KR20220022756A - 모터 - Google Patents

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KR20220022756A
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박창현
정영환
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트에 결합된 로터; 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터에 결합된 제2 샤프트를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 로터 코어의 내주면은 상기 제1 샤프트과 접촉하는 제1 면과, 상기 제2 샤프트와 접촉하는 제2 면과, 상기 제1 면과 상기 제2 면의 축방향 사이에 배치되는 제3 면을 포함하는 모터를 제공한다.

Description

모터{MOTOR}
본 발명은 모터에 관한 것이다.
일반적으로 모터는 샤프트, 샤프트에 결합되는 로터, 로터와 전기적 상호작용을 하는 스테이터를 포함한다. 이때, 샤프트는 로터에 압입된다. 이때, 로터 내로 압입되는 샤프트에 과다한 압입력이 가해지는 현상이 발생하게 된다. 이로 인해, 모터의 조립성이 저하되고 불량이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 로터와 샤프트 사이의 조립성을 높이고, 압입 과정에서 발생하는 불량을 줄일 수 있는 모터를 제공하는 데 있다.
실시예에 따르면, 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트에 결합된 로터; 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고, 상기 로터에 결합된 제2 샤프트를 포함하고, 상기 로터는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 로터 코어의 내주면은 상기 제1 샤프트과 접촉하는 제1 면과, 상기 제2 샤프트와 접촉하는 제2 면과, 상기 제1 면과 상기 제2 면의 축방향 사이에 배치되는 제3 면을 포함하는 모터를 제공한다.
상기 제1 샤프트를 지지하는 제1 베어링과, 상기 제2 샤프트를 지지하는 제2 베어링을 포함할 수 있다.
상기 제3 면에서 상기 로터 코어의 축 중심까지 거리는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에서 상기 로터 코어의 축 중심까지의 거리보다 작을 수 있다.
상기 로터 코어의 내주면은 상기 제3 면과 상기 제1 면 사이에는 배치되는 제1 단턱과, 상기 제3 면과 상기 제2 면 사이에 배치되는 제2 단턱을 포함할 수 있다.
상기 제1 단턱은 상기 제1 샤프트의 단부와 접촉되고, 상기 제2 단턱은 상기 제2 샤프트의 단부와 접촉될 수 있다.
상기 제1 샤프트의 내주면과 상기 제3 면은 축방향으로 오버랩되고, 상기 제2 샤프트의 내주면과 상기 제3 면은 축방향으로 오버랩될 수 있다.
상기 제2 샤프트는, 상기 로터 코어와 반경 방향으로 오버랩되는 제1 파트와, 상기 제2 베어링과 반경 방향으로 오버랩되는 제2 파트와, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트의 축방향 사이에 배치되는 제3 파트를 포함할 수 있다.
상기 제3 면의 축방향 길이는 상기 제1 면과 상기 제2 면의 축방향 길이보다 길 수 있다.
상기 제1 면은 상기 제1 샤프트와 고정되는 제1 용접부를 포함하고, 상기 제2 면은 상기 제2 샤프트와 고정되는 제2 용접부를 포함하고, 상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부는 레이저 용접에 의하여 형성될 수 있다.
상기 제2 면과 상기 제1 파트의 외주면 중 하나에는 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 제2 면과 상기 제2 파트의 외주면 중 다른 하나에는 상기 돌기가 배치되는 적어도 하나의 홈이 형성될 수 있다.
상기 돌기는 복수개이고, 상기 복수의 돌기는 원주 방향으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 로터 내로 압입되는 샤프트의 압입 구간을 줄임으로써, 샤프트에 적정한 압입력을 가할 수 있어, 모터의 조립이 용이하며 과다한 압입력으로 인한 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어, 제1 샤프트 및 제2 샤프트가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어, 제1 샤프트 및 제2 샤프트가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 제1 샤프트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 제2 샤프트의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
샤프트의 길이 방향(상하 방향)과 평행한 방향을 축방향이라고 하고, 샤프트를 중심으로 축방향과 수직한 방향을 반경 방향이라고 하고, 샤프트를 중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라고 부른다.
도 1을 참조하면, 모터는 제1 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300), 하우징(400), 제2 샤프트(500), 제1 베어링(610), 제2 베어링(620)을 포함한다.
제1 샤프트(100)와 제2 샤프트(500)는 로터(200)와 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 제1 샤프트(100) 및 제2 샤프트(500)가 회전한다.
