WO2023224282A1 - 모터 - Google Patents

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WO2023224282A1
WO2023224282A1 PCT/KR2023/005616 KR2023005616W WO2023224282A1 WO 2023224282 A1 WO2023224282 A1 WO 2023224282A1 KR 2023005616 W KR2023005616 W KR 2023005616W WO 2023224282 A1 WO2023224282 A1 WO 2023224282A1
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rotor
motor
magnet
disposed
sensor
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PCT/KR2023/005616
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English (en)
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Inventor
오성주
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
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    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
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    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
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    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
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    • H02K5/163—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Definitions

  • This embodiment relates to a motor.
  • a motor is a device that converts electrical energy into rotational energy by using the force a conductor receives in a magnetic field. Recently, as the uses of motors have expanded, the role of motors has become more important. In particular, as the electrification of automobiles progresses rapidly, the demand for motors applied to steering systems, braking systems, and design systems is increasing significantly.
  • the motor includes a housing, a stator disposed within the housing, and a rotor disposed within the stator, and is a device that generates rotational motion by electromagnetic interaction between the stator and the rotor. Specifically, a coil is wound on the stator, and a magnet facing the coil is disposed on the rotor, so that the rotor can rotate by the action of the coil and magnet.
  • the motor includes a sensor magnet and a sensor to detect the rotational position of the rotor or rotation shaft.
  • a sensor magnet is placed on one surface of the rotor, and a sensor is placed in a housing facing the sensor magnet, and the sensor detects the magnetic field of the sensor magnet to detect the position of the rotor or shaft.
  • the present embodiment aims to provide a motor that can be miniaturized by improving its structure.
  • the motor includes a housing; A stator disposed within the housing; a rotor disposed within the stator; A shaft coupled to the center of the rotor; and a sensor magnet disposed on the outside of the shaft, and a groove in which the sensor magnet is disposed is formed on one surface of the rotor.
  • It is disposed to face one surface of the rotor and may include a bearing that supports rotation of the shaft.
  • the rotor includes a rotor core and a magnet disposed on an outer surface of the rotor core, and the groove may be formed on one surface of the rotor core facing the bearing.
  • the length between the sensor magnet and the bearing may be longer than the length between the rotor core and the bearing.
  • At least a portion of the rotor core may be arranged to overlap the sensor magnet.
  • the length of the groove may be less than 1/2 of the length of the rotor core.
  • the sensor magnet includes one surface facing the bearing and another surface opposing the one surface, and the other surface of the magnet may be in contact with the bottom surface of the groove.
  • the shaft is coupled to the center and includes a sensor plate on which the sensor magnet is disposed on one surface facing the bearing, and the sensor plate may be disposed in the groove.
  • the sensor plate includes a first area disposed on the outside of the shaft, a second area extending radially outward from one end of the first area and perpendicular to the first area, and the sensor magnet is connected to the second area. Can be placed on the surface of the area.
  • the surface of the second area facing the bearing and the surface of the sensor magnet may form the same plane.
  • the axial length of the motor can be reduced by forming an arrangement area for the sensor magnet through the groove of the rotor core, so there is an advantage in that the motor can be miniaturized.
  • the length of the shaft is also reduced compared to before, and the rotor core is thinned by forming grooves, so there is an advantage in reducing material costs and reducing weight compared to before.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an exploded perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams showing modified examples of the rotor and sensor magnet according to an embodiment of the present invention.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and as long as it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components may be optionally used between the embodiments. It can be used by combining and replacing.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular may also include the plural unless specifically stated in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A, B, and C,” it is combined with A, B, and 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 the component. It may also include cases of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between and that other component.
  • top or bottom refers not only to cases where the two components are in direct contact with each other, but also to the top or bottom of each component. It also includes cases where one or more other components are formed or disposed between two components. Additionally, when expressed as “top (above) or bottom (bottom),” it can include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • the 'axial direction' used below may be the longitudinal direction of the shaft.
  • the 'radial direction' used below may be a direction perpendicular to the 'axial direction'.
  • Figure 1 is a perspective view showing the appearance of a motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a motor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a motor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an exploded perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a cross-sectional view of a rotor according to an embodiment of the present invention
  • Figs. 9 is a diagram showing a modified example of the rotor and sensor magnet according to an embodiment of the present invention.
