KR102523835B1

KR102523835B1 - 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR102523835B1
Application number: KR1020150146235A
Authority: KR
Inventors: 박재현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2023-04-20
Also published as: KR20170045998A

Abstract

실시 예는 일면과 타면을 관통하는 제1홀, 및 상기 일면과 타면 중 적어도 한 면에 배치된 제1체결부를 포함하는 로터 코어; 상기 로터 코어의 측면에 배치되는 복수 개의 마그네트; 및 상기 마그네트를 커버하는 제1면, 및 상기 로터 코어의 일면과 타면을 커버하는 제2면을 포함하는 커버를 포함하고, 상기 커버의 제2면은 상기 제1체결부와 결합하는 제2체결부를 포함하는 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

Description

로터 조립체 및 이를 포함하는 모터{Rotor assembly and motor having the same}

실시 예는 로터 조립체 및 이를 포함하는 모터를 개시한다.

모터는 복수 개의 마그넷을 구비하는 로터와 스테이터에 권선된 코일에 의해 발생된 전자기력과의 상호작용으로 회전하면서 동력을 생성한다.

그에 따라, 모터는 회전 가능하게 형성되는 샤프트, 샤프트에 결합되는 로터, 및 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 상기 스테이터는 상기 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 설치된다.

그리고, 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다. 따라서 로터가 회전하면 샤프트가 회전하게 된다.

로터에는 복수 개의 마그넷이 설치되는데, 마그넷 설치방법에 따라, 로터 코어의 내부에 마그넷이 삽입 결합되는 IPM로터와, 로터 코어의 표면에 마그넷이 부착되는 SPM(Surface Permanent Magnet) 로터로 나뉘어진다.

SPM 로터를 구비하는 모터의 경우, 구조적 특성상 마그넷 조립의 내구성 향상을 위해 여러 Protector 방식(Molding, Can, Tube 등)이 적용되고 있다.

그 중, 캔 타입은 가장 보편적으로 적용되는 방식으로, 로터의 외주면에 컵(Cup) 형상의 캔(Can)을 위아래로 결합하여 로터를 보호함과 아울러 마그넷의 이탈을 방지하는 역할을 하게 된다.

그러나, 캔의 내부로 로터를 조립하기 위해서는 캔의 내측에 접착제를 도포하여야 한다. 그러나 이러한 접착제 도포 공정은 로터를 조립하는 공정을 복잡하게 하는 문제점이 있다. 특히, 캔과 로터의 접착 부위에 균일하게 정량의 접착제를 도포하는 것이 매우 까다로운 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 특개2008-295140호(2008.12.04.)

실시 예는 접착제의 사용 없이 캔과 로터 코어가 결합된 로터 조립체 및 이를 포함하는 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.

본 발명의 일 실시 예에 따른 로터 조립체는, 일면과 타면을 관통하는 제1홀, 및 상기 일면과 타면 중 적어도 한 면에 배치된 제1체결부를 포함하는 로터 코어; 상기 로터 코어의 측면에 배치되는 복수 개의 마그네트; 및 상기 마그네트를 커버하는 제1면, 및 상기 로터 코어의 일면과 타면을 커버하는 제2면을 포함하는 커버를 포함하고, 상기 커버의 제2면은 상기 제1체결부와 결합하는 제2체결부를 포함한다.

상기 제1체결부는 돌기이고 상기 제2체결부는 삽입홀일 수 있다.

상기 돌기는 상기 삽입홀이 삽입된 상태에서 코킹(caulking)되어 결합할 수 있다.

상기 커버는 상기 제1면과 제2면을 연결하는 테두리부를 포함하고, 상기 테두리부는 상기 제2면을 기준으로 축방향으로 돌출될 수 있다.

상기 테두리부의 제1방향 폭은 상기 마그네트의 제1방향 두께보다 크고, 상기 제1방향은 상기 축방향과 수직한 방향일 수 있다.

