KR20220048187A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 하우징; 상기 제1 하우징내 배치되는 스테이터; 상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터; 상기 로터와 결합된 샤프트; 상기 샤프트가 관통하는 제2 하우징; 상기 제2 하우징에 배치되는 펌프 기어; 상기 샤프트는 상기 펌프 기어와 결합하는 제1 영역, 상기 제2 하우징과 결합하는 제2 영역, 상기 로터와 결합하는 제3 영역, 상기 로터로부터 상기 제1 하우징의 바닥면으로 돌출된 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역의 축방향 길이는 상기 로터의 하면과 상기 제1 하우징의 바닥면까지의 최소거리보다 작은 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

모터는 오일의 순환이 필요한 변속기 또는 제동장치 등에서 유압 라인에 오일을 공급하는 구동원일 수 있다. 이러한 모터는 모터부와 펌프부를 포함할 수 있다. 모터부는 샤프트와 로터와 스테이터와 로터와 스테이터를 내부에 수용하는 하우징을 포함할 수 있다. 펌프부는 제2 하우징과, 샤프트에 연결되는 내부로터와, 제2 하우징에 배치되어 내부로터와 맞물리는 외부로터를 포함할 수 있다. 제2 하우징에는 흡입포트와 배출포트가 배치될 수 있다. 모터부의 로터가 회전하면 유체(오일)는 흡입포트로 유입되어 배출포트로 유출된다.

샤프트는 모터부와 펌프부를 걸쳐 배치되어야 하기 때문에 축 지지를 위한 베어링이 필요하다. 베어링은 로터를 기준으로, 로터의 일측과 타측에 각각 배치될 수 있다. 베어링은 하우징과 와셔등에 의해 지지되어야 하기 때문에 하우징 구조가 복잡하고, 부품수가 늘어나며, 조립 공정이 복잡한 문제점이 있다.

또한, 베어링의 불량으로 인하여, 모터의 구동에 치명적인 문제를 야기할 수 있다. 그리고 베어링과 이를 지지하기 위한 구조의 조합으로 누적되는 공차는 모터의 성능을 저하시키는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베어링 없이 펌프 기어의 원활한 회전을 구현할 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 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 실시예는, 제1 하우징과, 상기 제1 하우징내 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터와, 상기 로터와 결합된 샤프트와, 상기 샤프트가 관통하는 제2 하우징과, 상기 제2 하우징에 배치되는 펌프 기어와, 상기 샤프트는 상기 펌프 기어와 결합하는 제1 영역, 상기 제2 하우징과 결합하는 제2 영역, 상기 로터와 결합하는 제3 영역, 상기 로터로부터 상기 제1 하우징의 바닥면으로 돌출된 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역의 축방향 길이는 상기 로터의 하면과 상기 제1 하우징의 바닥면까지의 최소거리보다 작은 모터를 제공할 수 있다.

실시예는, 제1 하우징과, 상기 제1 하우징내 배치되는 로터와, 상기 로터와 고정된 샤프트와, 상기 샤프트가 회전하도록 지지하는 제2 하우징과, 상기 샤프트에 고정된 펌프 기어와, 상기 제2 하우징은 상기 로터를 향해 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 샤프트가 회전하도록 삽입되는 홀과 상기 홀과 연결되고 윤활유가 유입되는 제2 홈을 포함하고, 상기 제1 하우징의 바닥면과 상기 로터 사이에는 베어링이 배치되지 않는 모터를 제공할 수 있다.

