WO2021230611A1 - 모터 - Google Patents

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WO2021230611A1
WO2021230611A1 PCT/KR2021/005859 KR2021005859W WO2021230611A1 WO 2021230611 A1 WO2021230611 A1 WO 2021230611A1 KR 2021005859 W KR2021005859 W KR 2021005859W WO 2021230611 A1 WO2021230611 A1 WO 2021230611A1
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WO
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magnet
rotor core
rotor
disposed
protrusion
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PCT/KR2021/005859
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Inventor
우승훈
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
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    • 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
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the embodiment relates to a motor.
  • the electric power steering system is a device that enables the driver to drive safely by ensuring the turning stability of the vehicle and providing a quick recovery force.
  • Such an electric steering system controls the driving of a steering shaft of a vehicle by driving a motor through an electronic control unit (ECU) according to driving conditions detected by a vehicle speed sensor, a torque angle sensor, and a torque sensor.
  • ECU electronice control unit
  • the motor includes a stator and a rotor.
  • the rotor may include a rotor core and a magnet disposed on the rotor core.
  • cogging torque may occur due to a difference in permeability of air between the stator, which is made of metal, and the air in the slot open, which is an empty space.
  • the rotor core and the magnet are composed of a plurality of pucks, and each puck is combined to implement a skew.
  • the embodiment is intended to solve the above problems, and an object thereof is to provide a motor capable of greatly reducing the cogging torque.
  • a rotor and a stator disposed to correspond to the rotor are included, wherein the rotor includes a rotor core and a magnet disposed on the rotor core, and the rotor core is disposed in an axial direction.
  • a first rotor core and a second rotor core are included, and the magnet includes a first magnet disposed on the first rotor core, and a second magnet disposed on the second rotor core and spaced apart from the first magnet,
  • the side of the first magnet may have a first inclination with respect to the axial direction, and the side of the second magnet may have a second inclination with respect to the axial direction.
  • the first magnet includes a first unit magnet and a second unit magnet spaced apart from the first unit magnet
  • the second magnet includes a third unit magnet and a fourth unit magnet spaced apart from the third unit magnet.
  • a unit magnet may be included, wherein the first unit magnet and the third unit magnet may have the same polarity, and the first unit magnet and the second unit magnet may have different polarities.
  • the first slope and the second slope may be the same as each other.
  • the first slope and the second slope may be different from each other.
  • the side surface of the first magnet and the side surface of the second magnet may be disposed on the same plane.
  • the side surface of the first magnet and the side surface of the second magnet may be disposed on the same plane.
  • the side surface of the first magnet and the side surface of the second magnet may not be disposed on the same plane.
  • a rotor and a stator disposed to correspond to the rotor are included, wherein the rotor includes a rotor core and a magnet disposed on the rotor core, and the rotor core is disposed in an axial direction.
  • the magnet includes a first magnet disposed on the first rotor core and a second magnet disposed on the second rotor core, wherein the first magnet is disposed in an axial direction a first unit magnet and a second unit magnet having a side inclined at a first inclination with respect to the second magnet, wherein the second magnet has a third unit magnet and a fourth unit magnet having a side inclined at a second inclination with respect to the axial direction Including, the first unit magnet and the second unit magnet may be spaced apart from each other.
  • the first rotor core may include a first protrusion
  • the second rotor core may include a second protrusion that is offset from the first protrusion at a predetermined angle.
  • the first rotor core may have a first protrusion and the second rotor core may have a second protrusion, and the first protrusion and the second protrusion may be positioned on the same inclined line.
  • a rotor and a stator disposed to correspond to the rotor are included, wherein the rotor includes a rotor core and a plurality of magnets disposed on the rotor core, and the rotor core includes the plurality of magnets.
  • a protrusion disposed between two magnets adjacent to each other in a middle circumferential direction may be included, and the protrusion may be disposed to be inclined with respect to the axial direction.
  • the rotor core includes a first rotor core and a second rotor core
  • the protrusions have a first protrusion protruding from the first rotor core to have a first inclination and a second inclination from the second rotor core. It may include a second protrusion protruding so as to have.
  • the first protrusion and the second protrusion may be arranged to be offset from each other at a predetermined angle.
  • the first protrusion and the second protrusion may be positioned on the same inclined line.
  • the first slope and the second slope may be the same as each other.
  • the first slope and the second slope may be different from each other.
  • the first slope and the second slope are tan ⁇ values, respectively, and ⁇ in tan ⁇ may be calculated through Equation 1 below.
  • A is the number of poles of the magnet.
  • the offset may be calculated through Equation 2 below.
  • A is the number of poles of the magnet.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to an embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing a rotor
  • FIG. 3 is a view showing the rotor core shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a magnet
  • FIG. 7 is a perspective view of another type of rotor having an offset
  • Figure 8 is a view showing the magnet shown in Figure 7,
  • FIG. 10 is a perspective view of the rotor core shown in FIG. 7;
  • FIG. 11 is a side view of the rotor shown in FIG. 10 .