상기 제1홀을 둘러싸는 복수 개의 제2홀을 포함하고, 상기 제2면은 상기 복수 개의 제2홀을 노출할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는, 하우징; 상기 하우징에 배치되는 스테이터; 상기 스테이터에 배치되는 로터 조립체; 및 상기 로터 조립체와 일체로 회전하는 회전축을 포함하고, 상기 로터 조립체는, 일면과 타면을 관통하는 제1홀, 및 상기 일면과 타면 중 적어도 한 면에 배치된 제1체결부를 포함하는 로터 코어; 상기 로터 코어의 측면에 배치되는 복수 개의 마그네트; 및 상기 마그네트를 커버하는 제1면, 및 상기 로터 코어의 일면과 타면을 커버하는 제2면을 포함하는 커버를 포함하고, 상기 커버의 제2면은 상기 제1체결부와 결합하는 제2체결부를 포함한다.

실시 예에 따르면, 접착제의 사용 없이 캔과 로터 코어를 기구적으로 결합시킬 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

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 도 1의 로터 조립체의 일부 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 로터 코어의 평면도이고,
도 4는 도 3의 A-A방향 단면도이고,
도 5는 도 1의 로터 조립체의 평면도이고,
도 6은 로터 코어와 커버가 결합하는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.

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

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 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, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

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 도 1의 로터 조립체의 일부 분해 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터는 하우징(110), 하우징(110)에 배치되는 스테이터(130), 로터 조립체(120), 및 회전축(160)을 포함한다.

하우징(110)은 스테이터(130)와 로터 조립체(120)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(130)는 하우징(110)의 내부 공간에 삽입된다. 스테이터(130)는 스테이터 코어(131), 및 스테이터 코어(131)에 권선되는 코일(132)을 포함한다.

스테이터(130)는 일체로 연결된 스테이터 코어(131)에 코일을 권선하여 제작할 수도 있으나, 복수 개의 분할 코어에 각각 권선한 후 이들을 조립하여 원형 형상의 스테이터(130)를 제작할 수도 있다.

스테이터(130)는 버스바를 이용하여 3상 회로를 구현할 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 버스바는 스테이터(130)에 권선된 코일(132)에 각각의 전기적으로 연결될 수 있으며, U, V, W상을 연결하는 복수 개의 터미널을 포함할 수 있다. 버스바의 전원 터미널은 외부로 노출되어 외부 전원 또는 인버터와 전기적으로 연결될 수 있다.

로터 조립체(120)는 스테이터(130)에 대해 회전 가능하게 배치된다. 로터 조립체(120)는 스테이터(130)의 내부에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 로터 조립체(120)는 로터 코어(121) 및 로터 코어(121)의 외주면에 장착되는 마그네트(122)를 포함할 수 있다. 커버(140)는 로터 코어(121)의 측면을 커버(140)함으로써 마그네트(122)과 로터 코어(121)의 분리를 방지할 수 있다. 커버(140)는 SUS 재질일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.

로터 조립체(120)의 중앙부에는 회전축(160)이 결합된다. 따라서, 로터 조립체(120)와 회전축(160)은 함께 회전할 수 있다. 회전축(160)은 일 측에 배치된 제1베어링(151)과 타 측에 배치된 제2베어링(152)에 의해 지지될 수 있다.

로터 조립체(120)의 상측에는 로터 코어(121)의 위치 정보 획득을 위한 센싱 마그네트가 플레이트에 결합되어 설치되거나, 이와 유사한 로터 위치 감지수단이 설치될 수 있다.

실시 예에 따른 모터는 전동식 동력 조향 장치에 사용되는 EPS 모터 일 수 있다. 구체적으로, 전동식 동력 조향장치(EPS)는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU)이 차속센서, 토크앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 주행 조건에 따라 모터를 구동하도록 인버터를 제어할 수 있다. 실시 예에 따른 모터는 인버터로부터 인가되는 3상 전원에 의해 구동할 수 있다. 그러나, 실시 예에 따른 모터의 구성은 이에 한정하지 않는다.

