WO2020045937A1 - 모터 - Google Patents

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WO2020045937A1
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disposed
rotor
adhesive member
sheets
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김성진
문기창
편진수
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LG Innotek Co Ltd
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LG Innotek Co Ltd
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    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems

Definitions

  • Embodiments relate to a motor.
  • a motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy, and is widely used in vehicles, household appliances, and industrial equipment.
  • the motor may include a housing, a shaft, a stator disposed on an inner circumferential surface of the housing, a rotor installed on an outer circumferential surface of the shaft, and the like.
  • the stator induces electrical interaction with the rotor to induce rotation of the rotor.
  • the rotor may include a rotor core and a plurality of magnets disposed in the rotor core.
  • a multipole motor there is a problem in that noise and vibration are large in the stator.
  • the stator may be overmolded to reduce the noise and vibration, but there is a problem in that the production cost increases.
  • Embodiments provide a motor that can reduce noise and vibration by implementing a rigid design using an adhesive member such as a bond when laminating sheets to form a stator core.
  • the object A rotor engaged with the shaft; And a stator disposed outside the rotor, wherein the stator includes a stator core formed by arranging a plurality of unit stator cores in a circumferential direction and a coil wound around the stator core, and formed by stacking a plurality of sheets.
  • the unit stator core includes a yoke including a plurality of holes, a tooth protruding in a radial direction from the yoke, and an adhesive member disposed in the plurality of holes, each of the plurality of holes along both sides of the tooth. It is achieved by a motor arranged on a imaginary line L extending in the radial direction.
  • the line L may be parallel to the virtual line L1 connecting the center C of the rotor and the center C1 of the tooth.
  • the holes are arranged symmetrically with respect to the line L1, and the distance from the line L1 to the center C2 of the hole in the plane is the same as the distance from the line L1 to the side of the tooth. can do.
  • a portion of the adhesive member disposed in the plurality of holes may be disposed between the plurality of sheets. For example, when filling the adhesive member through the hole, the adhesive member may penetrate between the sheets.
  • the diameter of each of the plurality of holes may be at least two times and less than three times the thickness of each of the plurality of sheets.
  • the diameter of the hole may be at least two times and less than three times the thickness.
  • the center C2 of the hole may be disposed on the line L.
  • the adhesive member may be of anaerobic properties.
  • the viscosity of the adhesive member may be more than 125mPa.s and less than 800mPa.s.
  • the plurality of sheets forming at least one unit stator core of the plurality of unit stator cores may be formed by stacking a plurality of first sheets including the plurality of holes and a second sheet without the holes. Can be.
  • the second sheet may be disposed on a lower surface of the first sheet disposed on the lowermost layer of the plurality of first sheets, and the second sheet may block holes of the plurality of first sheets.
  • the hole may be symmetrically disposed with respect to an imaginary line L1 connecting the center C of the rotor and the center C1 of the tooth.
  • the hole when viewed in a radial direction, the hole may be disposed to overlap the side of the tooth.
  • 12 teeth may be provided and 10 magnets of the rotor may be provided.
  • the motor according to the embodiment may form a stator core by laminating sheets, and fill a hole formed in the stator core with a bonding member to implement a robust design that can reduce noise and vibration.
  • the motor can reduce noise and vibration by filling an adhesive member in a hole formed in the stator core.
  • the rigidity design can be realized by coating and stacking adhesive members on a sheet, but the cost and time increase in the process.
  • the motor according to the embodiment penetrates the adhesive member between the sheets through holes formed in the stator core. Production costs can also be reduced while further reducing noise and vibration.
  • the noise and vibration of the motor can be further reduced according to the viscosity of the adhesive member.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to an embodiment
  • FIG. 2 is a view showing a rotor and a stator of the motor according to the embodiment
  • FIG. 3 is a view showing the arrangement of the rotor and the stator core of the motor according to the embodiment
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a stator core of the motor according to the embodiment.
  • 6A is a graph showing the cogging torque of a comparative example
  • 6B is a graph showing cogging torque when the diameter of the hole formed in the stator core of the motor according to the embodiment is ⁇ 1.0
  • 6C is a graph showing cogging torque when the diameter of the hole formed in the stator core of the motor according to the embodiment is ⁇ 1.5
  • 6D is a graph showing cogging torque when the diameter of the hole formed in the stator core of the motor according to the embodiment is ⁇ 2.0
  • 7A is a graph showing torque according to a diameter change of a hole of a motor according to an embodiment
  • 7B is a graph illustrating cogging torque according to a change in diameter of a hole of a motor according to an embodiment
  • 7C is a graph illustrating a ripple according to a change in diameter of a hole of a motor according to an embodiment
  • 7D is a graph showing the counter electromotive force according to the diameter change of the hole of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a unit stator core of a motor according to an embodiment
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a unit stator core of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a sheet of the unit stator core of the motor according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a view illustrating an adhesive member penetrating into a unit stator core of a motor according to an embodiment
  • FIG. 14 is a perspective view illustrating another embodiment of the unit stator core of the motor according to the embodiment.
  • 15 is a view showing another embodiment of the stator core of the motor according to the embodiment.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be embodied in different forms, and within the technical idea of the present invention, one or more of the components may be selectively selected between the embodiments. Can be combined and substituted.
  • 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 connected, coupled or connected directly to the other component, It may also include the case where the 'component' is 'connected', 'coupled' or 'connected' by another component between the other components.
