KR20230042689A - 스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

Abstract

모터는, 하우징; 상기 하우징 내 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내 배치되는 로터; 및 상기 로터 내 배치되는 샤프트를 포함하고, 상기 스테이터는, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 결합되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터에 감기는 코일을 포함하고, 상기 인슐레이터는, 상기 코일이 권선되는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되는 에지부와, 상기 에지부로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 에지부의 끝단에 형성되고, 상기 코일은 상기 돌출부와 상기 몸체부 사이에 배치된다.

Description

스테이터 코어 및 이를 포함하는 모터{STATOR AND MOTOR USING THE SAME}

본 발명은 마그넷 와이어의 고정성이 향상되는 스테이터 코어와 이를 적용한 모터에 대한 것이다.

모터의 주요부위는 스테이터와 로터로 구성되는데, 고정자에는 코일이 권취되고 회전자는 마그네트가 결합되어 상호 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전한다. 이러한 스테이터는 단위 코어와 코일로 이루어지는데, 최근에는 일반적으로 복수개의 분할 코어를 환형상으로 연결하여 사용한다. 이러한 코어와 코일간의 절연을 위해서는 인슐레이터(이하, '절연체'라 한다.)가 삽입이 되게 된다.

특히, 이러한 절연체에는 코일이 권선되는 구조를 가지에 되는데, 통상 마그넷 와이어라고 불리는 와이어를 절연체에 권선하는 경우, 최외각의 코일이 고정되지 않아 외부 진동에 의한 떨림현상으로 마그넷 와이어의 절연피막의 손상이나 절단의 문제가 발생한다.

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마그넷 와이어의 말단부를 고정하는 돌출패턴부를 마련하여 권선작업시 별도의 부재를 이용하여 와이어를 고정하는 작업이 제거되어 공정성이 향상됨은 물론, 진동 등 외력에 의한 마그넷 와이어의 절연피막 손상이 방지되는 스테이터 코어를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징 내 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내 배치되는 로터; 및 상기 로터 내 배치되는 샤프트를 포함하고, 상기 스테이터는, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 결합되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터에 감기는 코일을 포함하고, 상기 인슐레이터는, 상기 코일이 권선되는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되는 에지부와, 상기 에지부로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 에지부의 끝단에 형성되고, 상기 코일은 상기 돌출부와 상기 몸체부 사이에 배치된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 마그넷 와이어의 말단부를 고정하는 돌출패턴부를 마련하여 권선작업시 별도의 부재를 이용하여 와이어를 고정하는 작업이 제거되어 공정성이 향상됨은 물론, 진동 등 외력에 의한 마그넷 와이어의 절연피막 손상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 외부 진동에 의한 마그넷 와이어의 권선부위간 마찰로 인해 쇼트(short)가 발생하는 것을 방지하여, 별도의 부재를 이용하여 쇼트 방지를 구현하는 작업이 제거되며, 와이어의 절연 피막의 손상을 막기위한 별도의 후처리 공정이 불필요하게 되어 공정성이 크게 향상되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 스테이터 코어 중 단위 스테이터 코어의 구조와 절연부재의 결합도를 예시한 분리사시도이며, 도 2는 도 1의 결합사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에에 따른 단위 스테이터 코어에 절연부재가 결합하고, 상기 절연부재에 코일(C)이 권선되는 적용예를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 도 3에서의 절연부재를 상부에서 바라본 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 돌출패턴부와 코일의 배치관계를 확대한 요부 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 돌출패턴부의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 돌출패턴부를 예시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단위 스테이터 코어가 적용된 전동 파워 스티어링용(EPS) 모터의 구성을 도시한 단면 개념도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 스테이터 코어 중 단위 스테이터 코어의 구조와 절연부재의 결합도를 예시한 분리사시도이며, 도 2는 도 1의 결합사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스테이터 코어는 헤드부(113)에서 돌출되는 투스(tooth;112)가 마련되는 단위 스테이터 코어(110) 및 상기 단위 스테이터 코어(110)에 결합되며, 코일이 권선되는 절연부재(200)를 포함하며, 상기 절연부재(200)의 표면에 코일 고정용 돌출패턴부(230)를 적어도 1 이상 포함하여 구성된다. 상기 돌출패턴부(230)은 추후 코일이 권선되는 경우, 코일의 권선 후 최 말단부가 외부로 이탈하는 것을 방지하여, 별도의 부재(테이프 등)를 이용하여 임시로 코일을 고정하는 작업이나 이를 제거하는 작업등을 제거할 수 있어 공정성을 향상할 수 있으며, 안정적으로 권선 코일 전체를 고정하게 되는바, 코일간 마찰로 인한 쇼트를 방지할 수 있다.

