KR20170053477A

KR20170053477A - 스테이터 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR20170053477A
Application number: KR1020150156053A
Authority: KR
Inventors: 김병용
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-16
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: KR102485024B1

Abstract

실시 예는 축방향으로 결합하는 복수 개의 분할 코어; 및 상기 분할 코어에 권선되는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 분할 코어는, 복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링 및 상기 복수 개의 티스에 각각 결합되는 복수 개의 인슐레이터를 포함하고, 상기 티스는 상기 연결링과 대응하는 곡률을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 연결링의 중심으로 연장되는 돌출부를 포함하는 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

Description

스테이터 및 이를 포함하는 모터{STATOR AND MOTOR INCLUDING THE SAME}

실시 예는 스테이터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

모터는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 회전에너지로 바꾸는 장치이다. 모터는 각종 전자기기, 산업용/가정용 기기, 완구류, 자동차 등 거의 모든 산업 분야에 사용되고 있다.

특히, 자동차 분야에는 브레이크 시스템용 모터, 스타터 모터, 라디에이터 팬 모터, 오일 펌프, 공조용 팬 모터, 연료 펌프용 모터, 윈도우 쉴드 모터, 도아룩용 모터, 안테나 승강용 모터, ABS, TCS 등의 콘트롤용 모터, 백미러용 모터, 시트의 각도 조절용 모터 등 매우 많은 모터가 사용되고 있다.

실시 예는 새로운 구조의 스테이터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터는, 축방향으로 결합하는 복수 개의 분할 코어; 및 상기 분할 코어에 권선되는 복수 개의 코일을 포함하고, 상기 분할 코어는, 복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링 및 상기 복수 개의 티스에 각각 결합되는 복수 개의 인슐레이터를 포함하고, 상기 티스는 상기 연결링과 대응하는 곡률을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 연결링의 중심으로 연장되는 돌출부를 포함한다.

상기 분할 코어는 상기 티스의 축방향 두께가 상기 연결링의 축방향 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

상기 티스의 축방향 두께는 상기 복수 개의 분할 코어에 배치된 연결링의 두께 합과 동일할 수 있다.

상기 분할 코어의 티스 및 연결링은 복수 개의 시트가 적층되어 형성될 수 있다.

상기 분할 코어는 상기 티스와 연결링을 구성하는 복수 개의 제1시트, 및 상기 티스를 구성하는 복수 개의 제2시트를 포함할 수 있다.

상기 인슐레이터는 외주면에 형성된 체결부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징에 배치되고, 전술한 특징 중 적어도 어느 하나를 갖는 스테이터; 상기 하우징에 배치되는 로터; 및 상기 로터와 함께 회전하는 회전축을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조립 방법은, 복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링을 포함하는 분할 코어를 복수 개 준비하는 단계; 상기 각각의 분할 코어의 티스에 인슐레이터를 장착하고 코일을 권선하는 단계; 및 상기 코일이 권선된 분할 코어를 축방향으로 결합하는 단계를 포함한다.

실시 예에 따르면, 권선 공정에서 제약이 적으므로 코일의 권선이 용이해진다. 따라서, 생산성이 향상될 수 있다.

또한, 조립에 의한 치수 오차가 적어서 모터 특성이 우수한 장점이 있다. 따라서, 코깅 토크 (cogging torque)등이 개선될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이고,
도 3은 코어 조립체의 분해 사시도이고,
도 4는 분할 코어의 분해 사시도이고,
도 5는 코어 조립체에 인슐레이터가 결합된 사시도이고,
도 6은 코어 조립체에 코일이 권선된 사시도이고,
도 7은 인슐레이터의 체결부를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 1의 P부분 확대도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터의 개념도이다.

도 1을 참고하면, 모터는 하우징(110), 스테이터(300), 로터(200), 및 회전축(400)을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 스테이터(300) 및 로터(200)를 수용하는 공간부를 포함한다. 하우징(110)의 재질 및 구조는 특별히 한정하지 않는다. 실시 예의 모터는 하우징(110) 내에 구성요소가 배치된 하나의 조립체일 수도 있고, 상위 시스템에 각 구성요소(스테이터, 로터)가 배치된 집합체일 수도 있다.

하우징(110)은 커버(120)와 결합하여 스테이터(300)와 로터(200)를 수용할 수 있다. 하우징(110)은 내부 열을 용이하게 배출할 수 있도록 냉각 구조(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 냉각 구조는 공냉 또는 수냉 구조가 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.

스테이터(300)는 하우징(110)의 내부 공간에 삽입된다. 스테이터(300)는 코어 조립체(310), 및 코어 조립체(310)에 권선되는 코일(320)을 포함한다. 코어 조립체(310)는 축방향으로 결합된 복수 개의 분할 코어를 포함할 수 있다.

