WO2019151766A1

WO2019151766A1 - 모터

Info

Publication number: WO2019151766A1
Application number: PCT/KR2019/001280
Authority: WO
Inventors: 김병용
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-08-08
Also published as: US11418085B2; US20210066989A1; KR20190093354A; CN111670531A; CN111670531B

Abstract

본 발명은, 제1 베어링과 결합하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 하우징은 바디 및 상기 바디의 일측에서 상기 하우징의 내측 방향으로 절곡되어 형성되는 제1 포켓을 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에서 절곡되는 연장부 및 상기 연장부에서 절곡되는 제1 지지부를 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에 인접한 상기 연장부의 일측에 의해 형성되는 제1 개구와 상기 제1 지지부에 형성되는 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 개구의 크기가 상기 제2 개구의 크기보다 큰 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터

실시예는 모터에 관한 것이다.

전동식 조향장치(EPS)는 차량의 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써, 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하게 하는 장치이다. 이러한 전동식 조향장치는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)를 통해 모터를 구동하여 차량의 조향축의 구동을 제어한다.

전동식 조향장치의 모터는 샤프트. 로터 및 스테이터를 포함한다. 로터 및 스테이터는 하우징에 포함된다. 하우징은 바디와 커버로 구분될 수 있다. 바디와 커버에는 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 포함될 수 있다. 그리고 모터는 로터의 위치 감지 장치로서, 센싱마그넷이 배치될 수 있다. 센싱마그넷은 샤프트의 상단에 결합한다. 한편, 샤프트의 하단을 통해 외부 장치의 축하중이 전달될 수 있다.

샤프트에 축하중이 걸리면, 하우징의 변형, 베어링의 변형 또는 샤프트의 변형 등으로 센싱마그넷의 위치가 변경될 수 있다. 특히, 모터가 어플리케이션에 결합되는 과정에서 하우징의 상단과 센싱마그넷의 상면의 위치가 정렬되어 일정한 공차이내로 관리되어야 하는데, 샤프트에 축하중이 걸리면, 센싱마그넷의 위치가 변경되어 공차 관리가 어려운 문제점이 있다.

이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축하중으로 인하여, 센싱마그넷의 위치가 변경되는 것을 방지하는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 제1 베어링과 결합하는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되는 스테이터와, 상기 스테이터 내에 배치되는 로터 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 하우징은 바디 및 상기 바디의 일측에서 상기 하우징의 내측 방향으로 절곡되어 형성되는 제1 포켓을 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에서 절곡되는 연장부 및 상기 연장부에서 절곡되는 제1 지지부를 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에 인접한 상기 연장부의 일측에 의해 형성되는 제1 개구와 상기 제1 지지부에 형성되는 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 개구의 크기가 상기 제2 개구의 크기보다 큰 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연장부는 단차 영역을 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 단차 영역에 의해 구분되는 제1 캐비티와 제2 캐비티를 포함하고, 상기 제1 캐비티의 직경은 상기 제2 캐비티의 직경보다 클 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 캐비티는 상기 제1 지지부와 상기 제1 캐비티 사이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 캐비티의 직경은 제1 개구의 직경 작고, 제2 개구의 직경보다 클 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 베어링은 상기 제1 개구로 삽입되어, 상기 제2 캐비티 내에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 포켓의 수평 단면의 형상은 원 형상이고, 상기 제1 개구와 상기 제2 개구의 중심은 샤프트의 중심일 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징의 일측에 배치되고, 제2 베어링과 결합하는 커버 및 상기 커버의 상측에 배치되는 센싱 마그넷을 포함하고, 상기 커버는 플레이트, 상기 플레이트의 내측에서 절곡되어 형성되는 제2 포켓을 포함하고 상기 제2 포켓의 상부와 상기 제2 베어링 사이에 배치되는 제2 지지부를 더 포함하고, 상기 제2 포켓은 상기 제2 베어링의 외륜의 외주면 및 상면과 접촉하고, 제2 지지부는 와셔일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 베어링은 상기 제1 지지부에 의해 상기 커버 방향으로의 이탈이 방지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징은 상기 제1 포켓은 상기 제1 포켓의 내측면에서 돌출되어 상기 제1 베어링의 외륜의 하면에 접촉하는 코킹부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 베어링은 상기 하우징의 외측에 배치되며, 상기 제2 베어링은 상기 하우징의 내측에 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 샤프트에 축하중이 작용하더라도, 센싱마그넷의 위치가 변경되는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,

도 2는 하우징의 바디의 상단의 위치와 센싱마그넷의 상면의 위치의 공차를 도시한 도면,

도 3은 바디의 제1 포켓과 제1 베어링을 도시한 도면,

도 4는 커버의 제2 포켓과, 제2 베어링을 도시한 도면,

도 5는 축하중을 지지하는 부분을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는, 샤프트(100)와, 로터(200)와, 스테이터(300)와, 하우징(400)을 포함할 수 있다.

