WO2018128398A1 - 모터 및 변속기 - Google Patents

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WO2018128398A1
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stator
disposed
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magnetic sensor
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PCT/KR2018/000148
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조현식
변혜영
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a motor and a transmission.
  • a motor is a device that converts electrical energy into rotational energy using the force the conductor receives in a magnetic field. Recently, as the use of the motor is expanded, the role of the motor becomes important. In particular, as the vehicle's lengthening is rapidly progressing, the demand for motors applied to steering systems, braking systems, design systems, gear systems, and the like is greatly increasing.
  • the motor is rotated by the electromagnetic interaction between the rotor and the stator. At this time, the rotating shaft inserted in the rotor is also rotated to generate a rotational driving force.
  • the rotor is composed of a rotor core and a magnet.
  • the rotor is classified into a surface attachment type (SPM type) and a buried type (IPM type) according to the coupling structure of the magnet installed in the rotor core.
  • SPM type surface attachment type
  • IPM type buried type
  • the IPM type rotor includes a cylindrical hub into which a rotating shaft is inserted, and a core member radially coupled to the hub and a magnet inserted between the core members.
  • the motor is provided with a position sensor for detecting the position information of the rotor.
  • the control unit controls the driving force of the motor by supplying or blocking rectification to a corresponding coil of the stator based on the position information of the rotor detected by the position sensor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a motor according to the prior art.
  • the motor 1 has an outer shape formed by the housing 11.
  • the inside of the housing 11 includes a stator 2 disposed inside the housing 2, a rotor 4 disposed inside the stator 2, and a passage through the rotor 4.
  • the rotary shaft 5 is inserted and rotates integrally with the rotor 4.
  • a coil 7 is wound around the stator 2, and a magnet (not shown) is mounted on the rotor 4. Therefore, due to the electrical interaction between the coil 7 and the magnet, the rotation of the rotor 4 may be induced or generated by the rotor 4 which rotates.
  • both ends of the rotating shaft 5 may be rotatably supported by the bearings 6 and 7.
  • the rotor 4 may be sensed by the magnetic sensor (10a).
  • the magnetic sensor 10a is disposed on one surface of the printed circuit board 10b facing one end of the rotation shaft 5 to detect the rotation angle of the rotor 4.
  • the magnetic sensor 10a may sense a magnetic force emitted from the sensor magnet 9 and output a voltage or power proportional to the strength of the magnetic force through an electric sine wave (sine wave or cosine wave) signal. .
  • the rotation position of the rotor may be sensed by detecting an amount of change in the rotation angle of the rotor using the output voltage or power value.
  • the magnetic sensor 10a since the magnetic sensor 10a should be spaced apart from the radius of rotation of the rotor 4 and the rotating shaft 5, the sensor is provided on the rotating shaft 5 adjacent to the magnetic sensor 10a.
  • the magnet 9 must be provided separately. That is, as the sensor magnet 9 and the plate 8 for magnetic force release are present separately, there is a problem that the number of parts increases and the manufacturing cost increases.
  • the present invention has been proposed to improve the above problems, and to provide a motor that can reduce the number of parts and reduce the manufacturing cost.
  • Another object of the present invention is to provide a motor capable of improving the structure and reducing the cogging torque.
  • the motor comprises a shaft; A rotor coupled to the shaft and including a magnet; A stator disposed outside the rotor and including a coil and a stator core; A cover disposed above the rotor; And a magnetic sensor disposed between the cover and the rotor, wherein the magnetic sensor is disposed above the magnet, and the surface of the magnetic sensor facing the rotor is disposed below the top of the coil.
  • the length in the shaft direction of the rotor is longer than the length in the shaft direction of the stator core.
  • the length of the magnet may be formed longer than the length of the stator core.
  • a bearing for supporting one end of the shaft including a first outer circumferential surface in contact with the bearing and a second outer circumferential surface in contact with the rotor, wherein the diameter of the first outer circumferential surface is the diameter of the second outer circumferential surface.
  • the shortest distance between the magnetic sensor and the rotor may be shorter than the shortest distance between the bearing and the rotor.
  • the magnetic sensor may be disposed between the inner diameter and the outer diameter in the radial direction of the magnet, and may be disposed on one side of the magnetic sensor and spaced apart from the magnet in the axial direction.
  • the stator may further include an insulator that insulates the stator core and the coil, and the magnetic sensor may be disposed between the insulator and the shaft.
  • the length in the shaft direction of the rotor may be longer than the length in the shaft direction of the stator core.
  • the magnetic sensor may further include a circuit board on which the magnetic sensor is disposed, and the circuit board may be coupled to the cover perpendicular to the shaft.
  • the shortest distance between the circuit board and the rotor may be shorter than the shortest distance between the bearing and the rotor.
  • the magnetic sensors are three, and the three magnetic sensors may form an angle of 120 degrees to each other.
  • the motor comprises a housing; A stator disposed inside the housing and wound with a coil; A rotor rotatably disposed inside the stator and including a magnet that electromagnetically interacts with the coil; A shaft coupled to the central portion of the rotor and rotating together with the rotor; And a circuit board spaced apart from the stator and the rotor in an internal space of the housing by a predetermined distance, and having a magnetic sensor detecting a position of the rotor on one surface thereof.
  • the length L1 may be formed longer than the axial length L2 of the stator.
  • the motor includes a rotor including a magnet and a rotor core and a stator disposed outside the rotor, the stator including a plurality of teeth protruding from the yoke and the yoke toward the rotor, and the rotor
  • the core may include a first side facing the stator, the tooth may include a second side facing the first side, and the curvature of the second side may be smaller than the curvature of the first side.
  • K may satisfy 1.3 mm ⁇ K ⁇ 1.5 mm.
  • the center of the virtual circle extending the first side and the center of the virtual circle extending the second side may be different.
  • the curvature of the first side may change from the center of the first side toward the edge along the circumferential direction.
  • the curvature of the first side may change from the center of the first side toward the edge along the circumferential direction.
  • the curvature of the virtual circle C1 connecting the ends of the plurality of teeth may be the same as the curvature of the outer circumferential surface of the rotor body.
  • the teeth may be 1.3 mm to 1.5 mm wide in the circumferential direction.
  • the transmission includes a gear actuator configured to shift a gear through a plurality of motors providing a driving force; A clutch actuator for alternatively operating any one of the plurality of clutches; And a control unit controlling the power module and the clutch actuator, wherein the motor comprises: a shaft; A rotor coupled to the shaft and including a magnet; A stator disposed outside the rotor and including a coil and a stator core; A cover disposed above the rotor; And a magnetic sensor disposed between the cover and the rotor, wherein the magnetic sensor is disposed above the magnet, and the surface of the magnetic sensor facing the rotor is disposed below the top of the coil.
  • the length in the shaft direction of the rotor may be longer than the length in the shaft direction of the stator core.
  • the magnetic sensor directly senses the magnetic force of the magnet of the rotor, there is no need for a separate component including the sensor magnet.
  • the cogging torque is increased.
  • the cogging torque is reduced by forming a curved shape on the outer circumferential surface such that the edge is farther from the other than the other regions.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a motor according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a system diagram showing a system of a transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a motor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the stator and the rotor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 7;
  • Figure 9 is a cross-sectional view showing the state of the stator and the rotor according to the prior art.
  • 10 is a table showing a cogging torque value according to the change of the K value.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • the motor 100 includes a housing 110, a stator 120 disposed inside the housing 110, and an inside of the stator 120. And a rotor 130 rotatably disposed in the shaft 130 and a shaft 135 inserted through the rotor 130 and integrally rotating with the rotor 130.
  • the housing 110 is formed in a cylindrical shape to provide a space in which the stator 120 and the rotor 130 may be mounted.
  • the shape or material of the housing 110 may be variously modified, but a metal material that can withstand high temperatures may be selected.
  • the housing 110 is coupled to a separate cover 150 to which a plurality of parts are coupled.
  • the cover 150 may be disposed above the rotor 130.
  • one side of the cover 150 may be accommodated inside the housing 110, and the other side thereof may extend to the outside of the housing 110.
  • a separate hole (not shown) for fitting the cover 150 may be formed in the housing 110.
  • the region accommodated inside the housing 110 supports the stator 120, the rotor 130, the shaft 135, and separate components.
  • the connector 200 is coupled to an area disposed outside the housing 110 to transmit a control command or provide power to the motor 100.
  • a separate plug (not shown) may be mounted on the connector 200.
  • the connector 200 may be electrically coupled to the plurality of components disposed inside the housing 110 through the terminals 210 and 220.
  • the terminals 210 and 220 include a power terminal 210 and an input terminal 220. Therefore, when the plug is mounted to the connector 200, a control command may be transmitted to each of the components through the terminals 210 and 220 or power may be provided.
  • the housing 110 shields the stator 120 and the rotor 130 from the outside by coupling with the cover 150.
  • a cooling structure (not shown) may be further included to easily discharge the internal heat.
  • the cooling structure may be an air cooling or water cooling structure, and the shape of the housing 110 may be appropriately modified according to the cooling structure.