로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있다. 로터(200)는 로터 코어(210)와 로터 코어(210)에 배치되는 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 로터 코어(210)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다
스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(310)와, 코일(320)과, 스테이터 코어(310)에 장착되는 인슐레이터(330)를 포함할 수 있다. 코일(320)은 인슐레이터(330)에 감길 수 있다. 인슐레이터(330)는 코일(320)과 스테이터 코어(310) 사이에 배치된다. 코일(320)은 로터(200)의 마그넷과 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. 하우징(400)은 개구가 형성된 통 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 커버(410)는 하우징(400)의 개구를 덮도록 배치될 수 있다. 커버(410)는 스테이터(300)의 상측에 배치된다. 하우징(400)과 커버(410)는 모터의 외형을 형성한다.
제1 베어링(610)은 하우징(400)에 배치된다. 그리고, 제2 베어링(620)은 커버(410)에 배치된다. 제1 베어링(610)과 제2 베어링(620)은 로터(200)를 사이에 두고 축방향으로 이격 배치될 수 있다. 이때, 제1 베어링(610)은 제1 샤프트(100)와 결합될 수 있다. 제1 베어링(610)은 제1 샤프트(100)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 그리고, 제2 베어링(620)은 제2 샤프트(500)와 결합될 수 있다. 제2 베어링(620)은 제2 샤프트(500)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어, 제1 샤프트 및 제2 샤프트가 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 로터 코어(210)에는 제1 샤프트(100)와 제2 샤프트(500)가 결합된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 로터 코어(210)는 홀(201)이 형성될 수 있다. 홀(201)은 축방향으로 길게 연장될 수 있다. 로터 코어(210)는 내주면(211)과 외주면(212)을 포함한다. 외주면(212)에는 복수의 마그넷(220)이 배치될 수 있다. 복수의 마그넷(220)은 로터 코어(210)의 축 중심(C)을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다. 그리고, 내주면(211)은 홀(201)을 감쌀 수 있다. 이때, 홀(201)의 일측으로 제1 샤프트(100)가 압입되고, 홀(201)의 다른 일측으로 제2 샤프트(500)가 압입될 수 있다.
로터 코어(210)의 내주면(211)은 제1 면(211A), 제2 면(211B) 및 제3 면(211C)을 포함할 수 있다.
제1 면(211A)은 제1 샤프트(100)와 접촉될 수 있다. 그리고, 제2 면(211B)은 제2 샤프트(500)와 접촉될 수 있다. 제2 면(211B)과 제1 면(211A)은 제3 면(211C)을 사이에 두고 축방향으로 이격 배치될 수 있다.
이때, 제3 면(211C)은 제1 면(211A)과 제2 면(211B)보다 반경 방향으로 내측에 배치될 수 있다. 즉, 제3 면(211C)은 제1 면(211A)과 제2 면(211B)을 기준으로 로터 코어(210)의 축 중심을 향하여 돌출된 형상이다. 실시예에 따르면, 로터 코어(210)의 축 중심(C)에서 제3 면(211C)까지의 거리는 로터 코어(210)의 축 중심(C)에서 제1 면(211A)까지의 거리보다 작을 수 있다. 그리고, 로터 코어(210)의 축 중심(C)에서 제3 면(211C)까지의 거리는 로터 코어(210)의 축 중심(C)에서 제2 면(211B)까지의 거리보다 작을 수 있다.
제3 면(211C)의 축방향 길이(L3)는 제1 면(211A)과 제2 면(211B)의 축방향 길이(L1, L2)보다 길 수 있다. 그리고, 제1 면(211A)과 제2 면(211B)의 축방향 길이(L1, L2)는 동일할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 면(211A)과 제2 면(211B)의 축방향 길이(L1, L2)는 각각 4 내지 10mm일 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 8mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 6.5 내지 7.5mm일 수 있다. 그리고 제3 면(211C)의 축방향 길이(L3)는 5 내지 15mm일 수 있으며, 바람직하게는 7 내지 13mm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 내지 11mm일 수 있다.
여기서, 제1 면(211A)과 제2 면(211B)은 각각 제1 샤프트(100)와 제2 샤프트(500)가 압입되는 구간을 의미한다. 이러한 본 발명에 따른 모터는 로터 내로 압입되는 샤프트의 압입 구간을 줄임으로써, 샤프트에 적정한 압입력을 가할 수 있어, 모터의 조립이 용이하며 과다한 압입력으로 인한 불량을 줄일 수 있다.