  • the direction parallel to the longitudinal direction (up and down direction) of the shaft is called the axial direction
  • the direction perpendicular to the axial direction with respect to the shaft is called the radial direction
  • the direction along a circle having a radial radius around the shaft is the circumference called the direction.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a motor according to an embodiment.
  • the motor according to the embodiment includes a shaft 100 , a rotor 200 , a stator 300 , an insulator 400 , a housing 500 , a bus bar 600 , a sensing unit 700 , and a substrate. (800).
  • inside indicates a direction from the housing 500 to the shaft 100, which is the center of the motor
  • outside indicates a direction opposite to the inside, which is a direction from the shaft 100 to the direction of the housing 500.
  • the circumferential direction or the radial direction is based on the axis center, respectively.
  • the shaft 100 may be coupled to the rotor 200 .
  • the shaft 100 When electromagnetic interaction occurs between the rotor 200 and the stator 300 through the supply of current, the rotor 200 rotates and the shaft 100 rotates in conjunction therewith.
  • the shaft 100 is rotatably supported by a bearing 10 .
  • the shaft 100 may be connected to a steering device of a vehicle to transmit power.
  • the rotor 200 rotates through electrical interaction with the stator 300 .
  • the rotor 200 may be disposed inside the stator 300 .
  • the rotor 200 may include a rotor core 210 and a magnet 220 disposed on the rotor core 210 .
  • the rotor 200 may be of the SPM type in which the magnet 220 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 210 .
  • the stator 300 is disposed outside the rotor 200 .
  • the stator 300 may include a stator core 300A, a coil 300B, and an insulator 400 mounted on the stator core 300A.
  • the coil 300B may be wound around the insulator 400 .
  • the insulator 400 is disposed between the coil 300B and the stator core 300A, and serves to electrically insulate the stator core 300A and the coil 300B from each other.
  • the coil 300B causes an electrical interaction with the magnet of the rotor 200 .
  • the stator 300 and the rotor 200 are disposed inside the housing 500 .
  • the bus bar 600 is disposed above the stator 300 .
  • the bus bar 600 includes a bus bar holder (not shown) made of an insulating material and a plurality of terminals (not shown) coupled to the bus bar holder.
  • the bus bar holder is formed of an insulating material to prevent a plurality of terminals from being connected to each other.
  • the plurality of terminals connect the coils 300B wound around the stator core 300A to each other to apply a current to each coil.
  • the sensing unit 700 may be coupled to the shaft 100 .
  • the sensing unit 700 includes a sensing plate 700A and a sensing magnet 700B disposed on the sensing plate.
  • a sensor for sensing the magnetic force of the sensing magnet 700B may be disposed on the substrate 800 .
  • the sensor may be a Hall IC, and serves to sense the magnetic flux of the sensing magnet of the sensing unit 700 coupled to the shaft 100 .
  • the sensing unit 700 and the substrate 800 perform a function for detecting the position of the rotor 200 by sensing the magnetic flux changing according to the rotation.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the rotor
  • FIG. 3 is a view showing the rotor core shown in FIG. 2 .
  • the rotor 200 may include a rotor core 210 and a magnet 220 .
  • the rotor core 210 may include a first rotor core 210A and a second rotor core 210B.
  • the magnet 220 may be disposed on the outer peripheral surfaces of the first rotor core 210A and the second rotor core 210B, respectively.
  • the first rotor core 210A and the second rotor core 210B may be stacked in an axial direction.
  • two first rotor cores 210A and one second rotor core 210B are disposed, and in the axial direction, the second rotor core 210B is disposed between the two first rotor cores 210A.
  • the rotor core 210 may include a plurality of protrusions 211 protruding from the outer circumferential surface.
  • the plurality of protrusions 211 may be disposed at regular intervals along the circumferential direction of the rotor core 210 . These protrusions 211 are for guiding the magnet 220 and fixing it to the rotor core 210 .
  • the protrusion 211 disposed on the first rotor core 210 will be referred to as a first protrusion 211A
  • the protrusion 211 disposed on the second rotor core 210 will be referred to as a second protrusion 211B.
  • the magnet 220 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 210 .
  • the magnet 220 disposed on the first rotor core 210 will be referred to as a first magnet 220A
  • the magnet 220 disposed on the second rotor core 210 will be referred to as a second magnet 220B.
  • the first magnet 220A and the second magnet 220B may be disposed to be spaced apart from each other.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the magnet 220
  • FIG. 5 is a view of the magnet 220 in the radial direction of the rotor.
  • the magnet 220 may have a hexahedral shape including both sides.
  • the first magnet 220A may include a first unit magnet 220Aa and a second unit magnet 220Ab.
  • the first unit magnet 220Aa and the second unit magnet 220Ab are disposed to be spaced apart from each other, and disposed adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor 200 .
  • the second magnet 220B may include a third unit magnet 220Ba and a fourth unit magnet 220Bb.
  • the third unit magnet 220Ba and the fourth unit magnet 220Bb are disposed to be spaced apart from each other, and disposed adjacent to each other in the circumferential direction of the rotor 200 .
