WO2020055068A1 - 모터 - Google Patents

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WO2020055068A1
WO2020055068A1 PCT/KR2019/011650 KR2019011650W WO2020055068A1 WO 2020055068 A1 WO2020055068 A1 WO 2020055068A1 KR 2019011650 W KR2019011650 W KR 2019011650W WO 2020055068 A1 WO2020055068 A1 WO 2020055068A1
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shaft
planetary gear
region
motor
disposed
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PCT/KR2019/011650
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English (en)
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Inventor
정원서
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엘지이노텍 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1737—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0403—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel
    • B62D5/0415—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel the axes being coaxial
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears

Definitions

  • the embodiment relates to a motor.
  • a motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy to obtain rotational force, and is widely used in vehicles, home electronics, and industrial equipment.
  • an electronic power steering system (hereinafter referred to as EPS) in which the motor is used uses an electronic control unit, an electronic control unit that controls driving of the motor according to driving conditions. It ensures turning stability and provides quick resilience. Accordingly, the driver of the vehicle can drive safely.
  • the EPS provides an appropriate torque to the steering axis using signals from a sensor assembly that measures torque, steering angle, and the like of the steering axis.
  • the steering shaft of the vehicle may include an input shaft connected to the steering wheel, an output shaft connected to the power transmission configuration of the wheel side, and a torsion bar connecting the input shaft and the output shaft.
  • the vehicle is provided with a variable steering gear ratio mechanism between the steering wheel and the steering actuator, and by varying the output angle to the steering input of the steering wheel through the operation of the variable steering gear ratio mechanism. Can be more stable.
  • the embodiment provides a motor that applies a compact yet reduced RPM (RPM) to the output shaft of the steering shaft using two planetary gears and a hollow shaft.
  • RPM compact yet reduced RPM
  • a motor is provided to assist steering of the steering wheel.
  • the embodiment provides a motor that applies reduced RPM to the output shaft of the steering shaft by connecting each of the two hollow shafts to a planetary gear having a different gear ratio.
  • the subject is, according to the embodiment, a hollow first shaft; A rotor coupled with the first shaft; A stator disposed outside the rotor; A hollow second shaft disposed in the first shaft; A first planetary gear portion contacting an inner circumferential surface of the first shaft; A second planetary gear portion contacting an inner circumferential surface of the second shaft; And a third shaft connecting the first planetary gear portion and the second planetary gear portion, and rotation of the first shaft is decelerated by the first planetary gear portion and the second planetary gear portion and transmitted to the second shaft. Being achieved by the motor.
  • the first shaft includes a first region formed of a first inner diameter, a second region formed of a second inner diameter, and a first connection portion connecting the first region and the second region, and an outer peripheral surface of the first region
  • the rotor is disposed on the inner peripheral surface of the second region, the first planetary gear portion is disposed, and the first inner diameter may be smaller than the second inner diameter.
  • the second shaft rotatably disposed inside the first shaft includes a third region formed with a third inner diameter, a fourth region formed with a fourth inner diameter, and a second connecting the third region and the fourth region.
  • a second planetary gear portion is disposed on an inner circumferential surface of the fourth region, and the third inner diameter may be smaller than the fourth inner diameter.
  • the rotor disposed above the first connection portion may overlap the first connection portion in the axial direction.
  • the fourth region disposed inside the second region may be disposed under the first connection portion.
  • the first planetary gear portion includes a first sun gear and a plurality of first planetary gears rotating along an outer circumferential surface of the first sun gear, and the first planetary gear can contact the inner circumferential surface of the second region. have.
  • the outer diameter of the first sun gear may be larger than the outer diameter of the first planetary gear.
  • the second planetary gear portion includes a second sun gear and a plurality of second planetary gears rotating along the outer circumferential surface of the second sun gear, and the second planetary gear can be in contact with the inner peripheral surface of the fourth region have.
  • the outer diameter of the second sun gear may be larger than the outer diameter of the second planetary gear.
  • the third shaft may connect the center of the first sun gear and the second sun gear.
  • the motor further includes a housing disposed outside the stator.
  • a first bearing may be disposed between the inner circumferential surface of the housing and the outer circumferential surface of the second region based on the radial direction.
  • the outer diameter of the first planetary gear portion may be larger than the outer diameter of the second planetary gear portion.
  • an end portion of the third shaft disposed between the first planetary gear portion and the second planetary gear portion may be rotatably disposed on a second bearing disposed on the bottom surface of the housing.
  • the end of the second shaft may be connected to the output shaft of the steering device.
  • the motor according to the embodiment may connect each of the two hollow shafts to a planetary gear having a different gear ratio to apply the reduced RPM (RPM) to the output shaft of the steering shaft than the RPM generated by the output of the motor.
  • the motor may assist steering of the steering wheel by connecting each of the two hollow shafts to a planetary gear having a different gear ratio.
  • the motor can be made compact.
  • the planetary gear may be disposed in the housing of the motor to protect the planetary gear from physical and chemical stimuli.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to an embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing a coupling relationship between a first shaft, a second shaft, a first planetary gear portion and a second planetary gear portion of a motor according to an embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view showing a coupling relationship between a first shaft, a second shaft, a first planetary gear portion and a second planetary gear portion of a motor according to an embodiment
  • FIG. 4 is a bottom view showing a coupling relationship between a first shaft of a motor and a first planetary gear unit according to an embodiment
  • FIG. 5 is a bottom view showing a coupling relationship between a second shaft and a second planetary gear portion of a motor according to an embodiment.
  • a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another component between the other components.
  • top (top) or bottom (bottom) when described as being formed or disposed in the “top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to the embodiment
  • Figure 2 is a perspective view showing a coupling relationship between the first shaft, the second shaft, the first planetary gear portion and the second planetary gear portion of the motor according to the embodiment
  • FIG. 4 is a combination of the first shaft and the first planetary gear portion of the motor according to the embodiment 5 is a bottom view showing the coupling relationship between the second shaft of the motor and the second planetary gear unit according to the embodiment.
  • the x-direction refers to the axial direction
  • the y-direction refers to the radial direction.
  • the axial direction and the radial direction may be perpendicular to each other.
  • the motor 1 is coupled to the housing 100 having an opening formed on one side, a cover 200 disposed on the upper portion of the housing 100, and a first shaft 700
  • a second planetary gear portion 1000 that is in contact with the inner circumferential surface of the second shaft 900 and a first planetary gear portion 800 and a third shaft 1100 connecting the second planetary gear portion 1000 may be included.
