KR20220141556A - 모터 - Google Patents

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KR20220141556A
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rotor
bearing
rotor core
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구주환
김재영
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 샤프트; 상기 샤프트에 결합된 로터; 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및 상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 베어링과 접촉하는 제1 면, 상기 로터 코어와 접촉하는 제2 면, 상기 샤프트와 접촉하는 제3 면을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}
실시예는 모터에 관한 것이다.
모터는 샤프트. 로터 및 스테이터를 포함한다. 로터 및 스테이터는 하우징에 포함된다. 스테이터는 스테이터 코어와, 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함할 수 있다.
샤프트는 중공형 부재일 수 있다. 이러한 샤프트를 지지하는 베어링이 샤트의 일측과 타측을 각각 지지할 수 있다. 이때, 샤프트의 일측이 베어링 하우징에 결합되고, 베어링이 베어링 하우징을 지지할 수 있다.
샤프트의 일측에 베어링 하우징에 결합되기 때문에, 축 방향으로 모터의 크기를 줄이는데 한계가 있는 문제점이 있다.
이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축 방향으로 모터의 크기를 줄일 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터와, 상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징과, 상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 베어링과 접촉하는 제1 면, 상기 로터 코어와 접촉하는 제2 면, 상기 샤프트와 접촉하는 제3 면을 포함하는 모터를 제공할 수 있다.
실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터와, 상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징 및 상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 로터 코어는 제1 내경을 갖는 제1 영역과 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 샤프트는 제1 외경을 갖는 제1 영역과 제1 외경보다 작은 제2 외경을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 로터 코어의 제2 영역과 상기 샤프트의 제2 영역 사이에 배치되는 끝단부를 포함하는 모터를 제공할 수 있다.
실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터와, 상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및 상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 샤프트와 상기 로터 코어 사이에 삽입되는 삽입영역을 포함하고, 상기 삽입영역을 축 방향으로 상기 샤프트와 오버랩되고, 축 방향과 수직한 방향으로 상기 베어링과 오버랩되지 않는 모터를 제공할 수 있다.
실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합된 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되고 코일을 포함하는 스테이터와, 상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징 및 상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고, 상기 베어링 하우징은 상기 로터 코어와 상기 샤프트 사이에 배치되고, 상기 베어링은 상기 베어링 하우징과 상기 코일 사이에 배치되는 모터를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 베어링 하우징의 일부를 로터 코어의 내측에 위치시켜, 축 방향으로 모터의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.
실시예에 따르면, 로터 코어의 내주면에 배치된 스토퍼에 베어링 하우징이 닿도록 구성되어, 로터 코어와 샤프트를 조립할 때, 로터 코어의 축 방향 위치를 정밀하게 설정할 수 있는 이점이 있다.
실시예에 따르면, 베어링 하우징의 외면은 로터 코어에 끼워맞춤되는 영역 및 베어링을 지지하는 영역으로 활용하고, 베어링 하우징의 내면은 외부 장치의 축을 지지하는 구조로 활용하여 부품의 활용도를 높이는 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면
도 2는 도 1에서 도시한 샤프트를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 A-A를 기준으로 하는 샤프트의 측단면도,
도 4는 도 1에서 도시한 로터 코어를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 B-B를 기준으로 하는 샤프트의 측단면도,
도 6은 베어링 하우징을 도시한 도면,
도 7은 도 6의 C-C를 기준으로 하는 베어링 하우징의 측단면도,
도 8은 샤프트와 로터의 조립 과정을 도시한 도면,
도 9는 베어링 하우징의 부근을 도시한 모터의 측단면도,
도 10은 도 9의 F가 나타내는 영역을 확대한 도면이다.
샤프트의 길이 방향(상하 방향)과 평행한 방향을 축 방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 축 방향과 수직한 방향을 반경 방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라 부른다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300), 하우징(400)을 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 하우징(400)에서 모터의 중심인 샤프트(100)를 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(100)에서 하우징(400)의 방향을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다. 또한, 이하 반경방향은 샤프트(100)의 축중심을 기준으로 한다.
샤프트(100)는 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다. 샤프트(100)는 중공형 부재일 수 있다. 샤프트(100)의 내측으로 외부 장치의 축이 진입할 수 있다.
로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있다.