또한, 로터 코어(210)의 내주면(211)은 제1 단턱(211S1)과 제2 단턱(211S2)을 포함할 수 있다. 제1 단턱(211S1)은 제3 면(211C)과 제1 면(211A)을 연결한다. 그리고, 제2 단턱(211S2)은 제3 면(211C)과 상기 제2 면(211B) 사이를 연결한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 로터 코어, 제1 샤프트 및 제2 샤프트가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 단턱(211S1)은 제1 샤프트(100)의 단부(S1)와 접촉되고, 제2 단턱(211S2)은 제2 샤프트(500)의 단부(S2)와 접촉될 수 있다. 이때, 제2 샤프트(500)의 단부(S2)는 모서리가 테이퍼질 수 있다.
제1 샤프트(100)의 단부(S1)와 제2 샤프트(500)의 단부(S2)는 제3 면(211C)을 두고 축방향으로 이격될 수 있다. 그리고, 제1 샤프트(100)의 단부(S1)와 제2 샤프트(500)의 단부(S2)는 축방향으로 오버랩될 수 있다. 이때, 제1 단턱(211S1)의 반경 방향 길이는 제1 샤프트(100)의 단부(S1)의 반경 방향 두께(T1)와 동일할 수 있다. 또한, 제2 단턱(211S2)의 반경 방향 길이는 제2 샤프트(500)의 단부(S2)의 반경 방향 두께(T2)와 동일할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 단턱(211S1)과 제2 단턱(211S2)에 의하여, 로터 코어(210)의 내측으로 압입되는 제1 샤프트(100)와 제2 샤프트(500)의 압입 길이가 제한될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 제1 샤프트의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터에 포함되는 제2 샤프트의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제1 샤프트(100)는 제1 부(110), 제2 부(120) 및 제3 부(130)를 포함할 수 있다. 제1 부(110), 제2 부(120) 및 제3 부(130)는 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
제1 부(110)는 관형으로 형성될 수 있다. 제1 부(110)는 로터 코어(210)의 홀(201) 내로 압입될 수 있다. 이때, 제1 부(110)의 외주면은 로터 코어(210)의 제1 면(211A)과 접촉될 수 있다. 그리고, 제1 부(110)는 로터 코어(210)와 반경 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1 부(110)의 외주면은 소정의 직경(D1)을 가질 수 있다.
제2 부(120)는 제1 부(110)에서 연장될 수 있다. 제2 부(120)는 로터 코어(210)와 반경 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다. 제2 부(120)는 제1 부(110)와 제3 부(130)를 축방향으로 연결할 수 있다.
제3 부(130)는 제2 부(120)에서 연장될 수 있다. 제3 부(130)는 제1 베어링(610)의 내측으로 압입될 수 있다. 이때, 제3 부(130)와 제1 베어링(610)은 반경 방향으로 오버랩될 수 있다. 그리고, 제1 베어링(610)은 제3 부(130)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 제3 부(130)의 외주면의 직경(D2)은 제1 부(110)의 외주면의 직경(D1)보다 작을 수 있다.
제2 샤프트(500)는 제1 파트(510), 제2 파트(520) 및 제3 파트(530)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 파트(510), 제2 파트(520) 및 제3 파트(530)는 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 다만, 제1 파트(510), 제2 파트(520) 및 제3 파트(530)는 제1 샤프트(100)와 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다.
제1 파트(510)는 관형으로 형성될 수 있다. 제1 파트(510)는 로터 코어(210)의 홀(201) 내로 압입될 수 있다. 이때, 제1 파트(510)의 외주면은 로터 코어(210)의 제2 면(211B)과 접촉될 수 있다. 그리고, 제1 파트(510)는 로터 코어(210)와 반경 방향으로 오버랩될 수 있다. 제1 파트(510)의 외주면의 직경(D3)은 제1 부(110)의 외주면의 직경(D2)과 같을 수 있다.
제2 파트(520)는 제1 파트(510)에서 연장될 수 있다. 이때, 제2 파트(520)는 로터 코어(210)와 반경 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다. 제2 파트(520)는 제1 파트(510)와 제3 파트(530)를 축방향으로 연결할 수 있다.
제3 파트(530)는 제2 파트(520)에서 연장될 수 있다. 제3 파트(530)는 제2 베어링(620)의 내측으로 압입될 수 있다. 이때, 제3 파트(530)와 제2 베어링(620)은 반경 방향으로 오버랩될 수 있다. 그리고, 제2 베어링(620)은 제3 파트(530)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 여기서, 제3 파트(530)의 외주면의 직경(D4)은 제1 파트(510)의 외주면의 직경(D3)보다 작을 수 있다.