  • the first shaft 700 is rotated by the electrical interaction between the rotor 300 and the stator 400. And, the rotation of the first shaft 700 is decelerated by the first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 and transmitted to the second shaft 900.
  • the second shaft 1000 may be connected to the output shaft of the steering shaft (not shown) of the steering device. Accordingly, the motor 1 may apply the reduced RPM (RPM) to the output shaft.
  • RPM reduced RPM
  • the motor 1 reduces the AlMP of the first shaft 700 by using the first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 and transmits it to the second shaft 900. Accordingly, the motor 1 may apply a reduced RPM to the output shaft.
  • the motor can be compact in size by disposing the first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 inside each of the hollow first shaft 700 and the second shaft 900. At this time, since the first planetary gear part 800 and the second planetary gear part 1000 are disposed in the housing 100, the first planetary gear part 800 and the second planetary gear part 1000 from physical and chemical stimuli are Can be protected.
  • the motor 1 may be a motor used in EPS.
  • EPS Electronic Power Steering System
  • EPS Electric Power Steering System
  • the motor 1 may also be used in a rack or column type EPS.
  • the motor 1 may be used in an X BY WIRE SYSTEM.
  • the X-by-wire system is a steering system that separates the mechanical connection between the steering wheel and the driving wheel of the vehicle, receives a rotation signal of the steering wheel through an electronic control unit (ECU), and drives it based on the input rotation signal.
  • the steering motor connected to the wheel can be operated to steer the vehicle.
  • the X-by-wire system may be referred to as a steer-by-wire system.
  • This X-by-wire system removes the mechanical connection structure of the existing steering system, and controls the motor 1 through an electrical connection such as an electric wire, thereby increasing layout freedom according to the steering system configuration and improving fuel efficiency. , It has the advantage of being able to remove the disturbance that is reverse input from the wheel.
  • the motor 1 may apply a reduced RPM (RPM) to the output shaft of the steering shaft than the RPM generated by the output of the motor.
  • RPM reduced RPM
  • the housing 100 and the cover 200 may form the outer shape of the motor 1.
  • the accommodation space may be formed by the combination of the housing 100 and the cover 200. Accordingly, in the accommodation space, as shown in Figure 1, the rotor 300, the stator 400, the bus bar 500, the sensor unit 600, the first shaft 700, the first planetary gear unit ( 800), the second shaft 900 and the second planetary gear unit 1000 may be disposed. At this time, the first shaft 700 is rotatably arranged in the accommodation space. Accordingly, the motor 1 may further include bearings respectively disposed on upper and lower portions of the first shaft 700.
  • the housing 100 may be formed in a cylindrical shape.
  • the housing 100 may accommodate a rotor 300, a stator 400, and the like inside.
  • the shape or material of the housing 100 may be variously changed.
  • the housing 100 may be formed of a metal material that can withstand high temperatures.
  • the inner circumferential surface of the housing 100 may support one side of the first bearing 10 disposed on the outer circumferential surface of the first shaft 700. Accordingly, the first bearing 10 rotatably supports the first shaft 700 with respect to the housing 100.
  • the second bearing 20 may be disposed on the inner bottom surface of the housing 100.
  • a protrusion 110 formed to protrude may be disposed on the bottom surface of the housing 100 to support the second bearing 20. Accordingly, the second bearing 20 may be accommodated in the protrusion 110.
  • the cover 200 may be disposed on the opening surface of the housing 100, that is, on the top of the housing 100 to cover the opening of the housing 100.
  • a third bearing 30 is disposed on the cover 200 to rotatably support an upper portion of the first shaft 700.
  • the rotor 300 may be disposed inside the stator 400, and the first shaft 700 may be coupled to the center in a press-fitting manner.
  • the inner side may mean a direction toward the center C, and the outer side may mean a direction opposite to the inner side.
  • the rotor 300 may be rotatably disposed on the stator 400.
  • the rotor 300 may include a rotor core (not shown) and a plurality of magnets (not shown) disposed along a circumferential direction on an outer circumferential surface of the rotor core.
  • the magnet may be referred to as a rotor magnet or a drive magnet.
  • the rotor 300 may be formed of a type in which a plurality of magnets are disposed on the outer circumferential surface of the rotor core.
  • the rotor 300 may be formed of an IPM (Interior Permanent Magnet) type in which the magnet is disposed inside the rotor core.
  • the rotor core may be implemented in a shape in which a plurality of plates in the form of a circular thin steel sheet are stacked or may be implemented in a single cylinder shape.
  • a hole to which the first shaft 700 is coupled may be formed at the center C of the rotor core.
  • the magnet forms a rotating magnetic field with the coil 430 wound around the stator core 410 of the stator 400.
  • the magnet may be arranged such that the N pole and the S pole alternately along the circumferential direction around the first shaft 700.
  • the rotor 300 rotates due to the electrical interaction between the coil 430 and the magnet, and the driving force of the motor 1 is generated by rotating the first shaft 700 in synchronization with the rotation of the rotor 300. .
  • the rotor 300 may further include a can (not shown) disposed to cover the rotor core to which the magnet is attached.
  • the stator 400 may be disposed inside the housing 100. At this time, the stator 400 may be coupled to the housing 100 through a hot press method. Accordingly, the stator 400 may be supported on the inner circumferential surface of the housing 100. And, the stator 400 is disposed outside the rotor 300. That is, the rotor 300 may be rotatably disposed inside the stator 400.
  • the stator 400 may include a stator core 410, an insulator 420 disposed on the stator core 410, and a coil 430 wound around the insulator 420.
  • the insulator 420 may be disposed between the stator core 410 and the coil 430 to insulate the coil 430.
  • a coil 430 forming a rotating magnetic field may be wound on the stator core 410.
  • the stator core 410 may be made of one core or a plurality of divided cores may be combined.
  • the stator core 410 may be formed by stacking a plurality of plates in the form of a thin steel sheet, but is not limited thereto.
  • the stator core 410 may be formed as a single unit.
  • the stator core 410 may include a cylindrical yoke (not shown) and a plurality of teeth (not shown) protruding radially from the yoke. And, the coil 430 may be wound on the tooth.
  • the insulator 420 insulates the stator core 410 from the coil 430. Accordingly, the insulator 420 may be disposed between the stator core 410 and the coil 430.
  • the coil 430 may be wound on the stator core 410 on which the insulator 420 is disposed.
  • the bus bar 500 may be disposed above the stator 400.
  • bus bar 500 may be electrically connected to the coil 430 of the stator 400.
  • the bus bar 500 may include a bus bar body and a plurality of terminals disposed inside the bus bar body.