스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 장착되는 인슐레이터(320) 및 코일(330)을 포함할 수 있다. 코일(330)은 인슐레이터(320)에 감길 수 있다. 인슐레이터(320)는 코일(330)과 스테이터 코어(310) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(310)와 코일(330) 간을 서로 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 코일(330)은 로터(200)의 마그넷과 전기적 상호 작용을 유발한다.
하우징(400)의 내측에 스테이터(300)와 로터(200)가 배치된다. 그리고 하우징(400)의 내측에 베어링 하우징(500)이 배치된다.
베어링 하우징(500)은 베어링(600)과 샤프트(100)의 내측으로 진입하는 축을 함께 지지하는 역할을 한다. 베어링 하우징(500)은 샤프트(100)의 단부(120)에 결합한다. 베어링 하우징(500)은 하우징(400)의 바닥면 부근에 배치된다. 베어링 하우징(500)은 베어링(600)의 내륜(도 8의 610)에 접촉한다.
베어링(600)은 하우징(400)에 고정된다. 그리고 베어링(600)은 베어링 하우징(500)을 회전 가능하게 지지한다.
도 2는 도 1에서 도시한 샤프트(100)를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A를 기준으로 하는 샤프트(100)의 측단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 샤프트(100)는 외경이 상이한 제3 영역(A3)과 제4 영역(A4)을 포함할 수 있다. 제4 영역(A4)은 축 방향으로 제3 영역(A3)의 단부에 배치된다. 제3 영역(A3)은 제1 외경(OD1)을 갖고, 제4 영역(A4)은 제1 외경(OD1)보다 작은 제2 외경(OD2)을 가진다. 따라서, 제3 영역(A3)의 외주면과 제4 영역(A4)의 외주면은 단차지게 배치될 수 있다. 제3 영역(A3)은 로터 코어(210)가 끼워맞춤되는 영역이며, 제4 영역(A4)은 베어링 하우징(500)과 접촉하는 영역이다. 샤프트(100)의 내측으로 외부 장치의 축이 진입하여 위치할 수 있다.
도 4는 도 1에서 도시한 로터 코어(210)를 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 B-B를 기준으로 하는 샤프트(100)의 측단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 로터 코어(210)는 중앙에 축 방향으로 관통하는 홀(211)이 배치될 수 있다. 샤프트(100)는 홀(211)에 배치된다. 로터 코어(210)는 내주면에 배치된 복수 개의 홈(G)을 포함할 수 있다. 홈(G)은 로터 코어(210)의 내주면에서 오목하게 형성되며 축 방향을 따라 형성될 수 있다. 복수 개의 홈(G)은 로터 코어(210)의 원주방향을 따라 동일한 간격을 두고 배치될 수 있다.
로터 코어(210)는 축 방향을 따라 구분되는 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(A1)은 제1 내경(ID1)을 가지며, 제2 영역(A2)은 제2 내경(ID2)을 가진다. 따라서, 제1 영역(A1)의 내주면과 제2 영역(A2)의 내주면은 단차지게 배치되어 스토퍼(ST)를 형성할 수 있다. 따라서, 스토퍼(ST)는 베어링 하우징(500)의 끝단부(511)와 맞닿아, 로터 코어(210)와 베어링 하우징(500)이 조립될 때, 베어링 하우징(500)의 삽입영역의 삽입 깊이를 제한하여, 로터 코어(210)의 축 방향 위치를 결정하는 역할을 한다.
제1 영역(A1)의 내주면은 샤프트(100)의 외주면과 접촉하는 영역이며, 제2 영역(A2)의 내주면은 베어링 하우징(500)과 접촉하는 영역에 해당한다. 제2 영역(A2)이 제1 영역(A1)에 대해 단차지게 형성됨으로써, 베어링 하우징(500)이 로터 코어(210)의 내측으로 배치될 수 있는 공간을 확보한다. 한편, 제1 영역(A1)의 축 방향 길이(L1)는 제2 영역(A2)의 축 방향 길이(L2)보다 클 수 있다. 제1 영역(A1)의 축 방향 길이(L1)가 제2 영역(A2)의 축 방향 길이(L2)보다 작게되면, 로터 코어(210)와 샤프트(100)의 결합력이 떨어질 수 있기 때문에 적어도 제1 영역(A1)의 축 방향 길이(L1)는 제2 영역(A2)의 축 방향 길이(L2)보다 큰 것이 좋다.