로터 코어(210)의 내주면은 제1 샤프트(100) 및 제2 샤프트(500)와 용접에 의하여 고정될 수 있다. 이때, 로터 코어(210)의 제1 면(211A)에는 제1 샤프트(100)가 고정되는 제1 용접부(미도시)가 형성될 수 있다. 그리고, 로터 코어(210)의 제2 면(211B)에는 제2 샤프트(500)와 고정되는 제2 용접부(미도시)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 용접부(미도시)와 제2 용접부(미도시)는 레이저 용접에 의하여 형성될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 로터 코어(210)의 제2 면(211B)과 제2 파트(510) 중 하나에는 돌기가 형성되고, 로터 코어(210)의 제2 면(211B)과 제2 파트(510) 중 다른 하나에는 홈이 형성될 수 있다. 이때, 돌기가 홈에 결합되면서 제2 샤프트(500)와 로터 코어(210) 사이의 고정력을 높일 수 있다.
예를 들면, 제2 면(211B)은 로터 코어(210)의 축 중심을 향하여 돌출되는 적어도 하나의 돌기(미도시)를 포함하고, 제2 파트(520)는 외주면에는 돌기가 배치되는 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 한편, 제2 파트(520)의 외주면에 로터 코어(210)의 축 중심을 향하여 돌출되는 돌기(미도시)가 형성되고, 제2 면(211B)에 돌기가 배치되는 홈(미도시)이 형성되는 것도 가능하다. 이때, 돌기(미도시)는 복수개이며, 원주 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다.
이에, 전술된 실시예에는 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.
100: 제1 샤프트
200: 로터
210: 로터 코어
211A: 제1 면
211B: 제2 면
211C: 제3 면
220: 마그넷
300: 스테이터
400: 하우징
410: 커버
500: 제2 샤프트
610: 제1 베어링
620: 제2 베어링

Claims (11)

  1. 제1 샤프트;
    상기 제1 샤프트에 결합된 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;를 포함하고,
    상기 로터에 결합된 제2 샤프트를 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 배치되는 마그넷을 포함하고,
    상기 로터 코어의 내주면은
    상기 제1 샤프트과 접촉하는 제1 면과, 상기 제2 샤프트와 접촉하는 제2 면과, 상기 제1 면과 상기 제2 면의 축방향 사이에 배치되는 제3 면을 포함하는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 샤프트를 지지하는 제1 베어링과,
    상기 제2 샤프트를 지지하는 제2 베어링을 포함하는 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 면에서 상기 로터 코어의 축 중심까지 거리는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에서 상기 로터 코어의 축 중심까지의 거리보다 작은 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로터 코어의 내주면은
    상기 제3 면과 상기 제1 면 사이에는 배치되는 제1 단턱과,
    상기 제3 면과 상기 제2 면 사이에 배치되는 제2 단턱을 포함하는 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단턱은 상기 제1 샤프트의 단부와 접촉되고,
    상기 제2 단턱은 상기 제2 샤프트의 단부와 접촉되는 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 샤프트의 내주면과 상기 제3 면은 축방향으로 오버랩되고,
    상기 제2 샤프트의 내주면과 상기 제3 면은 축방향으로 오버랩되는 모터.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 샤프트는,
    상기 로터 코어와 반경 방향으로 오버랩되는 제1 파트와,
    상기 제2 베어링과 반경 방향으로 오버랩되는 제2 파트와,
    상기 제1 파트와 상기 제2 파트의 축방향 사이에 배치되는 제3 파트를 포함하는 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 면의 축방향 길이는 상기 제1 면과 상기 제2 면의 축방향 길이보다 긴 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 제1 샤프트와 고정되는 제1 용접부를 포함하고,
    상기 제2 면은 상기 제2 샤프트와 고정되는 제2 용접부를 포함하고,
    상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부는 레이저 용접에 의하여 형성되는 모터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 면과 상기 제1 파트의 외주면 중 하나에는 적어도 하나의 돌기가 형성되고,
    상기 제2 면과 상기 제2 파트의 외주면 중 다른 하나에는 상기 돌기가 배치되는 적어도 하나의 홈이 형성되는 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 돌기는 복수개이고, 상기 복수의 돌기는 원주 방향으로 이격 배치되는 모터.
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