KR20220059356A - 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 공간 효율과 결합 특성이 우수한 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체에 있어서, 환형의 철심코어와 상기 철심코어와 결합하는 보빈과 상기 철심코어와 보빈이 결합된 결합체에 권선되는 코일부를 포함하는 본체; 및 상기 본체와 결합하며, 환형의 몸체와 상기 몸체에 고정되며, 상기 코일부와 전원 단자와 연결하는 연결바를 포함하는 연결체를 포함하며, 상기 몸체는 외면에 돌출 형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 본체는 상기 복수의 돌출부가 결합하는 복수의 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 모터 모듈용 스테이터 구조체{Stator structure for small size motor module}

본 발명은 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 변속기용 SBW에 적용되는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체에 관한 것이다.

일반적인 산업용 기기, 자동차, 로봇 시스템 등에서는 동력의 발생 또는 제어 동작을 위한 액추에이터로 반드시 모터를 사용한다.

상기 모터는 그 용도에 따라 다양한 종류가 적용되나, 로봇 등의 제어용 모터로는 일반적으로 스텝 모터를 이용하나, 자동차 부품, 특히 SBW(Shift-By-Wire) 가 구현된 변속기 노브에 사용되는 액추에이터는 대부분 BLDC 모터이다.

상기 BLDC 모터는 예를 들면, 공개특허 제2008-0081412호에 개시된 바와 같이, 로터에 계자, 스테이터에 전기자 권선을 설치하고, 홀센서 등을 이용하여 권선의 전류방향을 결정함으로써 브러쉬형의 모터와 같은 특성을 갖도록 한 모터로서, 일반적인 유도전동기나 AC 모터가 전류의 방향 전환을 위해 3상 또는 4상 인버터를 이용하고 있는 것과는 달리 내부드라이브에서 손쉽게 방향전환이 가능하고, 저속 및 고속에서 토오크가 비교적 높으며, 고속회전이 가능하고, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브할 수 있어 그 수명이 매우 길뿐만 아니라 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도 조절을 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히, BLDC 모터는 최근에 홀센서의 신뢰도가 향상되면서 다양한 형태로 개발되고 제품들에 적용되고 있다.

한편, 전자식 노브를 포함하는 변속장치에서 적용되는 모터는 공간적 제약에 따라 가능한 한 소형이면서 높은 신뢰도를 제공해야 하나, 종래 개발된 BLDC 모터의 경우에는 동일 출력에 대하여 비교적 큰 설치 공간이 필요하여 SBW용으로 바로 적용하기에 다소 불리한 단점이 있어, 소형으로 구현 가능한 모터 모듈이 필요한 실정이다.

특히 소형 모터 모듈을 구현하기 위해서는 모터 부품들의 결합 구성이 매우 중요하며, 이때 로터의 회전을 위하여 자계를 형성하는 스테이터의 구조 역시 소형 모터 모듈 구현을 위한 중요한 요소 중 하나이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 공간 효율성이 높아 SBW용으로 적용 가능한 소형 모터 모듈을 제공하기 위하여 공간 효율과 결합 특성이 우수한 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체에 있어서, 환형의 철심코어와 상기 철심코어와 결합하는 보빈과 상기 철심코어와 보빈이 결합된 결합체에 권선되는 코일부를 포함하는 본체; 및 상기 본체와 결합하며, 환형의 몸체와 상기 몸체에 고정되며, 상기 코일부와 전원 단자와 연결하는 연결바를 포함하는 연결체를 포함하며, 상기 몸체는 외면에 돌출 형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 본체는 상기 복수의 돌출부가 결합하는 복수의 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 안착부는 내면에 형성되는 안착돌기를 더 포함하고, 상기 돌출부는 상기 안착돌기를 수용하는 결합홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 연결바는 인서터 사출 방식에 의하여 일부 구성이 몸체 내부에 배치되어 고정되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 연결바는 상기 코일부가 결합하는 코일 터미널과 전원 단자와 결합하는 전원 터미널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 코일 터미널은 상기 몸체 상단에 배치되고, 상기 전원 터미널은 환형의 몸체 내경부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 코일 터미널과 전원 터미널은 U자 형태이며, 각각 코일부와 전원 단자와 용융에 의하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 코일 터미널은 코일부와 결합력 향상을 위한 굴곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체는 내부에 공간이 형성되고, 금속 부품들을 인서터 사출 방식으로 일체형으로 제작된 하우징에 간단하게 결합하고, 특히 전원선과 스테이터의 권선 코일과 연결이 간단하여 전체 조립과 구성요소들의 결합이 용이하여 제조가 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 소형 모터 모듈의 조립도이며,
도 2는 도 1에 스테이터의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 상단보빈의 일부 구성도이며,
도 4는 도 2에 도시된 연결체의 구성도이며,
도 5는 도 4에 도시된 연결바의 구성도이며,
도 6은 도 5에 도시된 연결바 끝단의 구성도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에서 사용하는 BLDC 모터란 용어는 광의의 BLDC 모터를 의미한다. 즉, BLAC 모터를 포함하는 것을 의미하며, 이하에서는 BLDC와 BLAC를 구별하지 않고, 편의상 모두 BLDC 모터로 칭한다.