  • the stator 120 is inserted into an inner space of the housing 110.
  • the stator 120 includes a coil 125 wound around the stator core 121.
  • the stator core 121 may be an integral core having a cross-section formed in a ring shape or a core in which a plurality of split cores are combined.
  • the stator 120 may be provided with an insulator 122 to insulate the coil 125.
  • the stator 120 may be appropriately modified according to the type of motor.
  • the coil in the case of a DC motor, the coil may be wound around the integrated stator core, and in the case of a three-phase control motor, the U, V, and W phases may be respectively input to the plurality of coils.
  • the rotor 130 is rotatably disposed inside the stator 120.
  • the rotor 130 is mounted to the magnet 132 is rotated by the electromagnetic interaction with the coil 125 of the stator 120.
  • the magnet 132 may be disposed in a magnetic flux concentrated spoke type.
  • the rotor 130 includes a plurality of rotor cores 131 radially disposed with respect to a center to form a pocket, and a plurality of magnets 132 inserted into the pocket. That is, the magnet 132 may be understood to fit in a pocket formed between adjacent rotor cores 131.
  • the magnet 132 may be arranged to magnetize in the circumferential direction and face the same polarity as the neighboring magnet.
  • the arrangement type of the magnet 132 is merely an example, and is not limited thereto and may be arranged in various forms.
  • the rotor may be implemented in a form in which the rotor core is formed in a circular shape and the magnet is disposed on the outer circumferential surface. That is, the magnet 132 may be coupled to the rotor core 131 in a magnet embedded type (Interior Permannt Margnet (IPM)), surface-attached (Surface Permant Magnet, SPM) form.
  • IPM Interior Permannt Margnet
  • SPM Surface Permant Magnet
  • the shaft 135 is coupled to the central portion of the rotor 130. For this reason, when the rotor 130 rotates, the shaft 135 also rotates together. At this time, the shaft 135 is supported by the bearing 140, upper and lower ends.
  • the first bearing 142 disposed on one side of the shaft 135 and the second bearing 141 disposed on the other side support the upper and lower ends of the shaft 135, respectively.
  • the rotor 130 and the shaft 135 may be integrally formed. That is, during manufacture of the rotor 130, it may be injection molded in a state in which the shaft 135 is coupled.
  • the cover 150, the support groove 152 for supporting one end of the shaft 135 and the second bearing 141 may be formed.
  • the support groove 152 is recessed on one surface of the cover 150 to accommodate one end of the shaft 135 supported by the second bearing 141.
  • the second bearing 141 may be disposed above the magnetic sensor 161 which will be described later.
  • the shaft 135 may have an outer circumferential surface having a plurality of cross-sectional areas.
  • the shaft 135 may include a first outer circumferential surface 137 in contact with the second bearing 141 and a second outer circumferential surface 138 in contact with the rotor 130.
  • the diameter of the first outer circumferential surface 137 may be smaller than the diameter of the second outer circumferential surface 138.
  • the circuit board 160 is disposed between the cover 150 and the rotor 130.
  • the circuit board 160 includes a plurality of electronic components.
  • the circuit board 160 may be equipped with a magnetic sensor 161 or an inverter for detecting the rotation of the rotor 130 to be described later.
  • the circuit board 160 may be electrically connected to the power supply terminal 210 and the input terminal 220 so that power may be provided to each electronic component or a control command may be transmitted.
  • a through hole through which the shaft 135 penetrates may be formed in the circuit board 160. For this reason, when the shaft 135 is fitted into the through hole, the circuit board 160 may be disposed radially outward from the shaft 135.
  • the circuit board 160 may be disposed between the inner diameter and the outer diameter in the radial direction of the magnet 132, and may be disposed on one side of the circuit board 160 in the axial direction. In addition, the circuit board 160 may be disposed in a direction perpendicular to the shaft 135. In this case, the shortest distance between the circuit board 160 and the rotor 130 may be shorter than the shortest distance between the second bearing 141 and the rotor 130.
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 2.
  • a magnetic sensor 161 for detecting the position of the rotor 130 is disposed on the surface of the circuit board 160 facing the stator 120 and the rotor 130. It is provided.
  • the magnetic sensor 161 may be spaced apart from the stator 120 and the rotor 130 by a predetermined distance in the axial direction of the inner space of the housing 110. More specifically, the magnetic sensor 161 may be disposed above the magnet 132 to detect the magnetic flux of the magnet 132. For this reason, it may be understood that the position of the magnetic sensor 161 is disposed between the stator 120 and the shaft 135 or between the insulator 122 and the shaft 135.
  • the shortest distance between the magnetic sensor 161 and the rotor 130 may form an interval of 3 mm to 10 mm.
  • the magnetic sensor 161 may have a surface facing the rotor 130 below the top of the coil 125.
  • the magnetic sensor 161 may sense a magnetic force emitted from the magnet 132 and output a voltage or power value proportional to the strength of the magnetic force through an electrical sine wave (sine wave or cosine wave) signal.
  • the position of the rotor 130 may be detected by detecting an amount of change in the rotation angle of the rotor 130 using the output voltage or power value.
  • the magnetic sensor 161 may be a hall IC.
  • the magnetic sensor 161 may be provided in plurality.
  • the plurality of magnetic sensors 161 may be provided within three of the same radius with respect to the shaft 135 on one surface of the circuit board 160.
  • the three magnetic sensors 161 may form an angle of 120 degrees to each other.
  • the magnetic sensor 161 may be disposed between the inner diameter and the outer diameter in the radial direction of the magnet 132, and may be disposed on one side of the magnetic sensor 161 spaced apart in the axial direction of the magnet 132. More specifically, the magnetic sensor 161 may be positioned to face the central region of the cross-sectional width of the rotor core 131.
  • the radial center R3 of the rotor core 131 may be defined as follows.
  • R3 (R1 + R2) / 2
  • the magnetic sensor 161 may be disposed to be relatively close to a region facing the R3 of the outer surface of the rotor core 131.
  • the magnetic sensor 161 is disposed in a region in which the magnetic force of the magnet 132 is relatively high, and thus the signal for detecting the position of the rotor 130 may be more accurately received.
  • the axial length of the rotor 130 is formed longer than the axial direction of the stator 120. That is, the length of the shaft direction of the rotor 130 may be longer than the length of the shaft direction of the stator core 121.
  • the L1 is formed longer than the L2. Therefore, since the rotor 130 in which the magnet 132 is disposed may be located closer to the magnetic sensor 161, the magnetic sensor 161 detects the magnetic force of the magnet 132 more accurately.
  • the L1 may be 1.1 to 1.3 times L2.
  • the length relationship between the L1 and the L2 is that the rotor 130 performs electromagnetic interaction with the stator 120 and at the same time the magnetic force of the magnet 132 of the rotor 130 to the magnetic sensor 161. It is understood as a value that can be easily reached.
  • the shortest distance between the magnetic sensor 161 and the rotor 130 may be shorter than the shortest distance between the second bearing 141 and the rotor 130.
  • the magnetic sensor 161 may overlap the shaft 135 in the vertical direction of the shaft 135.
  • the distance from the upper surface of the rotor 130 to the magnetic sensor 161 is the stator 120. It may be formed shorter than the distance from the upper surface of the magnetic sensor 161.
  • FIG. 5 is a system diagram illustrating a system of a transmission according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Motor 100 may be provided in a gear actuator (Gear Actuator) for shifting the gear of the transmission (300).
  • a gear actuator Gate Actuator
  • a plurality of motors disposed in the transmission 300 will be referred to as a first motor 100a and a second motor 100b, respectively, and will be described with reference numerals.
  • the transmission 300 may include a gear actuator 310 for shifting a gear by providing a driving force through a plurality of clutches, and actuating the gear actuator 310 to operate one of the plurality of clutches.
  • a clutch actuator 320 for alternatively operating the clutch and a control unit 330 for controlling the clutch actuator 320 and the gear actuator 310.
  • the control unit 330 controls the overall operation of the transmission 300. For example, it may serve to change the gear actuator 310 to have an appropriate gear ratio according to the speed change of the vehicle.
  • the clutch actuator 320 includes a plurality of clutch motors 321 and 322.
  • the plurality of clutch motors 321 and 322 may be two corresponding to the number of the two individual motors 100a and 100b and the solenoids 101a and 101b.
  • the first clutch motor 210 of the plurality of clutch motors 321 and 322 is understood as a motor that controls the operation of the first motor 100a and the first solenoid 101a for converting the hole means gear.
  • the second clutch motor 322 is understood as a motor that controls the operation of the second motor 100b and the second solenoid 101b for converting the even gear.
  • first motor 100a and the first solenoid 101a are understood as the first clutch
  • second motor 100b and the second solenoid 101b as the second clutch
  • the respective clutches may be alternatively selected by the plurality of clutch motors 321 and 322.
  • the first clutch motor 210 is turned on and the second clutch motor 322 is turned off ( OFF) status.
  • the first motor 100a and the first solenoid 101a may be operated as the first gear in the hole means gear unit by the operation of the first solenoid 101a.