도 2를 참고하면, 로터 코어(121)의 외면에는 축방향으로 연장된 스트립(123)이 복수 개 배치될 수 있다. 복수 개의 스트립(123)은 마그네트(122)가 배치되는 포켓을 형성할 수 있다. 커버(140)는 제1커버(140a)와 제2커버(140b)로 구분되어 각각 로터 코어(121)의 일측과 타측에서 각각 끼워질 수 있다.

제1커버(140a)와 제2커버(140b)는 로터 코어(121)의 측면을 커버하는 제1면(141)과, 로터 코어(121)의 일면(F1) 또는 타면(F2)을 커버하는 제2면(142), 및 제1면(141)과 제2면(142)을 연결하는 테두리부(143)를 포함할 수 있다.

제1면(141)은 마그네트(122)가 로터 코어(121)의 측면에서 이탈하지 않도록 고정하는 역할을 수행할 수 있으며, 제2면(142)은 제2체결부(142a)에 의해 커버(140)를 로터 코어(121)에 고정하는 역할을 수행할 수 있다.

제1커버(140a)와 제2커버(140b)는 서로 대칭되는 형상으로 제작되어 로터 코어(121)에 결합될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 일 예로, 제1커버(140a)가 제2커버(140b)보다 로터 코어(121)의 측면을 더 많이 커버할 수도 있다.

도 3은 도 1의 로터 코어의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A방향 단면도이다.

도 3을 참고하면, 로터 코어(121)의 중앙에는 회전축이 삽입되는 제1홀(H1)이 형성된다. 제1홀(H1)은 로터 코어(121)의 축방향으로 연장되어 일면과 타면을 관통한다.

제2홀(H2)은 제1홀(H1)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2홀(H2)은 로터 코어(121)의 중량을 줄이는 역할 및/또는 무게 중심을 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 제2홀(H2)의 직경은 중량을 줄일 수 있는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.

로터 코어(121)는 외주면에 배치되어 축방향으로 연장된 복수 개의 스트립(123)을 포함할 수 있다. 복수 개의 마그네트(122)는 복수 개의 스트립(123) 사이에 배치될 수 있다.

로터 코어(121)의 일면 및/또는 타면에는 커버(140)와 결합하는 제1체결부(P1)가 형성될 수 있다. 제1체결부(P1)는 돌출된 체결돌기일 수 있다. 돌기는 커버(140)에 형성된 삽입홀에 결합할 수 있다. 이하에서는 제1체결부(P1)를 체결돌기로 설명하고 제2체결부(142a)를 삽입홀로 설명하나, 제1체결부(P1)와 제2체결부(142a)의 구성은 반드시 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 제1체결부(P1)가 홈이고 제2체결부(142a)가 체결돌기일 수도 있다. 또한, 제1체결부(P1)는 버(burr)일 수 있다.

제1체결부(P1)는 제1가상원(C1)을 따라 복수 개 배치될 수 있다. 이때, 제1가상원(C1)은 제1홀(H1)을 둘러싸는 복수 개의 제2홀(H2)을 수용할 수 있다. 제1체결부(P1)는 이웃한 2개의 스트립(123) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1체결부(P1)는 제1홀(H1)의 중심(C)에서 스트립(123)을 연결한 가상선에서 어긋나게 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 이후 제1체결부(P1)의 코킹시 스트립(123)에 가해질 수 있는 응력을 분산시킬 수 있다.

제1마크(S1)는 복수 개의 코어 플레이트(121a)를 고정하기 위한 홈 또는 돌기일 수 있다. 도 4를 참고하면, 로터 코어는 복수 개의 코어 플레이트(121a)를 적층하여 제작할 수 있다. 이때, 각각의 코어 플레이트(121a)는 펀칭에 의해 제1마크(S1)를 가질 수 있다. 따라서, 복수 개의 코어 플레이트(121a)는 원주방향으로 발생하는 슬립이 방지될 수 있다.