실시예는, 베이스와 상기 베이스로부터 연장된 측벽을 포함하는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징내 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터와, 상기 로터와 결합된 샤프트와, 상기 샤프트가 관통하는 제2 하우징과, 상기 제2 하우징에 배치되는 펌프 기어와, 상기 샤프트는 상기 펌프 기어와 결합하는 제1 영역, 상기 제2 하우징과 결합하는 제2 영역, 상기 로터와 결합하는 제3 영역, 상기 로터로부터 상기 제1 하우징의 바닥면으로 돌출된 제4 영역을 포함하고, 상기 제4 영역은 상기 베이스와 축방향과 수직한 방향으로 오버랩되지 않는 모터를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 베어링 없이 펌프 기어의 원활한 회전을 구현할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 축계 지지를 위한 부품을 줄여, 누적 공차를 크게 줄인 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징 구조를 단순화하고, 조립 공정을 줄이는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 베어링을 제거함으로써, 베어링의 불량에 의해 발생할 수 있는 모터의 불량을 원천적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 사시도,
도 2는 도 1에서 도시한 모터의 측단면도,
도 3은 제2 하우징의 제1 파트의 외면을 도시한 도면,
도 4는 제2 하우징의 제1 파트의 내면을 도시한 도면,
도 5는 도 2의 A의 확대도,
도 6은 도 2의 A의 확대도로서, 샤프트의 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역, 제4 영역 각각의 길이를 나타낸 도면,
도 7은 제1 하우징의 바닥 부분을 도시한 단면도이다.

샤프트의 길이 방향(상하 방향)과 평행한 방향을 축방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 축방향과 수직한 방향을 반경 방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라 부른다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 도시한 모터의 측단면도이다. 이러한, 도 1 및 도 2는 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다. 이하, 내측이라 함은 하우징(200)에서 모터의 중심인 샤프트(100)를 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(100)에서 하우징(200)을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다. 또한, 이하 원주방향 또는 반경방향은 각각 축중심을 기준으로 한다.

도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는 하우징(200)과 제2 하우징(300)를 포함할 수 있다. 하우징(200)은 모터부(M)를 포함할 수 있다. 제2 하우징(300)는 펌프부(P)를 포함할 수 있다. 제2 하우징(300)는 하우징(200)에 결합될 수 있다.

모터부(M)는 펌프부(P)에 동력을 전달하는 것으로, 샤프트(100)와, 로터(10)와, 스테이터(20)를 포함할 수 있다. 펌프부(P)는 펌프 기어로서, 내측로터(40)와 외측로터(50)를 포함한다.

샤프트(100)는 로터(10)에 결합될 수 있다. 샤프트(100)는 모터부(M)에서 펌프부(P)까지 연장되어 배치된다. 샤프트(100)는 제2 하우징(300)에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 샤프트(100)의 단부는 펌프부(P)의 내측로터(40)와 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(10)와 스테이터(20)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(10)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다. 샤프트(100)가 회전하면, 내측로터(40)가 회전하면서 펌프부(P)가 작동한다.

로터(10)는 스테이터(20)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(10)는 스테이터(20)와 대응되어 배치될 수 있고, 내측에 배치될 수 있다.

스테이터(20)는 로터(10)의 외측에 배치된다. 스테이터(20)는 스테이터 코어(21)와, 인슐레이터(22)와, 코일(23)을 포함할 수 있다. 인슐레이터(22)는 스테이터 코어(21)에 안착된다. 코일(23)은 인슐레이터(22)에 장착된다. 코일(23)은 로터(10)의 마그넷과 전기적 상호 작용을 유발한다.

버스바(30)는 스테이터(20)의 일측에 배치되어, 코일(23)과 연결될 수 있다.

하우징(200)은 스테이터(20)의 외측에 배치될 수 있다. 하우징(200)은 원통형 부재일 수 있다.

펌프부(P)는 모터부(M)로부터 동력을 전달받아 유체를 펌핑시키는 역할을 한다. 펌프부(P)는 펌프 기어로서, 외측로터(40)와 내측로터(50)를 포함할 수 있다. 외측로터(40)는 내측로터(50)의 바깥쪽에 배치된다. 그리고 내측로터(50)에는 축중심을 기준하여 반경방향으로 외향하여 N개의 외측로브가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 한편, 외측로터(40)에는 반경 방향으로 내향하여 N+1개의 내측로브가 형성될 수 있다. 이때, 외측로브가 내측로브에 걸리도록 형성될 수 있다. 내측로터(50)가 회전함에 따라 외측로터(40)는 (N+1)/N의 회전비로 회전하게 된다. 펌프부(P)는 내측로터(50)가 회전할 때 일정한 편심 구조를 갖게 되는데, 이러한 편심에 의해 내측로터(50)와 외측로터(40) 사이에 유체(오일)를 운반할 수 있는 공간이 발생한다. 즉, 내측로터(50)의 회전 운동시 체적이 증가한 부분은 압력 강하로 주위의 유체를 흡입하고, 체적이 감소한 부분은 압력의 증가로 유체를 토출하게 된다.