  • the polarity of the first unit magnet 220Aa and the polarity of the third unit magnet 220Ba may be the same, and the polarity of the first unit magnet 220Aa and the second unit magnet 220Ab may be different from each other. For example, if the first unit magnet 220Aa has an N pole, the second unit magnet 220Ab may have an S pole, and the third unit magnet 220Ba may have an N pole.
  • the magnet 220 is formed with an inclined side surface.
  • the side surface 221A of the first magnet 220A has a first inclination with respect to the axial direction.
  • the first inclination is the degree of inclination of the side surface 221A of the first magnet 220A with respect to the reference line L, and when the first magnet 220A is viewed in the radial direction of the rotor 200, the first It may correspond to a ratio of the first distance L1 to the height h1.
  • the reference line L is an imaginary line parallel to the axial direction
  • the first height h1 is a linear distance between the upper and lower surfaces of the first magnet 220A in the axial direction
  • the first distance L1 may correspond to the distance from the intersection P1 with the lower surface of the first magnet 220A to the end of the lower surface of the first magnet 220A.
  • the side surface 221A of the first unit magnet 220Aa of the first magnet 220A and the side surface 221A of the second unit magnet 220Ab may be formed to have a first inclination, respectively.
  • the second inclination is the degree of inclination of the side surface 221B of the second magnet 220B with respect to the reference line L, and when the second magnet 220B is viewed in the radial direction of the rotor 200 , the second It may correspond to a ratio of the second distance L2 to the height h2.
  • the reference line (L) is an imaginary line parallel to the axial direction
  • the second height (h2) is a straight line distance between the upper surface 223A and the lower surface 222A of the second magnet 220B with respect to the axial direction
  • the second distance L2 may correspond to a distance from the intersection P2 with the lower surface 222A of the second magnet 220B to the end of the lower surface 222A of the second magnet 220B.
  • the side surface 221A of the third unit magnet 220Ba of the second magnet 220B and the side surface 221A of the fourth unit magnet 220Bb may each be formed to have a second inclination.
  • the first magnet 220A and the second magnet 220B may be formed to be the same as the first inclination and the second inclination in the drawing. However, the present invention is not limited thereto, and the first magnet 220A and the second magnet 220B may be respectively formed so that the first inclination and the second inclination are different from each other.
  • the positions of the first magnet 220A and the second magnet 220B may be determined such that the side surface 221A of the first magnet 220A and the side surface 221A of the second magnet 220B are disposed on the same plane.
  • the magnet 220 Since the side 221A of the magnet 220 is inclined to the reference line L, the magnet 220 not only secures a skew angle between the first rotor core 210A and the second rotor core 210B. Since the skew angle can be linearly secured even in the first rotor core 210A itself or the second rotor core 210B itself, there is an advantage in that the cogging torque can be very effectively offset.
  • FIG. 6 is a side view 221A of the rotor core 210 .
  • the first rotor core 210A may include a first protrusion 211A.
  • the first protrusion 211A protrudes from the outer circumferential surface of the first rotor core 210A.
  • the first protrusion 211A may be long in the axial direction.
  • the first protrusion 211A may be inclined to correspond to the inclined side surface 221A of the first magnet 220A. Specifically, the first protrusion 211A has a third inclination inclined with respect to the axial direction.
  • the third inclination is the degree of inclination of the first protrusion 211A with respect to the reference line L, and when the first protrusion 211A is viewed in the radial direction of the rotor 200, the third height h3 is It may correspond to a ratio of the distance L3.
  • the reference line (L) is an imaginary line parallel to the axial direction
  • the third height (h3) is a linear distance between the upper end and the lower end of the first protrusion (211A) in the axial direction
  • the third distance (L3) may correspond to the separation distance between the lower end of the first protrusion 211A and the reference line L.
  • the second rotor core 210B may include a second protrusion 211B.
  • the second protrusion 211B protrudes from the outer peripheral surface of the second rotor core 210B. Also, the second protrusion 211B may be elongated in the axial direction.
  • the second protrusion 211B may be inclined to correspond to the inclined side surface 221B of the second magnet 220B. Specifically, the second protrusion 211B has a fourth inclination inclined with respect to the axial direction.
  • the fourth inclination is the degree of inclination of the second protrusion 211B with respect to the reference line L.
  • the fourth inclination is the fourth height h4 with respect to the fourth height h4. It may correspond to a ratio of the distance L4.
  • the reference line (L) is an imaginary line parallel to the axial direction
  • the fourth height (h4) is a straight distance between the upper end and the lower end of the third protrusion 211 in the axial direction
  • the fourth distance (L4) may correspond to the separation distance between the lower end of the fourth protrusion 211 and the reference line L.
  • the third slope and the fourth slope may be the same.
  • the first protrusion 211A and the second protrusion 211B may be positioned on the same inclined line M. As shown in FIG.
  • first slope, the second slope, the third slope, and the fourth slope are tan ⁇ values, respectively, and ⁇ in tan ⁇ may be calculated through Equation 1 below.
  • A is the number of poles of the magnet 220 .