도시된 도면에서는 절연부재(200)이 2개로 분할되는 구조를 예시하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 단위 스테이터 코어를 예시하였으나, 스테이터 코어는 통상 이러한 단위 스테이터 코어가 복수 개가 결합하여 환형의 구조체를 이루게 된다.

상기 절연부재(200)는 내측에 상기 투스(112)를 수용하는 공간부(S)가 마련되는 한 쌍의 기재가 플레이트 형상으로 상호 대향하여 배치되며, 상기 한 쌍의 기재의 상부를 상호 연결하는 연결부(222)가 마련된다.

이하에서는, 상기 한 쌍의 기재가 코일이 권선되는 권선가이드홈(221)을 구비하는 부분을 '몸체부(220)으로 정의하고, 상기 몸체부(220)에서 측면으로 연장되는 부분을 에지부(210)으로 정의한다. 아울러, 상기 몸체부(220)의 말단부에는 상기 기재의 두께보다 얇게 가공되어 마련되는 결합부(2232)가 구현되게 된다. 이 결합부(223)는 도시된 것과 같이 하부의 절연부재 몸체부의 말단부에도 동일한 구조로 구현이 되게 된다. 이후, 상부와 하부의 절연부재의 말단부에 형성되는 결합부를 기점으로 상호 중첩되도록 결합하게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 에지부(210)의 표면에 돌출패턴부(230)가 마련되어 추후 코일이 권선되는 경우 코일을 고정하도록 한다.

상기 돌출패턴부(230)은 입체구조를 가지며 양각으로 돌출되는 형상으로 구현되며, 상기 에지부(210)의 표면에 하나 또는 다수의 개수로 배치되어 코일을 고정할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에에 따른 단위 스테이터 코어에 절연부재가 결합하고, 상기 절연부재에 코일(C)이 권선되는 적용예를 도시한 것이다. 또한, 도 4는 도 3에서의 절연부재를 상부에서 바라본 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 돌출패턴부와 코일의 배치관계를 확대한 요부 개념도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 돌출패턴부(230)는, 상술한 바와 같이 상기 에지부(210) 표면 상에 양각의 입체구조로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 돌출패턴부(230)의 최외각 가장자리부에서 상기 몸체부(220) 쪽으로 상기 입체구조의 일표면(231)에 경사각(θ1)이 마련되도록 할 수 있다. 상기 경사각(θ1)은 코일(C)을 몸체부에 권선시 코일이 쉽게 슬라이딩되며 몸체에 밀착할 수 있도록 가이드 하는 기능을 수행하며, 권선가이드홈(221)에 코일의 권선이 용이하도록 할 수 있다.

전체적으로 상기 돌출패턴부(230)은 도 3에 도시된 것과 같이, 코일(C)의 권선 후 최외각으로 돌출되는 코일(C1, C2)를 외각에서 고정하여, 와이어가 탈루되거나 이탈하는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 경사각(θ1)이 형성되는 반대편에는 제2 경사각(θ2)을 더 마련할 수 있으며, 상기 2 경사각(θ2)은 코일을 견고하게 붙잡아 코일이 외부로 벌어지는 것을 방지할 수 있게 된다. 이 경우 상기 1 경사각(θ1)은 예각으로 형성하여 코일의 권선의 가이드를 원할하게 함이 바람직하며, 상기 2 경사각(θ2)은 상기 1 경사각(θ1) 보다 큰 각도로 형성할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 상기 돌출패턴부(230)는 도트(dot) 형상에 한정되는 것은 아니며, 상기 절연부재의 길이방향을 따라서 연장되어 배치될 수 있으며, 이 경우 권선 후 최외각 코일(C1)을 길이방향에서 전체적으로 고정하여 고정력을 배가할 수 있도록 할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 돌출패턴부의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 돌출패턴부(240)를 입체구조로 형성하는 것에서 나아가, 도시된 것과 같이, 일단이 상기 에지부의 표면에 고정되며, 타단은 상기 에지부의 표면과 이격되는 구조로 구현할 수 있다. 이러한 이격 구조는 이격부에서 일정한 탄성을 가지게 되어 코일의 고정력을 배가할 수 있게 되며, 전체적으로 마그네트 와이어의 움직임을 방지할 수 있게 된다. 상기 돌출패턴부(240)은 상기 절연부재(210)과 동일한 재질로 사출성형으로 구현하거나, 별도의 구조물로 부착하여 구현할 수도 있다.