  • top (bottom) or the bottom (bottom) is not only when two components are in direct contact with each other, but also one. It also includes a case where the above-described further components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • FIG. 1 is a view showing a motor according to an embodiment
  • Figure 2 is a view showing a rotor and a stator of the motor according to the embodiment
  • Figure 3 is a view showing the arrangement of the rotor and stator core of the motor according to the embodiment
  • the x direction may mean an axial direction
  • the y direction may mean a radial direction.
  • the axial direction and the radial direction may be perpendicular to each other.
  • the stator core illustrated in FIG. 3 may be a view showing a state before the adhesive member is filled in the hole.
  • the motor 1 includes a housing 100 having an opening formed at one side thereof, a cover 200 disposed at an upper portion of the housing 100, and a rotor 500 coupled to the shaft 500.
  • It may include a sensor unit 700 for detecting the rotation of the.
  • the rotor 300 of the motor 1 may include ten magnets 320, and the stator 400 may include twelve teeth 412.
  • the stator core 410 of the stator 400 may be formed by stacking a plurality of sheets (S) in the axial direction.
  • the adhesive member B may be penetrated between the sheets S by filling the adhesive member B through the hole H formed in the stator core 410. Accordingly, the motor 1 can reduce the noise and vibration through the adhesive member (B) permeated between the sheet (S).
  • the motor 1 may be a motor used for EPS.
  • the electronic power steering system (EPS) may assist the steering force by the driving force of the motor, thereby ensuring turning stability and providing a quick restoring force, thereby enabling the driver to drive safely.
  • the housing 100 and the cover 200 may form an outer shape of the motor 1.
  • an accommodation space may be formed by combining the housing 100 and the cover 200.
  • the rotor 300, the stator 400, the shaft 500, the bus bar 600, the sensor unit 700, and the like may be disposed in the accommodation space.
  • the shaft 500 is rotatably disposed in the accommodation space.
  • the motor 1 may further include a bearing 10 disposed on the upper and lower portions of the shaft 500, respectively.
  • the housing 100 may be formed in a cylindrical shape.
  • the housing 100 may accommodate the rotor 300, the stator 400, and the like therein.
  • 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 well.
  • the cover 200 may be disposed on the opening surface of the housing 100, that is, the upper portion of the housing 100 to cover the opening of the housing 100.
  • the rotor 300 may be disposed inside the stator 400, and the shaft 500 may be coupled to the center by a press-fit method.
  • 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 310 and a plurality of magnets 320 disposed along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the rotor core 310.
  • ten magnets 320 may be disposed on the outer circumferential surface of the rotor core 310 to be spaced apart from each other at predetermined intervals.
  • the magnet 320 may be referred to as a rotor magnet or a drive magnet.
  • the rotor 300 is a plurality of magnets 320 are disposed on the outer circumferential surface of the rotor core 310 as an example, but is not necessarily limited thereto.
  • the rotor 300 may be formed in an interior permanent magnet (IPM) type in which the magnet 320 is disposed inside the rotor core 310.
  • IPM interior permanent magnet
  • the rotor core 310 may be implemented in a shape in which a plurality of plates in the form of a circular thin steel sheet are stacked or in a single cylindrical shape.
  • a hole to which the shaft 500 is coupled may be formed in the center C of the rotor core 310.
  • the magnet 320 forms a rotating magnetic field with the coil 430 wound around the stator core 410 of the stator 400.
  • the magnet 320 may be disposed such that the N pole and the S pole are alternately positioned along the circumferential direction with respect to the shaft 500.
  • the rotor 300 rotates due to the electrical interaction between the coil 430 and the magnet 320, and the driving force of the motor 1 is generated by rotating the shaft 500 in association with the rotation of the rotor 300. do.
  • the rotor 300 may further include a can (not shown) disposed to cover the rotor core 310 to which the magnet 320 is attached.
  • the stator 400 may be disposed inside the housing 100.
  • the stator 400 may be coupled to the housing 100 through a hot press method. Accordingly, the stator 400 may be supported by the inner circumferential surface of the housing 100.
  • 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 around the stator core 410.
  • the stator core 410 may include a yoke 411 having a hole H, a tooth 412 protruding radially from the yoke 411, and an adhesive member B disposed at the hole H. .
  • FIG. 4 is a perspective view showing a stator core of the motor according to the embodiment.
  • the stator core 410 may be formed by stacking a plurality of sheets S in a thin steel sheet form. Accordingly, when the adhesive member B is filled through the hole H, the adhesive member B may penetrate between the sheets S to reduce noise and vibration of the motor 1.
  • the plurality of sheets S may have a predetermined axial thickness T.
  • the thickness T may be 0.5 mm.
  • the yoke 411 may be formed in a cylindrical shape.
  • the plurality of teeth 412 may be disposed to protrude radially from the inner circumferential surface of the yoke 411.
  • the teeth 412 may be spaced apart from each other along the circumferential direction. Accordingly, a slot for winding the coil 430 may be formed between the teeth 412.
  • the coil 430 may be wound around the tooth 412.
  • an insulator 420 may be disposed between the tooth 412 and the coil 430 to insulate the tooth 412 from the coil 430.
  • a plurality of holes H may be disposed in the yoke 411 to be spaced apart from each other along the circumferential direction. At this time, the hole (H) may be formed in the yoke 411 to penetrate in the axial direction, but is not necessarily limited thereto.
  • the hole H may be disposed on a virtual line L extending radially along the side surface 413 of the tooth 412. Accordingly, when viewed in a radial direction, the hole H may be disposed to overlap the side surface 413 of the tooth 412.
  • two holes H may also be formed corresponding to the side surface 413 of the tooth 412.