  • the motor 10 may include a housing 100, a stator 200, a rotor 300, a shaft 340, and a bearing 400. there is.
  • the housing 100 may form the external shape of the motor 10.
  • the housing 100 may have a cylindrical shape with an open upper surface.
  • a space 110 may be formed inside the housing 100 to accommodate the stator 200, the rotor 300, and the shaft 340.
  • the upper surface of the space 110 may be opened upward.
  • a cover (not shown) may be coupled to the upper surface of the housing 100.
  • the space 110 may be closed by combining the cover.
  • a connector terminal 190 may be formed on the side of the housing 100.
  • the connector terminal 190 may have a shape that protrudes outward from other areas of the outer surface of the housing 100.
  • a space may be formed inside the connector terminal 190 to which an external terminal (not shown) is coupled.
  • a pin 192 electrically connected to the external terminal may be disposed inside the connector terminal 190. By electrically connecting the external terminal and the pin 192, power may be provided to the motor 10, or an electrical signal related to driving the motor 10 may be transmitted or received.
  • the stator 200 may be placed within the housing 10 .
  • the stator 200 may include a stator core 210, an insulator 220, and a coil 230.
  • the stator core 210 may include a circular body and a plurality of teeth protruding inward from the inner surface of the body.
  • the plurality of teeth may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction.
  • the insulator 220 may be coupled to the outer surface of the stator core 210.
  • the insulator 220 may be arranged to surround the outer surface of the stator core 210.
  • the coil 230 may be wound on the outer surface of the insulator 220.
  • a bus bar 240 may be disposed on one surface of the stator core 210.
  • the coil 230 may be coupled to the bus bar 240.
  • the bus bars 240 may be provided in plural numbers to correspond to the polarity of the coil 230, and may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction.
  • the rotor 300 may be placed inside the stator 200.
  • the rotor 300 may include a rotor core 310, a magnet 320, and a cover plate 330.
  • the rotor core 310 may have a circular cross-sectional shape.
  • a hole 316 into which the shaft 340 is coupled may be formed in the center of the rotor core 310.
  • a magnet coupling portion 315 to which the magnet 320 is coupled may be formed on the outer surface of the rotor core 310.
  • the magnet coupling portion 315 may have a groove shape that is recessed inward compared to other areas.
  • the magnet coupling portions 315 may be provided in plural numbers and may be arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction. Accordingly, the area between the two magnet coupling parts 315 arranged adjacent to each other may have a shape that protrudes outward.
  • the magnet 320 may be coupled to the outer surface of the rotor core 310.
  • the magnet 320 may be arranged to face the coil 230.
  • the magnet 320 may be seated on the outer peripheral surface of the rotor core 310.
  • the magnet 320 may be coupled to the magnet coupling portion 315.
  • the magnet 320 may be coupled to the rotor core 310 with an adhesive.
  • the adhesive may be disposed between the inner surface of the magnet 320 and the bottom surface of the magnet coupling portion 315.
  • the magnets 320 may be provided in plural and arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the rotor core 310. Based on the radial direction, the outer surface of the magnet 320 may protrude outward than the outer surface of the rotor core 310.
  • the cover plate 330 may be disposed outside the rotor core 310.
  • the cover plate 330 may have a ring-shaped cross-section.
  • the cover plate 330 may be arranged to cover the outer surface of the magnet 320 and the outer peripheral surface of the rotor core 310.
  • An adhesive may be disposed between the inner surface of the cover plate 330 and the outer surface of the magnet 320, and between the inner surface of the cover plate 330 and the outer surface of the rotor core 310.
  • the length of the cover plate 330 may correspond to the length of the magnet 320 or the length of the rotor core 310.
  • the shaft 340 may be coupled to the center of the rotor 300.
  • the shaft 340 may be arranged to penetrate the hole 316 formed in the center of the rotor core 310. Therefore, the shaft 340 can rotate together with the rotor 300 due to electromagnetic interaction between the magnet 320 and the coil 230.
  • the rotor 300 may include a plurality of regions with different cross-sectional areas.
  • a bearing coupling portion 342 having a smaller cross-sectional area than other regions may be disposed at one end of the rotor 300.