구체적으로는, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 돌출패턴부(240)는, 상기 몸체부와 가까운 쪽의 일단이 상기 에지부(210)의 표면에 고정되며, 상기 타단(241)은 상기 몸체부 쪽으로 경사각(θ3)을 이루도록 구현할 수 있다. 상기 경사각(θ3)은 예각으로 구현되며, 권선의 용이성을 증진할 수 있음은 상술한 바 있다. 나아가 본 실시예에서도, 상기 경사각(θ3)의 반대편(242)에 제2경사각(θ4)을 두어, 고정력을 강화할 수도 있다.

도 7은 도 6과 역의 구조로 구현되는 실시예로, 상기 돌출패턴부(250)를 구현하되, 상기 몸체부와 먼쪽의 타단이 상기 에지부(210)의 표면에 고정되며, 상기 타단(251)은 상기 몸체부 쪽으로 예각으로 경사각(θ5)을 이루도록 구현할 수 있다. 본 구조에서는 도 6의 구조와 유사하여 탄성을 이용력을 향상하는 측면에서 도 6의 구조보다 보다 직접적인 가압력을 코일에 인가할 수 있다는 점에서 고정성이 향상된다. 나아가, 상기 돌출패턴부(250)의 타단(252) 부분에 경사각(θ6)을 구현할 수도 있음은 상술한 실시예와 같은바, 형상과 실시 효과는 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 돌출패턴부를 예시한 것이다.

도 8의 구조의 특징은, 도 5의 구조와 입체구조를 구비하며, 경사각을 구비할 수 있는 점 등은 모두 유사하나, 상기 경사각(θ7)이 구현되는 반대쪽 표면에는 상기 입체구조의 중심쪽으로 요입되는 고정홈패턴(232)이 더 구현되는 점에서 특징이 있다. 상기 고정홈패턴(232)이 더 구현되는 되는 경우, 도 3의 구조에서 최외각 코일의 말단이 고정홈패턴(232)에 삽입되어 고정력이 더욱 향상될 수 있음은 물론이다. 이러한 구조는 도 6의 실시예에도 상기 고정홈패턴(232)이 구현되도록 변형될 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단위 스테이터 코어가 적용된 전동 파워 스티어링용(EPS) 모터의 구현예에 대해 설명하도록 한다. 다만, 실시예에 따른 스테이터 코어는 다양한 모터에 적용될 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서는 전동 파워 스티어링용 모터를 예시하여 설명한다.

도 9를 참조하면, 모터 하우징(H) 및 상기 하우징(H)과 결합된 브라켓(30)이 마련된다. 상기 하우징(H)은 상면은 개방되고, 하면은 중앙부에 지지관(11)이 돌출된다. 그리고, 상기 브라켓(30)은 상기 하우징(H)의 상부에 결합되어 내부 공간을 형성한다. 상기 지지관(11)에는 제1 베어링(31)이 설치되고, 상기 브라켓(30)에는 제2 베어링(32)이 설치된다. 상기 제1 베어링(31) 및 제2 베어링(32)에는 회전축(400;샤프트)이 접촉 지지되는데, 상기 회전축(400)의 상부는 상기 제2 베어링(32)에 의해 지지되고 상기 회전축(400)의 하부는 상기 제1 베어링(31)에 의해 지지된다.

상기 회전축(400)의 상단부는 상기 브라켓(30)을 관통하여 상측으로 돌출되고, 조향축(미도시)과 연결되는 기구물(60)과 결합된다. 상기 하우징(H) 내부에는 스테이터와 로터가 설치된다. 상기 로터는 상기 회전축(400)과 결합되는 로터 코어(320)와, 상기 로터 코어(320)의 외주면에 결합되는 마그네트(310)를 포함한다. 본 실시예에서는 마그네트가 로터코어의 외주면에 결합하는 구조를 예로 들었으나, 이와는 달리 로터코어 내부에 마그네트가 삽입되는 구조로 구현된 구조를 적용할 수도 있다. 그리고, 상기 스테이터는 상기 마그네트(310)와 하우징(110) 사이에 배치된 스테이터 코어(200)와, 상기 스테이터 코어(200)에 권선된 코일(C)을 포함한다.