제2 하우징(300)은 서로 결합하는 제1 파트(310)와 제2 파트(320)로 구분되어 배치될 수 있다. 제1 파트(310)는 하우징(200)과 결합되고, 제2 파트(320)는 외부장치에 결합될 수 있다.

도 3은 제2 하우징(300)의 제1 파트(310)의 외면을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제2 하우징(300)의 제1 파트(310)에는 홀(H)이 배치된다. 그리고 제2 하우징(300)의 제1 파트(310)에서 홀(H)의 주변에는 흡입포트(IP)와 배출포트(OP)가 각각 오목하게 배치될 수 있다. 그리고 제1 파트(310)에는 제1 홈(G1)과 제2 홈(G2)이 배치될 수 있다. 제1 홈(G1)은 홀(H)과 연결되도록 배치될 수 있다. 제2 홈(G2)은 홀(H)의 내측에 배치되되, 제1 홈(G1)에 연결되도록 배치될 수 있다. 제2 홈(G2)은 홀(H)의 내벽에서 오목하게 배치될 수 있다. 제1 홈(G1)과 제2 홈(G2)은 샤프트(100)와 홀(H)의 틈새로 윤활유가 원활하게 흘러갈 수 있도록 유도한다.

도 4는 제2 하우징(300)의 제1 파트(310)의 내면을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 제2 하우징(300)의 제1 파트(310)는 바디(311)와 돌출부(312)를 포함할 수 있다. 돌출부(312)는 바디(311)의 일면에서 축방향으로 돌출된다. 제2 파트(320)가 하우징(200)에 결합된 상태에서 돌출부(312)는 축방향으로 로터(10)를 향하여 돌출된다. 돌출부(312)는 끝단이 잘린 원추형 부재일 수 있다. 홀(H)의 일부는 바디(311)에 배치되고, 홀(H)의 나머지는 돌출부(312)에 배치될 수 있다.

돌출부(312)는 축방향과 수직한 방향으로 버스바(30)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 또는 돌출부(312)는 샤프트(100)와 수직한 방향으로 인슐레이터(22) 일부와 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고 돌출부(312)는 샤프트(100)와 수직한 방향으로 제1 하우징(200)의 일부와 오버랩되게 배치될 수 있다.

샤프트(100)는 별도의 베어링 없이 제2 하우징(300)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 구체적으로 샤프트(100)는 홀(H)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

돌출부(312)를 통해 홀(H)의 길이가 연장되기 때문에 별도의 베어링 없이 샤프트(100)가 충분히 지지될 수 있다. 돌출부(312)는 홀(H)의 충분한 길이를 확보하기 위해 축방향으로 로터(10)에 근접하게 배치될 수 있다. 특히, 샤프트(100)가 모터부(M)에서 펌프부(P)에 걸쳐 길게 배치되지만, 홀(H)이 축방향을 기준으로 모터부(M)와 펌프부(P) 사이에 배치되기 때문에 베어링 없이도 샤프트(100)를 안정적으로 지지될 수 있다.

도 5는 도 2의 A의 확대도이다.

도 5를 참조하면, 샤프트는 길이방향을 따라 순차적으로 제1 영역(101)과 제2 영역(102)과 제3 영역(103)과 제4 영역(104)을 포함할 수 있다.

제1 영역(101)은 내측 로터(50)와 결합하는 샤프트(100)의 일부 영역이다. 제2 영역(102)은 제2 하우징(300)과 결합하는 샤프트(100)의 일부 영역이다. 제3 영역(103)은 로터(10)와 결합하는 샤프트(100)의 일부 영역이다. 그리고, 제4 영역(104)은 로터(10)에서 제1 하우징(200)의 바닥면으로 돌출된 샤프트(100)의 일부 영역이다.