본 발명은 도 1에 도시된 모터 모듈(100)에 적용되는 것으로, 상기 모터 모듈(100)은 상단이 개방된 하우징(10), 상기 하우징(10) 내부에 배치되는 센서보드(30), 상기 하우징(10) 내부 중 상기 센서보드(30) 상단에 배치되어 고정되는 스테이터(50) 및 상기 하우징(10)에 입측이 회전 고정되고 상기 스테이터(50) 중앙에 배치되는 로터(70)를 포함하여 구성된다.

물론 상기 하우징(10)의 상면에는 상기 로터(70)의 회전축이 외부로 돌출되게 결합하는 커버를 포함할 수 있다.

또한 상기 커버 내부에는는 상기 로터(70)의 회전축에 연결되어 회전축의 회전수를 변속하는 변속장치를 포함할 수 있으며, 이때는 상기 변속장치의 출력축이 상기 커버에 연장 형성된다.

한편, 상기 하우징(10)은 상면이 개방된 원통 형상을 기본으로 일측면에는 컨넥터가 삽입되는 소켓부(11)가 형성되어 있으며, 상기 소켓부(11)를 통하여 외부와 전기적으로 연결된다.

상기 소켓부(11)는 3개의 전원 단자와 5개의 신호 단자를 포함하며, 상기 3개의 전원 단자는 상기 스테이터(50)의 권선부와 전기적으로 연결되고, 상기 5개의 신호 단자는 상기 센서보드(30)와 전기적으로 연결된다.

상기 로터(70)는 내부에 다수의 영구자석이 환형으로 배치되어 있으며, 하단에는 상기 센서보드(30)와 대응되는 다수의 신호용 영구자석이 환형으로 배치되어 있다.

상기 센서보드(30)는 다수의 센서들이 실장되어 있어, 상기 로터(70)가 회전하는 경우 상기 신호용 영구자석의 자석 변화를 감지하여 로터(70)의 회전 특성을 감지한다.

상기 스테이터(50)는 철심코어와 상기 철심코어에 권선되는 코일부와 전원 연결을 위한 단자부를 포함하며, 통상 3상 전원이 공급되므로, 3개의 단자부를 포함하여 구성되며, 외부 전원에 의하여 자계를 형성하여 상기 로터(70)를 회전시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체는 상기 스테이터(50)의 조립 구조를 나타내는 것으로 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(51)와 상기 본체(51)에 결합하는 연결체(60)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(51)는 다수의 단위 철심이 적층된 철심코어(52), 상기 철심코어(51) 상하부에 결합하는 상단보빈(53) 및 하단보빈(54)을 포함하고, 상기 철심코어(52), 상단보빈(53) 및 하단보빈(54)의 조립체에 권선되는 코일부(55)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 상단보빈(53)과 하단보빈(54)은 합성수지 재질로 구성되며, 상기 철심코어(52)는 전기강판 재질로 구성된다.

또한, 상기 코일부(55)는 3상 코일이며, 각 끝단은 서로 전기적으로 연결되는 형태로 권선되어 있다.

한편, 상기 보빈(53, 54)은 상기 코일부(55)의 권선을 안내하기 위한 용도이며, 또한 본체(51)와 다른 부재와의 결합을 위한 구성들을 포함한다.