싱기 스테이터를 구성하는 스테이터코어와 절연체의 구조물은 도 1 내지 도 4에서 상술한 본 발명의 실시예의 구조물을 적용할 수 있다. 상술한 구조에서 상기 스테이터에서 발생되는 자기장과, 상기 로터에서 발생되는 전기장이 서로 작용하여 상기 회전축(400)이 회전된다.

한편, 상기 회전축(400)에는 센싱 플레이트(190)가 결합되어 상기 회전축(400)과 함께 회전하고, 상기 센싱 플레이트(190)에는 센싱 마그네트(50)가 설치된다. 그리고, 상기 브라켓(30)에는 회로기판(10)이 설치되고, 상기 회로기판(10)에는 상기 센싱 마그네트(50)를 대향하는 센싱 소자(20)가 설치될 수 있다. 상기 센싱 소자(20)는 상기 센싱 마그네트(50)가 회전된 정도를 감지하여 상기 센싱 마그네트(50)가 결합된상기 센싱 플레이트(190) 및 상기 회전축(400)의 회전된 정도를 감지한다. 이상이 작용에서 회전에 따라 발생하는 진동이 마그네트 와이어의 이탈을 발생하는 것을 본 발명의 실시예에 따른 돌출패턴부가 마련되는 절연부재를 통해 경감할 수 있게 되어, 모터 자체의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

1. 하우징;
   상기 하우징 내 배치되는 스테이터;
   상기 스테이터 내 배치되는 로터; 및
   상기 로터 내 배치되는 샤프트를 포함하고,
   상기 스테이터는, 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 결합되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터에 감기는 코일을 포함하고,
   상기 인슐레이터는, 상기 코일이 권선되는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되는 에지부와, 상기 에지부로부터 돌출되는 돌출부를 포함하고,
   상기 돌출부는 상기 에지부의 끝단에 형성되고,
   상기 코일은 상기 돌출부와 상기 몸체부 사이에 배치되는 모터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 상기 스테이터 코어의 일측에 결합되는 제1인슐레이터와, 상기 스테이터 코어의 타측에 결합되는 제2인슐레이터를 포함하고,
   상기 돌출부는 상기 제1인슐레이터의 상단 또는 상기 제2인슐레이터의 하단에 인접하게 배치되는 모터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 에지부의 내면에서 상기 샤프트 방향으로 돌출되는 모터.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 제1인슐레이터와 상기 제2인슐레이터 중 적어도 하나의 일측에 배치되는 모터.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 제1 인슐레이터의 몸체부의 타측보다 일측에 인접하게 배치되는 모터.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1인슐레이터는 상기 스테이터 코어에 제1방향으로 결합되고,
   상기 제2인슐레이터는 상기 스테이터 코어에 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 결합되는 모터.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 샤프트의 축방향을 기준으로 상기 돌출부의 길이는 상기 제1 인슐레이터의 길이보다 작은 모터.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 돌출부의 최외곽 가장자리로부터 상기 몸체부 방향으로 연장되는 제1면과, 상기 제1면에 대향하게 배치되는 제2면을 포함하고,
   상기 돌출부는 상기 몸체부의 내면과 상기 제1 면으로 인해 형성되는 제1 경사각과, 상기 몸체부의 내면과 상기 제2 면으로 인해 형성되는 제2 경사각을 포함하고,
   제1 경사각은 제2 경사각보다 작은 모터.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 돌출부의 일면은 곡면 형상을 포함하고,
   상기 곡면 형상은 상기 코일과 접하는 모터.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 코어는 헤드부와 상기 헤드부에서 연장된 투스부를 포함하고,
    상기 돌출부의 적어도 일부는 상기 몸체부를 기준으로 상기 헤드부의 끝단보다 바깥에 형성되는 모터.
    
11. 하우징;
    상기 하우징 내 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터 내 배치되는 로터;
    상기 로터 내 배치되는 샤프트;
    상기 스테이터는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 결합되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터에 권선되는 코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는 헤드부와, 상기 헤드부에서 연장된 투스부를 포함하고,
    상기 인슐레이터는 상기 투스부에 접촉되는 몸체부와, 상기 헤드부에 접촉되는 에지부와, 상기 에지부에 형성되는 돌출부를 포함하는 모터.
    

Images