  • the bus bar body may be a mold formed through injection molding.
  • each of the terminals may be electrically connected to the coil 430 of the stator 400.
  • the sensor unit 600 detects the magnetic force of the sensing magnet installed so as to be interlocked with the rotor 300 so as to detect the current position of the rotor 300 to detect the rotation of the first shaft 700.
  • the sensor unit 600 may include a sensing magnet assembly 610 and a printed circuit board (PCB, 620).
  • PCB printed circuit board
  • the sensing magnet assembly 610 is coupled to the first shaft 700 to interlock with the rotor 300 to detect the position of the rotor 300.
  • the sensing magnet assembly 610 may include a sensing magnet and a sensing plate.
  • the sensing magnet and the sensing plate may be coupled to have a coaxial.
  • the sensing magnet may include a main magnet disposed in a circumferential direction adjacent to a hole forming an inner circumferential surface and a sub magnet formed at an edge.
  • the main magnet may be arranged in the same manner as the drive magnet inserted in the rotor 300 of the motor.
  • the sub-magnet may be subdivided from the main magnet to have many poles. Accordingly, it is possible to measure the rotation angle by dividing it more finely, and the driving of the motor can be made smoother.
  • the sensing plate may be formed of a disc-shaped metal material.
  • a sensing magnet may be coupled to the upper surface of the sensing plate.
  • the sensing plate may be coupled to the first shaft 700.
  • a hole through which the first shaft 700 penetrates is formed in the sensing plate.
  • a sensor for sensing the magnetic force of the sensing magnet may be disposed on the printed circuit board 620.
  • the sensor may be provided as a Hall IC.
  • the sensor may generate a sensing signal by sensing changes in the N and S poles of the sensing magnet.
  • the first shaft 700 may be formed in a hollow shape with a space formed therein.
  • the first shaft 700 may be rotatably supported inside the housing 100 by a bearing, as shown in FIG. 1. Then, the first shaft 700 may rotate together in conjunction with the rotation of the rotor 300.
  • the first shaft 700 includes a first region 710 formed of a first inner diameter D1, a second region 720 formed of a second inner diameter D2, and a first region 710.
  • a first connection part 730 connecting the second region 720 may be included.
  • the first region 710, the second region 720, and the first connection portion 730 may be integrally formed.
  • the first region 710 of the first shaft 700 may be formed in a cylindrical shape having an outer diameter and an inner diameter D1. Accordingly, as illustrated in FIG. 1, the rotor 300 may be disposed on the outer circumferential surface of the first region 710.
  • the inner diameter D1 of the first region 710 is smaller than the inner diameter D2 of the second region 720.
  • the outer diameter of the first region 710 is smaller than the inner diameter D2 of the second region 720.
  • the second region 720 of the first shaft 700 may be formed in a cylindrical shape having an outer diameter and an inner diameter D2.
  • first planetary gear unit 800 may be geared to the inner circumferential surface of the second region 720. Accordingly, a gear value that is gear-coupled with the gear value of the first planetary gear portion 800 may be formed on the inner peripheral surface of the second region 720.
  • gear teeth formed on the inner peripheral surface of the second region 720 may be referred to as a first gear teeth.
  • the inner diameter D2 of the second region 720 may be the same as the outer diameter of the first planetary gear unit 800.
  • the outer diameter of the second region 720 may be formed larger than the outer diameter of the rotor 300.
  • the first connecting portion 730 of the first shaft 700 may be formed in a ring shape having a predetermined width in the radial direction. Accordingly, an end of the first region 710 may be connected to the inside of the first connection portion 730, and an end of the second region 720 may be connected to the outside of the first connection portion 730.
  • the rotor 300 may be disposed on the first connection part 730. Accordingly, the rotor 300 may overlap the first connection portion 730 in the axial direction.
  • the first planetary gear unit 800 rotates in synchronization with the rotation of the first shaft 700.
  • the first planetary gear unit 800 may be gear-engaged with the inner circumferential surface of the first shaft 700. As illustrated in FIG. 1, a first planetary gear portion 800 may be geared to an inner circumferential surface of the second region 720. Accordingly, rotation of the first shaft 700 may be decelerated by the first planetary gear unit 800.
  • the first planetary gear unit 800 includes a first sun gear 810 and a plurality of first planetary gears 820 that rotate along the outer circumferential surface of the first sun gear 810. can do.
  • the first planetary gear 820 may contact the inner circumferential surface of the second region 720 to perform gear engagement. That is, the first planetary gear 820 may be disposed between the inner peripheral surface of the second region 720 and the first sun gear 810 in a plan view.
  • the outer diameter D5 of the first sun gear 810 may be larger than the outer diameter D6 of the first planetary gear 820.
  • the second shaft 900 may be formed in a hollow shape with a space formed therein.
  • the second shaft 900 may be rotatably disposed in the first shaft 700. As illustrated in FIG. 1, the second shaft 900 is rotatable within the first shaft 700 by the first planetary gear portion 800, the second planetary gear portion 1000, and the third shaft 1100. Can be deployed. Accordingly, the second shaft 900 may rotate together in conjunction with the rotation of the first shaft 700. However, rotation of the second shaft 900 may be decelerated by the first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 disposed between the first shaft 700 and the second shaft 900.
  • the second shaft 900 includes a third region 910 formed of a third inner diameter D3, a fourth region 920 and a third region 910 formed of a fourth inner diameter D4.
  • a second connection part 930 connecting the fourth region 920 may be included.
  • the third area 910, the fourth area 920 and the second connection part 930 may be integrally formed.
  • the third region 910 of the second shaft 900 may be formed in a cylindrical shape having an outer diameter and an inner diameter D1. At this time, the third region 910 of the second shaft 900 may be disposed inside the first region 710. In addition, a portion of the lower side of the third region 910 may be disposed inside the second region 720 so that the fourth region 920 and the second connection portion 930 are disposed in the second region 720.
  • the inner diameter D3 of the third region 910 is smaller than the inner diameter D4 of the fourth region 920.
  • the outer diameter of the third region 910 is smaller than the inner diameter D4 of the fourth region 920.
  • the fourth region 920 of the second shaft 900 may be formed in a cylindrical shape having an outer diameter and an inner diameter D4.
  • the second planetary gear unit 1000 may be geared to the inner circumferential surface of the fourth region 920. Accordingly, a gear value that is gear-coupled with the gear value of the second planetary gear unit 1000 may be formed on the inner circumferential surface of the fourth region 920.
  • the gear teeth formed on the inner peripheral surface of the fourth region 920 may be referred to as a second gear teeth.