  • the second motor 100b and the second solenoid 101b wait for the input shaft to be in the second stage in the mating gear unit.
  • the first clutch motor 321 is turned off, and the second clutch motor 322 is turned on.
  • the second gear 100b and the second solenoid 101b may be operated by two-speed gears in the mating gear unit by the operation of the second solenoid 101b.
  • the ON and OFF states are understood as power transmission and shutdown states.
  • the clutch actuator 320 and the gear actuator 310 may shift the gears to an appropriate gear ratio through an operation in consideration of the vehicle speed according to the control command of the control unit 330.
  • the magnetic sensor 161 since the magnetic sensor 161 directly senses the magnetic force of the magnet 150 of the rotor 130, there is an advantage that a separate component including a sensor magnet is unnecessary. For this reason, since the number of parts is reduced, there is an advantage that the manufacturing cost is lowered.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a motor according to a second embodiment of the present invention.
  • the motor 1000 may include a housing 400, a stator 600 disposed inside the housing 400, and an inside of the stator 600.
  • the rotor 500 is rotatably disposed, and the shaft 400 is inserted into the rotor 500 and rotates integrally with the rotor 500.
  • the housing 400 is formed in a cylindrical shape and has a space in which the stator 600 and the rotor 500 can be mounted.
  • the shape or material of the housing 400 may be variously modified, but a metal material that can withstand high temperatures may be selected.
  • the housing 400 is coupled to the cover 410 to shield the stator 600 and the rotor 500 from the outside.
  • a cooling structure (not shown) may be further included to easily discharge the internal heat.
  • the cooling structure may be an air cooling or water cooling structure, and the shape of the housing 400 may be appropriately modified according to the cooling structure.
  • the stator 600 is inserted into an inner space of the housing 400.
  • the stator 600 includes a coil 650 wound around the tooth 620.
  • the yoke 610 may be an integrated core having a ring cross section or a core in which a plurality of split cores are combined.
  • the rotor 500 may be a core in which a plurality of split cores are combined.
  • the stator 600 may be appropriately modified according to the type of motor.
  • the coil in the case of a DC motor, the coil may be wound around the integrated tooth, and in the case of a three-phase control motor, the U, V, and W phases may be respectively input to the plurality of coils.
  • the rotor 500 is rotatably disposed with the stator 600.
  • the rotor 500 is equipped with a magnet and rotates by electromagnetic interaction with the stator 600.
  • the shaft 400 is coupled to the central portion of the rotor 500. Therefore, when the rotor 500 rotates, the shaft 400 also rotates together. At this time, the shaft 400 is supported by the first bearing 800 disposed on one side and the second bearing 900 disposed on the other side, the upper and lower ends are respectively supported.
  • the circuit board 950 includes a plurality of electronic components.
  • a Hall IC (not shown) that detects rotation of the rotor 500 may be mounted on the circuit board 950, or an inverter may be mounted on the circuit board 950.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the stator and the rotor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged view of an enlarged portion A of FIG. 2.
  • the motor 1000 according to the second embodiment of the present invention includes a stator 600 and a rotor 500 rotatably disposed inside the stator 600. .
  • the stator 600 includes a cylindrical yoke 610 and a tooth 620 protruding from an inner circumferential surface of the yoke 610.
  • the yoke 610 of a metal material is disposed inside the housing 400.
  • a space in which the rotor 500 is disposed is formed inside the yoke 610.
  • the yoke 610 is formed as a body made of a mold so that the plurality of teeth 620 protrude at regular intervals in the same direction.
  • the teeth 620 are provided in plural and form a predetermined interval therebetween and protrude from the inner circumferential surface of the yoke 610. In other words, the teeth 620 are radially formed along the inner circumferential surface of the yoke 610. As a result, each end of the plurality of teeth 620 may face the center of the rotor 500.
  • the teeth 620 may include a teeth body 622 around which the coil 650 is wound, and a tip portion 624 formed at the tip of the teeth body 622.
  • the tip portion 624 may form a rim shape in which a part of the outer surface of the tooth body 622 protrudes. For this reason, the coil 650 may be wound around the tooth body 622 having both ends separated by the front end 624 and the yoke 610.
  • a surface facing the rotor 500 that is, an inner circumferential surface of the teeth 32, may have a curved surface in which a center thereof is recessed outward.
  • the inner circumferential surface 626 of the tooth 620 and the outer circumferential surface of the yoke 610 or the rotor body 510 may have the same curvature. This may be understood that the curvature of the virtual circle C1 extending each end of the plurality of teeth 620 is the same as the curvature of the outer circumferential surface 511 of the rotor body 510 to be described later.
  • the rotor 500 may include a plurality of rotor bodies 510 having a through hole 512 into which the shaft 400 is inserted and radially arranged with respect to the through holes 512 to form a pocket 570.
  • the rotor body 510 is not particularly limited as long as the rotor body 510 is configured to fix the rotor core 520 and the magnet 540.
  • the rotor body 510 may be manufactured by injection molding in a state in which the rotor core 520 is radially disposed in a mold. Thereafter, the magnet 540 is inserted into the pocket 570.
  • the rotor body 510 may be integrally injection molded together with the rotor core 520 and the magnet 540.
  • the material of the rotor body 510 may be applied without limitation as long as it is a material capable of shielding magnetic force.
  • the material of the rotor body 510 may be resin.
  • the rotor core 520 is disposed outside the rotor body 510 and disposed radially with respect to the through hole 512.
  • the pocket 570 may be defined as a space formed by an outer circumferential surface of the rotor body 510 and each side of the neighboring rotor core 520.
  • the rotor core 520 is formed of a metal material to form a magnetic flux path between the magnets 540.
  • the inner end of the rotor core 520 is coupled to the outer circumferential surface of the rotor body 510, the outer circumferential surface 522 of the rotor core 520 is the outer side of the rotor body 510 to face the tooth 620. Is exposed. Meanwhile, for smooth rotation of the rotor 500, a gap is formed between the rotor core 520 and the teeth 620.
  • the outer locking jaw 525 may be formed at a side of the rotor core 520 to extend in a direction facing each other between neighboring rotor cores 520 to accommodate the magnet 540.
  • the outer locking jaw 525 restrains the magnet 540 from being separated when the motor rotates.
  • an inner locking jaw 514 may be formed in one region of the side surface of the rotor core 520 spaced inward from the outer locking jaw 525.
  • the magnet 540 may be arranged in a magnetic flux concentrated spoke type. Specifically, the magnet 540 may be arranged to magnetize in the circumferential direction and face the same polarity as the neighboring magnet.
  • the outer circumferential surface 522 of the rotor core 520 has a curved surface such that a central portion thereof protrudes outward compared to an edge region.
  • the outer circumferential surface of the rotor core 520 may be removed.
  • the distance to the inner circumferential surface of the tooth 620 may be defined as D1 and D2 having different lengths.
  • D1 means a radial distance from the center of the outer peripheral surface of the rotor core 520 to the inner peripheral surface of the tooth 620
  • D2 is from the edge region of the outer peripheral surface of the rotor core 520
  • the D2 is the outer circumferential surface of the rotor core 520 and the teeth 620. It can be understood as the longest distance between the inner circumferences.
  • the D1 and the D2 may satisfy the following equation.
  • D1 and D2 are different, and a value larger than D1 is formed.
  • the circumferential direction is The curvature of the second side is formed smaller than the curvature of the first side.
  • the center of the virtual circle extending the first side and the center of the virtual circle extending the second side are different from each other.
  • the curvature of the first side may change from the center of the first side toward the edge along the circumferential direction.
  • the curvature of the first side surface may be constantly formed in the circumferential direction.
  • the curvature of the first side surface may be variously set within a range in which D2 is greater than D1.
  • an opening may be formed by K between adjacent teeth 620.
  • the tip portion 624 disposed at the tip of the tooth 620 may form a gap in the circumferential direction with an adjacent tip.
  • K denotes a circumferential width formed between the leading ends of the adjacent teeth 620.
  • the range of the K value may satisfy 1.3 mm ⁇ K ⁇ 1.5 mm.
  • Figure 10 is a diagram showing the cogging torque value according to the change of the K value.
  • the outer circumferential surface 1003 of the rotor core 1002 is formed in a plane. Therefore, due to the curved shape of the inner circumferential surface 1005 at the end of the stator 1004, the outer circumferential surface 1003 of the rotor core 1002 is closer to the inner circumferential surface 1005 than the center portion, and thus the cogging torque ( There is a problem in that cogging torque is increased. That is, the motor according to the prior art is a non-uniform distance between the outer circumferential surface 1003 of the rotor core 1002 and the inner circumferential surface 1005 of the stator 1004, so that the noise increases and the cogging torque increases as the rotor rotates. There is a disadvantage of poor efficiency.
  • the outer peripheral surface 522 of the rotor core 520 is formed by forming a curved surface having a shape in which the central portion protrudes outwardly compared to the edge region, the stator (according to the rotation of the rotor 500) 600) and there is an advantage that can reduce the generated cogging torque. That is, the closer the distance to the tooth 620 is from the edge region of the outer circumferential surface 522 of the rotor core 520, the higher the cogging torque is generated. In this embodiment, the edge region is the distance from the tooth 620 than the other region. There is an advantage that can reduce the cogging torque by forming a curved shape on the outer circumferential surface 522 to move away.
