KR20230095485A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트; 상기 샤프트에 결합되는 로터; 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 제1 구간과 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 구간의 외경은 상기 제2 구간의 외경보다 큰 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. 샤프트의 일측을 지지하는 베어링은 샤프트를 반경방향과 함께 축방향으로 지지할 수 있고, 샤프트의 타측을 지지하는 베어링은 축하중을 지지하기 보다는 샤프트를 반경방향으로 지지하여 샤프트의 회전을 안내할 수 있다.

샤프트와 베어링을 조립하는데 있어서, 샤프트와 베어링 사이에 공차를 두고 조립한다. 이러한 공차는 샤프트와 베어링의 원활한 조립을 위한 것이다.

다만, 이러한 공차가 너무 크면, 소음이 발생하는 문제가 있다. 반면에 공차가 너무 작으면, 프릭션 토크가 너무 증가하는 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 샤프트와 베어링을 조립하는데 있어서, 소음을 줄이면서도, 샤프트와 베어링의 조립성을 높일 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, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되는 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 제1 구간과 제2 구간을 포함하고, 상기 제1 구간의 외경은 상기 제2 구간의 외경보다 큰 모터를 제공할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되는 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고, 상기 베어링은 상기 샤프트의 일측 끝단에 인접하게 배치되고, 상기 제1 영역은 상기 베어링과 접촉되는 제1 구간과 상기 베어링과 이격되는 제2 구간을 포함하고, 상기 제2 구간은 상기 제1 구간보다 상기 일측 끝단에 인접하고, 상기 샤프트의 축방향을 기준으로, 상기 제1 구간의 축방향 길이는 상기 제2 구간의 축방향 길이보다 길 수 있다.

상기 제2 구간의 축방향 길이는 제1 구간의 축방향 길이의 0.67배 내지 1.0배 이내일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되는 로터와, 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고, 상기 베어링은 상기 샤프트의 일측 끝단에 인접하게 배치되는 제1 베어링과 상기 샤프트의 타측 끝단에 인접하게 배치되는 제2 베어링을 포함하고, 상기 샤프트는 상기 제1 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 베어링의 내경은, 상기 제2 베어링의 내경보다 크고, 상기 제1 영역은 상기 제1 베어링의 내주면과 접촉하는 제1 구간과, 상기 제1 베어링의 내주면과 이격된 제2 구간을 포함할 수 있다.

상기 제2 구간은 상기 샤프트의 끝단을 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 베어링에 대응하는 샤프트의 일부 영역에서, 베어링이 압입이 시작되는 영역의 외경을 베어링과 접촉하는 영역보다 작게 하여, 소음을 방지하면서도, 샤프트와 베어링의 조립성을 확보하는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 축방향 하중과 반경방향 하중은 제1 베어링을 통해 지지고, 반경방향을 하중만을 지지하는 제2 베어링과 대응하는 샤프트의 제1 영역의 외경의 일부만을 작게 하여, 소음을 방지하면서도, 샤프트와 베어링의 조립성을 확보하는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 베어링과 대응하는 샤프트의 일부 영역의 외경을 줄임으로써, 샤프트와 베어링의 공차를 크게 설계할 수 있어, 제품의 불량을 크게 줄이는 이점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 샤프트의 일측 끝단의 확대도,
도 3은 샤프트의 제1 구간의 외경과 제2 구간의 외경을 도시한 도면,
도 4는 샤프트의 제1 구간의 반경방향 두께와 제2 구간의 반경방향 두께를 도시한 도면,
도 5는 샤프트의 제1 구간의 내경과 제2 구간의 내경을 나타낸 도면,
도 6은 로터와 결합된 샤프트의 측단면도를 도시한 도면,
도 7은 변형례에 따른 제1 영역을 포함하는 샤프트를 도시한 도면,
도 8은 다른 변형례에 따른 제1 영역을 포함하는 샤프트를 도시한 도면이다.

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 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300)와 하우징(400)과 제1 베어링(500)과 제2 베어링(600)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. 로터(200)는 마그넷일 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)과 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.

제1 베어링(500)과 제2 베어링(600)은 하우징(400)에 각각 고정되어 샤프트(100)를 회전 가능하게 지지한다.

제1 베어링(500)은 축방향을 기준으로 샤프트(100)의 일측에 배치된다. 제2 베어링(600)은 축방향을 기준으로 샤프트(100)의 타측에 배치된다. 제2 베어링(600)의 내경(ID4)은 제1 베어링(500)의 내경(ID3)보다 크게 형성된다.

샤프트(100)는 단차면(102)을 포함할 수 있다. 제1 베어링(500)의 내륜(510)의 일면(511)은 단차면(102)과 접촉할 수 있다. 이러한 제1 베어링(500)은 샤프트(100)의 타측을 반경방향뿐만 아니라 축방향으로도 지지할 수 있다.