샤프트(100)는 일단은 내측 로터(50)에 압입된다. 샤프트(100)의 타단은 로터(10)에 압입된다. 그리고 샤프트(100)는 제2 하우징(300)의 돌출부(312)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 돌출부(312)의 홀(H)의 내면에는 제2 홈(G2)이 마련되어 윤활유가 샤프트(100)와 홀(H)의 틈새로 공급되기 때문에. 샤프트(100)가 홀(H) 내측에서 원활하게 회전할 수 있다. 샤프트(100)의 양 단이 각각 내측 로터(50)와 로터(10)에 의해 고정되고, 돌출부(312)에 의해 회전 가능하게 지지되기 때문에, 내측 로터(50)와 로터(10) 사이 뿐만아니라, 샤프트(100)의 끝단과 제1 하우징(200)의 바닥면 사이에서, 샤프트(100)를 지지하는 베어링은 모두 삭제할 수 있다.

샤프트(100)와 홀(H)의 틈새는 0.01mm 내지 0.05mm 범위 이내일 수 있다. 이러한 틈새 범위에서, 반경방향으로, 샤프트(100)에 대한 지지가 가능하고 동시에 원활한 회전이 유지될 수 있다.

또한, 축방향으로, 내측 로터(50)와 제2 하우징(300)의 제2 파트(320) 사이의 틈새(T)는 0.01mm 내지 0.1mm 범위 이내일 수 있다. 이러한 틈새 범위에서, 축방향으로, 샤프트(100)에 대한 지지가 가능하고 동시에 원활한 회전이 유지될 수 있다. 이때, 내측 로터(50)가 축방향 하중을 지지하는 역할을 함으로써, 베어링 없이 샤프트(100)의 구조적 안정성을 높일 수 있다.

도 6은 도 2의 A의 확대도로서, 샤프트(100)의 제1 영역(101), 제2 영역(102), 제3 영역(103), 제4 영역(104) 각각의 길이를 나타낸 도면이다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 영역(101)의 축방향 길이(L1)와 제2 영역(102)의 축방향 길이(L2)의 비는 1:2.0 내지 1:3.0일 수 있다. 또한, 또한, 제2 영역(102)의 축방향 길이(L2)와 제3 영역(103)의 축방향 길이(L3)의 비는 1:1.2 내지 1:1.3일 수 있다. 이러한 조건에서, 샤프트(100)에 대한 지지가 가능하고 동시에 원활한 회전이 유지될 수 있다.

한편, 제4 영역(104)의 축방향 길이(L1)는 로터(10)의 하면과 제1 하우징(200)의 바닥면까지의 최소거리(L5)보다 작다. 제4 영역(104)이 다른 부품과 접촉하지 않고, 축방향으로 로터(10)와 제1 하우징(200)의 바닥면 사이에 베어링이 없기 때문에 가능한 구성이다.

도 7은 제1 하우징(200)의 바닥 부분을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 스테이터의 코일의 최하단 끝단이 상기 샤프트(100)의 최하단 끝단보다 제1 하우징(200) 바닥면에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 하우징(200)을 바닥면을 이루는 베이스(210)와 베이스(210)에서 연장되는 측벽(220)으로 구분할 때, 스테이터(20)의 코일(23)의 최하단 끝단과 베이스(210)의 최소거리(D1)가 샤프트(100)의 최하단 끝단과 베이스(210)의 최소거리(D2)보다 작을 수 있다. 베이스(210)의 경우, 평판형태의 단순한 구조일 수 있다.