  • the center C2 of the hole H may be disposed on the line L, but is not necessarily limited thereto.
  • the hole H may be disposed in the yoke 411 within a range in which the outer diameter of the hole H does not deviate from the line L.
  • the line L may be parallel to the virtual line L1 connecting the center C of the rotor 300 and the center C1 of the tooth 412. Accordingly, the two holes H are symmetrically arranged on the basis of the line L1, and the distance D1 from the line L1 to the center C2 of the hole is determined by the line L1. It may be equal to the distance to the side 413 of the tooth 412.
  • the diameter (D) of the hole (H) may be at least two times and less than three times the axial thickness (T) of the sheet (S). Therefore, when the thickness T of the sheet S is 0.5 mm, the diameter D of the hole H can be formed in the range of? 1.0?
  • the adhesive member B may penetrate between the sheets S.
  • FIG. when the adhesive member B is inserted into the hole H, the adhesive member B may penetrate between the sheets S stacked in the axial direction by capillary action.
  • the adhesive member B introduced into the hole H may be an anaerobic bond. Accordingly, the adhesive member B may be cured without a curing process using heat curing or ultraviolet rays. And, the viscosity of the adhesive member (B) may be more than 125mPa.s and less than 800mPa.s.
  • the adhesive member B when the viscosity of the adhesive member B is 125 mPa.s, the adhesive member B quickly penetrates quickly between the sheets S, and there is no uncoated section between the sheets S. That is, the adhesive member (B) may be all applied between the sheets (S). However, when the viscosity of the adhesive member (B) is less than 125mPa.s, the adhesive member (B) may be leaked to the outside after applying between the sheets (S).
  • the viscosity of the adhesive member B is 800 mPa ⁇ s
  • a section in which the adhesive member B penetrates between the sheets S but does not penetrate between the sheets S to the inside of the tooth 412 occurs.
  • the viscosity of the adhesive member (B) is 2000mPa.s, it takes a considerable time for the adhesive member (B) to penetrate between the sheets (S), the workability is lowered, the curing proceeds, the adhesive member (B) is a sheet (S) A section that does not penetrate up to about half of the area occurs.
  • the adhesive member B of the motor 1 is selected within a range in which the viscosity of the adhesive member B is 125 mPa.s or more and less than 800 mPa.s in consideration of the penetration rate and the capillary phenomenon.
  • FIG 5 is a table comparing the electrical performance change according to the diameter of the hole formed in the stator core of the motor according to the embodiment
  • Figure 6 is a cogging torque of the cogging torque of the comparative example
  • the diameter of the hole formed in the stator core of the motor according to the embodiment 7 is a graph illustrating electrical performance change according to a diameter of a hole formed in a stator core of a motor according to an embodiment.
  • FIG. 6A is a graph showing the cogging torque of the comparative example
  • FIG. 6B is a graph showing the cogging torque when the diameter of the hole formed in the stator core is ⁇ 1.0
  • FIG. 6C is the diameter of the hole formed in the stator core of ⁇ 1.5.
  • Figure 6d is a graph showing the cogging torque when the diameter of the hole formed in the stator core is ⁇ 2.0.
  • Figure 7a is a graph showing the torque according to the change of the diameter of the hole
  • Figure 7b is a graph showing the cogging torque according to the change of the diameter of the hole
  • Figure 7c is a graph showing the ripple according to the change of the diameter of the hole
  • Figure 7d is a diameter of the hole This graph shows the counter electromotive force according to the change.
  • the motor presented as a comparative example is a motor in which no hole is formed in the stator core.
  • each motor presented in the experiment is compared to the electrical performance changes for the rotor having 10 magnets and the stator having 12 teeth, the case of the motor (1) is not filled with the adhesive member in the hole to be.
  • the torque D decreases slightly in the diameter D of the hole H within the range of ⁇ 1.0 ⁇ D ⁇ 1.5, but exceeds ⁇ 1.5.
  • the cogging torque decreases rapidly when the diameter D exceeds 1.5.
  • the cogging torque is reduced from 30mNm to 28mNm bar can be confirmed that the cogging torque is slightly reduced when exceeding ⁇ 1.5.
  • the ripple increases slightly in the range of the diameter D of the hole H within a range of ⁇ 1.0 ⁇ D ⁇ 1.5, but rapidly increases when the diameter D exceeds 1.5.
  • FIG. 8 is a table showing vibration reduction before and after filling when the viscosity of the adhesive member of the motor is 125 mPa.s
  • FIG. 9 is a viscosity of 800 mPa.s of the adhesive member of the motor according to the embodiment. Is a table showing vibration reduction before and after filling.
  • the stator core 410 may be formed by arranging a plurality of unit stator cores 410a along the circumferential direction.
  • the unit stator core 410a including the hole H penetrated in the axial direction may be referred to as a first unit stator core.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a unit stator core of a motor according to an embodiment
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a unit stator core of a motor according to an embodiment
  • FIG. 12 illustrates a sheet of a unit stator core of a motor according to an embodiment
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating an adhesive member penetrating into a unit stator core of a motor according to an embodiment.
  • the unit stator core 410a stacks a sheet Sa including an arc-shaped yoke 411a and a tooth 412a protruding radially from the yoke 411a.
  • the adhesive member B may be inserted into the hole H to be formed.
  • a hole H may be formed in the arc-shaped yoke 411a.
  • the sheet Sa in which the hole H is formed to form the unit stator core 410a may be called a first sheet.
  • the adhesive member B can be penetrated between the sheets Sa. have.
  • the noise and vibration of the motor 1 can be reduced.