  • the inner diameter D4 of the fourth region 920 may be the same as the outer diameter of the second planetary gear unit 1000.
  • the outer diameter of the fourth region 920 may be formed larger than the outer diameter of the rotor 300.
  • the outer diameter of the fourth region 920 is smaller than the inner diameter D2 of the second region 720.
  • the fourth region 920 may be disposed under the first connection portion 730 of the first shaft 700.
  • a bearing (not shown) may be further disposed between the inner circumferential surface of the second region 720 and the outer circumferential surface of the fourth region 920 in consideration of support of the second shaft 900 in the radial direction.
  • the bearing between the inner peripheral surface of the second region 720 and the outer peripheral surface of the fourth region 920 may be referred to as a fourth bearing.
  • the second connecting portion 930 of the second shaft 900 may be formed in a ring shape having a predetermined width in the radial direction. Accordingly, an end of the third region 910 may be connected to the inner side of the second connection portion 930, and an end of the fourth region 920 may be connected to the outer side.
  • first connection portion 730 may be disposed on the second connection portion 930. Accordingly, the first connection portion 730 may overlap the second connection portion 930 in the axial direction.
  • the second planetary gear unit 1000 rotates in synchronization with the rotation of the first planetary gear unit 800.
  • the first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 may be connected by a third shaft 1100.
  • the second planetary gear unit 1000 may be geared with the inner circumferential surface of the second shaft 900. As illustrated in FIG. 1, the second planetary gear unit 1000 may be geared to the inner peripheral surface of the fourth region 920. Accordingly, rotation of the second shaft 900 may be decelerated by the second planetary gear unit 1000.
  • the second planetary gear unit 1000 includes a second sun gear 1010 and a plurality of second planetary gears 1020 that rotate along an outer circumferential surface of the second sun gear 1010. can do.
  • the second planetary gear 1020 may contact the inner circumferential surface of the fourth region 920 to perform gear engagement. That is, the second planetary gear 1020 may be disposed between the inner peripheral surface of the fourth region 920 and the second sun gear 1010 on a plane.
  • the outer diameter D7 of the second sun gear 1010 may be larger than the outer diameter D8 of the second planetary gear 1020.
  • the outer diameter D7 of the second sun gear 1010 may be smaller than the outer diameter D5 of the first sun gear 810. That is, the outer diameter D5 of the first sun gear 810 may be larger than the outer diameter D7 of the second sun gear 1010.
  • the third shaft 1100 transmits rotation of the first planetary gear unit 800 to the second planetary gear unit 1000.
  • the third shaft 1100 may connect the centers of the first sun gear 810 and the second sun gear 1010.
  • the lower end of the third shaft 1100 may be rotatably supported by the second bearing 20.
  • the motor 1 has a first planetary gear portion 800 and a second planetary gear portion having different gear ratios in each of the second region 720 of the first shaft 700 and the fourth region 920 of the second shaft 900. By disposing (1000), the reduced RPM than the generated by the output of the motor 1 can be applied to the output shaft of the steering shaft.
  • first planetary gear portion 800 and the second planetary gear portion 1000 having different gear ratios are respectively provided to the second region 720 of the first shaft 700 and the fourth region 920 of the second shaft 900. Since each can be arranged, the size of the motor 1 can be made compact.
  • the gear ratio of the first sun gear 810 and the first planetary gear 820 disposed in the first planetary gear unit 800 may be adjusted to improve the reduction ratio.
  • the gear ratio of the second sun gear 1010 and the second planetary gear 1020 disposed on the second planetary gear unit 1000 may be adjusted to improve the reduction ratio.

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Abstract

실시예는 중공형 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트와 결합하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 제1 샤프트 내에 배치되는 중공형 제2 샤프트; 상기 제1 샤프트의 내주면에 접촉되는 제1 유성기어부; 상기 제2 샤프트의 내주면에 접촉되는 제2 유성기어부; 및 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부를 연결하는 제3 샤프트를 포함하고, 상기 제1 샤프트의 회전은 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부에 의해 감속되어 상기 제2 샤프트에 전달되는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터의 출력에 의해 생성된 알피엠보다 감소된 알피엠(RPM)을 조향축 중 출력축에 인가할 수 있다.

Description

모터
실시예는 모터에 관한 것이다.
모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다.
특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다. 예를 들어, 상기 모터가 사용되는 전자식 파워 스티어링 시스템(Electronic Power Steering System 이하, EPS라 한다.)은 운행조건에 따라 모터의 구동을 제어하는 전자제어장치인 이씨유(Electronic Control Unit)를 이용하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공한다. 그에 따라, 차량의 운전자는 안전한 주행을 할 수 있다.
상기 EPS는 조향축의 토크, 조향각 등을 측정하는 센서 조립체의 신호를 이용하여 상기 조향축에 적절한 토크를 제공한다. 여기서, 차량의 조향축은 핸들에 연결되는 입력축, 바퀴측의 동력전달구성과 연결되는 출력축 및 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 포함할 수 있다.
상기와 같은 EPS를 장착한 차량에 있어서, 스티어링 휠과 조향 액츄에이터 사이에 조향 기어비 가변 기구를 구비하고, 상기 조향 기어비 가변 기구의 작동을 통해 상기 스티어링 휠의 조타 입력에 대한 출력각도를 가변시켜 줌으로써 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있다.
그러나, 별도의 감속기(조향 기어비 가변 기구)를 이용하는 경우, 상기 모터 이외에 상기 감속기가 별도로 설치되어야 하기 때문에, 차량의 공간 활용도가 감소하는 문제가 있다.
그에 따라, 감속 성능을 구비하면서도 컴팩트(Compact)한 구조의 모터가 요청되고 있는 실정이다.
실시예는 두 개의 유성기어 및 중공형 샤프트를 이용하여 컴팩트하면서도 감소된 알피엠(RPM)을 조향축 중 출력축에 인가하는 모터를 제공한다. 또는, 스티어링 휠의 조향을 도와주는 모터를 제공한다.
실시예는 두 개의 중공형 샤프트 각각을 기어비가 서로 상이한 유성 기어로 연결하여 감소된 알피엠(RPM)을 조향축 중 출력축에 인가하는 모터를 제공한다.