  • a bearing 400 may be disposed in an area spaced apart from the rotor 300 by a predetermined distance in the axial direction.
  • the bearing 400 may support rotation of the rotor 300 and the shaft 340.
  • the bearing 400 may be placed in a space within the housing 100.
  • the bearing 400 may be a ball bearing in which balls are disposed between an inner ring and an outer ring.
  • a hole 410 into which the shaft 340 is coupled may be formed in the center of the bearing 400.
  • the bearing coupling portion 342 of the shaft 340 may be coupled to the hole 410. Accordingly, the rotation of the shaft 340 can be supported through the bearing 400.
  • the bearing 400 and the rotor 300 may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the axial direction.
  • the gap between the bearing 400 and the rotor core 310 may be 1 mm or more and 3 mm or less.
  • the motor 10 may include a sensor magnet 360 and a sensor (not shown).
  • a groove 312 that is more depressed than other areas may be formed on one surface of the rotor core 310 facing the bearing 400.
  • the bottom surface of the groove 312 may be arranged to be stepped upward from the lower surface of the rotor core 310.
  • the groove 312 may have a circular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional area of the groove 312 may be smaller than the cross-sectional area of the rotor core 310.
  • the length of the groove 312 in the axial direction may be less than 1/2 of the length of the rotor core 310.
  • the sensor magnet 360 may be placed in the groove 312.
  • the sensor magnet 360 may be coupled to the shaft 340 and the rotor core 320 through the sensor plate 370.
  • the sensor plate 370 includes a first region 377 arranged to surround the outer surface of the shaft 340, and a second region 375 bent and extending radially outward from one end of the first region 377. ) may include.
  • the first area 377 and the second area 375 may be arranged perpendicular to each other.
  • a hole 372 through which the shaft 340 passes may be formed in the center of the first area 377.
  • the shaft 340 is press-fitted into the hole 372, and thus the shaft 340 can be arranged to penetrate the sensor plate 370.
  • One end of the first area 377 may contact the bottom surface of the groove 312.
  • the second area 375 may be formed to extend radially outward from the bottom of the first area 377 .
  • the second area 375 may be arranged perpendicular to the shaft 340.
  • the second area 375 may include an opening 371 penetrating from one side to the other side.
  • the opening 371 may be disposed outside the hole 372.
  • the openings 371 may be provided in plural and arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the second region 375 . For example, there are three openings 371, and the three openings 371 may be arranged at equal intervals of 120 degrees.
  • a sensor magnet coupling portion 378 may be formed on one surface of the second region 375 facing the bearing 400 in a shape that is more recessed than the other region.
  • the sensor magnet coupling portion 378 may have a groove shape.
  • the bottom surface of the sensor magnet coupling portion 378 may be arranged to be stepped upward from the bottom surface of the second area 375.
  • the sensor magnet 360 may be disposed in the sensor magnet coupling portion 378.
  • the sensor magnet 360 may have a ring-shaped cross-section.
  • One surface of the sensor magnet 360 may form the same plane as one surface of the second area 375.
  • the lower surface of the sensor magnet 360 may form the same plane as the lower surface of the second area 375.
  • the sensor magnet 360 may be coupled to the sensor plate 370 with an adhesive.
  • the sensor magnet 360 may be spaced apart from the bottom surface of the groove 312 by a predetermined distance.
  • the sensor magnet 360 together with the sensor plate 370 may rotate together with the shaft 340.
  • a sensor may be placed in the housing 100 spaced apart from the sensor magnet 360.
  • the sensor may be placed in the lower part of the housing 100 axially spaced apart from the sensor magnet 360.
  • the sensor is placed on the surface of a printed circuit board (not shown) and can detect the positions of the rotor 300 and the shaft 340 by detecting a magnetic field that changes according to the rotation of the sensor magnet 360. .
  • the sensor plate 370 and the sensor magnet 360 may be disposed in the groove 312 of the rotor core 310. Accordingly, based on the axial direction, the length between the sensor plate 370 and the bearing 400 may be formed to be longer than the length between the rotor core 310 and the bearing 400. Based on the axial direction, the length between the sensor magnet 360 and the bearing 400 may be longer than the length between the rotor core 310 and the bearing 400.