제2 베어링(600)은 일측을 반경방향으로 지지한다. 제2 베어링(600)은 축방향으로 샤프트(100)와 오버랩되지 않게 배치된다.

도 2는 샤프트(100)의 일측 끝단(101)의 확대도이고, 도 3은 샤프트(100)의 제1 구간(A1)의 외경(OD1)과 제2 구간(A2)의 외경(OD2)을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 샤프트(100)는 제1 영역(A)을 포함한다. 제1 영역(A)이란, 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 샤프트(100)의 일부 영역으로 정의된다.

제1 영역(A)은 제1 구간(A1)과 제2 구간(A2)을 포함할 수 있다. 제1 구간(A1)의 외경(OD`)은 제2 구간(A2)의 외경(OD2)보다 크게 형성된다. 제1 구간(A1)과 제2 구간(A2)은 축방향을 따라 구분되며 축방향을 따라 연속적으로 배치될 수 있다.

제2 구간(A2)은 샤프트(100)의 일측에 위치하고, 축방향으로 제1 구간(A1)은 제2 구간(A2)의 안쪽에 배치될 수 있다. 제2 구간(A2)은 샤프트(100)의 일측 끝단(101)을 포함한다.

제1 구간(A1)은 제2 베어링(600)의 내륜(610)과 접촉하는 영역이며, 제2 구간(A2)은 제2 베어링(600)의 내륜(610)과 이격되는 영역이다. 제1 구간(A1)은 제2 베어링(600)과 샤프트(100)의 압입력을 확보하기 위한 구간이며, 제2 구간(A2)은 제2 베어링(600)을 샤프트(100)에 원활하게 조립하기 위한 구간으로서, 제2 베어링(600)과 샤프트(100) 사이의 공차를 확보하기 위한 구간이다.

제2 구간(A2)은 축방향을 따라 외경(OD2)이 동일할 수 있다.

제2 구간(A2)의 축방향 길이(L2)는 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L2)의 0.67배 내지 1.5배 이내일 수 있다. 즉, 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L2)는 제1 영역(A)의 축방향 길이(L1+L2)의 40% 내지 60%이내 일 수 있다.

예를 들어, 축방향을 기준으로, 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L1)는 제2 구간(A2)의 축방향 길이(L2)보다 길 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(A2)의 축방향 길이(L2)는 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L1)의 0.67배 내지 1.0배 이내일 수 있다. 제2 구간(A2)의 축방향 길이(L2)가 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L1)의 0.67배보다 작게 되면, 제2 베어링(600)과 샤프트(100) 사이의 충분한 공차 확보가 어려워 제2 베어링(600)과 샤프트(100)의 조립성이 떨어져 불량이 발생할 확률이 높다. 반면에, 제2 구간(A2)의 축방향 길이(L2)가 제1 구간(A1)의 축방향 길이(L1)의 1.0배보다 크면, 소음이 발생할 확률이 높다.

도 4는 샤프트(100)의 제1 구간(A1)의 반경방향 두께(t1)와 제2 구간(A2)의 반경방향 두께(t2)를 도시한 도면이고, 도 5는 샤프트(100)의 제1 구간(A1)의 내경(ID1)과 제2 구간(A2)의 내경(ID2)을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제2 구간(A2)의 반경방향 두께(t2)는 제1 구간(A1)의 반경방향 두께(t1)보다 작게 형성된다. 샤프트(100)의 제2 구간(A2)은 제2 베어링(600)의 내륜(610)과 반경방향으로 공간(S)을 형성한다. 제2 베어링(600)의 경우, 제1 베어링(500) 보다 내경이 크기 때문에 공차를 관리하기 어려운 문제점이 있는데. 이러한 공간(S)으로 인하여, 제2 베어링(600)의 치수에 대한 허용 공차의 상한값과 하한값 또는 샤프트(100)의 치수에 대한 허용 공차의 상한값과 하한값을 크게 할 수 있는 이점이 있다.

도 5를 참조하면, 제1 구간(A1)의 내경(ID1)과 제2 구간(A2)의 내경(ID2)은 동일할 수 있다.

도 6은 로터(200)가 결합된 샤프트(100)의 측단면도를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 샤프트(100)의 외주면에 로터(200)가 부착된다. 샤프트(100)는 로터(200)가 접촉하는 제2 영역(B)을 포함한다. 제2 영역(B)은 축방향으로 단차면(102)과 제1 영역(A) 사이에 배치될 수 있다.

제1 영역(A)의 외경(OD3)은 제2 영역(B)의 외경(OD4)보다 크게 형성된다. 여기서, 제1 영역(A)의 외경(OD3)이라 함은 제1 구간(A1)의 외경(OD1) 또는 제2 구간(A2)의 외경(OD2)에 해당할 수 있다. 그리고 제1 영역(A)의 외경(OD3)은 로터(200)의 외경(OD5)보다 작게 형성될 수 있다.