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 과제는 실시예에 따라, 중공형 제1 샤프트; 상기 제1 샤프트와 결합하는 로터; 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터; 상기 제1 샤프트 내에 배치되는 중공형 제2 샤프트; 상기 제1 샤프트의 내주면에 접촉되는 제1 유성기어부; 상기 제2 샤프트의 내주면에 접촉되는 제2 유성기어부; 및 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부를 연결하는 제3 샤프트를 포함하고, 상기 제1 샤프트의 회전은 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부에 의해 감속되어 상기 제2 샤프트에 전달되는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 샤프트는 제1 내경으로 형성된 제1 영역, 제2 내경으로 형성된 제2 영역 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제1 연결부를 포함하고, 상기 제1 영역의 외주면에는 상기 로터가 배치되며, 상기 제2 영역의 내주면에는 상기 제1 유성기어부가 배치되고, 상기 제1 내경은 상기 제2 내경보다 작을 수 있다.
그리고, 상기 제1 샤프트 내측에 회전 가능하게 배치되는 상기 제2 샤프트는 제3 내경으로 형성된 제3 영역, 제4 내경으로 형성된 제4 영역 및 상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제4 영역의 내주면에는 상기 제2 유성기어부가 배치되고, 상기 제3 내경은 상기 제4 내경보다 작을 수 있다.
그리고, 상기 제1 연결부의 상부에 배치되는 상기 로터는 상기 제1 연결부와 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
또한, 상기 제2 영역의 내측에 배치되는 상기 제4 영역은 상기 제1 연결부의 하부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어부는 제1 썬기어 및 상기 제1 썬기어의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제1 유성기어를 포함하고, 상기 제1 유성기어는 상기 제2 영역의 내주면에 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 제1 썬기어의 외경은 상기 제1 유성기어의 외경보다 클 수 있다.
그리고, 상기 제2 유성기어부는 제2 썬기어 및 상기 제2 썬기어의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제2 유성기어를 포함하고, 상기 제2 유성기어는 상기 제4 영역의 내주면에 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 제2 썬기어의 외경은 상기 제2 유성기어의 외경보다 클 수 있다.
그리고, 상기 제3 샤프트는 상기 제1 썬기어와 상기 제2 썬기어의 중심을 연결할 수 있다.
한편, 상기 모터는 상기 스테이터의 외측에 배치되는 하우징을 더 포함하고,
반경 방향을 기준으로 상기 하우징의 내주면과 상기 제2 영역의 외주면 사이에는 제1 베어링이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어부의 외경은 상기 제2 유성기어부의 외경보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부 사이에 배치되는 제3 샤프트의 단부는 하우징의 저면에 배치되는 제2 베어링에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 샤프트의 단부는 조향장치의 출력축에 연결될 수 있다.
실시예에 따른 모터는 두 개의 중공형 샤프트 각각을 기어비가 서로 상이한 유성 기어로 연결하여 상기 모터의 출력에 의해 생성된 알피엠보다 감소된 알피엠(RPM)을 조향축 중 출력축에 인가할 수 있다. 또는 상기 모터는 두 개의 중공형 샤프트 각각을 기어비가 서로 상이한 유성 기어로 연결하여 스티어링 휠의 조향을 보조할 수도 있다.
또한, 중공형 샤프트 내에 유성 기어를 배치함으로써, 상기 모터의 컴팩트화가 가능하다. 이때, 상기 모터의 하우징 내에 상기 유성 기어를 배치하여 물리, 화학적인 자극으로부터 상기 유성 기어를 보호할 수 있다.
실시예의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트, 제2 샤프트, 제1 유성기어부 및 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트, 제2 샤프트, 제1 유성기어부 및 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트와 제1 유성기어부의 결합관계를 나타내는 저면도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 제2 샤프트와 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 저면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 나타내는 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트, 제2 샤프트, 제1 유성기어부 및 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트, 제2 샤프트, 제1 유성기어부 및 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 모터의 제1 샤프트와 제1 유성기어부의 결합관계를 나타내는 저면도이고, 도 5는 실시예에 따른 모터의 제2 샤프트와 제2 유성기어부의 결합관계를 나타내는 저면도이다. 도 1에서 x 방향은 축 방향을 의미하며, y 방향은 반경 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모터(1)는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 제1 샤프트(700)와 결합되는 로터(300), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(400), 스테이터(400)의 상측에 배치되는 버스바(500), 로터(300)의 회전을 감지하는 센서부(600), 로터(300)와 함께 회전하는 제1 샤프트(700), 제1 샤프트(700)의 내주면에 접촉되는 제1 유성기어부(800), 제1 샤프트(700) 내에 일부가 배치되는 중공형 제2 샤프트(900), 제2 샤프트(900)의 내주면에 접촉되는 제2 유성기어부(1000) 및 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)를 연결하는 제3 샤프트(1100)를 포함할 수 있다.
여기서, 로터(300)와 스테이터(400)의 전기적 상호 작용에 의해 제1 샤프트(700)는 회전하게 된다. 그리고, 제1 샤프트(700)의 회전은 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)에 의해 감속되어 제2 샤프트(900)에 전달된다. 이때, 제2 샤프트(1000)는 조향장치의 조향축(미도시) 중 출력축에 연결될 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 감소된 알피엠(RPM)을 상기 출력축에 인가할 수 있다.
즉, 상기 모터(1)는 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)를 이용하여 제1 샤프트(700)의 알피엠을 감소시켜 제2 샤프트(900)에 전달한다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 상기 출력축에 감소된 알피엠을 인가할 수 있다.
또한, 상기 모터는 중공형 제1 샤프트(700) 및 제2 샤프트(900) 각각의 내부에 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)를 배치하여 사이즈의 컴팩트화가 가능하다. 이때, 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)는 하우징(100) 내에 배치되기 때문에, 물리, 화학적인 자극으로부터 상기 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)는 보호될 수 있다.
이러한, 상기 모터(1)는 EPS에 사용되는 모터일 수 있다. EPS(Electronic Power Steering System)는, 모터의 구동력으로 조향력을 보조함으로써, 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공하여 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다.
예컨데, 상기 모터(1)는 랙(Rack) 또는 컬럼(Column) 타입의 EPS에도 사용될 수 있다.
또한, 상기 모터(1)는 엑스 바이 와이어 시스템(X BY WIRE SYSTEM)에 이용될 수 있다. 여기서, 상기 엑스 바이 와이어 시스템은 스티어링 휠과 차량의 구동바퀴의 기계적 연결을 분리한 조향 시스템으로써, 스티어링 휠의 회전 신호를 전자제어유니트(ECU)를 통해 입력받고, 입력된 회전 신호를 바탕으로 구동바퀴에 연결된 조향 모터를 작동시켜 차량을 조향할 수 있다. 여기서, 상기 엑스 바이 와이어 시스템은 스티어 바이 와이어 시스템(STEER BY WIRE SYSTEM)이라 불릴 수 있다.