  • the lower surface of the sensor plate 370 or the lower surface of the sensor magnet 360 may be arranged to be stepped upward from the lower surface of the rotor core 310.
  • the sensor plate 370 and the sensor magnet 360 may be arranged to overlap the magnet 320 in the radial direction.
  • the sensor plate 370 and the sensor magnet 360 may be arranged to overlap the rotor core 310 in the radial direction.
  • the length of the motor 10 can be reduced based on the axial direction by forming an arrangement area for the sensor magnet 360 through the groove 312 of the rotor core 310, There is an advantage that the motor 10 can be miniaturized.
  • the length of the shaft 340 is also reduced compared to the prior art, and the rotor core 310 is slimmed down by forming the groove 312, so there is an advantage in that material costs are reduced and the weight is reduced compared to the conventional method.
  • the sensor plate 370 may be omitted from the motor 10. In this case, only the sensor magnet 360 can be placed in the groove 312 of the rotor core 310.
  • the axial length of the groove 312 can be formed shorter than in the above-described embodiment.
  • the upper surface of the sensor magnet 360 may contact the bottom surface of the groove 312. In this case, the upper surface of the sensor magnet 360 may be coupled to the bottom surface of the groove 312 with adhesive.

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Abstract

모터는, 하우징; 상기 하우징 내 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내 배치되는 로터; 상기 로터의 중앙에 결합되는 샤프트; 및 상기 샤프트의 외측에 배치되는 센서 마그네트를 포함하고, 상기 로터의 일면에는 상기 센서 마그네트가 배치되는 홈이 형성된다.

Description

모터
본 실시예는 모터에 관한 것이다.
모터는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 최근 모터의 용도가 확대되면서 모터의 역할이 중요해 지고 있다. 특히, 자동차의 전장화가 급속히 진행되면서, 조향 시스템, 제동 시스템 및 의장 시스템 등에 적용되는 모터의 수요가 크게 증가하고 있다.
모터는 하우징, 하우징 내 배치되는 스테이터, 스테이터 내 배치되는 로터를 포함하며, 스테이터와 로터의 전자기적 상호 작용에 의해 회전운동을 발생하는 장치이다. 구체적으로, 스테이터에는 코일이 권선되고, 로터에는 상기 코일과 마주하는 마그네트가 배치되어, 코일과 마그네트의 작용에 의해 로터가 회전할 수 있다.
또한, 모터는 로터 또는 회전축의 회전 위치를 감지하기 위한 센서 마그네트와 센서를 포함한다. 예를 들어, 센서 마그네트는 로터의 일면에 배치되고, 센서는 상기 센서 마그네트와 마주하는 하우징 내 배치되어, 센서 마그네트의 자계를 센서가 감지하여 로터 또는 샤프트의 위치가 감지되는 구조이다.
그러나 종래 기술에 따르면, 로터, 센서 마그네트 및 센서가 축 방향으로 배치되는 구조에 의해, 모터의 전체 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.
본 실시예는 구조를 개선하여, 소형화할 수 있는 모터를 제공하는 것에 있다.
본 실시예에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징 내 배치되는 스테이터; 상기 스테이터 내 배치되는 로터; 상기 로터의 중앙에 결합되는 샤프트; 및 상기 샤프트의 외측에 배치되는 센서 마그네트를 포함하고, 상기 로터의 일면에는 상기 센서 마그네트가 배치되는 홈이 형성된다.
상기 로터의 일면과 마주하게 배치되며, 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 포함할 수 있다.
상기 로터는, 로터 코어와, 상기 로터 코어의 외면에 배치되는 마그네트를 포함하고, 상기 홈은 상기 베어링과 마주하는 상기 로터 코어의 일면에 형성될 수 있다.
축 방향을 기준으로, 상기 센서 마그네트와 상기 베어링 사이 길이는, 상기 로터 코어와 상기 베어링 사이 길이 보다 길 수 있다.
반경 방향을 기준으로, 상기 로터 코어는 적어도 일부가 상기 센서 마그네트와 오버랩되게 배치될 수 있다.