  • the cogging torque is generated to a minimum when the K value is 0.7 mm. This is a value considering both the circumferential distance between adjacent teeth 620 and the curvature of the outer circumferential surface of the rotor core 520, and it can be understood to have a critical meaning that the cogging torque can be minimized at 0.7.

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Abstract

모터는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하며 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되며 코일 및 스테이터 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버와 상기 로터 사이에 배치되는 자기센서를 포함하며, 상기 자기센서는 상기 마그넷의 상측에 배치되고, 상기 자기센서가 상기 로터와 마주보는 면이 상기 코일의 최상단보다 하측에 배치되며, 상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이 보다 길다.

Description

모터 및 변속기
본 발명은 모터 및 변속기에 관한 것이다.
모터는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 최근 모터의 용도가 확대되면서 모터의 역할이 중요해지고 있다. 특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템, 의장 시스템 및 기어 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.
일반적으로 모터는 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의해 로터가 회전하게 된다. 이 때, 로터에 삽입된 회전축도 함께 회전되어 회전 구동력을 발생시킨다.
로터는 로터 코어와 마그넷으로 구성되며, 로터의 종류는 회전자 코어에 설치되는 마그넷의 결합구조에 따라 표면 부착형(SPM 타입)과 매립형(IPM 타입)으로 구분된다. 이중, IPM 타입의 로터는 회전축이 삽입되는 원통형상의 허브와, 허브에 방사상으로 결합되는 코어부재 및 코어부재 사이에 삽입되는 마그넷을 포합한다.
한편, 모터에는 로터의 위치 정보를 감지하기 위한 위치센서가 구비된다. 제어부는 상기 위치센서에서 감지한 로터의 위치정보에 기초하여, 스테이터의 해당 코일에 정류를 공급 또는 차단함으로써 모터의 구동력을 제어한다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 구성을 보인 단면도 이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 모터(1)는, 하우징(11)에 의해 외형이 형성된다. 그리고, 상기 하우징(11)의 내부에는, 상기 하우징(2)의 내측에 배치되는 스테이터(2)와, 상기 스테이터(2)의 내측에 배치되는 로터(4)와, 상기 로터(4)에 관통 삽입되어 상기 로터(4)와 일체로 회전하는 회전축(5)이 구비된다.
상기 스테이터(2)에는 코일(7)이 권선되고, 상기 로터(4)에는 마그넷(미도시)이 장착된다. 따라서, 상기 코일(7)과 상기 마그넷의 전기적 상호 작용으로 인해, 상기 로터(4)의 회전이 유도되거나 회전하는 상기 로터(4)에 의한 발전이 유도될 수 있다. 그리고, 상기 회전축(5)의 양단은 베어링(6, 7)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
한편, 상기 로터(4)는 자기센서(10a)에 의해 위치가 감지될 수 있다. 상기 자기센서(10a)는 상기 회전축(5)의 일단과 마주하는 인쇄회로기판(10b)의 일면 상에 배치되어, 상기 로터(4)의 회전 각도를 감지한다.
그리고, 상기 자기센서(10a)와 마주하는 상기 회전축(5)의 일단에는, 센서 마그넷(9)와, 상기 센서 마그넷(9)을 지지하는 플레이트(8)가 구비된다. 즉, 상기 자기센서(10a)는 상기 센서 마그넷(9)으로부터 방출되는 자기력을 센싱하여 전기적인 정현파(사인파 또는 코사인파) 신호를 통해, 상기 자기력의 세기에 비례한 전압 또는 전력을 출력할 수 있다. 그리고 상기 출력된 전압 또는 전력값으로 상기 로터의 회전 각도 변화량을 검출함으로써, 로터의 회전 위치를 감지할 수 있다.
상기와 같은 구성의 모터(1)에 의하면, 자기센서(10a)가 로터(4) 및 회전축(5)의 회전 반경으로부터 이격되어 배치되어야 하므로, 자기센서(10a)에 인접한 회전축(5)에는 센서 마그넷(9)이 별도로 구비되어야 하는 단점이 있다. 즉, 자기력 방출을 위한 센서 마그넷(9) 및 플레이트(8)가 별도로 존재함에 따라, 부품수가 증가되고 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 부품 수를 감소시키고 제조 단가를 절감할 수 있는 모터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로는, 구조를 개선하여 코깅 토크를 저감할 수 있는 모터를 제공하는 것에 있다.
일 실시예로서, 모터는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하며 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되며 코일 및 스테이터 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버와 상기 로터 사이에 배치되는 자기센서를 포함하며, 상기 자기센서는 상기 마그넷의 상측에 배치되고, 상기 자기센서가 상기 로터와 마주보는 면이 상기 코일의 최상단보다 하측에 배치되며, 상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이 보다 길다.
상기 마그넷의 길이는 상기 스테이터 코어의 길이 보다 길게 형성될 수 있다.
상기 샤프트의 일단을 지지하는 베어링을 더 포함하며, 상기 샤프트는 상기 베어링과 접촉하는 제1 외주면과 상기 로터와 접촉하는 제2 외주면을 포함하고, 상기 제1 외주면의 직경은 상기 제2 외주면의 직경보다 작을 수 있다.
상기 자기센서와 상기 로터와의 최단거리는 상기 베어링과 상기 로터와의 최단 거리 보다 짧을 수 있다.
상기 자기센서는 상기 마그네트의 반경방향으로 내경과 외경 사이에 배치되며, 상기 마그네트와 축방향으로 이격되어 일측에 배치될 수 있다.
상기 스테이터는 상기 스테이터 코어와 상기 코일을 절연하는 인슐레이터를 더 포함하며, 상기 자기센서는 상기 인슐레이터와 상기 샤프트 사이에 배치될 수 있다.
상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이보다 길 수 있다.
상기 자기센서가 배치되는 회로기판을 더 포함하고, 상기 회로기판은 상기 샤프트와 수직하게 커버와 결합될 수 있다.
상기 회로기판과 상기 로터와의 최단거리는 상기 베어링과 상기 로터와의 최단거리보다 짧을 수 있다.
상기 자기센서는 3개 이며, 3개의 상기 자기센서는 상호 120도의 각도를 형성할 수 있다.
다른 실시예로서, 모터는 하우징; 상기 하우징의 내측에 배치되며, 코일이 권선되는 스테이터; 상기 스테이터의 내측에 회전 가능하게 배치되며, 상기 코일과 전자기적 상호 작용하는 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터의 중앙부에 결합되어, 상기 로터와 함께 회전하는 샤프트; 및 상기 하우징의 내부 공간 중 상기 스테이터 및 상기 로터와 축방향을 기준으로 소정거리 이격되어 배치되며, 일면에 상기 로터의 위치를 감지하는 자기센서를 구비하는 회로기판을 포함하며, 상기 로터의 축방향 길이(L1)는 상기 스테이터의 축방향 길이(L2) 보다 길게 형성될 수 있다.
또 다른 실시예로서 모터는 마그넷 및 로터코어을 포함하는 로터 및 상기 로터의 외측에 배치된 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터는 요크 및 상기 요크로부터 상기 로터를 향하여 돌출되는 복수 개의 티스를 포함하고, 상기 로터코어는 상기 스테이터와 대향하는 제1측면을 포함하고, 상기 티스는 상기 제1측면과 대향하는 제2측면을 포함하고, 상기 제1측면의 곡률보다 상기 제2측면의 곡률이 작게 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 티스 간에는 상호 간격을 형성하도록 개구부가 구비되며, 상기 개구부는 원주 방향으로 K의 폭을 가지고, 반경방향으로 상기 제 1 측면의 중심에서 상기 제 2 측면까지의 거리를 D1이라하고, 반경방향으로 상기 제 1 측면의 가장자리에서 상기 제 2 측면까지의 거리를 D2라 할 때, D2=(0.9~1.1)* K * D1을 만족할 수 있다.
상기 K는, 1.3mm ≤≤ K ≤≤ 1.5mm를 만족할 수 있다.
상기 제 1 측면을 연장한 가상원의 중심과, 상기 제 2 측면을 연장한 가상원의 중심은 상이할 수 있다.
상기 제1측면은 상기 제1측면의 중심에서 원주방향을 따라 가장자리로 갈수록 곡률이 변화할 수 있다.
상기 제1측면은 상기 제1측면의 중심에서 원주방향을 따라 가장자리로 갈수록 곡률이 변화할 수 있다.
상기 복수의 티스들의 각 단부들을 연결하는 가상의 원(C1)의 곡률은 상기 로터몸체의 외주면 곡률과 동일할 수 있다.
상기 티스는 원주 방향으로 폭이 1.3mm 내지 1.5mm일 수 있다.