  • FIG. 14 is a perspective view illustrating another embodiment of the unit stator core of the motor according to the embodiment.
  • the stator core 410 may be formed by arranging a plurality of unit stator cores 410b along the circumferential direction.
  • the unit stator core 410b blocks the hole H at the lower side. There is a difference in that it further includes a second sheet Sb. Accordingly, the unit stator core 410b according to another embodiment may be referred to as a second unit stator core.
  • a unit stator core 410b may include a plurality of first sheets Sa having holes H formed therein and one second sheet disposed below the first sheet Sa. (Sb) may be included. At this time, the hole H does not exist in the second sheet Sb. Accordingly, the second sheet Sb blocks the holes H of the plurality of first sheets Sa, which are stacked, to prevent the adhesive member B from flowing out to the lower side of the unit stator core 410b. can do.
  • 15 is a view showing another embodiment of the stator core of the motor according to the embodiment.
  • the stator core 410 described above is formed by arranging the unit stator cores 410a and 410b along the circumferential direction, but is not limited thereto.
  • the stator core 410 stacks a sheet Sc including a ring-shaped yoke 411b and a plurality of teeth 412b protruding radially from the yoke 411b. It may be formed.
  • the plurality of sheets Sc may have a predetermined axial thickness T.
  • the thickness T may be 0.5 mm.
  • the adhesive member may be formed along the contact surface between the unit stator cores 410a and 410b according to the viscosity of the adhesive member B. Since B) can penetrate in the axial direction, the noise and vibration of the motor 1 can be further reduced.
  • the plurality of unit stator cores 410a and 410b are disposed along the circumferential direction, and the adhesive member B is holed in a state in which the plurality of unit stator cores 410a and 410b are temporarily assembled by a method such as spot welding.
  • a method such as spot welding.
  • the tooth 412 may be disposed to face the magnet 320 of the rotor 300.
  • a coil 430 is wound around each tooth 412.
  • the insulator 420 may be formed of a synthetic resin material to insulate the stator core 410 from the coil 430.
  • the coil 430 may be wound around the stator core 410 on which the insulator 420 is disposed.
  • the coil 430 may form a rotating magnetic field by supplying power.
  • the insulator 420 may be coupled to the upper side and the lower side of the stator core 410.
  • the insulator 420 may be formed as a single piece to be combined with the stator core 410.
  • the insulator 420 may be formed of a plurality of unit insulators so that the insulator 420 is disposed along the circumferential direction.
  • the shaft 500 may be rotatably supported inside the housing 100 by a bearing 10. In addition, the shaft 500 may rotate together with the rotation of the rotor 300.
  • the bus bar 600 may be disposed above the stator 400.
  • bus bar 600 may be electrically connected to the coil 430 of the stator 400.
  • the bus bar 600 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 700 may detect the rotation of the shaft 500 by detecting the current position of the rotor 300 by sensing the magnetic force of the sensing magnet installed to be rotatable interlocked with the rotor 300.
  • the sensor unit 700 may include a sensing magnet assembly 710 and a printed circuit board (PCB) 720.
  • PCB printed circuit board
  • the sensing magnet assembly 710 is coupled to the shaft 500 to cooperate with the rotor 300 to detect the position of the rotor 300.
  • the sensing magnet assembly 710 may include a sensing magnet and a sensing plate.
  • the sensing magnet and the sensing plate may be coupled to have a coaxial axis.
  • 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 thereof.
  • the main magnet may be arranged in the same manner as the drive magnet inserted into the rotor 300 of the motor.
  • the sub magnet may be formed to have more poles than the main magnet. As a result, the rotation angle can be further divided and measured, and the motor can be made smoother.
  • the sensing plate may be formed of a metal material of a disc shape.
  • the sensing magnet may be coupled to the upper surface of the sensing plate.
  • the sensing plate may be coupled to the shaft 500.
  • a hole through which the shaft 500 penetrates may be formed in the sensing plate.
  • a sensor for detecting a magnetic force of the sensing magnet may be disposed on the printed circuit board 720.
  • the sensor may be provided as a Hall IC.
  • the sensor may detect a change in the N pole and the S pole of the sensing magnet to generate a sensing signal.
  • motor 100: housing, 200: cover, 300: rotor, 310: rotor core, 320: magnet, 400: stator, 410: stator core, 430: coil, 500: shaft, 600: busbar, 700: sensor part

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

실시예는 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 복수 개의 시트를 적층하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 스테이터 코어는 홀이 형성된 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및 상기 홀에 배치되는 접착부재를 포함하며, 상기 홀은 상기 투스의 측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되는 모터에 관한 것이다. 이에 따라, 상기 모터는 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성하고, 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감할 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.
모터는 하우징, 샤프트(shaft), 상기 하우징의 내주면에 배치되는 스테이터(stator), 상기 샤프트의 외주면에 설치되는 로터(rotor) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스테이터는 상기 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 상기 로터의 회전을 유도한다.
상기 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 이러한 다극 모터의 경우, 스테이터에서 소음 및 진동이 크게 나타나는 문제가 있다.
상기 소음 및 진동을 저감할 수 있도록 상기 스테이터를 오버 몰딩할 수 있으나 생산 단가가 증가하는 문제가 있다.
그에 따라, 상기 모터의 생산 효율을 증가시키면서도 상기 소음 및 진동을 저감할 수 있는 구조의 모터가 요청되고 있는 실정이다.