이러한 엑스 바이 와이어 시스템은 기존의 조향 시스템이 갖는 기계적 연결구조를 제거하고, 전선과 같은 전기적 연결을 통해 상기 모터(1)를 제어함으로써, 조향계 구성에 따른 레이아웃 자유도를 증가시키고, 연비를 개선하며, 차륜에서 역입력되는 외란을 제거할 수 있는 등의 장점이 있다.
예컨대, 기존의 조향 시스템의 경우 유니버셜 조인트 등을 통한 기계적 연결구조로 인해 조향 반력을 별도로 생성할 필요가 없지만, 상기 엑스 바이 와이어 시스템의 경우에는 기계적 연결구조가 없기 때문에 모터 등을 이용하여 조향 반력 또는 복원 반력을 생성할 수 있다.
또한, 상기 모터(1)는 모터의 출력에 의해 생성된 알피엠보다 감소된 알피엠(RPM)을 조향축 중 출력축에 인가할 수 있다.
하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터(1)의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 수용공간이 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 수용공간에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 로터(300), 스테이터(400), 버스바(500), 센서부(600), 제1 샤프트(700), 제1 유성기어부(800), 제2 샤프트(900) 및 제2 유성기어부(1000) 등이 배치될 수 있다. 이때, 제1 샤프트(700)는 상기 수용공간에 회전 가능하게 배치된다. 이에, 상기 모터(1)는 제1 샤프트(700)의 상부와 하부에 각각 배치되는 베어링을 더 포함할 수 있다.
하우징(100)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 하우징(100)은 내부에 로터(300), 스테이터(400) 등을 수용할 수 있다. 이때, 하우징(100)의 형상이나 재질은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨데, 하우징(100)은 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 하우징(100)의 내주면은 제1 샤프트(700)의 외주면에 배치되는 제1 베어링(10)의 일측을 지지할 수 있다. 그에 따라, 제1 베어링(10)은 하우징(100)에 대해 제1 샤프트(700)를 회전 가능하게 지지한다.
또한, 하우징(100)의 내부 저면에는 제2 베어링(20)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 베어링(20)의 지지를 위해 하우징(100)의 저면에는 돌출되게 형성된 돌출부(110)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 돌출부(110)에는 제2 베어링(20)이 수용될 수 있다.
커버(200)는 상기 하우징(100)의 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 커버(200)에는 제3 베어링(30)이 배치되어 제1 샤프트(700)의 상부를 회전 가능하게 지지한다.
도 1을 참조하면, 로터(300)는 스테이터(400)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 제1 샤프트(700)가 압입 방식으로 결합될 수 있다. 여기서, 상기 내측이라 함은 중심(C)을 향하는 방향을 의미하고, 외측은 상기 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
그리고, 로터(300)는 스테이터(400)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
로터(300)는 로터 코어(미도시) 및 상기 로터 코어의 외주면에 원주 방향을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 마그넷은 로터 마그넷 또는 드라이브 마그넷이라 불릴 수 있다.
이때, 로터(300)는 상기 로터 코어의 외주면에 복수 개의 마그넷이 배치된 타입으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 로터(300)는 상기 로터 코어의 내부에 상기 마그넷이 배치되는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입으로 형성될 수도 있다.
상기 로터 코어는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 그리고, 로터 코어의 중심(C)에는 제1 샤프트(700)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다.
상기 마그넷은 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)에 감긴 코일(430)과 회전 자계를 형성한다. 이러한 마그넷은 제1 샤프트(700)를 중심으로 원주 방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.
그에 따라, 코일(430)과 마그넷의 전기적 상호 작용으로 로터(300)가 회전하고, 로터(300)의 회전에 연동하여 제1 샤프트(700)가 회전함으로써 상기 모터(1)의 구동력이 발생된다.
한편, 로터(300)는 마그넷이 부착된 로터 코어를 덮도록 배치되는 캔(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 캔은 외부 충격이나 물리, 화학적인 자극으로부터 로터 코어와 마그넷을 보호하면서 로터 코어와 마그넷으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 캔은 로터 코어에서 마그넷이 이탈되는 것을 방지한다.
스테이터(400)는 하우징(100)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 스테이터(400)는 열간압입 방식을 통해 하우징(100)에 결합될 수 있다. 그에 따라, 스테이터(400)는 하우징(100)의 내주면에 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(400)는 로터(300)의 외측에 배치된다. 즉, 스테이터(400)의 내측에는 로터(300)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 스테이터(400)는 스테이터 코어(410), 상기 스테이터 코어(410)에 배치되는 인슐레이터(420) 및 상기 인슐레이터(420)에 권선되는 코일(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430) 사이에 배치되어 코일(430)을 절연시킬 수 있다.
스테이터 코어(410)에는 회전 자계를 형성하는 코일(430)이 권선될 수 있다. 여기서, 스테이터 코어(410)는 하나의 코어로 이루어지거나 복수 개의 분할 코어가 결합되어 이루어질 수 있다.
스테이터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 스테이터 코어(410)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다.
스테이터 코어(410)는 원통 형상의 요크(미도시)와 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 투스에는 코일(430)이 권선될 수 있다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430)을 절연시킨다. 그에 따라, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 코일(430)은 인슐레이터(420)가 배치된 스테이터 코어(410)에 권선될 수 있다.
버스바(500)는 스테이터(400)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 버스바(500)는 스테이터(400)의 코일(430)과 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바(500)는 버스바 바디와 상기 버스바 바디의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 바디는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다. 그리고, 상기 터미널 각각은 스테이터(400)의 코일(430)과 전기적으로 연결될 수 있다.
센서부(600)는 로터(300)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(300)의 현재 위치를 파악함으로써 제1 샤프트(700)의 회전을 감지할 수 있게 한다.
센서부(600)는 센싱 마그넷 조립체(610)와 인쇄회로기판(PCB, 620)을 포함할 수 있다.
센싱 마그넷 조립체(610)는 로터(300)와 연동하도록 제1 샤프트(700)에 결합되어 로터(300)의 위치를 검출되게 한다. 여기서, 센싱 마그넷 조립체(610)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 센싱 마그넷과 상기 센싱 플레이트는 동축을 갖도록 결합될 수 있다.
상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주 방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다.
상기 메인 마그넷은 모터의 로터(300)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다.