축 방향을 기준으로, 상기 홈의 길이는 상기 로터 코어의 길이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 센서 마그네트는 상기 베어링과 마주하는 일면과, 상기 일면에 대향하는 타면을 포함하고, 상기 마그네트의 타면은 상기 홈의 바닥면에 접촉될 수 있다.
상기 샤프트가 중앙에 결합되며, 상기 베어링과 마주하는 일면에 상기 센서 마그네트가 배치되는 센서 플레이트를 포함하고, 상기 센서 플레이트는 상기 홈 내 배치될 수 있다.
상기 센서 플레이트는 상기 샤프트의 외측에 배치되는 제1영역과, 상기 제1영역에 일단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되며 상기 제1영역과 수직한 제2영역을 포함하고, 상기 센서 마그네트는 상기 제2영역의 표면에 배치될 수 있다.
상기 베어링과 마주하는 상기 제2영역의 표면과 상기 센서 마그네트의 표면은 동일 평면을 형성할 수 있다.
본 실시예를 통해 로터 코어의 홈을 통한 센서 마그네트의 배치 영역을 형성하여, 모터의 축 방향 길이를 축소할 수 있으므로, 모터의 소형화가 가능한 장점이 있다.
또한, 샤프트의 길이 또한 종래 대비 축소되고, 홈 형성에 따른 로터 코어의 살빼기가 이루어지므로, 종래 대비 재료비가 절감되고, 경량화되는 장점이 있다.
또한, 센서 플레이트가 홈의 바닥면과의 접촉에 의해 지지되는 구조이므로, 조립성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 외관을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로터의 단면도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로터 및 센서 마그네트의 변형예를 도시한 도면.
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, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C 로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 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 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 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 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서 사용되는 '축 방향'은 샤프트의 길이 방향일 수 있다.
이하에서 사용되는 '반경 방향'은 '축 방향'에 수직한 방향일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 외관을 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터의 단면도 이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터의 분해 사시도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 사시도 이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로터의 분해 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로터의 단면도 이며, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 로터 및 센서 마그네트의 변형예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터(10)는, 하우징(100), 스테이터(200), 로터(300), 샤프트(340) 및 베어링(400)을 포함할 수 있다.
상기 하우징(100)은 상기 모터(10)의 외형을 형성할 수 있다. 상기 하우징(100)은 상면이 개구된 원통 형상일 수 있다. 상기 하우징(100)의 내부에는 상기 스테이터(200), 상기 로터(300) 및 상기 샤프트(340)를 수용하기 위한 공간(110)이 형성될 수 있다. 상기 공간(110)의 상면은 상방으로 개구될 수 있다.
상기 하우징(100)의 상면에는 커버(미도시)가 결합될 수 있다. 상기 커버의 결합에 의해 상기 공간(110)이 폐쇄될 수 있다.
상기 하우징(100)의 측면에는 커넥터 단자(190)가 형성될 수 있다. 상기 커넥터 단자(190)는 상기 하우징(100)의 외면 타 영역보다 외측으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 상기 커넥터 단자(190)의 내측에는 외부 단자(미도시)가 결합되는 공간이 형성될 수 있다. 상기 커넥터 단자(190)의 내측에는 상기 외부 단자와 전기적으로 연결되는 핀(192)이 배치될 수 있다. 상기 외부 단자와 상기 핀(192)의 전기적인 연결에 의해 상기 모터(10)로 전원이 제공되거나, 상기 모터(10)의 구동과 관련된 전기 신호가 송, 수신될 수 있다.
상기 스테이터(200)는 상기 하우징(10) 내 배치될 수 있다. 상기 스테이터(200)는 스테이터 코어(210), 인슐레이터(220) 및 코일(230)을 포함할 수 있다.
상기 스테이터 코어(210)는 원형의 몸체와, 상기 몸체의 내면으로부터 내측으로 돌출되는 다수의 티스를 포함할 수 있다. 상기 다수의 티스는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 인슐레이터(220)는 상기 스테이터 코어(210)의 외면에 결합될 수 있다. 상기 인슐레이터(220)는 상기 스테이터 코어(210)의 외면을 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 코일(230)은 상기 인슐레이터(220)의 외면에 권선될 수 있다.