로터(200)는 스테이터(300)에 대해 회전 가능하게 배치된다. 로터(200)는 로터 코어(210)의 외주면에 복수 개의 로터 마그넷(220)이 배치될 수 있다. 그러나, 로터 마그넷(220)은 로터 코어(210)의 내부에 삽입 배치될 수도 있다.

로터(200)의 중앙부에는 회전축(400)이 결합된다. 따라서, 로터(200)와 회전축(400)은 함께 회전할 수 있다. 회전축(400)은 일 측에 배치된 제1베어링(510)과 타 측에 배치된 제2베어링(520)에 의해 지지될 수 있다.

버스바(400)는 스테이터(300)에 권선된 코일(320)에 각각의 전기적으로 연결되며, U상 V상 W상을 연결하는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 버스바(400)의 전원 터미널은 외부 전원 또는 인버터와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 2를 참고하면, 스테이터(300)는 코어 조립체(310) 및 권선된 복수 개의 코일(320)을 포함할 수 있다. 코일(320)은 분할코어에서 축방향(회전축의 길이방향)으로 연장된 일 단(321) 및 타 단(322)을 포함할 수 있다. 일 단(321)은 권선이 시작되는 지점일 수 있고, 타 단(322)은 권선이 종료되는 지점일 수 있다.

도 3은 코어 조립체의 분해 사시도이고, 도 4는 분할 코어의 분해 사시도이고, 도 5는 코어 조립체에 인슐레이터가 결합된 사시도이고, 도 6은 코어 조립체에 코일이 권선된 사시도이다.

도 3을 참고하면, 코어 조립체(310)는 축방향으로 결합되는 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)를 포함할 수 있다. 이하에서는 분할 코어가 3개인 것으로 설명하나 분할 코어의 개수는 이에 한정하지 않는다.

복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)는 각각 복수 개의 티스(311), 및 복수 개의 티스(311)를 연결하는 연결링(314)을 포함한다.

티스(311)는 연결링(314)과 대응하는 곡률을 갖는 요크부(313), 및 요크부(313)에서 연결링(314)의 중심으로 연장되어 대향면(312a)을 갖는 돌출부(312)를 포함한다. 요크부(313)는 적어도 일부가 연결링(314)과 일체로 연결될 수 있다.

연결링(314)은 축방향 결합시 복수 개의 티스(311)의 위치를 고정할 수 있다. 각 분할 코어의 연결링(314)에는 3개의 티스(311)가 배치된 것을 예시하였으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 즉, 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c) 결합시, 티스(311)가 서로 중첩되지 않도록 배치하는 것을 제외하고는 티스(311)의 개수 및 배치에는 제한이 없다.

티스(311)의 축방향 두께(d1)는 연결링(314)의 축방향 두께(d2)보다 클 수 있다. 티스(311)의 축방향 두께(d1)는 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)에 배치된 복수 개의 연결링(314)의 두께 합과 동일할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 스테이터 조립 후, 티스(311)의 외주면 전체가 연결링(314)에 의해 지지될 수 있다.

도 4를 참고하면, 제3분할 코어(310c)는 티스(311)와 연결링(314)을 구성하는 제1시트 조립체(S1), 및 티스(311)를 구성하는 제2시트 조립체(S2)를 포함할 수 있다.

제1시트 조립체(S1)는 티스(311)와 연결링(314)을 구성하는 복수 개의 제1시트(S1a)를 포함한다. 즉, 제1시트 조립체(S1)는 연결링(314)의 두께(도 3의 d2)만큼 제1시트(S1a)를 복수 개 적층하여 제작할 수 있다.

제2시트 조립체(S2)는 티스(311)를 구성하는 제2시트(S2a)를 복수 개 적층하여 제작할 수 있다. 티스(311)는 요크부(313)를 포함하고 있으므로 제2시트(S2a)간 접합 면적이 상승하여 접합력을 높일 수 있고, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 제1분할 코어(310a) 및 제2분할 코어(310b)도 동일한 방식으로 제작할 수 있다.

도 5를 참고하면, 복수 개의 분할 코어의 티스(311)에는 상부 인슐레이터(331)와 하부 인슐레이터(332)가 각각 결합될 수 있다. 도 6을 참고하면, 상, 하부 인슐레이터(331, 332)에 코일(320)을 각각 권선할 수 있다. 각 코일(320)은 일단(321)과 타단(322)이 동일한 방향으로 배치될 수 있다.

도 3 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터 조립 방법을 설명하면, 먼저 도 3과 같이 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)를 준비하고, 도 5와 같이 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)에 상, 하부 인슐레이터(331, 332)를 장착하고, 도 6과 같이 코일(320)을 권선할 수 있다. 이후, 코일(320)이 권선된 분할 코어(310a, 310b, 310c)를 축방향으로 결합할 수 있다.