그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1마크(S1)는 복수 개의 코어 스트립(121a)을 적층한 후 일체로 펀칭하여 제작할 수도 있다. 따라서, 제1마크(S1)는 로터 코어(121)의 일면(F1)에서는 돌기일 수 있고, 로터 코어(121)의 타면(F2)에서는 홈일 수 있다. 그러나, 돌기는 다시 평탄해지도록 평탄화 작업을 할 수도 있다.

제1체결부(P1)는 로터의 일면(F1)과 타면(F2)에서 각각 축방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 로터 코어(121)의 일면(F1)과 타면(F2)을 구성하는 최외각 코어 플레이트(121b)는 각각 반대방향으로 제1체결부(P1)가 배치될 수 있다.

도 5는 도 1의 로터 조립체의 평면도이고, 도 6은 로터 코어와 커버가 결합하는 구조를 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참고하면, 로터 코어(121)에 커버(140)를 결합한 경우, 제1체결부(P1)는 커버(140)의 제2체결부(142a)와 결합할 수 있다. 즉, 로터 코어(121)의 체결돌기가 커버(140)의 홀과 결합하여 외부로 노출될 수 있다. 커버의 제2면(142)은 복수 개의 제2홀(H2)을 노출할 수 있는 개구부가 형성될 수 있다. 그러나, 필요에 따라 제2면(142)은 제2홀(H2)을 커버할 수도 있다. 이 경우 제2홀(H2)에 공기가 유입되어 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

이 경우, 도 6과 같이 제1체결부(P1)를 코킹하여 커버(140)를 로터 코어(121)에 결합시킬 수 있다. 제1체결부(P1)와 제2체결부(142a)를 결합하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로, 제1체결부(P1)와 제2체결부(142a)를 스핀 코킹으로 결합할 수도 있다. 또는, 로터 코어(121)에 홈을 형성한 후 커버(140)를 펀칭하여 결합시킬 수도 있다.

이때, 커버(140)의 제1면(141)과 제2면(142)을 연결하는 테두리부(143)는 제2면(142)을 기준으로 축방향으로 돌출될 수 있다. 따라서, 마그네트(122)와의 사이에 공간부(C5)를 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 조립 공차에 의해 마그네트(122)가 로터 코어(121)에 비해 축방향으로 돌출된 경우 돌출된 마그네트(122)를 수용할 수 있다. 따라서, 마그네트(122)에 의해 제2면(142)과 로터 코어(121)의 결합력이 저하되지 않을 수 있다. 만약, 테두리부(143)가 마그네트(122)과 밀착되도록 설계된 경우, 조립 공차에 의해 마그네트(122)가 더 돌출되면 제2면(142)은 마그네트(122)에 밀려 로터 코어(121)에서 떨어질 수 있다.

돌출된 마그네트(122)를 수용하기 위하여 테두리부(143)의 폭(D2)은 마그네트(122)의 폭(D1)보다 클 수 있다. 이때, 폭은 축방향과 수직한 방향으로 정의할 수 있다. 만약, 테두리의 폭이 더 작은 경우 마그네트(122)를 충분히 수용할 수 없는 문제가 있다.