  • the range of ⁇ is 10° to 20°
  • the first slope, the second slope, the third slope, and the fourth slope may be within 0.65 to 2.24, respectively.
  • FIG. 7 is a perspective view of another type of rotor having an offset
  • FIG. 8 is a view showing the magnet 220 shown in FIG. 7
  • FIG. 9 is a view looking at the magnet 220 in the radial direction of the rotor.
  • the first magnet 220A and the second magnet 220B are offset O1 at a predetermined angle with respect to the circumferential direction of the rotor 200 . It is twisted and arranged to have The side surface 221A of the first magnet 220A is formed to have a first inclination, the second magnet 220B is formed to have a second inclination, and the side surface 221A and the second magnet of the first magnet 220A are formed to have a second inclination.
  • the side surfaces 221B of 220B are not coplanar.
  • the offset O1 is based on the center of the rotor 200 .
  • the offset O1 is a reference line T1 passing the lower end of the side surface 211A of the first magnet 200A in a direction parallel to the axial direction and the upper end of the side surface 211B of the second magnet 200B in the axial direction and It may be represented by an angle corresponding to between the reference lines T2 passing in a parallel direction.
  • the side surface 221A of the first magnet 220A is disposed to be spaced apart from the side surface 221A of the second magnet 220B by an offset O1. This is to further secure a skew angle to increase the offsetting effect of the cogging torque within the range of the first inclination and the second inclination.
  • FIG. 10 is a perspective view of the rotor core 210 shown in FIG. 7
  • FIG. 11 is a side view 221A of the rotor shown in FIG. 10 .
  • the first protrusion 211A and the second protrusion 211B are. Doedoe arranged to have a third inclination and a fourth inclination, respectively, corresponding to the positions of the first magnet 220A and the second magnet 220B, an offset O2 that is a predetermined angle with respect to the circumferential direction of the rotor 200 . It is twisted and arranged to have
  • the offset O2 is between a reference line T3 passing the lower end of the first protrusion 211A in a direction parallel to the axial direction and a reference line T4 passing the lower end of the second protrusion 211B in a direction parallel to the axial direction and It can be expressed as a corresponding angle.
  • the offsets O1 and O2 may be calculated through Equation 2 below.
  • A is the number of poles of the magnet 220 .
  • the offsets O1 and O2 may be ⁇ 7.5° with respect to the circumferential direction.
  • the above-described embodiment can be used for various devices such as vehicles or home appliances.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 로터; 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 로터코어는 축방향으로 배치되는 제1 로터코어와 제2 로터코어를 포함하고, 상기 마그넷은 상기 제1 로터코어에 배치되는 제1 마그넷과, 상기 제2 로터코어에 배치되며 상기 제1 마그넷과 이격된 제2 마그넷을 포함하고, 상기 제1 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제1 기울기를 갖고, 상기 제2 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제2 기울기를 갖는 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.
모터는 스테이터와 로터를 포함한다. 로터는 로터코어와 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함할 수 있다. 로터가 회전하는 과정에서 금속 재질인 스테이터와 빈 공간인 슬롯 오픈의 공기의 투자율 차이로 인하여 코깅 토크가 발생할 수 있다. 이러한 코깅 토크를 줄이기 위하여 로터코어와 마그넷을 복수의 퍽(puck)으로 구성하고, 각각의 퍽을 스큐(skew)가 구현되도록 조합한다.
다만, 스큐가 구현되도록 퍽을 배치하더라도, 코깅 토크의 상쇄효과가 제한적이며, 코깅 토크가 잔존하는 문제점이 있다. 또한, 스큐각 관리가 어려운 문제점이 있다.
이에, 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코깅토크를 크게 줄일 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 로터코어는 축방향으로 배치되는 제1 로터코어와 제2 로터코어를 포함하고, 상기 마그넷은 상기 제1 로터코어에 배치되는 제1 마그넷과, 상기 제2 로터코어에 배치되며 상기 제1 마그넷과 이격된 제2 마그넷을 포함하고, 상기 제1 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제1 기울기를 갖고, 상기 제2 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제2 기울기를 갖는 모터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 마그넷은 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 이격된 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제2 마그넷은 제3 단위 마그넷과 상기 제3 단위 마그넷과 이격된 제4 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제3 단위 마그넷은 서로 같은 극성을 갖고, 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 서로 다른 극성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 마그넷의 측면과 상기 제2 마그넷의 측면은 동일 평면상에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 마그넷의 측면과 상기 제2 마그넷의 측면은 동일 평면상에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 마그넷의 측면과 상기 제2 마그넷과 측면은 동일 평면상에 배치되지 않을 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 로터 및 상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함하고, 상기 로터코어는 축방향으로 배치되는 제1 로터코어와 제2 로터코어를 포함하고, 상기 마그넷은 상기 제1 로터코어에 배치되는 제1 마그넷과 상기 제2 로터코어에 배치되는 제2 마그넷을 포함하고, 상기 제1 마그넷은 축방향에 대해 제1 기울기로 기울어진 측면을 갖는 제1 단위 마그넷 및 제2 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제2 마그넷은 축방향에 대해 제2 기울기로 기울어진 측면을 갖는 제3 단위 마그넷 및 제4 단위 마그넷을 포함하고, 상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 서로 이격될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 로터코어는 제1 돌기를 갖고 상기 제2 로터코어는 제1 돌기와 소정 각도로 옵셋되어 배치된 제2 돌기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 로터코어는 제1 돌기를 갖고 상기 제2 로터코어는 제2 돌기를 갖고, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 동일 경사선상에 위치할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 로터 및상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하고, 상기 로터코어는 상기 복수 개의 마그넷 중 원주방향으로 서로 인접한 두 개의 마그넷 사이에 배치되는 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 축방향에 대해 기울어지게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 로터코어는 제1 로터코어 및 제2 로터코어를 포함하고, 상기 돌기는 상기 제1 로터코어로부터 제1 기울기를 갖도록 돌출된 제1 돌기와 상기 제2 로터코어로부터 제2 기울기를 갖도록 돌출된 제2 돌기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기와 상기 제2돌기는 서로 소정 각도로 옵셋되어 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 동일 경사선상에 위치할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 동일할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 상이할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 기울기 및 상기 제2 기울기는 각각 tanθ 값이며, tanθ에서 θ는 아래 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
<수학식 1>
θ=((360°/A)/3)±5°
여기서, A는 마그넷의 극수이다.