한편, 제1 영역(A)을 제와한 샤프트(100)의 나머지 영역의 반경방향 두께(t3)는 축방향을 따라 일정할 수 있다.

도 7은 변형례에 따른 제1 영역(A)을 포함하는 샤프트(100)를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 변형례에 따른 제1 영역(A)의 제2 구간(A2)은 축방향을 따라 샤프트(100)의 일측 끝단(101)으로 갈수록 외경이 감소하도록 형성될 수 있다. 따라서, 샤프트(100)의 일측 끝단(101)을 향할수록 제2 베어링(600)과 반경방향 이격거리 커지도록 형성될 수 있다.

도 8은 다른 변형례에 따른 제1 영역(A)을 포함하는 샤프트(100)를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 다른 변형례에 따른 제1 영역(A)의 제2 구간(A2)은 제2-1 구간(A21)과 제2-2 구간(A22)을 포함할 수 있다. 제2-1 구간(A21)과 제2-2 구간(A22)은 축방향을 따라 구분된다. 제2-2 구간(A22)의 외경(OD22)은 제2-1 구간(A21)의 외경(OD21)보다 작은 외경을 가질 수 있다.

따라서, 제2-1 구간(A21)은 제2-2 구간(A22)보다 제2 베어링(600)의 내륜(610) 사이에서 더 큰 이격공간을 형성할 수 있다. 제2-1 구간(A21)은 샤프트(100)의 일측 끝단(101)을 포함한다.

제2-1 구간(A21)의 외경(OD21)은 축방향을 따라 동일할 수 있다. 그리고 제2-2 외경(OD22)도 축방향을 따라 동일할 수 있다.

전술된 실시예는 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.

100: 샤프트
101: 끝단
102: 단차면
200: 로터
300: 스테이터
400: 하우징
500: 제1 베어링
600: 제2 베어링
A: 제1 영역
A1: 제1 구간
A2: 제2 구간
B: 제2 영역

Claims (14)

1. 샤프트;
   상기 샤프트에 결합되는 로터;
   상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 및
   상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고,
   상기 샤프트는 상기 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고,
   상기 제1 영역은 제1 구간과 제2 구간을 포함하고,
   상기 제1 구간의 외경은 상기 제2 구간의 외경보다 큰 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 구간의 내경과 상기 제2 구간의 내경은 동일한 모터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 샤프트는 상기 로터에 접촉하는 제2 영역을 포함하고,
   상기 제1 영역이 외경은 상기 제2 영역의 외경보다 큰 모터.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구간의 축방향 길이는 상기 제1 영역의 축방향 길이의 40% 내지 60%인 모터.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구간은 축방향을 따라 구분되는 제2-1 구간과 제2-2 구간을 포함하고,
   상기 제2-2 구간의 외경은 상기 제2-1 구간의 외경보다 작은 외경을 갖는 모터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2-2 구간은 상기 샤프트의 끝단에 연결되는 모터.
7. 제1 항에 있어서,
   제2 구간은 상기 샤프트의 끝단을 포함하는 모터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구간은 축방향을 따라 외경이 일정한 모터.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 구간은 축방향을 따라 끝단으로 갈수록 외경이 감소하는 모터.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 구간의 반경방향 두께는 상기 제1 구간의 반경방향 두께보다 작은 모터.
11. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합되는 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 및
    상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 샤프트는 상기 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고,
    상기 베어링은 상기 샤프트의 일측 끝단에 인접하게 배치되고,
    상기 제1 영역은 상기 베어링과 접촉되는 제1 구간과 상기 베어링과 이격되는 제2 구간을 포함하고,
    상기 제2 구간은 상기 제1 구간보다 상기 일측 끝단에 인접하고,
    상기 샤프트의 축방향을 기준으로, 상기 제1 구간의 축방향 길이는 상기 제2 구간의 축방향 길이보다 긴 모터.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 구간의 축방향 길이는 제1 구간의 축방향 길이의 0.67배 내지 1.0배 이내인 모터.
13. 샤프트;
    상기 샤프트에 결합되는 로터;
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터; 및
    상기 샤프트를 지지하는 베어링을 포함하고,
    상기 베어링은 상기 샤프트의 일측 끝단에 인접하게 배치되는 제1 베어링과 상기 샤프트의 타측 끝단에 인접하게 배치되는 제2 베어링을 포함하고,
    상기 샤프트는 상기 제1 베어링과 상기 샤프트의 축방향과 수직하는 방향으로 중첩되는 제1 영역을 포함하고,
    상기 제1 베어링의 내경은, 상기 제2 베어링의 내경보다 크고,
    상기 제1 영역은 상기 제1 베어링의 내주면과 접촉하는 제1 구간과, 상기 제1 베어링의 내주면과 이격된 제2 구간을 포함하는 모터.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 구간은 상기 샤프트의 끝단을 포함하는 모터.

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