상기 서브 마그넷은 상기 메인 마그넷보다 세분화되어 많은 극으로 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하며, 모터의 구동을 더 부드럽게 할 수 있다
상기 센싱 플레이트는 원판 형태의 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 센싱 플레이트의 상면에는 센싱 마그넷이 결합될 수 있다. 그리고 센싱 플레이트는 제1 샤프트(700)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 센싱 플레이트에는 제1 샤프트(700)가 관통하는 홀이 형성된다.
인쇄회로기판(620)에는 센싱 마그넷의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성할 수 있다.
제1 샤프트(700)는 내부에 공간이 형성된 중공형으로 형성될 수 있다.
제1 샤프트(700)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링에 의해 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 제1 샤프트(700)는 로터(300)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 샤프트(700)는 제1 내경(D1)으로 형성된 제1 영역(710), 제2 내경(D2)으로 형성된 제2 영역(720) 및 제1 영역(710)과 제2 영역(720)을 연결하는 제1 연결부(730)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 영역(710), 제2 영역(720) 및 제1 연결부(730)는 일체로 형성될 수 있다.
제1 샤프트(700)의 제1 영역(710)은 외경과 내경(D1)을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 영역(710)의 외주면에는 로터(300)가 배치될 수 있다.
그리고, 제1 영역(710)의 내경(D1)은 제2 영역(720)의 내경(D2)보다 작다. 이때, 제1 영역(710)의 외경은 제2 영역(720)의 내경(D2)보다 작다.
제1 샤프트(700)의 제2 영역(720)은 외경과 내경(D2)을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 제2 영역(720)의 내주면에는 제1 유성기어부(800)가 기어 결합될 수 있다. 그에 따라, 제2 영역(720)의 내주면에는 제1 유성기어부(800)의 기어치와 기어 결합되는 기어치가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 영역(720)의 내주면에 형성된 기어치는 제1 기어치라 불릴 수 있다.
이때, 제2 영역(720)의 내경(D2)은 제1 유성기어부(800)의 외경과 동일할 수 있다. 그리고, 제2 영역(720)의 외경은 로터(300)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.
제1 샤프트(700)의 제1 연결부(730)는 반경 방향으로 소정의 폭을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 제1 연결부(730)의 내측에는 제1 영역(710)의 단부가 연결되고, 제1 연결부(730)의 외측에는 제2 영역(720)의 단부가 연결될 수 있다.
그리고, 제1 연결부(730)의 상부에는 로터(300)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 로터(300)는 제1 연결부(730)와 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
제1 유성기어부(800)는 제1 샤프트(700)의 회전에 연동하여 회전한다.
제1 유성기어부(800)는 제1 샤프트(700)의 내주면과 기어 결합할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 영역(720)의 내주면에는 제1 유성기어부(800)가 기어 결합될 수 있다. 그에 따라, 제1 샤프트(700)의 회전은 제1 유성기어부(800)에 의해 감속될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 유성기어부(800)는 제1 썬기어(810) 및 상기 제1 썬기어(810)의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제1 유성기어(820)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 유성기어(820)는 상기 제2 영역(720)의 내주면에 접촉되어 기어 결합을 할 수 있다. 즉, 평면상 상기 제2 영역(720)의 내주면과 제1 썬기어(810) 사이에는 상기 제1 유성기어(820)가 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 썬기어(810)의 외경(D5)은 상기 제1 유성기어(820)의 외경(D6)보다 클 수 있다.
제2 샤프트(900)는 내부에 공간이 형성된 중공형으로 형성될 수 있다.
제2 샤프트(900)는 제1 샤프트(700)의 내에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 샤프트(900)는 제1 유성기어부(800), 제2 유성기어부(1000) 및 제3 샤프트(1100)에 의해 제1 샤프트(700)의 내에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 그에 따라, 제2 샤프트(900)는 제1 샤프트(700)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다. 다만, 제1 샤프트(700)와 제2 샤프트(900) 사이에 배치되는 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)에 의해 제2 샤프트(900)의 회전은 감속될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제2 샤프트(900)는 제3 내경(D3)으로 형성된 제3 영역(910), 제4 내경(D4)으로 형성된 제4 영역(920) 및 제3 영역(910)과 제4 영역(920)을 연결하는 제2 연결부(930)를 포함할 수 있다. 여기서, 제3 영역(910), 제4 영역(920) 및 제2 연결부(930)는 일체로 형성될 수 있다.
제2 샤프트(900)의 제3 영역(910)은 외경과 내경(D1)을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제2 샤프트(900)의 제3 영역(910)은 제1 영역(710)의 내측에 배치될 수 있다. 그리고, 제4 영역(920) 및 제2 연결부(930)가 제2 영역(720) 내에 배치되도록 제3 영역(910)의 하부측 일부는 제2 영역(720)의 내측에 배치될 수 있다.
그리고, 제3 영역(910)의 내경(D3)은 제4 영역(920)의 내경(D4)보다 작다. 이때, 제3 영역(910)의 외경은 제4 영역(920)의 내경(D4)보다 작다.
제2 샤프트(900)의 제4 영역(920)은 외경과 내경(D4)을 갖는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 제4 영역(920)의 내주면에는 제2 유성기어부(1000)가 기어 결합될 수 있다. 그에 따라, 제4 영역(920)의 내주면에는 제2 유성기어부(1000)의 기어치와 기어 결합되는 기어치가 형성될 수 있다. 여기서, 제4 영역(920)의 내주면에 형성된 기어치는 제2 기어치라 불릴 수 있다.
이때, 제4 영역(920)의 내경(D4)은 제2 유성기어부(1000)의 외경과 동일할 수 있다. 그리고, 제4 영역(920)의 외경은 로터(300)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 제4 영역(920)은 제2 영역(720)의 내측에 회전 가능하게 배치되기 때문에, 제4 영역(920)의 외경은 제2 영역(720)의 내경(D2)보다 작다.
그리고, 제4 영역(920)은 제1 샤프트(700)의 제1 연결부(730)의 하부에 배치될 수 있다.
한편, 제2 샤프트(900)의 반경 방향에 대한 지지를 고려하여 제2 영역(720)의 내주면과 제4 영역(920)의 외주면 사이에는 베어링(미도시)이 더 배치될 수 있다. 여기서, 제2 영역(720)의 내주면과 제4 영역(920)의 외주면 사이에는 베어링은 제4 베어링이라 불릴 수 있다.
제2 샤프트(900)의 제2 연결부(930)는 반경 방향으로 소정의 폭을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다. 그에 따라, 제2 연결부(930)의 내측에는 제3 영역(910)의 단부가 연결되고, 외측에는 제4 영역(920)의 단부가 연결될 수 있다.