바람직하게는, 상기 옵셋은 아래 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
<수학식 2>
옵셋=±(360°/A)/6
여기서, A는 마그넷의 극수이다.
실시예에 따르면, 코깅토크를 크게 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시예에 따르면, 로터의 스큐각 관리가 용이한 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 로터를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에서 도시한 로터코어를 도시한 도면,
도 4는 마그넷을 도시한 사시도,
도 5는 로터의 반경방향으로 마그넷을 바라본 도면,
도 6은 로터코어의 측면도,
도 7은 옵셋을 갖는 다른 형태의 로터의 사시도,
도 8은 도 7에서 도시한 마그넷을 도시한 도면,
도 9는 로터의 반경방향으로 마그넷을 바라본 도면,
도 10은 도 7에서 도시한 로터코어의 사시도,
도 11은 도 10에서 도시한 로터의 측면도이다.
샤프트의 길이 방향(상하 방향)과 평행한 방향을 축방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 축방향과 수직한 방향을 반경 방향이라 하고, 샤프트를 중심으로 반경 방향의 반지름을 갖는 원을 따라가는 방향을 원주 방향이라 부른다.
도 1은 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 샤프트(100), 로터(200), 스테이터(300), 인슐레이터(400), 하우징(500), 버스바(600), 센싱부(700) 및 기판(800)을 포함할 수 있다. 이하, 내측이라 함은 하우징(500)에서 모터의 중심인 샤프트(100)을 향하는 방향을 나타내며, 외측이라 함은 샤프트(100)에서 하우징(500)의 방향을 향하는 방향인 내측의 반대 방향을 나타낸다. 또한, 이하. 원주방향 또는 반경방향은 각각 축중심을 기준으로 한다.
샤프트(100)는 로터(200)에 결합될 수 있다. 전류 공급을 통해 로터(200)와 스테이터(300)에 전자기적 상호 작용이 발생하면, 로터(200)가 회전하고 이에 연동하여 샤프트(100)가 회전한다. 샤프트(100)는 베어링(10)에 의해 회전 가능하게 지지되다. 샤프트(100)는 차량의 조향장치와 연결되어 동력을 전달할 수 있다.
로터(200)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 로터(200)는 스테이터(300)의 내측에 배치될 수 있다. 로터(200)는 로터코어(210)와 로터코어(210)에 배치되는 마그넷(220)을 포함할 수 있다. 이때 로터(200)는 마그넷(220)이 로터코어(210)의 외주면에 배치되는 SPM Type 일 수 있다.
스테이터(300)는 로터(200)의 외측에 배치된다. 스테이터(300)는 스테이터 코어(300A), 코일(300B) 및 스테이터 코어(300A)에 장착되는 인슐레이터(400)를 포함할 수 있다. 코일(300B)은 인슐레이터(400)에 감길 수 있다. 인슐레이터(400)는 코일(300B)과 스테이터 코어(300A) 사이에 배치되어, 스테이터 코어(300A)와 코일(300B) 간을 서로 전기적으로 절연시켜주는 역할을 한다. 코일(300B)은 로터(200)의 마그넷과 전기적 상호 작용을 유발한다.
하우징(500)의 내측에는 스테이터(300)와 로터(200)가 배치된다.
버스바(600)는 스테이터(300)의 상측에 배치된다. 버스바(600)는 절연 재질의 버스바 홀더(미도시)와 버스바 홀더와 결합하는 복수개의 터미널(미도시)을 포함한다. 이때, 버스바 홀더는 절연 재질로 형성되어 복수개의 터미널 간 서로 연결되어 접속되는 것을 방지한다. 또한, 복수개의 터미널은 스테이터 코어(300A)에 감긴 코일(300B)들을 서로 연결하여 각각의 코일에 전류를 인가하는 기능을 수행한다.