도 6은 베어링 하우징(500)을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 C-C를 기준으로 하는 베어링 하우징(500)의 측단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 베어링 하우징(500)은 외면과 내면을 포함한다. 베어링 하우징(500)의 외면은 제1 면(S1)과 제2 면(S2)을 포함할 수 있다. 제1 면(S1)은 베어링(600)의 내륜(도 8의 610)과 접촉하는 면으로 베어링 하우징(500)의 외주면의 일부일 수 있다. 제2 면(S2)은 샤프트(100)의 내주면과 접촉하는 면으로, 베어링 하우징(500)의 외주면의 일부일 수 있다.
베어링 하우징(500)의 내면은 제3 면(S3)을 포함할 수 있다. 제3 면(S3)은 샤프트(100)의 제4 영역(A4)의 외주면과 접촉하는 영역이다.
베어링 하우징(500)은 축 방향을 따라 제1 파트(510)와 제2 파트(520)로 구분될 수 있다. 제1 파트(510)의 외주면은 제2 면(S2)에 해당한다. 제2 파트(520)의 외주면은 제1 면(S1)에 해당한다. 제1 파트(510)는 끝단부(511)와 단턱영역(512)을 포함할 수 있다. 끝단부(511)는 반경방향으로 샤프트(100)와 로터 코어(210) 사이에 삽입되는 삽입영역에 해당한다. 끝단부(511)는 반경방향으로 로터 코어(210)의 제2 영역(A2)과 샤프트(100)의 제4 영역(A4) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 삽입영역은 축 방향으로 샤프트(100)와 오버랩되게 배치되고, 축 방향과 수직한 방향으로 베어링과 오버랩되지 않는 특징이 있다. 또한, 삽입영역 전체도 축 방향과 수직한 방향으로 베어링과 오버랩되지 않는 특징이 있다.
끝단부(511)의 내경(ID3)은 샤프트(100)의 제2 외경(OD2)과 같다. 이에 끝단부(511)는 샤프트(100)의 외측으로 끼워맞춤될 수 있다. 끝단부(511)의 외경(OD3)은 로터 코어(210)의 제2 내경(ID2)과 같다. 이에 끝단부(511)는 로터 코어(210)의 내측으로 끼워맞춤될 수 있다.
단턱영역(512)은 끝단부(511)에서 연장된다. 단턱영역(512)의 외경은 끝단부(511)의 외경(OD3)과 동일하다. 그리고 단턱영역(512)의 내경은 끝단부(511)의 내경(ID3)보다 작다.
베어링 하우징(500)은 샤프트(100)의 끝단과 접촉하는 단차면(530)을 포함할 수 있다. 단차면(530)은 단턱영역(512)의 일면으로서, 샤프트(100)의 제4 영역(A4)의 끝단과 맞닿을 수 있다.
한편, 베어링 하우징(500)의 끝단부(511)의 내경은 샤프트(100)의 제2 외경(OD2)과 같다. 그리고 베어링 하우징(500)의 끝단부(511)의 외경은 로터 코어(210)의 제2 내경(ID2)과 같다. 띠라서, 샤프트(100)의 제4 영역(A4)은 베어링 하우징(500)의 끝단부(511)에 끼워맞춤될 수 있다. 그리고 베어링 하우징(500)의 끝단부(511)는 로터 코어(210)의 제2 영역(A2)에 끼워맞춤될 수 있다.
도 8은 샤프트(100)와 로터의 조립 과정을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)에서 도시한 바와 같이, 먼저, 샤프트(100)에 베어링 하우징(500)을 조립한다. 샤프트(100)의 제4 영역(A4)에 베어링 하우징(500)을 끼우고, 샤프트(100)와 베어링 하우징(500)의 경계 부근을 용접할 수 있다. 이후, 도 8의 (b)와 도 8의 (c)에서 도시한 바와 같이, 샤프트(100)에 로터(200)를 조립할 수 있다. 샤프트(100)와 로터(200)의 경계 부근을 용접할 수 있다. 그리고 샤프트(100)와 베어링 하우징(500)의 경계 부근을 용접할 수 있다.
도 9는 베어링 하우징(500)의 부근을 도시한 모터의 측단면도이고, 도 10은 도 9의 F가 나타내는 영역을 확대한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 베어링 하우징(500)은 베어링(600)뿐만 아니라, 샤프트(100)와 함께 로터 코어(210)와 결합한다. 베어링 하우징(500)의 제1 파트(510)의 일부가 로터 코어(210)의 내측에 위치한다. 구체적으로, 베어링(600)의 내륜(610)은 베어링 하우징(500)의 제1 면(S1)에 접촉한다. 그리고 베어링 하우징(500)의 제2 면(S2)은 로터 코어(210)의 내주면과 접촉한다.