변속기는, 구동력을 제공하는 복수의 모터를 통해, 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터; 상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터; 및 상기 파워 모듈과 상기 클러치 액츄에이터를 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 모터는, 샤프트; 상기 샤프트와 결합하며 마그넷을 포함하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되며 코일 및 스테이터 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 상측에 배치되는 커버; 및 상기 커버와 상기 로터 사이에 배치되는 자기센서를 포함하며, 상기 자기센서는 상기 마그넷의 상측에 배치되고, 상기 자기센서가 상기 로터와 마주보는 면이 상기 코일의 최상단보다 하측에 배치되며, 상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이 보다 길 수 있다.
본 발명에 따르면 자기센서가 로터의 마그넷의 자기력을 직접 센싱하므로, 센서 마그넷을 포함하는 별도의 부품이 불필요한 장점이 있다.
이로 인해 부품수가 감소되므로 제조 단가가 낮아지는 장점이 있다.
또한, 로터코어의 외주면을 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측으로 돌출되는 형상의 곡면을 형성함으로써, 로터의 회전에 따라 상기 스테이터와 발생되는 코깅 토크를 저감할 수 있는 장점이 있다.
즉 로터코어의 외주면 가장자리 영역으로부터 티스와의 거리가 가까울수록 코깅 토크발생이 높아지게 되므로, 본 실시 예에서는 가장자리 영역이 타 영역보다 티스와의 거리가 멀어지도록 외주면에 곡면 형상을 형성하여 코깅 토크를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로터의 사시도.
도 4는 도 2의 A부분을 확대한 확대도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기의 시스템을 도시한 시스템도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 개념도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 스테이터와 로터의 단면도.
도 8은 도 7의 A부분을 확대한 확대도.
도 9는 종래 기술에 따른 스테이터와 로터의 모습을 보인 단면도.
도 10은 K값의 변화에 따른 코깅 토크 값을 나타낸 도표.
이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 "제1, 제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 구성을 보인 단면도 이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로터의 사시도 이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터(100)는, 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내측에 배치되는 스테이터(120)와, 상기 스테이터(120)의 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터(130)와, 상기 로터(130)에 관통 삽입되어 상기 로터(130)와 일체로 회전하는 샤프트(135)을 포함한다.
상기 하우징(110)은 원통 형상으로 형성되어 내부에 상기 스테이터(120)와 상기 로터(130)가 장착될 수 있는 공간이 마련된다. 상기 하우징(110)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나, 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질이 선택될 수 있다.
상기 하우징(110)에는 다수의 부품이 결합되는 별도의 커버(150)가 결합된다. 상기 커버(150)는 상기 로터(130)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 커버(150)는 일측이 상기 하우징(110)의 내측에 수용되고, 타측이 상기 하우징(110)의 외부로 연장될 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징(110)에는 상기 커버(150)가 끼워지기 위한 별도의 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 하우징(110)의 내측에 수용되는 영역은 상기 스테이터(120), 상기 로터(130), 상기 샤프트(135) 및 별도의 부품들을 지지한다. 그리고, 상기 하우징(110)의 외부에 배치되는 영역에는 커넥터(200)가 결합되어, 상기 모터(100)로 제어 명령을 송신하거나, 전원을 제공한다.
상세히, 상기 커넥터(200)에는 별도의 플러그(미도시)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 커넥터(200)는 상기 하우징(110)에 내부에 배치되는 다수의 부품들과 단자(210, 220)를 통해 전기적으로 결합될 수 있다. 일 예로, 상기 단자(210, 220)는 전원단자(210)와 입력단자(220)를 포함한다. 따라서, 상기 플러그가 상기 커넥터(200)에 장착되면, 상기 단자(210, 220)들을 통해 각 부품들로 제어 명령이 전달되거나 전원이 제공될 수 있다.
한편, 상기 하우징(110)은 상기 커버(150)와의 결합에 의해, 상기 스테이터(120)와 상기 로터(130)를 외부로부터 차폐한다. 또한, 내부 열을 용이하게 배출할 수 있도록 냉각 구조(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 냉각 구조는 공냉 또는 수냉 구조가 선택될 수 있으며, 냉각 구조에 따라 상기 하우징(110)의 형상은 적절히 변형될 수 있다.
상기 스테이터(120)는 상기 하우징(110)의 내부 공간에 삽입된다. 상기 스테이터(120)는 스테이터 코어(121)에 권취되는 코일(125)을 포함한다. 상기 스테이터 코어(121)는 단면이 링 형상으로 형성되는 일체형 코어 또는 복수 개의 분할 코어가 결합된 코어일 수 있다. 그리고, 상기 스테이터(120)에는 상기 코일(125)을 절연하기 위한 인슐레이터(122)가 구비될 수 있다.
상기 스테이터(120)는 모터의 종류에 따라 적절히 변형될 수 있다. 예를 들면, DC 모터인 경우에는 일체형 스테이터 코어에 코일이 권취될 수 있으며, 3상 제어 모터인 경우에는 복수 개의 코일에 U, V, W 상이 각각 입력되도록 제작될 수 있다.
상기 로터(130)는 상기 스테이터(120)의 내측에 회전 가능하게 배치된다. 상기 로터(130)는 마그넷(132)이 장착되어 상기 스테이터(120)의 코일(125)과의 전자기적 상호작용에 의해 회전한다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 상기 로터(130)는 상기 마그넷(132)이 자속 집중형 스포크 타입(spoke type)으로 배치될 수 있다. 상세히, 상기 로터(130)는, 중심을 기준으로 방사상으로 배치되어 포켓을 형성하는 복수의 로터코어(131)와, 상기 포켓에 삽입되는 복수의 마그넷(132)을 포함한다. 즉, 상기 마그넷(132)은 인접한 로터코어(131) 사이에 형성되는 포켓에 끼워지는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 상기 마그넷(132)은 원주 방향으로 착자되고 이웃한 마그넷과 동일 극성이 마주보도록 배치될 수 있다.
다만, 상기 마그넷(132)의 배치 타입은 예시적인 것일 뿐, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 로터는 로터코어가 원형으로 형성되고 마그넷이 외주면에 배치되는 형태로도 구현될 수 있다. 즉, 상기 마그넷(132)은 마그넷매립형(Interior Permannt Margnet, IPM), 표면부착형(Surface Permant Magnet, SPM) 형태로 상기 로터코어(131)에 결합될 수 있다.
상기 로터(130)의 중앙부에는 상기 샤프트(135)이 결합된다. 이로 인해, 상기 로터(130)가 회전하는 경우 상기 샤프트(135)도 같이 회전한다. 이 때, 상기 샤프트(135)는 베어링(140)에 의해 상, 하단이 지지된다. 상세히, 상기 샤프트(135)의 일측에 배치된 제 1 베어링(142)과 타측에 배치된 제 2 베어링(141)이 상기 샤프트(135)의 상, 하단을 각각 지지한다.
이와 달리, 상기 로터(130)와 상기 샤프트(135)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 로터(130)의 제조 시, 상기 샤프트(135)을 결합한 상태에서 사출 성형될 수 있다.
한편, 상기 커버(150)에는, 상기 샤프트(135)의 일단 및 상기 제 2 베어링(141)을 지지하는 지지홈(152)이 형성될 수 있다. 상기 지지홈(152)은, 상기 커버(150)의 일면 상에서 함몰 형성되어, 상기 제 2 베어링(141)에 의해 지지되는 상기 샤프트(135)의 일단을 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 베어링(141)은 후술할 자기센서(161) 보다 상측에 배치될 수 있다.
상기 샤프트(135)에는 복수의 단면적을 가지는 외주면이 형성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 샤프트(135)은 상기 제 2 베어링(141)과 접촉하는 제1 외주면(137)과, 상기 로터(130)와 접촉하는 제2 외주면(138)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 외주면(137)의 직경은 상기 제2 외주면(138)의 직경 보다 작을 수 있다.
상기 커버(150)와 상기 로터(130)의 사이에는 회로기판(160)이 배치된다. 상기 회로기판(160)에는 복수의 전자 부품이 내장된다. 일 예로, 상기 회로기판(160)에는 후술할 상기 로터(130)의 회전을 감지하는 자기센서(161) 또는 인버터가 장착될 수 있다. 또한, 상기 회로기판(160)은 상기 전원단자(210)와 상기 입력단자(220)가 전기적으로 연결되어, 각 전자 부품들로 전원이 제공되거나, 제어 명령이 송신될 수 있다.
상기 회로기판(160)에는 상기 샤프트(135)이 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 샤프트(135)이 상기 관통홀에 끼워지면, 상기 회로기판(160)은 상기 샤프트(135)에 반경 방향으로 외측에 배치될 수 있다.
상기 회로기판(160)은 상기 마그넷(132)의 반경 방향으로 내경과 외경 사이에 배치되며, 상기 마그넷(132)과 축방향으로 이격되어 일측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 회로기판(160)은 상기 샤프트(135)과 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 상기 회로기판(160)과 상기 로터(130)와의 최단 거리는 상기 제 2 베어링(141)과 상기 로터(130)와의 최단 거리 보다 짧을 수 있다.
이하에서는, 상기 로터(130)의 위치감지 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 도 2의 A부분을 확대한 확대도 이다.