센싱부(700)는 샤프트(100)에 결합될 수 있다. 센싱부(700)는 센싱 플레이트(700A)와 센싱 플레이트 상부에 배치되는 센싱 마그넷(700B)을 포함한다. 기판(800)은 센싱 마그넷(700B)의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 이때, 센서는 홀 IC(Hall IC)일 수 있으며, 샤프트(100)과 결합된 센싱부(700)의 센싱 마그넷의 자속을 감지하는 역할을 수행한다. 회전에 따라 변화하는 자속을 감지하여 센싱부(700)와 기판(800)은 로터(200)의 위치를 검출하기 위한 기능을 수행한다.
도 2는 로터를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 도시한 로터코어를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로터(200)는 로터코어(210)와 마그넷(220)을 포함할 수 있다.
로터코어(210)는 제1 로터코어(210A)와 제2 로터코어(210B)를 포함할 수 있다. 마그넷(220)은 제1 로터코어(210A) 및 제2 로터코어(210B)의 외주면에 각각 배치될 수 있다. 제1 로터코어(210A)와 제2 로터코어(210B)는 축방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 2개의 제1 로터코어(210A)와 1개의 제2 로터코어(210B)가 배치되고, 축방향으로 제2 로터코어(210B)는 2개의 제1 로터코어(210A) 사이에 배치될 수 있다.
로터코어(210)는 외주면에서 돌출된 복수 개의 돌기(211)를 포함할 수 있다. 복수 개의 돌기(211)는 로터코어(210)의 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 이러한 돌기(211)는 마그넷(220)을 가이드하고 로터코어(210)에 고정하기 위한 것이다. 이하, 제1 로터코어(210)에 배치된 돌기(211)를 제1 돌기(211A)라 하고, 제2 로터코어(210)에 배치된 돌기(211)를 제2 돌기(211B)라 한다.
마그넷(220)은 로터코어(210)의 외주면에 배치된다. 이하, 제1 로터코어(210)에 배치된 마그넷(220)을 제1 마그넷(220A)이라 하고, 제2 로터코어(210)에 배치된 마그넷(220)을 제2 마그넷(220B)이라 한다. 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
도 4는 마그넷(220)을 도시한 사시도이고, 도 5는 로터의 반경방향으로 마그넷(220)을 바라본 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 마그넷(220)은 양 측면을 포함하는 육면체 형상을 가질 수 있다. 제1 마그넷(220A)은 제1 단위 마그넷(220Aa)과 제2 단위 마그넷(220Ab)을 포함할 수 있다. 제1 단위 마그넷(220Aa)과 제2 단위 마그넷(220Ab)은 서로 이격되어 배치되되, 로터(200)의 원주방향을 기준으로 인접하여 배치된다. 제2 마그넷(220B)은 제3 단위 마그넷(220Ba)과 제4 단위 마그넷(220Bb)을 포함할 수 있다. 제3 단위 마그넷(220Ba)과 제4 단위 마그넷(220Bb)은 서로 이격되어 배치되되, 로터(200)의 원주방향을 기준으로 인접하여 배치된다.
제1 단위 마그넷(220Aa)의 극성과 제3 단위 마그넷(220Ba)의 극성은 동일하고, 제1 단위 마그넷(220Aa)과 제2 단위 마그넷(220Ab)은 극성이 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 단위 마그넷(220Aa)이 N극이라면, 제2 단위 마그넷(220Ab)은 S극이며, 제3 단위 마그넷(220Ba)은 N극일 수 있다.
코깅토크의 상쇄효과를 높이기 위하여 이러한 마그넷(220)은 측면이 경사지게 형성된다. 구체적으로, 제1 마그넷(220A)의 측면(221A)은 축방향에 대해 기울어진 제1 기울기를 갖는다. 여기서, 제1 기울기는, 기준선(L)에 대한 제1 마그넷(220A)의 측면(221A)의 기울어진 정도로서, 제1 마그넷(220A)을 로터(200)의 반경방향으로 바라보았을 때, 제1 높이(h1)에 대한 제1 거리(L1)의 비에 해당할 수 있다.
여기서, 기준선(L)은 축방향과 평행인 가상의 선이며, 제1 높이(h1)는 축방향을 기준으로 제1 마그넷(220A)의 상면과 하면의 직선 거리이며, 제1 거리(L1)는 제1 마그넷(220A)의 하면과 교점(P1)에서 제1 마그넷(220A)의 하면의 끝단까지의 거리에 해당할 수 있다. 제1 마그넷(220A)의 제1 단위 마그넷(220Aa)의 측면(221A)과 제2 단위 마그넷(220Ab)의 측면(221A)은 각각 제1 기울기를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 제2 기울기는, 기준선(L)에 대한 제2 마그넷(220B)의 측면(221B)의 기울어진 정도로서, 제2 마그넷(220B)을 로터(200)의 반경방향으로 바라보았을 때, 제2 높이(h2)에 대한 제2 거리(L2)의 비에 해당할 수 있다.