이러한 구성은 다양한 이점을 가질 수 있다. 먼저, 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)에 복수 개의 티스(311)가 분산 배치되어 있으므로, 티스(311)에 코일(320)을 권선하는 공정이 용이해질 수 있다.

이에 비해, 기존의 일체형 코어는 복수 개의 티스가 밀집 배치되어 권선을 권선하기 위한 공간이 협소한 문제가 있다. 따라서, 코일의 직경 및 턴 수와 같은 권선 사양에 제약이 발생할 수 있다.

또한, 실시 예에 따르면, 복수 개의 분할 코어(310a, 310b, 310c)의 조립시 연결링(314)이 각 티스(311)를 고정하고 있으므로, 결합 완료 후 티스(311)의 위치가 틀어지는 문제를 해소할 수 있다.

그러나, 기존의 분할 코어는 각 분할 코어에 코일을 권선한 후 원형으로 조립하는 과정에서 동심도가 틀어지는 문제가 있다. 따라서, 치수 오차를 줄이기 위해 별도의 용접 공정이 수반될 필요가 있다.

따라서, 실시 예에 따르면, 일체형 코어과 분할 코어의 단점은 해소하면서, 장점은 극대화할 수 있다.

도 7은 인슐레이터의 체결부를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 1의 P부분 확대도이다.

도 7을 참고하면, 하부 인슐레이터(332)의 외주면에는 체결부(332a)가 형성될 수 있다. 체결부(332a)는 적어도 하나 이상의 홈 또는 돌기일 수 있다. 실시 예에 따른 스테이터(300)는 복수 개의 분할 코어가 축방향으로 결합된 구조이므로 상대적으로 축방향 고정이 약해질 수 있다.

도 8을 참고하면, 하우징(110)의 내부에 링 형상의 고정부재(600)가 배치되고, 고정부재(600)는 내주면에 형성된 후크(610)를 포함할 수 있다.

고정부재(600)의 후크(610)는 하부 인슐레이터(332)의 홈(332a)과 결합할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 복수 개의 분할 코어들이 고정부재(600)에 의해 축방향 및 원주 방향으로 고정될 수 있다.

또한, 고정부재(600)에 의해 스테이터(300)의 조립 높이를 결정할 수 있으므로 하우징(110) 공용화가 가능해지고 비용 절감 효과가 있다.

110: 하우징
200: 로터
300: 스테이터
310: 코어 조립체
310a, 310b, 310c: 분할 코어
311: 티스
312: 돌출부
313: 요크부
214: 연결링
320: 코일
400: 회전축
600: 고정부재

Claims

축방향으로 결합하는 복수 개의 분할 코어를 포함하고,
상기 분할 코어는, 복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링 및 상기 복수 개의 티스에 각각 결합되는 복수 개의 인슐레이터를 포함하고,
상기 티스는 상기 연결링과 대응하는 곡률을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 연결링의 중심으로 연장되는 돌출부를 포함하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 분할 코어는 상기 티스의 축방향 두께가 상기 연결링의 축방향 두께보다 두꺼운 스테이터.
제2항에 있어서,
상기 티스의 축방향 두께는 상기 복수 개의 분할 코어에 배치된 연결링의 두께 합과 동일한 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 분할 코어의 티스 및 연결링은 복수 개의 시트가 적층되어 형성되는 스테이터.
제4항에 있어서,
상기 분할 코어는 상기 티스와 연결링을 구성하는 복수 개의 제1시트, 및 상기 티스를 구성하는 복수 개의 제2시트를 포함하는 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 인슐레이터는 외주면에 형성된 체결부를 포함하는 스테이터.
하우징;
상기 하우징에 배치되는 스테이터;
상기 하우징에 배치되는 로터; 및
상기 로터와 함께 회전하는 회전축을 포함하고,
상기 스테이터는 축방향으로 결합하는 복수 개의 분할 코어를 포함하고,
상기 분할 코어는, 복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링 및 상기 복수 개의 티스에 각각 결합되는 복수 개의 인슐레이터를 포함하고,
상기 티스는 상기 연결링과 대응하는 곡률을 갖는 요크부, 및 상기 요크부에서 상기 연결링의 중심으로 연장되는 돌출부를 포함하는 모터.
제7항에 있어서,
상기 하우징에 배치되어 상기 스테이터를 고정하는 고정부재를 포함하고,
상기 고정부재는 상기 인슐레이터의 외주면에 형성된 체결부와 결합하는 후크를 포함하는 모터.
복수 개의 티스와, 상기 복수 개의 티스를 연결하는 연결링을 포함하는 분할 코어를 복수 개 준비하는 단계;
상기 복수 개의 분할 코어의 티스에 인슐레이터를 배치하고 코일을 권선하는 단계; 및
상기 코일이 권선된 분할 코어를 축방향으로 결합하는 단계를 포함하는 스테이터 조립 방법.