55.6%로 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm에서 9.9mm 구간 안에서 가장 크게 감소함을 확인할 수 있다.

한편, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 10.1mm 내지 10.4mm 구간에서는 9.9mm일 때보다 코깅토크가 증가하나 비교예 보다 코깅토크가 크게 낮음을 확인할 수 있다. 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 10.1mm에서 측정된 코깅토크가 16.8Nm로서, 비교예 대비 62.2%로 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm에서 10.5mm 구간 안에서 가장 크게 감소함을 확인할 수 있다.

제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 9.5mm 작거나 10.5mm보다 큰 경우, 오히려 비교예보다 코팅토크가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

비교예의 곡률반경과 제1 단위 마그넷(100)의 곡률반경이 10mm로 동일한 바, 제2 곡면(220)의 곡률반경(R2)이 제1 곡면(120)의 곡률반경(R1)의 95% 내지 100% 이내인 구간과, 100% 내지 105% 이내인 구간에서 비교예보다 코깅토크가 낮게 측정됨을 확인할 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.

10: 샤프트
20: 로터
21: 로터코어
22: 마그넷
30: 스테이터
100: 제1 단위 마그넷
110: 제1 면
120: 제1 곡면
200: 제2 단위 마그넷
110: 제2 면
220: 제2 곡면

Claims

샤프트;
상기 샤프트에 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고,
상기 제1 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제1 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제1 곡면을 포함하고,
상기 제2 단위 마그넷은 상기 로터 코어와 마주하는 제2 면 및 상기 스테이터와 마주하는 제2 곡면을 포함하고,
상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이와 다르고,
상기 제1 곡면의 곡률반경은 상기 제2 곡면의 곡률반경과 다른 모터.
제1 항에 있어서,
상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이의 91% 내지 97%이내이고,
상기 제1 곡면의 곡률반경은 상기 제2 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이의 93% 내지 95%이내이고,
상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 제1 면의 원주방향 길이는 상기 제2 면의 원주방향 길이의 91% 내지 93%이내이고,
상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 95% 내지 100%이내인 모터.
제1 항에 있어서,
상기 제2 면의 원주방향 길이는 상기 제1 면의 원주방향 길이의 91% 내지 93%이내이고,
상기 제2 곡면의 곡률반경은 상기 제1 곡면의 곡률반경의 100% 내지 105%이내인 모터.
샤프트;
상기 샤프트에 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고,
상기 제1 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면은 상기 제2 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 크기가 다르고,
상기 제1 단위 마그넷의 곡면의 곡률반경은 상기 제2 단위 마그넷의 곡면의 곡률반경과 다른 모터.
샤프트;
상기 샤프트에 결합된 로터; 및
상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향으로 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 인접하게 배치된 제2 단위 마그넷을 포함하고,
원주 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 길이는 상기 제2 단위 마그넷의 상기 로터 코어와 접하는 면의 길이와 다르고,
반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 최대 두께는 상기 제2 단위 마그넷의 최대 두께와 다른 모터.
제1 항에 있어서,
원주방향을 따라, 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 교대로 배치되는 모터.
제1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터코어는 상기 마그넷과 접촉하는 제3 면을 포함하고,
상기 제3 면은 평면인 모터.
제1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷의 최소 두께는 상기 제2 단위 마그넷의 최소 두께와 다른 모터.
제1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
반경 방향을 기준으로 상기 제1 단위 마그넷과 상기 스테이터의 투스와 최소 거리는 상기 제2 단위 마그넷과 상기 스테이터의 투스와 최소 거리와 다른 모터.
제1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
한 쌍의 상기 제1 단위 마그넷은 축중심을 기준으로 대칭되게 배치되고, 한 쌍의 상기 제2 단위 마그넷은 축중심을 기준으로 대칭되게 배치되는 모터.