여기서, 기준선(L)은 축방향과 평행인 가상의 선이며, 제2 높이(h2)는 축방향을 기준으로 제2 마그넷(220B)의 상면(223A)과 하면(222A)의 직선 거리이며, 제2 거리(L2)는 제2 마그넷(220B)의 하면(222A)과 교점(P2)에서 제2 마그넷(220B)의 하면(222A)의 끝단까지의 거리에 해당할 수 있다. 제2 마그넷(220B)의 제3 단위 마그넷(220Ba)의 측면(221A)과 제4 단위 마그넷(220Bb)의 측면(221A)은 각각 제2 기울기를 갖도록 형성될 수 있다.
도면에서 제1 기울기와 제2 기울기 동일하도록, 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)이 형성될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 기울기와 제2 기울기가 서로 상이하도록 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)이 각각 형성될 수 있다.
한편, 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)의 위치는, 제1 마그넷(220A)의 측면(221A)과 제2 마그넷(220B)의 측면(221A)은 동일 평면상에 배치되도록 결정될 수 있다.
이러한 마그넷(220)은 측면(221A)이 기준선(L)에 경사지게 배치되기 때문에, 제1 로터코어(210A)와 제2 로터코어(210B) 사이에서 스큐각을 확보할 뿐만 아니라. 제1 로터코어(210A) 자체 또는 제2 로터코어(210B) 자체에서도 선형적으로 스큐각을 확보할 수 있기 때문에 코깅토크를 매우 효과적으로 상쇄시킬 수 있는 이점이 있다.
도 6은 로터코어(210)의 측면(221A)도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면(222A), 제1 로터코어(210A)는 제1 돌기(211A)를 포함할 수 있다. 제1 돌기(211A)는 제1 로터코어(210A)의 외주면에서 돌출된다. 또한, 제1 돌기(211A)는 축방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
제1 돌기(211A)는 제1 마그넷(220A)의 경사진 측면(221A)에 대응하여, 경사지게 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 돌기(211A)는 축방향에 대해 기울어진 제3 기울기를 갖는다
제3 기울기는 기준선(L)에 대한 제1 돌기(211A)의 기울어진 정도로서, 제1 돌기(211A)를 로터(200)의 반경방향으로 바라보았을 때, 제3 높이(h3)에 대한 제3 거리(L3)의 비에 해당할 수 있다.
여기서, 기준선(L)은 축방향과 평행인 가상의 선이며, 제3 높이(h3)는 축방향을 기준으로 제1 돌기(211A)의 상단과 하단의 직선 거리이며, 제3 거리(L3)는 제1 돌기(211A)의 하단과 기준선(L)과의 이격 거리에 해당할 수 있다.
제2 로터코어(210B)는 제2 돌기(211B)를 포함할 수 있다. 제2 돌기(211B)는 제2 로터코어(210B)의 외주면에서 돌출된다. 또한, 제2 돌기(211B)는 축방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
제2 돌기(211B)는 제2 마그넷(220B)의 경사진 측면(221B)에 대응하여, 경사지게 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 돌기(211B)는 축방향에 대해 기울어진 제4 기울기를 갖는다
제4 기울기는 기준선(L)에 대한 제2 돌기(211B)의 기울어진 정도로서, 제2 돌기(211B)를 로터(200)의 반경방향으로 바라보았을 때, 제4 높이(h4)에 대한 제4 거리(L4)의 비에 해당할 수 있다.
여기서, 기준선(L)은 축방향과 평행인 가상의 선이며, 제4 높이(h4)는 축방향을 기준으로 제3 돌기(211)의 상단과 하단의 직선 거리이며, 제4 거리(L4)는 제4 돌기(211)의 하단과 기준선(L)과의 이격 거리에 해당할 수 있다.
제3 기울기와 제4 기울기는 동일할 수 있다. 그리고, 제1 돌기(211A)와 제2 돌기(211B)는 동일한 경사선(M)상에 위치할 수 있다.
한편, 제1 기울기와 제2 기울기, 제3 기울기 및 제 4 기울기는 각각 tanθ 값이며, tanθ에서 θ는 아래 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2021005859-appb-img-000001
“A”는 마그넷(220)의 극수이다.
예를 들어, 마그넷(220)의 극수가 8이면, θ의 범위가 10° 내지 20°이며, 제1 기울기와 제2 기울기, 제3 기울기 및 제 4 기울기는 각각 0.65 내지 2.24 이내일 수 있다.
도 7은 옵셋을 갖는 다른 형태의 로터의 사시도이고, 도 8은 도 7에서 도시한 마그넷(220)을 도시한 도면이고, 도 9는 로터의 반경방향으로 마그넷(220)을 바라본 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 다른 형태의 로터(200)로서, 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)이 로터(200)의 원주방향을 기준으로 소정의 각도인 옵셋(O1)을 갖도록 틀어져 배치된다. 제1 마그넷(220A)의 측면(221A)은 제1 기울기를 갖도록 형성되고, 제2 마그넷(220B)은 제2 기울기를 갖도록 형성되며, 제1 마그넷(220A)의 측면(221A)과 제2 마그넷(220B)의 측면(221B)이 동일 평면상에 배치되지 않는다. 이때, 옵셋(O1)은 로터(200)의 중심을 기준으로 한다.