상기 스테이터 코어(210)의 일면에는 버스바(240)가 배치될 수 있다. 상기 버스바(240)에는 상기 코일(230)이 결합될 수 있다. 상기 버스바(240)는 상기 코일(230)의 극성에 대응하도록 복수로 구비되어, 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 스테이터(200)의 내측에는 상기 로터(300)가 배치될 수 있다. 상기 로터(300)는 로터 코어(310), 마그네트(320) 및 커버 플레이트(330)를 포함할 수 있다.
상기 로터 코어(310)는 원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 로터 코어(310)의 중앙에는 상기 샤프트(340)가 결합되는 홀(316)이 형성될 수 있다. 상기 로터 코어(310)의 외면에는 상기 마그네트(320)가 결합되는 마그네트 결합부(315)가 형성될 수 있다. 상기 마그네트 결합부(315)는 타 영역보다 내측으로 함몰되는 홈 형상을 가질 수 있다. 상기 마그네트 결합부(315)는 복수로 구비되며, 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상호 인접하게 배치되는 2개의 마그네트 결합부(315) 사이 영역은 외측으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다.
상기 마그네트(320)는 상기 로터 코어(310)의 외면에 결합될 수 있다. 상기 마그네트(320)는 상기 코일(230)가 마주하게 배치될 수 있다. 상기 마그네트(320)는 상기 로터 코어(310)의 외주면에 착좌될 수 있다. 상기 마그네트(320)는 상기 마그네트 결합부(315)에 결합될 수 있다. 상기 마그네트(320)는 접착제에 의해 상기 로터 코어(310)에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 마그네트(320)의 내면과 상기 마그네트 결합부(315)의 바닥면 사이에 상기 접착제가 배치될 수 있다. 상기 마그네트(320)는 복수로 구비되어, 상기 로터 코어(310)의 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 반경 방향을 기준으로, 상기 마그네트(320)의 외면은 상기 로터 코어(310)의 외면 보다 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 커버 플레이트(330)는 상기 로터 코어(310)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 커버 플레이트(330)는 링 형상의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 커버 플레이트(330)는 상기 마그네트(320)의 외면 및 상기 로터 코어(310)의 외주면을 커버하도록 배치될 수 있다. 상기 커버 플레이트(330)의 내면과 상기 마그네트(320)의 외면 사이, 상기 커버 플레이트(330)의 내면과 상기 로터 코어(310)의 외면 사이에는 접착제가 배치될 수 있다.
축 방향을 기준으로, 상기 커버 플레이트(330)의 길이는 상기 마그네트(320)의 길이 또는 상기 로터 코어(310)의 길이에 대응될 수 있다.
상기 로터(300)의 중앙에는 상기 샤프트(340)가 결합될 수 있다. 상기 샤프트(340)는 상기 로터 코어(310)의 중앙에 형성된 홀(316)을 관통하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 마그네트(320)와 상기 코일(230) 간 전자기적 상호 작용에 의해, 상기 샤프트(340)는 상기 로터(300)와 함께 회전할 수 있다.
상기 로터(300)는 단면적이 상이한 복수의 영역을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 로터(300)의 일단에는 타 영역보다 단면적이 작게 형성되는 베어링 결합부(342)가 배치될 수 있다.
상기 로터(300)와 축 방향으로 소정거리 이격되는 영역에는 베어링(400)이 배치될 수 있다. 상기 베어링(400)은 상기 로터(300) 및 상기 샤프트(340)의 회전을 지지할 수 있다. 상기 베어링(400)는 상기 하우징(100) 내 공간에 배치될 수 있다. 상기 베어링(400)은 내륜과 외륜 사이에 볼이 배치되는 볼 베어링일 수 있다. 상기 베어링(400)의 중앙에는 상기 샤프트(340)가 결합되는 홀(410)이 형성될 수 있다. 상기 홀(410)에는 상기 샤프트(340)의 베어링 결합부(342)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 베어링(400)을 통하여 상기 샤프트(340)의 회전이 지지될 수 있다.
상기 베어링(400)과 상기 로터(300)는 축 방향을 따라 소정거리 이격되게 배치될 수 있다. 일 예로, 축 방향을 기준으로, 상기 베어링(400)과 상기 로터 코어(310) 간 간격은 1mm 이상 3mm 이하일 수 있다.