도 2 및 4를 참조하면, 상기 회로기판(160)의 외면 중 상기 스테이터(120) 및 상기 로터(130)와 마주하는 면에는 상기 로터(130)의 위치를 감지하기 위한 자기센서(161)가 구비된다. 상기 자기센서(161)는 상기 하우징(110)의 내부 공간 중 상기 스테이터(120)와 상기 로터(130)와 축방향을 기준으로 소정거리 이격되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자기센서(161)는 상기 마그넷(132)의 자속을 감지하도록 상기 마그넷(132)의 상측에 배치될 수 있다. 이로 인해, 상기 자기센서(161)의 위치는 상기 스테이터(120)와 상기 샤프트(135) 사이 또는 상기 인슐레이터(122)와 상기 샤프트(135) 사이에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.
일 예로, 상기 자기센서(161)와 상기 로터(130)와의 최단 거리는 3mm 내지 10mm의 간격을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 자기센서(161)는 상기 로터(130)와 마주보는 면이 상기 코일(125)의 최상단 보다 하측에 배치될 수 있다.
상기 자기센서(161)는 상기 마그넷(132)으로부터 방출되는 자기력을 센싱하여 전기적인 정현파(사인파 또는 코사인파) 신호를 통해, 상기 자기력에 세기에 비례한 전압 또는 전력값을 출력할 수 있다. 그리고, 상기 출력된 전압 또는 전력값으로 상기 로터(130)의 회전 각도 변화량을 검출함으로써, 상기 로터(130)의 위치를 감지할 수 있다. 일 예로, 상기 자기센서(161)는 홀 IC일 수 있다.
상기 자기센서(161)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 상기 자기센서(161)는 상기 회로기판(160)의 일면에서 상기 샤프트(135)을 기준으로 동일한 반경 내에서 3개가 구비될 수 있다. 그리고, 3개의 상기 자기센서(161)는 상호 120도의 각도를 형성할 수 있다.
상기 자기센서(161)는 상기 마그넷(132)의 반경 방향으로 내경과 외경 사이에 배치되며, 상기 마그넷(132)의 축 방향으로 이격되어 일측에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자기센서(161)는 상기 로터코어(131)의 단면 너비의 중심 영역에 마주하도록 위치할 수 있다.
상기 로터코어(131)의 외경을 R1이라 하고 내경을 R2라 할 때, 상기 로터코어(131)의 반경방향 중심 R3는 다음과 같이 정의할 수 있다.
R3 = (R1 + R2)/2
즉, 상기 자기센서(161)는 상기 로터코어(131)의 외면 중 상대적으로 상기 R3와 마주하는 영역에 가깝게 배치될 수 있다. 이로 인해, 상기 자기센서(161)는 상대적으로 상기 마그넷(132)의 자기력 세기가 높은 영역에 배치되므로, 상기 로터(130)의 위치감지를 위한 신호가 보다 정확하게 수신될 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 샤프트(135)의 배치 방향을 축방향이라 할 때, 상기 로터(130)의 축방향 길이는 상기 스테이터(120)의 축방향 보다 길게 형성된다. 즉, 상기 로터(130)의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어(121)의 샤프트 방향의 길이 보다 길 수 있다.
상기 로터(130)의 축방향 길이를 L1이라 하고, 상기 스테이터(120)의 축방향 길이를 L2라 할 때, 상기 L1은 상기 L2보다 길게 형성된다. 따라서, 상기 마그넷(132)이 배치되는 상기 로터(130)가 상대적으로 상기 자기센서(161)에 보다 가깝게 위치할 수 있으므로, 상기 자기센서(161)는 보다 정확하게 상기 마그넷(132)의 자기력을 감지할 수 있는 장점이 있다. 일 예로, 상기 L1은 상기 L2의 1.1 내지 1.3배일 수 있다. 상기 L1과 상기 L2의 길이 관계는, 상기 로터(130)가 상기 스테이터(120)와의 전자기적 상호 작용을 수행함과 동시에 상기 로터(130)의 마그넷(132)의 자력을 상기 자기센서(161)로 용이하게 도달시킬 수 있는 값으로 이해된다.
이로 인해, 상기 자기센서(161)와 상기 로터(130)와의 최단 거리는 상기 제 2 베어링(141)과 상기 로터(130)와의 최단 거리보다 짧을 수 있다. 또한, 상기 자기센서(161)는 상기 샤프트(135)의 수직 방향으로 상기 샤프트(135)에 오버랩(Overlab)될 수 있다.
변형 예로, 상기 자기센서(161)가 상기 스테이터(120) 및 상기 로터(130)의 상측에 배치된다 할 때, 상기 로터(130)의 상면으로부터 상기 자기센서(161)까지 거리는 상기 스테이터(120)의 상면으로부터 상기 자기센서(161)까지 거리 보다 짧게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기의 시스템을 도시한 시스템도 이다.
본 발명의 실시 예에 따른 모터(100)는 변속기(300) 중 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터(Gear Actuator)에 구비될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 상기 변속기(300)에 배치되는 복수의 모터를 각각 제 1 모터(100a), 제 2 모터(100b)로 명명하여, 별도의 도면 부호를 부여해 설명하기로 한다.
상세히, 본 실시 예에 따른 변속기(300)는, 복수의 클러치를 통해 구동력을 제공하여 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터(310)과, 상기 기어 액츄에이터(310)을 작동시키며 상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)(320)와, 상기 클러치 액츄에이터(320)와 상기 기어 액츄에이터(310)을 제어하는 제어 유닛(330)을 포함한다.
상기 제어 유닛(330)는 상기 변속기(300)의 전반적인 동작을 제어 한다. 일 예로, 차량의 속도 변화에 따라 상기 기어 액츄에이터(310)가 적절한 기어비를 갖도록 변경해주는 역할을 수행할 수 있다.
상기 클러치 액츄에이터(320)는 복수의 클러치 모터(321, 322)를 구비한다. 두 개인 모터(100a, 100b) 및 솔레노이드(101a, 101b)의 개수에 대응하여 상기 복수의 클러치 모터(321, 322)는 두 개 일 수 있다. 상기 복수의 클러치 모터(321, 322) 중 제 1 클러치 모터(210)는 홀수단 기어를 변환하기 위한 제 1 모터(100a)와 제 1 솔레노이드(101a)의 동작을 제어하는 모터로서 이해된다. 그리고, 제 2 클러치 모터(322)는 짝수단 기어를 변환하기 위한 제 2 모터(100b)와 제 2 솔레노이드(101b)의 동작을 제어하는 모터로서 이해된다.
바꾸어 말하면, 상기 제 1 모터(100a)와 상기 제 1 솔레노이드(101a)는 제 1 클러치, 상기 제 2 모터(100b)와 상기 제 2 솔레노이드(101b)는 제 2 클러치로서 이해된다. 따라서, 복수의 클러치 모터(321, 322)에 의해 상기 각 클러치들은 동작이 택일적으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 기어가 최초 중립에 위치한 상태에서 운전자가 운전을 시작한다고 가정을 할 때, 상기 제 1 클러치 모터(210)는 켜진(ON) 상태가 되고 상기 제 2 클러치 모터(322)는 꺼진(OFF) 상태가 된다. 상기 제 1 클러치 모터(321)의 켜진 상태에 따라, 상기 제 1 모터(100a) 및 제 1 솔레노이드(101a)의 동작에 의해 홀수단 기어유닛에서 1단인 기어로 동작될 수 있다. 이 때 상기 제 2 모터(100b)와 상기 제 2 솔레노이드(101b)는 짝수단 기어유닛에서 입력축을 2단인 상태로 대기시킨다. 다음으로 속도가 증가됨에 따라 상기 제 1 클러치 모터(321)는 꺼진(OFF) 상태가 되고, 상기 제 2 클러치 모터(322)는 켜진(ON) 상태가 된다. 이 때는 상기 제 2 클러치 모터(322)의 켜진 상태에 따라, 상기 제 2 모터(100b) 및 제 2 솔레노이드(101b)의 동작에 의해 짝수단 기어유닛에서 2단인 기어로 동작될 수 있다. 여기서, 켜짐(ON)과 꺼짐(OFF) 상태는 동력 전달 및 차단 상태로서 이해된다.
따라서, 상기 클러치 액츄에이터(320) 및 기어 액츄에이터(310)는 상기 제어 유닛(330)의 제어 명령에 따라, 차량 속도를 고려한 동작을 통해 적절한 기어비로 기어를 변속시킬 수 있다.
상기 구성에 따른 모터(100)에 따르면, 상기 자기센서(161)가 상기 로터(130)의 마그넷(150)의 자기력을 직접 센싱하므로, 센서 마그넷을 포함하는 별도의 부품이 불필요한 장점이 있다. 이로 인해, 부품수가 감소되므로 제조 단가가 낮아지는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터의 개념도 이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터(1000)는 하우징(400)과, 상기 하우징(400)의 내측에 배치되는 스테이터(600)와, 상기 스테이터(600)의 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터(500)와, 상기 로터(500)에 관통 삽입되어 상기 로터(500)와 일체로 회전하는 샤프트(400)을 포함한다.