그리고 옵셋(O1)은 제1 마그넷(200A)의 측면(211A)의 하단을 축방향과 평행한 방향으로 지나는 기준선(T1)과 제2 마그넷(200B)의 측면(211B)의 상단을 축방향과 평행한 방향으로 지나는 기준선(T2) 사이와 대응하는 각도로 나타낼 수 있다.
제1 마그넷(220A)의 측면(221A)은 제2 마그넷(220B)의 측면(221A)과 옵셋(O1)만큼 이격되어 배치된다. 이는 제1 기울기와 제2 기울기 범위 내에서 코깅토크의 상쇄효과를 높이기 위한 스큐각을 더 확보하기 위한 것이다.
도 10은 도 7에서 도시한 로터코어(210)의 사시도이고, 도 11은 도 10에서 도시한 로터의 측면(221A)도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 돌기(211A)와 제2 돌기(211B)는. 각각 제3 기울기와 제4 기울기를 갖도록 배치되되, 제1 마그넷(220A)과 제2 마그넷(220B)의 위치에 대응하여, 로터(200)의 원주방향을 기준으로 소정의 각도인 옵셋(O2)을 갖도록 틀어져 배치된다.
옵셋(O2)은 제1 돌기(211A)의 하단을 축방향과 평행한 방향으로 지나는 기준선(T3)과 제2 돌기(211B)의 하단을 축방향과 평행한 방향으로 지나는 기준선(T4) 사이와 대응하는 각도로 나타낼 수 있다.
한편, 옵셋(O1,O2)은 아래 수학식 2를 통해 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2021005859-appb-img-000002
“A”는 마그넷(220)의 극수이다.
예를 들어 마그넷(220)의 극수가 8인 경우, 옵셋(O1,O2)은 원주방향을 기준으로 ±7.5°일 수 있다.
전술된 실시예는, 차량용 또는 가전용 등 다양한 기기에 이용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 로터; 및
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함하고,
    상기 로터코어는 축방향으로 배치되는 제1 로터코어와 제2 로터코어를 포함하고,
    상기 마그넷은 상기 제1 로터코어에 배치되는 제1 마그넷과,
    상기 제2 로터코어에 배치되며 상기 제1 마그넷과 이격된 제2 마그넷을 포함하고,
    상기 제1 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제1 기울기를 갖고,
    상기 제2 마그넷의 측면은 축방향에 대해 기울어진 제2 기울기를 갖는 모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마그넷은 제1 단위 마그넷과 상기 제1 단위 마그넷과 이격된 제2 단위 마그넷을 포함하고,
    상기 제2 마그넷은 제3 단위 마그넷과 상기 제3 단위 마그넷과 이격된 제4 단위 마그넷을 포함하고,
    상기 제1 단위 마그넷과 상기 제3 단위 마그넷은 서로 같은 극성을 갖고,
    상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 서로 다른 극성을 갖는 모터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 동일한 모터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기울기와 상기 제2 기울기는 서로 상이한 모터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마그넷의 측면과 상기 제2 마그넷의 측면은 동일 평면상에 배치되는 모터.
  6. 로터; 및
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 마그넷을 포함하고,
    상기 로터코어는 축방향으로 배치되는 제1 로터코어와 제2 로터코어를 포함하고,
    상기 마그넷은 상기 제1 로터코어에 배치되는 제1 마그넷과 상기 제2 로터코어에 배치되는 제2 마그넷을 포함하고,
    상기 제1 마그넷은 축방향에 대해 제1 기울기로 기울어진 측면을 갖는 제1 단위 마그넷 및 제2 단위 마그넷을 포함하고,
    상기 제2 마그넷은 축방향에 대해 제2 기울기로 기울어진 측면을 갖는 제3 단위 마그넷 및 제4 단위 마그넷을 포함하고,
    상기 제1 단위 마그넷과 상기 제2 단위 마그넷은 서로 이격된 모터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 로터코어는 제1 돌기를 포함하고, 상기 제2 로터코어는 제1 돌기와 소정 각도로 옵셋되어 배치되는 제2 돌기를 포함하는 모터.
  8. 로터; 및
    상기 로터와 대응되게 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 로터는 로터코어 및 상기 로터코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함하고,
    상기 로터코어는 상기 복수 개의 마그넷 중 원주방향으로 서로 인접한 두 개의 마그넷 사이에 배치되는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 축방향에 대해 기울어지게 배치되는 모터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 로터코어는 제1 로터코어 및 제2 로터코어를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 제1 로터코어로부터 제1 기울기를 갖도록 돌출된 제1 돌기와 상기 제2 로터코어로부터 제2 기울기를 갖도록 돌출된 제2 돌기를 포함하는 모터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 서로 소정 각도로 옵셋되어 배치된 모터.
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