한편, 상기 로터(300) 및 샤프트(340)의 위치를 감지하기 위해, 상기 모터(10)는 센서 마그네트(360)와, 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 베어링(400)과 마주하는 상기 로터 코어(310)의 일면에는 타 영역보다 함몰 형성되는 홈(312)이 형성될 수 있다. 상기 홈(312)이 상기 로터 코어(310)의 하면에 형성된다 할 때, 상기 홈(312)의 바닥면은 상기 로터 코어(310)의 하면 보다 상방으로 단차지게 배치될 수 있다. 상기 홈(312)은 원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 홈(312)의 단면적은 상기 로터 코어(310)의 단면적 보다 작게 형성될 수 있다. 축 방향을 기준으로 상기 홈(312)의 길이는 상기 로터 코어(310)의 길이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 홈(312)에는 상기 센서 마그네트(360)가 배치될 수 있다.
상기 센서 마그네트(360)는 센서 플레이트(370)를 통하여 상기 샤프트(340) 및 상기 로터 코어(320)와 결합될 수 있다. 상기 센서 플레이트(370)는 상기 샤프트(340)의 외면을 감싸도록 배치되는 제1영역(377)과, 상기 제1영역(377)의 일단으로부터 반경 방향 외측으로 절곡되어 연장되는 제2영역(375)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(377)과 상기 제2영역(375)은 상호 수직하게 배치될 수 있다.
상기 제1영역(377)의 중앙에는 상기 샤프트(340)가 관통하는 홀(372)이 형성될 수 있다. 상기 샤프트(340)는 상기 홀(372)에 압입되며, 이에 따라 상기 샤프트(340)는 상기 센서 플레이트(370)를 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 제1영역(377)의 일단은 상기 홈(312)의 바닥면에 접촉될 수 있다.
상기 제2영역(375)은 상기 제1영역(377)의 하단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제2영역(375)은 상기 샤프트(340)에 수직하게 배치될 수 있다. 상기 제2영역(375)은 일면으로부터 타면을 관통하는 개구(371)를 포함할 수 있다. 상기 개구(371)는 상기 홀(372)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 개구(371)는 복수로 구비되어 상기 제2영역(375)의 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 개구(371)는 3개가 구비되며, 3개의 개구(371)는 120도의 등간격을 형성하도록 배치될 수 있다. 상기 모터(10)의 조립 과정에서, 상기 개구(371)를 통하여 상기 센서 마그네트(360)와 상기 센서 플레이트(370) 간 결합력을 확인할 수 있다.
상기 베어링(400)과 마주하는 상기 제2영역(375)의 일면에는 타 영역보다 함몰되는 형상의 센서 마그네트 결합부(378)가 형성될 수 있다. 상기 센서 마그네트 결합부(378)는 홈 형상을 가질 수 있다. 상기 센서 마그네트 결합부(378)의 바닥면은 상기 제2영역(375)의 하면 보다 상방으로 단차지게 배치될 수 있다.
상기 센서 마그네트 결합부(378)에는 상기 센서 마그네트(360)가 배치될 수 있다. 상기 센서 마그네트(360)는 링(Ring) 형상의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 센서 마그네트(360)의 일면은 상기 제2영역(375)의 일면과 동일 평면을 형성할 수 있다. 상기 센서 마그네트(360)의 하면은 상기 제2영역(375)의 하면과 동일 평면을 형성할 수 있다. 상기 센서 마그네트(360)는 접착제에 의해 상기 센서 플레이트(370)에 결합될 수 있다. 상기 센서 마그네트(360)는 상기 홈(312)의 바닥면과 소정거리 이격될 수 있다.
상기 센서 플레이트(370)와 함께 상기 센서 마그네트(360)는 상기 샤프트(340)와 함께 회전할 수 있다.
상기 센서 마그네트(360)와 이격되는 상기 하우징(100) 내에는 센서(미도시)가 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 센서는 상기 센서 마그네트(360)와 축 방향으로 이격되는 상기 하우징(100)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 센서는 인쇄회로기판(미도시)의 표면에 배치되며, 상기 센서 마그네트(360)의 회전에 따라 변화되는 자계를 감지하여 상기 로터(300) 및 상기 샤프트(340)의 위치를 감지할 수 있다.