실시예는 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성할 때, 본드와 같은 접착부재를 이용하여 강건화 설계를 구현함으로써, 소음과 진동을 저감할 수 있는 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, 샤프트; 상기 샤프트와 결합하는 로터; 및 상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향으로 배치하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 복수 개의 시트를 적층하여 형성하는 상기 단위 스테이터 코어는, 복수 개의 홀을 포함하는 요크, 상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및 복수 개의 상기 홀의 내에 배치되는 접착부재를 포함하며, 복수 개의 상기 홀 각각은 상기 투스의 양측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 선(L)은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행할 수 있다.
그리고, 상기 선(L1)을 기준으로 상기 홀은 대칭되게 배치되며, 평면상 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리는 상기 선(L1)에서 상기 투스의 측면까지의 거리와 동일할 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 홀 내에 배치되는 상기 접착부재의 일부는 복수 개의 상기 시트 사이에 배치될 수 있다. 예컨데, 상기 홀을 통해 상기 접착부재의 충진시, 상기 접착부재는 상기 시트 사이로 스며들 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 홀 각각의 지름은 복수 개의 상기 시트 각각의 두께의 2배 이상이고 3배 미만일 수 있다. 예컨데, 상기 시트의 축 방향 두께가 0.5mm일 때, 상기 홀의 지름은 상기 두께의 2배 이상이고 3배 미만일 수 있다.
여기서, 상기 홀의 중심(C2)은 상기 선(L) 상에 배치될 수 있다.
한편, 상기 접착부재는 혐기성 성질일 수 있다. 여기서, 상기 접착부재의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만일 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 단위 스테이터 코어 중 적어도 하나의 단위 스테이터 코어를 형성하는 복수 개의 상기 시트는 복수 개의 상기 홀을 포함하는 복수 개의 제1 시트와 상기 홀이 형성되지 않은 제2 시트를 적층하여 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제2 시트는 복수 개의 상기 제1 시트 중 최하층에 배치된 제1 시트의 하면에 배치되고, 상기 제2 시트는 복수 개의 상기 제1 시트의 홀을 차단할 수 있다.
또한, 상기 홀은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 홀은 상기 투스의 측면과 오버랩되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 투스는 12개가 제공되고, 상기 로터의 마그넷은 10가 제공될 수 있다.
실시예에 따른 모터는 시트를 적층하여 스테이터 코어를 형성하고, 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감할 수 있는 강건화 설계를 구현할 수 있다. 특히, 10극 12슬롯의 다극 모터의 경우 소음 및 진동이 다른 모터에 비해 더 크게 나타나기 때문에, 상기 모터는 상기 스테이터 코어에 형성된 홀에 접착부재를 충진시켜 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
시트에 접착부재를 도포하여 적층시킴으로써 상기 강건화 설계를 구현할 수 있으나 공정상 비용 및 시간이 증가하는바, 실시예에 따른 모터는 접착부재를 스테이터 코어에 형성된 홀을 통해 상기 시트 사이에 침투시킴으로써, 소음 및 진동을 더욱 저감시키면서도 생산 비용 또한 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 접착부재의 점도에 따라 상기 모터의 소음 및 진동은 더욱 저감될 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 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고,
도 3은 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터 코어의 배치관계를 나타내는 도면이고,
도 4는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 성능을 비교하는 표이고,
도 6a는 비교예의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 6b는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 6c는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.5인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 6d는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ2.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 7a는 실시예에 따른 모터의 홀의 지름 변화에 따른 토크를 나타내는 그래프이고,
도 7b는 실시예에 따른 모터의 홀의 지름 변화에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고,
도 7c는 실시예에 따른 모터의 홀의 지름 변화에 따른 리플을 나타내는 그래프이고,
도 7d는 실시예에 따른 모터의 홀의 지름 변화에 따른 역기전력을 나타내는 그래프이고,
도 8은 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 125mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고,
도 9는 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 800mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고,
도 10은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고,
도 11은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 평면도이고,
도 12는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이고,
도 13은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어에 스며든 접착부재를 나타내는 도면이고,
도 14는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고,
도 15는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
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 로터와 스테이터를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 모터의 로터와 스테이터 코어의 배치관계를 나타내는 도면이다. 도 1에서 x 방향은 축 방향을 의미할 수 있고, y 방향은 반경 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 축 방향과 반경 방향은 서로 수직할 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 스테이터 코어는 홀에 접착부재가 충진되기 전의 상태를 나타내는 도면일 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), 샤프트(500)와 결합되는 로터(300), 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(400), 로터(300)와 함께 회전하는 샤프트(500), 스테이터(400)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 로터(300)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 모터(1)의 로터(300)는 10개의 마그넷(320)을 포함하고, 스테이터(400)는 12개의 투스(412)를 포함할 수 있다.
여기서, 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)는 축 방향으로 복수 개의 시트(S)를 적층하여 형성할 수 있다. 그리고, 스테이터 코어(410)에 형성된 홀(H)을 통해 접착부재(B)를 충진함으로써, 시트(S) 사이에 상기 접착부재(B)를 침투시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)는 시트(S) 사이에 스며든 상기 접착부재(B)를 통해 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
상기 모터(1)는 EPS에 사용되는 모터일 수 있다. 상기 EPS(Electronic Power Steering System)는, 모터의 구동력으로 조향력을 보조함으로써, 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공하여 운전자로 하여금 안전한 주행을 가능하게 할 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), 샤프트(500), 버스바(600), 센서부(700) 등이 배치될 수 있다. 이때, 샤프트(500)는 상기 수용공간에 회전 가능하게 배치된다. 이에, 상기 모터(1)는 샤프트(500)의 상부와 하부에 각각 배치되는 베어링(10)을 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.