110: 하우징
120: 로터 조립체
130: 스테이터
140: 커버

Claims

일면과 타면을 관통하는 제1홀, 및 상기 일면과 타면에 배치된 복수 개의 제1체결부를 포함하는 로터 코어;
상기 로터 코어의 측면에 배치되는 복수 개의 마그네트; 및
상기 마그네트를 커버하는 제1면, 및 상기 로터 코어의 일면과 타면을 커버하는 제2면을 포함하는 커버를 포함하고,
상기 커버의 제2면은 상기 제1체결부와 결합하는 제2체결부를 포함하고,
상기 로터 코어는 적층된 복수 개의 로터 플레이트를 포함하고,
상기 복수 개의 로터 플레이트는 적층 방향으로 중첩되는 복수 개의 돌출부를 포함하고,
상기 복수 개의 돌출부는 상기 복수 개의 제1 체결부가 배치되는 가상원의 내측에 배치되고,
상기 복수 개의 로터 플레이트 중 최상부에 배치된 로터 플레이트와 최하부에 배치된 로터 플레이트는 상기 복수 개의 제1 체결부와 상기 복수 개의 돌출부를 포함하고,
상기 최상부에 배치된 로터 플레이트에 배치된 복수 개의 제1 체결부의 돌출 방향과 상기 최하부에 배치된 로터 플레이트에 배치된 복수 개의 제1 체결부의 돌출 방향은 서로 반대 방향이고,
상기 복수 개의 제1 체결부는 반경 방향으로 상기 복수 개의 돌출부와 어긋나게 배치되는 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 제1체결부는 돌기이고 상기 제2체결부는 삽입홀인 로터 조립체.
제2항에 있어서,
상기 돌기는 상기 삽입홀이 삽입된 상태에서 코킹(caulking)되는 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 커버는 상기 제1면과 제2면을 연결하는 테두리부를 포함하고, 상기 테두리부는 상기 제2면을 기준으로 축방향으로 돌출된 로터 조립체.
제4항에 있어서,
상기 테두리부의 제1방향 폭은 상기 마그네트의 제1방향 두께보다 크고, 상기 제1방향은 상기 축방향과 수직한 방향인 로터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 제1홀을 둘러싸는 복수 개의 제2홀을 포함하고, 상기 제2면은 상기 복수 개의 제2홀을 노출하는 로터 조립체.
하우징;
상기 하우징에 배치되는 스테이터;
상기 스테이터에 배치되는 로터 조립체; 및
상기 로터 조립체와 일체로 회전하는 회전축을 포함하고,
상기 로터 조립체는,
일면과 타면을 관통하는 제1홀, 및 상기 일면과 타면 중 적어도 한 면에 배치된 제1체결부를 포함하는 로터 코어;
상기 로터 코어의 측면에 배치되는 복수 개의 마그네트; 및
상기 마그네트를 커버하는 제1면, 및 상기 로터 코어의 일면과 타면을 커버하는 제2면을 포함하는 커버를 포함하고,
상기 커버의 제2면은 상기 제1체결부와 결합하는 제2체결부를 포함하고,
상기 로터 코어는 적층된 복수 개의 로터 플레이트를 포함하고,
상기 복수 개의 로터 플레이트는 적층 방향으로 중첩되는 복수 개의 돌출부를 포함하고,
상기 복수 개의 돌출부는 상기 복수 개의 제1 체결부가 배치되는 가상원의 내측에 배치되고,
상기 복수 개의 로터 플레이트 중 최상부에 배치된 로터 플레이트와 최하부에 배치된 로터 플레이트는 상기 복수 개의 제1 체결부와 상기 복수 개의 돌출부를 포함하고,
상기 최상부에 배치된 로터 플레이트에 배치된 복수 개의 제1 체결부의 돌출 방향과 상기 최하부에 배치된 로터 플레이트에 배치된 복수 개의 제1 체결부의 돌출 방향은 서로 반대 방향이고,
상기 복수 개의 제1 체결부는 반경 방향으로 상기 복수 개의 돌출부와 어긋나게 배치되는 모터.
제7항에 있어서,
상기 제1체결부는 돌기이고 상기 제2체결부는 삽입홀인 모터.
제8항에 있어서,
상기 돌기는 상기 삽입홀이 삽입된 상태에서 코킹(caulking)되는 모터.
제7항에 있어서,
상기 커버는 상기 제1면과 제2면을 연결하는 테두리부를 포함하고, 상기 테두리부는 상기 제2면을 기준으로 축방향으로 돌출된 모터.