본 실시예에 따른 모터(10)는, 상기 센서 플레이트(370) 및 상기 센서 마그네트(360)가 상기 로터 코어(310)의 홈(312) 내 배치될 수 있다. 이에 따라, 축 방향을 기준으로, 상기 센서 플레이트(370)와 상기 베어링(400) 사이 길이는 상기 로터 코어(310)와 상기 베어링(400) 사이 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 축 방향을 기준으로, 상기 센서 마그네트(360)와 상기 베어링(400) 사이 길이는 상기 로터 코어(310)와 상기 베어링(400) 사이 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 상기 센서 플레이트(370)의 하면 또는 상기 센서 마그네트(360)의 하면은, 상기 로터 코어(310)의 하면 보다 상방으로 단차지게 배치될 수 있다. 상기 센서 플레이트(370) 및 상기 센서 마그네트(360)는 상기 마그네트(320)와 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 센서 플레이트(370) 및 상기 센서 마그네트(360)는 상기 로터 코어(310)와 반경 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 상기 로터 코어(310)의 홈(312)을 통한 상기 센서 마그네트(360)의 배치 영역을 형성하여, 축 방향을 기준으로 모터(10)의 길이를 축소할 수 있으므로, 모터(10)의 소형화가 가능한 장점이 있다.
또한, 샤프트(340)의 길이 또한 종래 대비 축소되고, 홈(312) 형성에 따른 로터 코어(310)의 살빼기가 이루어지므로, 종래 대비 재료비가 절감되고, 경량화되는 장점이 있다.
또한, 센서 플레이트(370)가 홈(312)의 바닥면과의 접촉에 의해 지지되는 구조이므로, 조립성이 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 모터(10)에서 상기 센서 플레이트(370)는 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 로터 코어(310)의 홈(312)에는 상기 센서 마그네트(360)만이 배치될 수 있다.
본 변형예에서는 센서 플레이트(370)의 생략에 의해, 전술한 실시예에서 보다 홈(312)의 축 방향 길이가 짧게 형성될 수 있다. 또한, 본 변형예에서는 상기 센서 마그네트(360)의 상면이 상기 홈(312)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 이 경우, 상기 센서 마그네트(360)의 상면은 상기 홈(312)의 바닥면에 접착제에 의해 결합될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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 (10)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내 배치되는 스테이터;
    상기 스테이터 내 배치되는 로터;
    상기 로터의 중앙에 결합되는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 외측에 배치되는 센서 마그네트를 포함하고,
    상기 로터의 일면에는 상기 센서 마그네트가 배치되는 홈이 형성되는 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터의 일면과 마주하게 배치되며, 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 포함하는 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 로터는, 로터 코어와, 상기 로터 코어의 외면에 배치되는 마그네트를 포함하고,
    상기 홈은 상기 베어링과 마주하는 상기 로터 코어의 일면에 형성되는 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    축 방향을 기준으로, 상기 센서 마그네트와 상기 베어링 사이 길이는, 상기 로터 코어와 상기 베어링 사이 길이 보다 긴 모터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    반경 방향을 기준으로, 상기 로터 코어는 적어도 일부가 상기 센서 마그네트와 오버랩되게 배치되는 모터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    축 방향을 기준으로, 상기 홈의 길이는 상기 로터 코어의 길이의 1/2 이하인 모터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 마그네트는 상기 베어링과 마주하는 일면과, 상기 일면에 대향하는 타면을 포함하고,
    상기 마그네트의 타면은 상기 홈의 바닥면에 접촉되는 모터.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 샤프트가 중앙에 결합되며, 상기 베어링과 마주하는 일면에 상기 센서 마그네트가 배치되는 센서 플레이트를 포함하고,
    상기 센서 플레이트는 상기 홈 내 배치되는 모터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서 플레이트는 상기 샤프트의 외측에 배치되는 제1영역과, 상기 제1영역에 일단으로부터 반경 방향 외측으로 연장되며 상기 제1영역과 수직한 제2영역을 포함하고,
    상기 센서 마그네트는 상기 제2영역의 표면에 배치되는 모터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 베어링과 마주하는 상기 제2영역의 표면과 상기 센서 마그네트의 표면은 동일 평면을 형성하는 모터.
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