베어링 하우징(500)의 제3 면(S3)은 샤프트(100)의 제4 영역(A4)의 외주면과 접촉한다.
베어링 하우징(500)의 끝단부(511)는 반경방향으로 로터 코어(210)와 샤프트(100)의 제4 영역(A4) 사이에 배치된다.
한편, 하우징(400)은 베어링(600)을 수용하는 공간을 내측에 형성하는 측벽(410)을 포함할 수 있다. 측벽(410)은 베어링(600)의 외륜(620)과 접촉하여 베어링(600)을 고정한다. 하우징(400)은 측벽(410)에서 밴딩되어 측벽(410)에 접힌 형태로 배치되는 접힘부(420)를 포함할 수 있다. 이러한 접힘부(420)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 반경방향으로 인슐레이터(320) 및 코일(330)과 오버랩되게 배치된다.
그리고 베어링(600)이 축 방향으로 로터(200)에 가깝게 배치됨에 따라, 베어링(600)은 반경방향으로 베어링 하우징(500)과 코일(330) 사이에 배치된다. 따라서. 베어링(600)의 일부는 반경방향으로 코일(330)의 일부와 오버랩되게 배치될 수 있다.
위와 같이, 베어링 하우징(500)이 반경방향으로 로터 코어(210)에 오버랩되게 배치됨으로써, 베어링 하우징(500)이 로터 코어(210)의 내측으로 삽입되는 깊이(H)만큼 모터의 축 방향 길이를 줄일 수 있는 이점이 있다. 이렇게 모터의 일측단에서 축 방향 길이를 줄이면 모터의 타측단에서 설계 자유도가 높아지는 이점이 있다.
전술된 실시예는 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.
100: 샤프트
200: 로터
300: 스테이터
400: 하우징
500: 베어링 하우징
600: 베어링
A1: 제1 영역
A2: 제2 영역
A3: 제3 영역
A4: 제4 영역

Claims (10)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;
    상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및
    상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 상기 베어링과 접촉하는 제1 면, 상기 로터 코어와 접촉하는 제2 면, 상기 샤프트와 접촉하는 제3 면을 포함하는 모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 베어링 하우징의 외면이고, 상기 제3 면은 상기 베어링 하우징의 내면인 모터.
  3. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;
    상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및
    상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
    상기 로터 코어는 제1 내경을 갖는 제1 영역과 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 제2 영역을 포함하고,
    상기 샤프트는 제1 외경을 갖는 제1 영역과 제1 외경보다 작은 제2 외경을 갖는 제2 영역을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 상기 로터 코어의 제2 영역과 상기 샤프트의 제2 영역 사이에 배치되는 끝단부를 포함하는 모터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징의 끝단부의 내경은 상기 샤프트의 제2 외경과 같고,
    상기 베어링 하우징의 끝단부의 외경은 상기 로터 코어의 제2 내경과 같은 모터.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 베어링 하우징은 상기 끝단부에서 연장되고, 상기 끝단부의 외경과 동일한 외경과 상기 끝단부의 내경보다 작은 내경을 갖는 단턱 영역을 포함하는 모터.
  6. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터;
    상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및
    상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 상기 샤프트와 상기 로터 코어 사이에 삽입되는 삽입영역을 포함하고
    상기 삽입영역을 축 방향으로 상기 샤프트와 오버랩되고, 축 방향과 수직한 방향으로 상기 베어링과 오버랩되지 않는 모터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 삽입영역의 전체는 상기 베어링과 축 방향과 수직한 방향으로 오버랩되지 않는 모터.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 로터 코어는 상기 삽입영역의 삽입 깊이를 제한하는 스토퍼를 포함하는 모터.
  9. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합된 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되고 코일을 포함하는 스테이터;
    상기 샤프트와 결합되는 베어링 하우징; 및
    상기 베어링 하우징을 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 결합된 마그넷을 포함하고,
    상기 베어링 하우징은 상기 로터 코어와 상기 샤프트 사이에 배치되고,
    상기 베어링은 상기 베어링 하우징과 상기 코일 사이에 배치되는 모터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 코일의 일부와 상기 베어링의 일부는 축 방향과 수직한 방향으로 오버랩되는 모터.
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