커버(200)는 상기 하우징(100)의 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 로터(300)는 스테이터(400)의 내측에 배치될 수 있으며, 중심부에 샤프트(500)가 압입 방식으로 결합될 수 있다. 여기서, 내측이라 함은 중심(C)을 향하는 방향을 의미하고 상기 외측은 내측에 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
그리고, 로터(300)는 스테이터(400)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 로터(300)는 로터 코어(310) 및 로터 코어(310)의 외주면에 원주 방향을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷(320)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어(310)의 외주면에는 기 설정된 간격으로 상호 이격되게 10개의 마그넷(320)이 배치될 수 있다. 여기서, 마그넷(320)은 로터 마그넷 또는 드라이브 마그넷이라 불릴 수 있다. 이때, 로터(300)는 로터 코어(310)의 외주면에 복수 개의 마그넷(320)이 배치되는 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 상기 로터(300)는 로터 코어(310)의 내부에 마그넷(320)이 배치되는 IPM(Interior Permanent Magnet) 타입으로 형성될 수도 있다.
로터 코어(310)는 원형의 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 그리고, 로터 코어(310)의 중심(C)에는 샤프트(500)가 결합하는 홀이 형성될 수 있다.
마그넷(320)은 스테이터(400)의 스테이터 코어(410)에 감긴 코일(430)과 회전 자계를 형성한다. 이러한 마그넷(320)은 샤프트(500)를 중심으로 원주 방향을 따라 N극과 S극이 번갈아 위치하도록 배치될 수 있다.
그에 따라, 코일(430)과 마그넷(320)의 전기적 상호 작용으로 로터(300)가 회전하고, 로터(300)의 회전에 연동하여 샤프트(500)가 회전함으로써 상기 모터(1)의 구동력이 발생된다.
한편, 로터(300)는 마그넷(320)이 부착된 로터 코어(310)를 덮도록 배치되는 캔(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 캔은 외부 충격이나 물리, 화학적인 자극으로부터 로터 코어(310)와 마그넷(320)을 보호하면서 로터 코어(310)와 마그넷(320)으로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 캔은 로터 코어(310)에서 마그넷(320)이 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 의해 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 1 및 도 2를 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.
스테이터 코어(410)는 홀(H)이 형성된 요크(411), 상기 요크(411)에서 반경 방향으로 돌출된 투스(412) 및 홀(H)에 배치되는 접착부재(B)를 포함할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 시트(S)가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 상기 접착부재(B)가 홀(H)을 통해 충진되면 상기 접착부재(B)는 시트(S) 사이로 스며들어 상기 모터(1)의 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다. 여기서, 복수 개의 시트(S)는 소정의 축 방향 두께(T)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 두께(T)는 0.5mm일 수 있다.
요크(411)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 복수 개의 투스(412)는 요크(411)의 내주면에서 반경 방향으로 돌출되게 배치될 수 있다. 여기서, 투스(412)는 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 투스(412) 사이에는 코일(430)의 권선을 위한 슬롯이 형성될 수 있다.
그리고, 투스(412)에는 코일(430)이 권선될 수 있다. 이때, 투스(412)와 코일(430) 사이에는 인슐레이터(420)가 배치되어 투스(412)와 코일(430)을 절연시킬 수 있다.
상기 홀(H)은 요크(411)에 원주 방향을 따라 상호 이격되게 복수 개가 배치될 수 있다. 이때, 상기 홀(H)은 축 방향으로 관통되게 요크(411)에 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
도 3을 참조하면, 상기 홀(H)은 상기 투스(412)의 측면(413)을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치될 수 있다. 그에 따라, 반경 방향에서 바라볼 때, 상기 홀(H)은 상기 투스(412)의 측면(413)과 오버랩되게 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 투스(412)의 측면(413)이 두 개로 제공되기 때문에 홀(H) 또한 투스(412)의 측면(413)에 대응하여 두 개가 형성될 수 있다.
이때, 상기 홀(H)의 중심(C2)은 상기 선(L) 상에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 홀(H)의 외경이 상기 선(L)을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 홀(H)은 요크(411)에 배치될 수도 있다.
여기서, 상기 선(L)은 상기 로터(300)의 중심(C)과 상기 투스(412)의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행할 수 있다. 그에 따라, 상기 선(L1)을 기준으로 두 개의 상기 홀(H)은 대칭되게 배치되며, 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리(D1)는 상기 선(L1)에서 상기 투스(412)의 측면(413)까지의 거리와 동일할 수 있다.
한편, 홀(H)의 지름(D)은 상기 시트(S)의 축 방향 두께(T)의 2배 이상이고 3배 미만일 수 있다. 따라서, 시트(S)의 두께(T)가 0.5mm일 때, 홀(H)의 지름(D)은 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 형성될 수 있다.
그리고, 홀(H)에 접착부재(B)가 충진됨에 따라, 접착부재(B)는 시트(S) 사이에 침투될 수 있다. 예컨데, 접착부재(B)를 홀(H)에 투입하면 모세관 현상에 의해 접착부재(B)는 축 방향으로 적층된 시트(S) 사이에 침투될 수 있다.
여기서, 홀(H)에 투입되는 접착부재(B)는 혐기성 성질의 본드일 수 있다. 그에 따라, 상기 접착부재(B)는 열 경화 또는 자외선을 이용한 경화 공정없이 경화될 수 있다. 그리고, 접착부재(B)의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만일 수 있다.