따라서, 샤프트(100)의 제4 영역(104)은 베이스(210)와 축방향과 수직한 방향으로 오버랩되지 않는다. 이는 축방향으로 로터(10)와 베이스(210) 사이에 베어링이 없기 때문에 가능한 구성이다. 베어링이 삭제되어, 제1 하우징(200)의 베이스(210)가 평판 형태로 단순하기 때문에, 제1 하우징(200)의 제작이 용이하고, 공정이 크게 감소하고, 조립이 용이한 이점이 있다. 제1 하우징(200)에 베어링과 이를 지지하기 위한 와셔를 수용하기 위한 포켓 구조를 생략할 수 있기 때문에 모터 전체의 축방향 길이도 줄일 수 있는 이점이 있다.

전술된 실시예에는 이너 로터형 모터를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 아우터 로터형 모터에도 적용 가능하다. 또한, 전술된 실시예에서, 버스바(30)가 배치되는 모터를 예를 들어 설명하였으나, 버스바(30)가 없는 모터에도 적용 가능하다. 또한, 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.

10: 로터
20: 스테이터
30: 버스바
40: 외측로터
50: 내측로터
100: 샤프트
200: 제1 하우징
210: 베이스
220: 측벽
300: 제2 하우징
310: 제1 파트
311: 바디
312: 돌출부
320: 제2 파트

Claims (10)

1. 제1 하우징;
   상기 제1 하우징내 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터;
   상기 로터와 결합된 샤프트;
   상기 샤프트가 관통하는 제2 하우징;
   상기 제2 하우징에 배치되는 펌프 기어;
   상기 샤프트는 상기 펌프 기어와 결합하는 제1 영역, 상기 제2 하우징과 결합하는 제2 영역, 상기 로터와 결합하는 제3 영역, 상기 로터로부터 상기 제1 하우징의 바닥면으로 돌출된 제4 영역을 포함하고,
   상기 제4 영역의 축방향 길이는 상기 로터의 하면과 상기 제1 하우징의 바닥면까지의 최소거리보다 작은 모터.
2. 제1 하우징;
   상기 제1 하우징내 배치되는 로터;
   상기 로터와 고정된 샤프트;
   상기 샤프트가 회전하도록 지지하는 제2 하우징;
   상기 샤프트에 고정된 펌프기어;
   상기 제2 하우징은 상기 로터를 향해 돌출된 돌출부를 포함하고,
   상기 돌출부는 상기 샤프트가 회전하도록 삽입되는 홀과 상기 홀과 연결되고 윤활유가 유입되는 제2 홈을 포함하고,
   상기 제1 하우징의 바닥면과 상기 로터 사이에는 베어링이 배치되지 않는 모터.
3. 베이스와 상기 베이스로부터 연장된 측벽을 포함하는 제1 하우징;
   상기 제1 하우징내 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터;
   상기 로터와 결합된 샤프트;
   상기 샤프트가 관통하는 제2 하우징;
   상기 제2 하우징에 배치되는 펌프 기어;
   상기 샤프트는 상기 펌프 기어와 결합하는 제1 영역, 상기 제2 하우징과 결합하는 제2 영역, 상기 로터와 결합하는 제3 영역, 상기 로터로부터 상기 제1 하우징의 바닥면으로 돌출된 제4 영역을 포함하고,
   상기 제4 영역은 상기 베이스와 축방향과 수직한 방향으로 오버랩되지 않는 모터.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펌프 기어와 상기 로터 사이에 볼 베어링이 배치되지 않는 모터.
5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 영역의 축방향 길이와 상기 제2 영역의 축방향 길이의 비는 1:2.0 내지 1:3.0인 모터.
6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 영역의 축방향 길이와 상기 제3 영역의 축방향 길이의 비는 1:1.2 내지 1:1.3인 모터.
7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 하우징과 상기 샤프트는 접촉되는 모터.
8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 스테이터의 코일의 최하단 끝단이 상기 샤프트의 최하단 끝단보다 제1 하우징 바닥면에 인접하여 배치되는 모터.
9. 제2 항에 있어서,
   상기 스테이터의 코일의 최하단 끝단이 상기 샤프트의 최하단 끝단보다 상기 베이스에 인접하여 배치되는 모터.
10. 제2 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 샤프트와 수직한 방향으로 상기 제1 하우징의 일부와 오버랩되는 모터.

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