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 차량의 조향축과 연결되어 조향축에 동력을 전달할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다.

로터(200)는 로터 코어와, 마그넷을 포함할 수 있다. 로터 코어는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 로터 코어의 중심에는 샤프트(100)이 결합하는 홀이 형성될 수 있다. 로터 코어의 외주면에는 마그넷을 가이드 하는 돌기가 돌출될 수 있다. 마그넷은 로터 코어의 외주면에 부착될 수 있다. 복수 개의 마그넷은 일정 간격으로 로터 코어의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 로터(200)는 마그넷을 둘러싸서 마그넷이 로터 코어에서 이탈되지 않도록 고정시키며 마그넷이 노출되는 것을 막는 캔부재를 포함할 수 있다.

스테이터(300)는 로터(200)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위해 코일이 감길 수 있다. 코일을 감기 위한 스테이터(300)의 구체적인 구성은 다음과 같다 스테이터(300)는 복수 개의 티스를 포함하는 스테이터 코어를 포함할 수 있다. 스테이터 코어는 환형의 요크 부분이 마련되고, 요크에서 중심방향으로 코일이 감기는 티스가 마련될 수 있다. 티스는 요크 부분의 외주면을 따라 일정한 간격으로 마련될 수 있다. 한편, 스테이터 코어는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 스테이터 코어는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다.

하우징(400)은 내부에 로터(200)와 스테이터(300)를 수용할 수 있다. 하우징(400)은 바디(410)와 커버(420)을 포함한다. 바디(410)는 상부가 개방된 형태이다. 커버(420)는 바디(410)의 개방된 상부를 덮는다.

제1 베어링(500)은 바디(410)에 배치된다. 제1 베어링(500)은 샤프트(100)의 하부를 회전 가능하게 지지한다.

제2 베어링(600)은 커버(420)에 배치된다. 제2 베어링(600)은 샤프트(100)의 상부를 회전 가능하게 지지한다.

센싱마그넷(700)은 로터(200)와 연동하도록, 샤프트(100)에 결합된다. 센싱마그넷(700)은 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 장치이다. 모터가 장착되는 어플리케이션에는 센싱마그넷(700)의 자속 변화를 감지하는 홀센서가 실장된 기판이 구비될 수 있다.

도 2는 하우징의 바디의 상단의 위치와 센싱마그넷의 상면의 위치의 공차를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 센싱마그넷(700)은 커버(420)의 상측에 배치된다. 커버(420)를 관통하여, 커버(420)의 상측으로 돌출된 샤프트(100)의 상단에 센싱플레이트(710)가 결합한다. 그리고 센싱플레이트(710)의 상면에 센싱마그넷(700)이 안착된다. 센싱마그넷(700)의 상측에는 홀센서가 배치된 기판이 배치될 수 있다. 이 기판은 모터가 장착되는 어플리케이션에 배치된다.

이때, 모터와 어플리케이션의 결합관계를 고려하여, 커버(420)는 바디(410)의 내측에 배치된다. 바디(410)의 하면에서 커버(420)의 상면까지의 높이(도 5의 H2)는 바디(410)의 하면에서 바디(410)의 상단(411a)까지의 높이(도 5의 H1)보다 작다.

그리고 바디(410)의 상단(411a)의 위치를 통해 센싱마그넷(700)의 상면(701)과 홀센서의 거리가 결정된다. 축방향으로, 바디(410)의 상단(411a)의 위치와 센싱마그넷(700)의 상면(701)의 위치는 기준 공차(G)이내로 관리되어야 한다. 예를 들어, 기준 공차(G)는 바디(410)의 상단(411a)의 위치를 기준으로, 위로 0.4.mm에서, 아래로 0.12mm이내일 수 있다. 기준 공차(G)를 만족하는 센싱마그넷(700)의 위치는 모터의 성능을 확보하는데 매우 중요한 요소이다.