상기 하우징(400)은 원통 형상으로 형성되어 내부에 스테이터(600)와 로터(500)와 장착될 수 있는 공간이 마련된다. 상기 하우징(400)의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다.
상기 하우징(400)은 커버(410)와 결합되어 상기 스테이터(600)와 상기 로터(500)를 외부로부터 차폐한다. 또한, 내부 열을 용이하게 배출할 수 있도록 냉각 구조(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 냉각 구조는 공냉 또는 수냉 구조가 선택될 수 있으며, 냉각 구조에 따라 상기 하우징(400)의 형상은 적절히 변형될 수 있다.
상기 스테이터(600)는 상기 하우징(400)의 내부 공간에 삽입된다. 상기 스테이터(600)는 티스(620)에 권취되는 코일(650)을 포함한다. 요크(610)는 단면이 링 형상으로 형성되는 일체형 코어 또는 복수 개의 분할 코어가 결합된 코어일 수 있다. 마찬가지로, 상기 로터(500)도 복수의 분할 코어가 결합된 코어일 수 있다.
상기 스테이터(600)는 모터의 종류에 따라 적절히 변형될 수 있다. 예를 들면, DC 모터인 경우에는 일체형 티스에 코일이 권취될 수 있으며, 3상 제어 모터인 경우에는 복수 개의 코일에 U, V, W 상이 각각 입력되도록 제작될 수 있다.
상기 로터(500)는 상기 스테이터(600)와 회전 가능하게 배치된다. 상기 로터(500)는 마그넷이 장착되어 상기 스테이터(600)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전한다.
상기 로터(500)의 중앙부에는 상기 샤프트(400)이 결합된다. 따라서, 상기 로터(500)가 회전하는 경우 상기 샤프트(400)도 같이 회전한다. 이 때, 상기 샤프트(400)은 일측에 배치된 제 1 베어링(800)과 타측에 배치된 제 2 베어링(900)에 의해, 각각 상, 하단이 지지된다.
상기 회로기판(950)은 복수의 전자 부품이 내장된다. 일 예로, 상기 회로기판(950)에는 상기 로터(500)의 회전을 감지하는 홀IC(미도시)가 실장되거나, 인버터가 장착될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터와 로터의 단면도 이고, 도 8은 도 2의 A부분을 확대한 확대도 이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터(1000)는, 스테이터(600)와, 상기 스테이터(600)의 내측에 회전 가능하게 배치되는 로터(500)를 포함한다.
상세히, 상기 스테이터(600)는 원통형의 요크(610)와, 상기 요크(610)의 내주면으로부터 돌출 형성되는 티스(620)를 포함한다.
금속 재질의 상기 요크(610)는 상기 하우징(400)의 내측에 배치된다. 그리고, 상기 요크(610)의 내측에는 상기 로터(500)가 배치되는 공간이 형성된다. 상기 요크(610)는 동일한 방향으로 복수 개의 티스(620)가 일정한 간격으로 돌출 형성되도록 금형으로 한 몸이 되어 형성된다.
상기 티스(620)는 복수로 구비되어, 상호 일정 간격을 형성하며 상기 요크(610)의 내주면으로부터 돌출된다. 다시 말하면, 상기 티스(620)는 상기 요크(610)의 내주면을 따라 방사상으로 형성된다. 이로 인해, 복수의 상기 티스(620)들의 각 단부는 상기 로터(500)의 중심을 향할 수 있다.
상기 티스(620)는 코일(650)이 권선되는 티스몸체(622)와, 상기 티스몸체(622)의 선단에 형성된 선단부(624)를 포함할 수 있다. 상기 선단부(624)는 상기 티스몸체(622)의 외면 중 일부가 돌출되는 림(Rim)형상을 형성할 수 있다. 이로 인해, 상기 선단부(624)와 상기 요크(610)로 양단이 구획되는 상기 티스몸체(622)에는 상기 코일(650)이 권선될 수 있다.
상기 티스(620)의 외면 중 상기 로터(500)와 마주하는 면, 즉 상기 티스(32)의 내주면에는, 중심이 외측을 향하여 함몰되는 곡면이 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 티스(620)의 곡면 형상으로 인해, 상기 티스(620)의 내주면(626)과 상기 요크(610) 또는 상기 로터몸체(510)의 외주면은 곡률이 서로 동일할 수 있다. 이는, 상기 복수의 티스(620)들의 각 단부들을 연장하는 가상의 원(C1)의 곡률이, 후술할 로터몸체(510)의 외주면(511) 곡률과 동일한 것으로 이해될 수 있다.
상기 로터(500)는, 샤프트(400)이 삽입되는 관통홀(512)이 형성되는 로터몸체(510)와, 상기 관통홀(512)을 기준으로 방사상으로 배치되어 포켓(570)을 형성하는 복수의 로터코어(520)와, 상기 포켓(570)에 삽입되는 복수의 마그넷(540)을 포함한다.
상기 로터몸체(510)는 상기 로터코어(520)와 상기 마그넷(540)을 고정할 수 있는 구성이면 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 상기 로터몸체(510)는 금형 내부에 상기 로터코어(520)가 방사상으로 배치된 상태에서 사출 성형하여 제작될 수 있다. 이후, 상기 마그넷(540)은 상기 포켓(570)에 삽입된다. 또 다른 예로, 상기 로터몸체(510)는 상기 로터코어(520) 및 상기 마그넷(540)과 함께 일체로 사출 성형되어 형성될 수도 있다. 또 다른 예로, 복수의 삽입홀이 형성된 원통 형상의 로터몸체(510)를 미리 제작된 후 상기 로터코어(520)와 상기 마그넷(540)을 각각 삽입하는 것도 가능하다.
상기 로터몸체(510)의 재질은 자력을 차폐할 수 있는 재질이면 제한 없이 적용 가능하다. 일 예로 상기 로터몸체(510)의 재질은 레진(resin)일 수 있다.
상기 로터코어(520)는 상기 로터몸체(510)의 외측에 배치되며, 상기 관통홀(512)을 기준으로 방사상으로 배치된다. 상기 포켓(570)은 상기 로터몸체(510)의 외주면과, 이웃하는 상기 로터코어(520)의 각 측면에 의해 형성된 공간으로 정의될 수 있다.
상기 로터코어(520)는 금속재질로 형성되어 상기 마그넷(540) 사이의 자속 경로를 형성한다. 상기 로터코어(520)의 내측 끝단은 상기 로터몸체(510)의 외주면에 결합되며, 상기 로터코어(520)의 외주면(522)은 상기 티스(620)와 마주하도록 상기 로터몸체(510)의 외측으로 노출된다. 한편, 상기 로터(500)의 원할한 회전을 위해, 상기 로터코어(520)와 상기 티스(620) 사이에는 간격이 형성된다.
상기 로터코어(520)의 측면에는 이웃한 로터코어(520)간에 서로 마주보는 방향으로 연장되어 상기 마그넷(540)이 수용되는 외측 걸림턱(525)이 형성될 수 있다. 상기 외측 걸림턱(525)은 모터 회전 시 상기 마그넷(540)이 이탈되지 않도록 구속한다. 마찬가지로, 상기 로터코어(520)의 측면 중 상기 외측 걸림턱(525)보다 내측으로 이격되는 어느 일 영역에는, 내측 걸림턱(514)이 형성될 수 있다. 이로 인해 상기 외측 걸림턱(525)과 상기 내측 걸림턱(514)에 의해 상기 마그넷(540)의 외주면과 내주면이 지지되므로, 상기 마그넷(540)이 상기 포켓(570)에서 견고히 고정될 수 있다.
상기 마그넷(540)은 자속 집중형 스포크 타입(spoke type)으로 배치될 수 있다. 구체적으로 상기 마그넷(540)은 원주 방향으로 착자되고 이웃한 마그넷과 동일 극성이 마주보도록 배치될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 요부인 코깅 토크 저감 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 상기 로터코어(520)의 외주면(522)은 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측을 향하여 돌출되도록 곡면이 형성된다. 상세히, 상기 로터(500)의 회전에 의해 상기 로터코어(520)의 중심(531)이 상기 티스(620)의 중심(627)과 마주보는 위치에 배치 시, 상기 로터코어(520)의 외주면으로부터 상기 티스(620)의 내주면까지의 거리는 서로 다른 길이의 D1, D2로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 D1은 돌출된 상기 로터코어(520)의 외주면 중 중심 영역으로부터 상기 티스(620)의 내주면까지의 직경 방향 거리를 의미하고, 상기 D2는 상기 로터코어(520)의 외주면 중 가장자리 영역으로부터 상기 티스(620)의 내주면까지의 직경 방향 거리를 의미한다. 즉, 상기 D1은 상기 로터코어(520)의 외주면과 상기 티스(620)의 내주면 사이에 형성되는 가장 가까운 거리로 이해되고, 상기 D2는 상기 로터코어(520)의 외주면과 상기 티스(620)의 내주면 사이에 가장 먼 거리로 이해될 수 있다.