예컨데, 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 빠르게 시트(S) 사이로 빠르게 침투하여 시트(S) 사이에는 미도포 구간이 존재하지 않는다. 즉, 접착부재(B)가 시트(S) 사이에 모두 도포될 수 있다. 다만, 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s미만인 경우 접착부재(B)는 시트(S) 사이를 도포한 후 외부로 유출될 수 있다.
그리고, 접착부재(B)의 점도가 800mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 시트(S) 사이로 침투하지만 시트(S) 사이에서 투스(412)의 내측까지 침투하지 못하는 구간이 발생한다. 그리고, 접착부재(B)의 점도가 2000mPa.s인 경우, 접착부재(B)가 시트(S) 사이로 침투하는데 상당한 시간이 걸리므로 작업성이 떨어지며, 경화가 진행되어 접착부재(B)가 시트(S) 면적의 절반 정도까지 침투하지 못하는 구간이 발생한다.
따라서, 상기 모터(1)의 접착부재(B)는 침투 속도 및 모세관 현상을 고려하여 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만인 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다.
도 5는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 전기적 성능 변화를 비교하는 표이고, 도 6은 비교예의 코깅 토크 및 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7은 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름에 따른 전기적 성능 변화를 나타내는 그래프이다.
여기서, 도 6a는 비교예의 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6b는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6c는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ1.5인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 6d는 스테이터 코어에 형성된 홀의 지름이 φ2.0인 경우 코깅 토크를 나타내는 그래프이다. 그리고, 도 7a는 홀의 지름 변화에 따른 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7b는 홀의 지름 변화에 따른 코깅 토크를 나타내는 그래프이고, 도 7c는 홀의 지름 변화에 따른 리플을 나타내는 그래프이고, 도 7d는 홀의 지름 변화에 따른 역기전력을 나타내는 그래프이다.
이때, 비교예로 제시되는 모터는 스테이터 코어에 홀이 형성되지 않은 모터이다. 여기서, 실험에 제시된 각각의 모터는 10개의 마그넷을 구비하는 로터와 12개의 투스를 구비하는 스테이터를 대상으로 전기적 성능 변화를 비교하며, 상기 모터(1)의 경우 홀에 접착부재가 충진되지 않은 상태이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내인 경우, 상기 모터(1)의 토크, 코깅 토크, 리플 및 역기전력의 변화가 미미함을 확인할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 토크가 미미하게 감소하지만 φ1.5의 초과시 토크 저감률이 커지는 것을 확인할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 코깅 토크가 미미하게 증가하지만 φ1.5의 초과시 코깅 토크가 급격히 감소됨을 확인할 수 있다. 그러나, 수치를 고려해 볼 때, 상기 코깅 토크는 30mNm에서 28mNm으로 감소되는바 φ1.5의 초과시 코깅 토크가 미미하게 감소함을 확인할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 리플이 미미하게 증가하지만 φ1.5의 초과시 리플이 급격히 증가함을 확인할 수 있다.
도 7d을 참조하면, 홀(H)의 지름(D)이 φ1.0≤D〈φ1.5의 범위 내에서 역기전력이 미미하게 감소하지만 φ1.5의 초과시 역기전력이 급격히 감소함을 확인할 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 125mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이고, 도 9는 실시예에 따른 모터의 접착부재의 점도가 800mPa.s일 때, 충진 전과 충진 후의 진동 저감을 나타내는 표이다.
도 8을 참조하면, 홀(H)에 충진되는 접착부재(B)의 점도가 125mPa.s일 때, 3000~4000Hz 구간의 진폭이 약 54% 감소함을 확인할 수 있다.
도 9를 참조하면, 홀(H)에 충진되는 접착부재(B)의 점도가 800mPa.s일 때, 3000~4000Hz 구간의 진폭이 약 51% 감소함을 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다. 여기서, 축 방향으로 관통된 홀(H)을 포함하는 단위 스테이터 코어(410a)는 제1 단위 스테이터 코어라 불릴 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 사시도이고, 도 11은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어를 나타내는 평면도이고, 도 12는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 시트를 나타내는 사시도이고, 도 13은 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어에 스며든 접착부재를 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 단위 스테이터 코어(410a)는 호 형상의 요크(411a)와 상기 요크(411a)에서 반경 방향으로 돌출된 투스(412a)를 포함하는 시트(Sa)를 적층하고, 상기 홀(H)에 접착부재(B)를 투입하여 형성할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 호 형상의 요크(411a)에는 홀(H)이 형성될 수 있다. 여기서, 단위 스테이터 코어(410a)를 형성하도록 홀(H)이 형성된 시트(Sa)는 제1 시트라 불릴 수 있다.
그에 따라, 단위 스테이터 코어(410a)에 형성된 홀(H)을 통해 접착부재(B)를 충진함으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 시트(Sa) 사이에 상기 접착부재(B)를 침투시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터(1)의 소음 및 진동은 저감될 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 모터의 단위 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 14를 참조하면, 스테이터 코어(410)는 복수 개의 단위 스테이터 코어(410b)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성할 수 있다.
축 방향으로 관통된 홀(H)을 포함하는 단위 스테이터 코어(410a)인 제1 단위 스테이터 코어와 비교해 볼 때, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 하부측에 홀(H)을 차단하는 제2 시트(Sb)를 더 포함한다는 점에 차이가 있다. 그에 따라, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 제2 단위 스테이터 코어라 불릴 수 있다.