즉, 상기 상단보빈(53)은 상기 연결체(61)와의 결합을 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 홈 형태의 안착부(56)를 포함하며, 또한, 상기 안착부(56)는 내면에 형성되는 안착돌기(57)를 포함한다.

한편, 상기 연결체(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 본체(51)와 결합하여 코일부(55)에 전원을 연결시키기 위한 역할을 수행한다.

특히 상기 몸체(61)와 인서터 사출 방식에 의하여 결합하여 상기 코일부(55)와 외부 전원과 연결시키는 금속 재질의 복수의 연결바(62)를 포함한다.

상기 몸체(61)는 환형의 형태이며, 외면에는 반경 방향으로 돌출되는 복수의 돌출부(63)를 포함하고, 또한, 상기 돌출부(63)의 양측면에는 결합홈(64)이 형성되어 있다.

상기 돌출부(63)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 본체(51)의 상단보빈(53)에 형성되느 안착부(56)와 결합하며, 상기 결합홈(64)에는 상기 안착돌기(57)가 삽입되어 연결체(60)와 본체(51)와의 결합력을 증가시키는 역할을 한다.

한편, 상기 연결바(62)는 도 5에 도시된 바와 같이, 3상 전원을 이용하는 경우, 3개의 각기 다른 형태로 구성되며, 일단에는 외부전원 연결을 위한 전원 터미널(65)과 코일부(55)의 코일 연결을 위한 코일 터미널(66)을 포함한다.

여기서 상기 전원 터미널(65)과 코일 터미널(66)은 'U'자 형으로 구성되며, 특히 코일 터미널(65)은 일부 굴곡된 굴곡부(67)를 포함한다.

상기 코일 터미널(65)과 상기 전원 터미널(65)은 코일과 전원 단자와 압착 및 퓨징에 의하여 결합하며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 굴곡부(67)는 코일 끝단의 결합 시 지지력을 형상시켜 압착작업의 효율성과 결합 특성을 향상시키는 효과가 있다.

물론 상기 코일 터미널(65)은 스테이터(50) 제작 시 먼저 코일과 결합하고, 이후 제조 완료된 스테이터(50)가 상기 하우징(10)에 결합되는 경우, 하우징(10) 내면에 형성된 전원 단자와 상기 전원 터미널(65)과 퓨징에 의하여 결합하며, 통상 전원 단자는 작사각형 단면 형태이므로, 별도의 굴곡부(67)를 형성하지 않으나, 필요한 경우 전원 단자와 대응될 수 있는 위치에 굴곡부(67)를 추가 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 하우징 11: 소켓부
30: 센서보드 50: 스테이터
51: 본체 52: 철심코어
53: 상단보빈 54: 하단보빈
55: 코일부 56: 안착부
57: 안착돌기 60: 연결체
61: 몸체 62: 연결바
63: 돌출부 64: 결합홈
65: 전원 터미널 66: 코일 터미널
67: 굴곡부 70: 로터
100: 소형 모터 모듈

Claims (7)

1. 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체에 있어서,
   환형의 철심코어와 상기 철심코어와 결합하는 보빈과 상기 철심코어와 보빈이 결합된 결합체에 권선되는 코일부를 포함하는 본체; 및
   상기 본체와 결합하며, 환형의 몸체와 상기 몸체에 고정되며, 상기 코일부와 전원 단자와 연결하는 연결바를 포함하는 연결체를 포함하며,
   상기 몸체는 외면에 돌출 형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 본체는 상기 복수의 돌출부가 결합하는 복수의 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 안착부는 내면에 형성되는 안착돌기를 더 포함하고, 상기 돌출부는 상기 안착돌기를 수용하는 결합홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 연결바는 인서터 사출 방식에 의하여 일부 구성이 몸체 내부에 배치되어 고정되는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 연결바는 상기 코일부가 결합하는 코일 터미널과 전원 단자와 결합하는 전원 터미널을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 코일 터미널은 상기 몸체 상단에 배치되고, 상기 전원 터미널은 환형의 몸체 내경부에 배치되는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
6. 청구항 3에 있어서, 상기 코일 터미널과 전원 터미널은 U자 형태이며, 각각 코일부와 전원 단자와 용융에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   
7. 청구항 3에 있어서, 상기 코일 터미널은 코일부와 결합력 향상을 위한 굴곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 모터 모듈용 스테이터 구조체.
   

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