이 때, 상기 D1과 상기 D2는 다음의 식을 만족할 수 있다.
D2=K*D1 (1.3 ≤≤ K ≤≤ 1.5)
따라서, 상기 D1과 상기 D2는 상이하고, 상기 D1 보다 상기 D2가 더 큰 값이 형성된다.
요약하면, 상기 로터코어(520)의 외주면(522)을 제 1 측면이라 하고, 상기 제 1 측면에 대향하는 상기 티스(620)의 내주면(626)을 제 2 측면이라 할 때, 원주 방향으로 상기 1 측면의 곡률보다 상기 제 2 측면의 곡률이 더 작게 형성된다.
그 결과, 상기 제 1 측면을 연장한 가상원의 중심과 상기 제 2 측면을 연장한 가상원의 중심은 서로 상이하게 된다.
그리고, 상기 제 1 측면은 상기 제 1 측면의 중심에서 원주 방향을 따라 가장자리로 갈수록 곡률이 변화될 수 있다. 이와 달리, 상기 제 1 측면의 곡률은 원주방향으로 일정하게 형성될 수도 있다. 상기 D1 보다 상기 D2가 큰 값을 갖는 범위 내에서 상기 제 1 측면의 곡률을 다양하게 설정될 수 있다.
그리고, 인접한 상기 티스(620) 간에는 K만큼 개구부가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 티스(620)의 선단에 배치되는 상기 선단부(624)는, 인접한 선단부와 원주 방향으로 간격을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 K는 인접한 상기 티스(620)의 선단부 간에 형성되는 원주 방향 폭을 의미한다. 상기 K 값의 범위는 1.3mm ≤≤ K ≤≤ 1.5mm를 만족할 수 있다.
도 9는 종래 기술에 따른 스테이터와 로터의 모습을 보인 단면도 이고, 도 10는 K값의 변화에 따른 코깅 토크 값을 나타낸 도표 이다.
도 9를 참조하면, 종래 기술에 따른 로터코어(1002)의 외주면(1003)은 평면으로 형성된다. 따라서, 스테이터(1004) 단부의 내주면(1005) 곡면 형상으로 인해, 상기 로터코어(1002)의 외주면(1003)은 중심부 보다 가장자리 영역이 내주면(1005)과 가깝게 되어, 로터의 회전에 따라 코깅 토크(cogging torque)가 증가하는 문제점이 있다. 즉, 종래 기술에 따른 모터는 로터코어(1002)의 외주면(1003)과 스테이터(1004)의 내주면(1005) 간에 거리가 불균일하게 되므로, 로터의 회전에 따라 소음이 증가하고 코깅 토크가 증가하여 모터의 효율이 좋지 못한 단점이 있다.
그러나, 제 2 실시 예에 따르면, 상기 로터코어(520)의 외주면(522)을 중심부가 가장자리 영역에 비해 외측으로 돌출되는 형상의 곡면을 형성함으로써, 상기 로터(500)의 회전에 따라 상기 스테이터(600)와 발생되는 코깅 토크를 저감할 수 있는 장점이 있다. 즉, 상기 로터코어(520)의 외주면(522) 가장자리 영역으로부터 상기 티스(620)와의 거리가 가까울수록 코깅 토크발생이 높아지게 되므로, 본 실시 예에서는 가장자리 영역이 타 영역보다 상기 티스(620)와의 거리가 멀어지도록 상기 외주면(522)에 곡면 형상을 형성하여 코깅 토크를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 도 10에 표시된 바와 같이, K값이 0.7mm일 때 코깅 토크가 최소로 발생되는 것을 확인할 수 있다. 이는 인접한 상기 티스(620) 간 원주 방향 거리와, 상기 로터코어(520)의 외주면 곡률을 모두 고려한 수치로써, 0.7에서 코깅 토크가 최소화될 수 있는 임계적의의를 가지는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

Claims (20)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하며 마그넷을 포함하는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되며 코일 및 스테이터 코어를 포함하는 스테이터;
    상기 로터의 상측에 배치되는 커버; 및
    상기 커버와 상기 로터 사이에 배치되는 자기센서를 포함하며,
    상기 자기센서는 상기 마그넷의 상측에 배치되고,
    상기 자기센서가 상기 로터와 마주보는 면이 상기 코일의 최상단보다 하측에 배치되며,
    상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이 보다 긴 모터.
  2. 제 1 항에 잇어서,
    상기 마그넷의 길이는 상기 스테이터 코어의 길이 보다 길게 형성되는 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트의 일단을 지지하는 베어링을 더 포함하며,
    상기 샤프트는 상기 베어링과 접촉하는 제1 외주면과 상기 로터와 접촉하는 제2 외주면을 포함하고,
    상기 제1 외주면의 직경은 상기 제2 외주면의 직경보다 작은 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자기센서와 상기 로터와의 최단거리는 상기 베어링과 상기 로터와의 최단 거리 보다 짧은 모터. .
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기센서는 상기 마그네트의 반경방향으로 내경과 외경 사이에 배치되며, 상기 마그네트와 축방향으로 이격되어 일측에 배치된 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 스테이터 코어와 상기 코일을 절연하는 인슐레이터를 더 포함하며,
    상기 자기센서는 상기 인슐레이터와 상기 샤프트 사이에 배치되는 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이보다 긴 모터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기센서가 배치되는 회로기판을 더 포함하고, 상기 회로기판은 상기 샤프트와 수직하게 커버와 결합되는 모터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 로터와의 최단거리는 상기 베어링과 상기 로터와의 최단거리보다 짧은 모터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기센서는 3개 이며,
    3개의 상기 자기센서는 상호 120도의 각도를 형성하는 모터.
  11. 하우징;
    상기 하우징의 내측에 배치되며, 코일이 권선되는 스테이터;
    상기 스테이터의 내측에 회전 가능하게 배치되며, 상기 코일과 전자기적 상호 작용하는 마그넷을 포함하는 로터;
    상기 로터의 중앙부에 결합되어, 상기 로터와 함께 회전하는 샤프트; 및
    상기 하우징의 내부 공간 중 상기 스테이터 및 상기 로터와 축방향을 기준으로 소정거리 이격되어 배치되며, 일면에 상기 로터의 위치를 감지하는 자기센서를 구비하는 회로기판을 포함하며,
    상기 로터의 축방향 길이(L1)는 상기 스테이터의 축방향 길이(L2) 보다 길게 형성되는 모터.
  12. 마그넷 및 로터코어을 포함하는 로터 및
    상기 로터의 외측에 배치된 스테이터를 포함하며,
    상기 스테이터는 요크 및 상기 요크로부터 상기 로터를 향하여 돌출되는 복수 개의 티스를 포함하고,
    상기 로터코어는 상기 스테이터와 대향하는 제1측면을 포함하고,
    상기 티스는 상기 제1측면과 대향하는 제2측면을 포함하고,
    상기 제1측면의 곡률보다 상기 제2측면의 곡률이 작게 형성되는 모터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 티스 간에는 상호 간격을 형성하도록 개구부가 구비되며,
    상기 개구부는 원주 방향으로 K의 폭을 가지고,
    반경방향으로 상기 제 1 측면의 중심에서 상기 제 2 측면까지의 거리를 D1이라하고, 반경방향으로 상기 제 1 측면의 가장자리에서 상기 제 2 측면까지의 거리를 D2라 할 때,
    D2=(0.9~1.1)* K * D1을 만족하는 모터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 K는,
    1.3mm ≤≤ K ≤≤ 1.5mm를 만족하는 모터.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 측면을 연장한 가상원의 중심과, 상기 제 2 측면을 연장한 가상원의 중심은 상이한 모터.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1측면은 상기 제1측면의 중심에서 원주방향을 따라 가장자리로 갈수록 곡률이 변화하는 모터.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 티스의 내주면에는 중심 영역이 외측을 향하여 함몰되는 곡면이 형성되는 모터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 티스들의 각 단부들을 연결하는 가상의 원(C1)의 곡률은 상기 로터몸체의 외주면 곡률과 동일한 모터.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 티스는 원주 방향으로 폭이 1.3mm 내지 1.5mm인 모터
  20. 구동력을 제공하는 복수의 모터를 통해, 기어를 변속시키는 기어 액츄에이터;
    상기 복수의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 택일적으로 동작시키는 클러치 액츄에이터; 및
    상기 파워 모듈과 상기 클러치 액츄에이터를 제어하는 제어 유닛을 포함하며,
    상기 모터는,
    샤프트;
    상기 샤프트와 결합하며 마그넷을 포함하는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되며 코일 및 스테이터 코어를 포함하는 스테이터;
    상기 로터의 상측에 배치되는 커버; 및
    상기 커버와 상기 로터 사이에 배치되는 자기센서를 포함하며,
    상기 자기센서는 상기 마그넷의 상측에 배치되고,
    상기 자기센서가 상기 로터와 마주보는 면이 상기 코일의 최상단보다 하측에 배치되며,
    상기 로터의 샤프트 방향의 길이는 상기 스테이터 코어의 샤프트 방향의 길이 보다 긴 변속기.
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