모터가 작동하는 과정에서, 도 1의 F와 같이, 축방향으로 샤프트(100)에 하중(F)이 걸릴 수 있다. 이렇게, 샤프트(100)에 하중(F)이 걸리면, 베어링, 하우징 및 샤프트(100)의 누적 공차로 인하여, 센싱마그넷(700)의 위치가 변경될 수 있다. 실시예에 따른 모터는, 제1 지지부(412b)와 제2 지지부(800)를 통해, 센싱마그넷(700)의 위치가 변경되는 것을 방지하고자 한다.

도 3은 바디의 제1 포켓과 제1 베어링을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 바디(410)는 바닥면에 제1 개구(411)와 제2 개구(414)를 포함한다. 샤프트(100)는 제1 개구(411) 및 제2 개구(414)를 관통한다. 제1 개구(411) 및 제2 개구(414)를 관통한 샤프트(100)의 하단은 외부장치의 축하중을 받는 부분이다. 그리고, 바디(410)는 제1 포켓(412)을 포함한다. 제1 포켓(412)은 제1 개구(411)의 둘레를 따라 배치된다. 제1 포켓(412)은 바디(410)의 바닥면이 상측으로 오목하게 패인 형태일 수 있다. 제1 포켓(412)에는 제1 베어링(500)이 수용된다. 바디(410)를 기준할 때, 제1 베어링(500)은 바디(410)의 외측에 배치된다.

제1 포켓(412)은 연장부(412a)와 제1 지지부(412b)를 포함한다. 연장부(412a)는 바디(410)의 일측에서 절곡되어 연장된다. 제1 지지부(412b)는 연장부(412a)에서 샤프트(100)를 향하여 절곡된다. 제1 개구(411)는 연장부(412a)의 일측에 의해 형성되는 영역이다. 제2 개구(414)는 제1 지지부(412b)에 의해 형성되는 영역이다.

제1 지지부(412b)는 제1 베어링(500)의 외륜의 상면의 적어도 일부를 덮는다. 때문에, 제1 지지부(412b)는 샤프트(100)에 축방향으로 상향하여 하중(F)을 받는 경우, 샤프트(100)가 상측으로 움직이지 않도록 제1 베어링(500)을 고정한다. 그리고 제1 베어링(500)은 제1 지지부(412b)에 의해 상기 커버 방향으로 이탈되는 것이 방지된다.

한편, 제1 포켓(412)은 내벽에서 돌출되는 코킹부(413)를 포함한다. 코킹부(413)는 제1 베어링(500)의 외륜의 하면과 접촉하여, 제1 베어링(500)이 제1 포켓(412)에서 하측으로 빠지지 않도록, 제1 베어링(500)을 고정한다. 코킹부(413)는 제1 포켓(412)의 내벽의 일부가 코킹(caulking)되어 형성된다.

연장부(412a)는 단차 영역을 포함한다. 제1 포켓(412)은 단차 영역에 의해 구분되는 제1 캐비티(C1)와 제2 캐비티(C2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 캐비티(C1)의 직경(D1)은 제2 캐비티(C2)의 직경(D2)보다 클 수 있다. 제2 캐비티(C2는 제1 캐비티(C1)와 제1 지지부(412b) 사이에 배치될 수 있다. 제1 베어링(500)은 제1 개구(411)로 삽입되어 제2 캐비티(C2)에 배치될 수 있다.

제1 개구(411)의 직경(D3)은 제2 개구(414)의 직경(D4)보다 크다. 그리고 제2 캐비티(C2)의 직경(D2)의 제1 개구(411)의 직경(D3)보다 작고, 제2 개구(414)의 직경(D4)보다 크다.

제1 포켓(412)의 수평 단면 형상은 원 형상일 수 있다. 제1 개구(411)와 제2 개구(414)의 형상은 샤프트(100)의 중심일 수 있다.

도 4는 커버의 제2 포켓과, 제2 베어링을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 커버(420)는 중심에 제3 개구(421)을 포함한다. 샤프트(100)는 제3 개구(421)을 관통한다. 그리고 커버(420)는 제2 포켓(422)과 플레이트(423)를 포함한다. 제2 포켓(422)은 플레이트(423)의 내측에서 절곡되어 형성된다. 제2 포켓(422)은 제3 개구(421)의 둘레를 따라 배치된다. 제2 포켓(422)에는 제2 베어링(600)이 수용된다. 커버(420)를 기준할 때, 제2 베어링(600)은 커버(420)의 내측에 배치된다. 제2 포켓(422)은 제2 베어링(600)의 외륜의 외주면 및 상면과 접촉한다.

제2 포켓(422)의 상부와 제2 베어링(600) 사이에 제2 지지부(800)가 배치된다. 제2 지지부(800)는 웨이브 와셔일 수 있다. 제2 지지부(800)는 샤프트가 상승 이동하는 방향으로 제2 베어링(600)을 탄성 지지한다.