그리고, 제2 연결부(930)의 상부에는 제1 연결부(730)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 연결부(730)는 제2 연결부(930)와 축 방향으로 오버랩될 수 있다.
제2 유성기어부(1000)는 제1 유성기어부(800)의 회전에 연동하여 회전한다. 이때, 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)는 제3 샤프트(1100)에 의해 연결될 수 있다.
제2 유성기어부(1000)는 제2 샤프트(900)의 내주면과 기어 결합할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제4 영역(920)의 내주면에는 제2 유성기어부(1000)가 기어 결합될 수 있다. 그에 따라, 제2 샤프트(900)의 회전은 제2 유성기어부(1000)에 의해 감속될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2 유성기어부(1000)는 제2 썬기어(1010) 및 상기 제2 썬기어(1010)의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제2 유성기어(1020)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 유성기어(1020)는 상기 제4 영역(920)의 내주면에 접촉되어 기어 결합을 할 수 있다. 즉, 평면상 상기 제4 영역(920)의 내주면과 제2 썬기어(1010) 사이에는 상기 제2 유성기어(1020)가 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 썬기어(1010)의 외경(D7)은 상기 제2 유성기어(1020)의 외경(D8)보다 클 수 있다. 이때, 제2 썬기어(1010)의 외경(D7)은 제1 썬기어(810)의 외경(D5)보다 작을 수 있다. 즉, 제1 썬기어(810)의 외경(D5)은 제2 썬기어(1010)의 외경(D7)보다 클 수 있다.
제3 샤프트(1100)는 제1 유성기어부(800)의 회전을 제2 유성기어부(1000)에 전달한다. 여기서, 제3 샤프트(1100)는 제1 썬기어(810)와 제2 썬기어(1010)의 중심을 연결할 수 있다.
이때, 제3 샤프트(1100)의 하부측 단부는 제2 베어링(20)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 모터(1)는 제1 샤프트(700)의 제2 영역(720)과 제2 샤프트(900)의 제4 영역(920) 각각에 기어비가 다른 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)를 배치하여 상기 모터(1)의 출력에 의해 생성된 알피엠보다 감소된 알피엠을 조향축 중 출력축에 인가할 수 있다.
그리고, 제1 샤프트(700)의 제2 영역(720)과 제2 샤프트(900)의 제4 영역(920) 각각에 기어비가 다른 제1 유성기어부(800)와 제2 유성기어부(1000)를 각각 배치할 수 있기 때문에, 상기 모터(1)의 사이즈를 컴팩트화할 수 있다.
그리고, 제1 샤프트(700)의 제1 영역(710)의 내경(D1)보다 제2 영역(720)의 내경(D2)을 크게 형성하기 때문에, 제1 유성기어부(800)의 직경을 최대화할 수 있다. 그에 따라, 제1 유성기어부(800)에 배치되는 제1 썬기어(810)와 제1 유성기어(820)의 기어비를 조절하여 감속비를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 샤프트(900)의 제3 영역(910)의 내경(D3)보다 제4 영역(920)의 내경(D4)을 크게 형성하기 때문에, 제2 유성기어부(1000)의 직경을 최대화할 수 있다. 그에 따라, 제2 유성기어부(1000)에 배치되는 제2 썬기어(1010)와 제2 유성기어(1020)의 기어비를 조절하여 감속비를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
<부호의 설명>
1: 모터, 100: 하우징, 200: 커버, 300: 로터, 400: 스테이터, 410: 스테이터 코어, 420: 인슐레이터, 430: 코일, 500: 버스바, 600: 센서부, 700: 제1 샤프트, 800: 제1 유성기어부, 900: 제2 샤프트, 1000: 제2 유성기어부, 1100: 제3 샤프트

Claims (14)

  1. 중공형 제1 샤프트;
    상기 제1 샤프트와 결합하는 로터;
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터;
    상기 제1 샤프트 내에 배치되는 중공형 제2 샤프트;
    상기 제1 샤프트의 내주면에 접촉되는 제1 유성기어부;
    상기 제2 샤프트의 내주면에 접촉되는 제2 유성기어부; 및
    상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부를 연결하는 제3 샤프트를 포함하고,
    상기 제1 샤프트의 회전은 상기 제1 유성기어부와 상기 제2 유성기어부에 의해 감속되어 상기 제2 샤프트에 전달되는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 샤프트는
    제1 내경으로 형성된 제1 영역,
    제2 내경으로 형성된 제2 영역 및
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 연결하는 제1 연결부를 포함하고,
    상기 제1 영역의 외주면에는 상기 로터가 배치되며,
    상기 제2 영역의 내주면에는 상기 제1 유성기어부가 배치되고,
    상기 제1 내경은 상기 제2 내경보다 작은 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 샤프트 내측에 회전 가능하게 배치되는 상기 제2 샤프트는
    제3 내경으로 형성된 제3 영역,
    제4 내경으로 형성된 제4 영역 및
    상기 제3 영역과 상기 제4 영역을 연결하는 제2 연결부를 포함하고,
    상기 제4 영역의 내주면에는 상기 제2 유성기어부가 배치되고,
    상기 제3 내경은 상기 제4 내경보다 작은 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부의 상부에 배치되는 상기 로터는 상기 제1 연결부와 축 방향으로 오버랩되는 모터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 영역의 내측에 배치되는 상기 제4 영역은 상기 제1 연결부의 하부에 배치되는 모터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유성기어부는 제1 썬기어 및 상기 제1 썬기어의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제1 유성기어를 포함하고,
    상기 제1 유성기어는 상기 제2 영역의 내주면에 접촉되는 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 썬기어의 외경은 상기 제1 유성기어의 외경보다 큰 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유성기어부는 제2 썬기어 및 상기 제2 썬기어의 외주면을 따라 회전하는 복수 개의 제2 유성기어를 포함하고,
    상기 제2 유성기어는 상기 제4 영역의 내주면에 접촉되는 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 썬기어의 외경은 상기 제2 유성기어의 외경보다 큰 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 샤프트는 상기 제1 썬기어와 상기 제2 썬기어의 중심을 연결하는 모터.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 하우징을 더 포함하고,
    반경 방향을 기준으로 상기 하우징의 내주면과 상기 제2 영역의 외주면 사이에는 제1 베어링이 배치되는 모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성기어부의 외경은 상기 제2 유성기어부의 외경보다 큰 모터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제3 샤프트의 단부는 하우징의 저면에 배치되는 제2 베어링에 결합하는 모터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 샤프트의 단부는 조향장치의 출력축에 연결되는 모터.
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