도 14를 참조하면, 다른 실시예에 따른 단위 스테이터 코어(410b)는 홀(H)이 형성된 복수 개의 제1 시트(Sa)와 상기 제1 시트(Sa)의 하측에 배치되는 하나의 제2 시트(Sb)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 시트(Sb)에는 홀(H)이 존재하지 않는다. 그에 따라, 상기 제2 시트(Sb)는 적층되어 배치되는 복수 개의 제1 시트(Sa)의 홀(H)을 차단하여 접착부재(B)가 단위 스테이터 코어(410b)의 하부측으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 모터의 스테이터 코어의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
상술 된 상기 스테이터 코어(410)는 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 원주 방향을 따라 배치하여 형성한 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터 코어(410)는 링 형상의 요크(411b)와 상기 요크(411b)에서 반경 방향으로 돌출된 복수 개의 투스(412b)를 포함하는 시트(Sc)를 적층하여 형성할 수도 있다. 이때, 복수 개의 시트(Sc)는 소정의 축 방향 두께(T)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 두께(T)는 0.5mm일 수 있다.
다만, 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 이용하여 스테이터 코어(410)를 형성하는 경우, 접착부재(B)의 점도에 따라 각 단위 스테이터 코어(410a, 410b) 사이의 접촉면을 따라 상기 접착부재(B)가 축 방향으로 침투할 수 있기 때문에, 상기 모터(1)의 소음 및 진동을 더 저감시킬 수 있다.
예컨데, 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 원주 방향을 따라 배치하고, 점 용접 등의 방법을 통해 복수 개의 단위 스테이터 코어(410a, 410b)를 가조립한 상태에서 상기 접착부재(B)를 홀(H)을 통해 충진시키면 상기 접착부재(B)는 시트(Sa) 사이로 침투한 후 단위 스테이터 코어(410a, 410b) 사이의 접촉면을 따라 상기 접착부재(B)가 축 방향으로 스며들 수 있다.
한편, 상기 투스(412)는 로터(300)의 마그넷(320)을 대향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 각각의 상기 투스(412)에는 코일(430)이 감긴다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)와 코일(430)을 절연시키도록 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 코일(430)은 인슐레이터(420)가 배치된 스테이터 코어(410)에 권선될 수 있다. 그리고, 코일(430)은 전원 공급에 의해 회전 자계를 형성할 수 있다.
인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)의 상측과 하측에 결합될 수 있다. 이때, 스테이터 코어(410)와의 결합을 위해 인슐레이터(420)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다. 또는, 인슐레이터(420)는 스테이터 코어(410)에 원주 방향을 따라 배치되도록 복수 개의 단위 인슐레이터로 형성될 수도 있다.
샤프트(500)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(10)에 의해 하우징(100) 내부에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 그리고, 샤프트(500)는 로터(300)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.
버스바(600)는 스테이터(400)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 버스바(600)는 스테이터(400)의 코일(430)과 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바(600)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(700)는 로터(300)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(300)의 현재 위치를 파악함으로써 샤프트(500)의 회전을 감지할 수 있게 한다.
센서부(700)는 센싱 마그넷 조립체(710)와 인쇄회로기판(PCB, 720)을 포함할 수 있다.
센싱 마그넷 조립체(710)는 로터(300)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(300)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(710)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 극을 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. 센싱 플레이트의 상면에는 센싱 마그넷이 결합될 수 있다. 그리고 상기 센싱 플레이트는 샤프트(500)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 센싱 플레이트에는 샤프트(500)가 관통하는 홀이 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(720)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.
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, 310: 로터 코어, 320: 마그넷, 400: 스테이터, 410: 스테이터 코어, 430: 코일, 500: 샤프트, 600: 버스바, 700: 센서부

Claims (9)

  1. 샤프트;
    상기 샤프트와 결합하는 로터; 및
    상기 로터의 외측에 배치되는 스테이터를 포함하고,
    상기 스테이터는 복수 개의 단위 스테이터 코어를 원주 방향으로 배치하여 형성된 스테이터 코어 및 상기 스테이터 코어에 권선되는 코일을 포함하며,
    복수 개의 시트를 적층하여 형성하는 상기 단위 스테이터 코어는,
    복수 개의 홀을 포함하는 요크,
    상기 요크에서 반경 방향으로 돌출된 투스, 및
    복수 개의 상기 홀의 내에 배치되는 접착부재를 포함하며,
    복수 개의 상기 홀 각각은 상기 투스의 양측면을 따라 반경 방향으로 연장된 가상의 선(L) 상에 배치되는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선(L)은 상기 로터의 중심(C)과 상기 투스의 중심(C1)을 잇는 가상의 선(L1)과 평행한 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선(L1)을 기준으로 복수 개의 상기 홀은 대칭되게 배치되며,
    평면상 상기 선(L1)에서 상기 홀의 중심(C2)까지의 거리는 상기 선(L1)에서 상기 투스의 측면까지의 거리와 동일한 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 홀 내에 배치되는 상기 접착부재의 일부는 복수 개의 상기 시트 사이에 배치되는 모터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    복수 개의 상기 홀 각각의 지름은 복수 개의 상기 시트 각각의 두께의 2배 이상이고 3배 미만인 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    복수 개의 상기 시트 각각의 두께는 0.5mm인 모터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 접착부재의 점도는 125mPa.s 이상이고 800mPa.s 미만인 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 단위 스테이터 코어 중 적어도 하나의 단위 스테이터 코어를 형성하는 복수 개의 상기 시트는
    복수 개의 상기 홀을 포함하는 복수 개의 제1 시트와 상기 홀이 형성되지 않은 제2 시트를 적층하여 형성하는 모터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 시트는 복수 개의 상기 제1 시트 중 최하층에 배치된 제1 시트의 하면에 배치되고,
    상기 제2 시트는 복수 개의 상기 제1 시트의 홀을 차단하는 모터.
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