도 5는 축하중을 지지하는 부분을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 축방향으로 상향하여 하중(F)이 작용하면, 제2 지지부(900)를 통해 하중(F)이 먼저 지지된다. 도 5의 A와 같이, 하중(F)이 가해지는 샤프트(100)의 하단 부근에서 하중(F)을 지지하기 떄문에, 센싱마그넷(700)이 위치한 샤프트(100)의 상단에 하중이 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 하중(F)은 1차적으로, 제1 지지부(412b)에서 지지되고, 2차적으로, 제2 지지부(800)에 의해 탄성 지지된다. 도 5의 B와 같은 영역은 센싱마그넷(700)의 위치가 가깝기 때문에, 제2 포켓(421)의 변형과 제2 베어링(600)의 변형으로 센싱마그넷(700)의 위치가 크게 변경될 수 있다.

실시예에 따른 모터는, 도 5의 A와 같이, 센싱마그넷(700)과 최대한 멀리 떨어진 지점에서, 하중(F)을 지지하는 제1 지지부(412b)를 구비함으로써, 제2 포켓(421)과 제2 베어링(600)의 변형을 최소화 하여, 센싱마그넷(700)의 위치가 변경되는 것을 방지한다.

한편, 제1 베어링(500)의 외경은 제2 베어링(600)의 외경보다 크다. 이는 센싱마그넷(700)과 멀리 떨어진 제1 포켓(412) 부근에서 하중(F)에 대한 지지력을 높이기 위한 것이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

제1 베어링과 결합하는 하우징;

상기 하우징 내에 배치되는 스테이터;

상기 스테이터 내에 배치되는 로터; 및

상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고,

상기 하우징은 바디 및 상기 바디의 일측에서 상기 하우징의 내측 방향으로 절곡되어 형성되는 제1 포켓을 포함하고,

상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에서 절곡되는 연장부 및 상기 연장부에서 절곡되는 제1 지지부를 포함하고,

상기 제1 포켓은 상기 바디의 상기 일측에 인접한 상기 연장부의 일측에 의해 형성되는 제1 개구와 상기 제1 지지부에 형성되는 제2 개구를 포함하고,

상기 제1 개구의 크기가 상기 제2 개구의 크기보다 큰 모터.
제1 항에 있어서,

상기 연장부는 단차 영역을 포함하고, 상기 제1 포켓은 상기 단차 영역에 의해 구분되는 제1 캐비티와 제2 캐비티를 포함하고,

상기 제1 캐비티의 직경은 상기 제2 캐비티의 직경보다 큰 모터.
제2 항에 있어서,

상기 제2 캐비티는 상기 제1 지지부와 상기 제1 캐비티 사이에 배치되는 모터.
제3 항에 있어서,

상기 제2 캐비티의 직경은 제1 개구의 직경 작고, 제2 개구의 직경보다 큰 모터.
제2 항에 있어서,

상기 제1 베어링은 상기 제1 개구로 삽입되어, 상기 제2 캐비티 내에 배치되는 모터.
제1 항에 있어서,

상기 제1 포켓의 수평 단면의 형상은 원 형상이고,

상기 제1 개구와 상기 제2 개구의 중심은 샤프트의 중심인 모터.
제1 항에 있어서,

상기 하우징의 일측에 배치되고, 제2 베어링과 결합하는 커버 및 상기 커버의 상측에 배치되는 센싱 마그넷을 포함하고,

상기 커버는 플레이트, 상기 플레이트의 내측에서 절곡되어 형성되는 제2 포켓을 포함하고,

상기 제2 포켓의 상부와 상기 제2 베어링 사이에 배치되는 제2 지지부를 더 포함하고,

상기 제2 포켓은 상기 제2 베어링의 외륜의 외주면 및 상면과 접촉하고,

상기 제2 지지부는 와셔인 모터.
제7 항에 있어서,

상기 제1 베어링은 상기 제1 지지부에 의해 상기 커버 방향으로의 이탈이 방지되는 모터.
제1항 내지 8항에 있어서,

상기 하우징은 상기 제1 포켓은 상기 제1 포켓의 내측면에서 돌출되어 상기 제1 베어링의 외륜의 하면에 접촉하는 코킹부를 포함하는 모터.
제7 항에 있어서,

상기 제1 베어링은 상기 하우징의 외측에 배치되며,

상기 제2 베어링은 상기 하우징의 내측에 배치되는 모터.