KR20140003781A - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징; 상기 하우징 내부에 고정되는 스테이터; 상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터; 및 상기 회전축에 연동 회전하는 풀리;를 포함하며, 상기 풀리는 벨트가 외주면에 결합되는 벨트 기어; 상기 벨트 기어의 일측에 상기 벨트 기어의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 플랜지; 및 상기 벨트 기어와 플랜지 사이에 형성되어, 상기 벨트기어와 플랜지를 이격시키는 릴리프 홈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 브러시리스 모터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치로 별도의 동력으로 보조하는 조향장치가 사용된다. 기존에는 이와 같은 보조 조향장치를 유압을 이용한 장치로 사용하였으나, 최근에는 동력의 손실이 적고 정확성이 우수한 전동식 조향장치(Electronic Power Steering System)가 사용된다.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)에서 모터를 구동하여 선회 안정성을 보장하고 신속한 복원력을 제공함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행이 가능하도록 한다. 이러한 EPS시스템은 운전자가 조향을 하기 위해 핸들을 조작하는 토크를 모터가 보조하여 줌으로써, 보다 적은 힘으로 조향작업을 할 수 있도록 하는데, 상기 모터로는 BLDC모터가 사용된다. BLDC 모터는 하우징과, 커버부재의 결합으로, 모터의 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내주면에는 스테이터가 마련되고, 상기 스테이터 중앙에는 상기 스테이터와의 전자기적 상호작용에 따라 회전 가능하게 설치되는 로터가 마련된다. 상기 로터는 회전축에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 상기 회전축의 상부에는 차량의 조향축이 연결되어, 상기한 바와 같이 조향을 보조하는 동력을 제공한다.

한편, 상기 커버부재의 내측에는 자기소자로 마련된 감지센서가 실장된 인쇄회로기판이 설치되는데, 상기 감지센서는 상기 로터와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그네트의 자기력을 감지하여, 상기 로터의 현재위치를 파악할 수 있도록 한다. 일반적으로 상기 센싱 마그네트는 상기 로터의 상측에 설치된 플레이트의 상측면에 접착제를 이용하여 고정된다. 상기 센싱 마그네트가 플레이트에 착자되면, 플레이트를 자계 방향에 맞추어 회전축에 결합함으로써 로터의 위치를 감지할 수 있다.

EPS 모터의 출력은 소정의 동력전달 유닛을 통해 조향축에 전달되어 운전자의 조향 핸들을 돌리는 힘을 줄일 수 있다. 이때, EPS 모터의 설치 위치에 따라 동력전달 유닛은 다양하게 구성될 수 있는데, EPS 모터의 소음 및 진동이 운전자에게 잘 전달되지 않도록 하기 위해, 조향 핸들과 최대한 멀리 떨어진 바퀴와 가까운 위치에 EPS 모터를 설치하여 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 EPS 모터의 동력전달 유닛은 벨트 풀리 시스템을 이용할 수 있는데, 상기 벨트와 풀리의 서로 접촉하는 면에는 헬리컬 형상의 기어면을 형성하여 벨트 사행을 최소화할 수 있다.

그런데, 이와 같이 벨트 풀리 시스템으로 동력전달 유닛을 구성할 경우, 상기 풀리에 마련되어 상기 벨트의 이탈을 방지하는 플렌지 부재와 풀리 표면에 형성된 기어면이 서로 연결되는 연결부에 버(burr) 또는 엣지 등과 같은 제조 공정 중의 오류가 발생할 경우, 상기 버 또는 엣지 등과 접촉하는 벨트 부분이 쉽게 마모될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 내구성 등을 고려하여 금형을 이용한 소결 공정을 통해 풀리를 생산하는 경우가 많은데, 이처럼 소결로 풀리를 제조할 경우, 금형 비용이 과도하여 제조 단가가 비싸질 수 있으며, 일정 횟수 이상 금형을 사용하면 소결 형성된 풀리의 정밀도가 떨어질 수도 있다.

본 발명은 저렴하게 제조 가능하며, 장기간 사용하더라도 벨트 신뢰성을 확보할 수 있도록 구조가 개선된 풀리를 가지는 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터는 하우징; 상기 하우징 내부에 고정되는 스테이터; 상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터; 및 상기 회전축에 연동 회전하는 풀리;를 포함하며, 상기 풀리는 벨트가 외주면에 결합되는 벨트 기어; 상기 벨트 기어의 일측에 상기 벨트 기어의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 플랜지; 및 상기 벨트 기어와 플랜지 사이에 형성되어, 상기 벨트기어와 플랜지를 이격시키는 릴리프 홈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 풀리는 한 몸으로 형성될 수 있으며, 봉재를 절삭 가공하여 벨트 기어, 플랜지 및 릴리프 홈을 형성할 수 있다.

상기 벨트 기어는 전조 가공으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 벨트 기어는 외주면에 헬리컬 기어면이 형성될 수 있다.

상기 플랜지는 상기 하우징과 근접한 위치에 배치될 수 있으며, 상기 벨트 기어 측으로 테이퍼면이 형성될 수 있다.

금속 봉재를 절삭하여 플랜지와 풀리 기어부 사이에 홈을 형성한 후, 풀리 기어부를 전조 가공하여 풀리 기어면을 형성하므로, 소결 공정에 비해 부품 제조 단가를 절감하고, 벨트 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 도 1의 풀리의 플랜지를 확대하여 도시한 도면 이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 개략적인 단면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터를 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 도 1의 풀리의 플랜지를 확대하여 도시한 도면 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 EPS 모터는 하우징(1)과, 상기 하우징(1)의 상측에 결합되는 커버부재(미도시)를 포함하며, 이들의 결합을 통해, 모터의 외관이 형성된다.

상기 하우징(1)의 측면에는 고정을 위한 브라켓이 마련되고, 그 내주면에는 다수의 코일이 권선되는 스테이터(4)가 마련되며, 상기 스테이터(4)의 중앙에는 로터(5)가 회전축(3)에 의해 회전 가능하게 설치된다.

상기 회전축(3)의 양단은 베어링(3a)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있으며, 상기 베어링(3a)은 표준 베어링으로 마련될 수 있다.

상기 로터(5)의 상측에는 로터(5)의 위치정보 획득을 위한 센싱 마그네트(7)가 플레이트(6)에 결합되어 설치된다.

상기 플레이트(6)는 도 1에 도시된 바와 같이, 디스크 형상으로 마련되며, 상기 회전축(3)과 홀더부재(10)에 의해 결합될 수 있다. 상기 플레이트(6)는 금속재질로 형성되는 것이 좋으며, 대략 디스크 형상으로 마련될 수 있다.

상기 플레이트(6)는 상기 센싱 마그네트(7)와 동축적으로 설치되어, 상기 회전축(3)의 회전에 연동하여, 상기 플레이트(6)가 회전하여, 센싱 마그네트(7)가 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 센싱 마그네트(7)는 상기 플레이트(6)의 지름과 대응되는 최 외곽 지름을 가지는 디스크 형상으로 마련되며, 중앙에는 소정 지름의 통공이 형성되어, 상기 플레이트(6)에 고정된 회전축(3)이 통과할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 센싱 마그네트(7)의 외주면과 근접한 위치에는 메인 마그네트가 마련되고, 상기 통공과 근접한 위치에는 서브 마그네트가 마련될 수 있다. 상기 센싱 마그네트(7)의 상측에는 도시하지는 않았으나, 상기 커버부재의 내측면에 고정된 인쇄회로기판에 홀 소자(Hall IC)와 같은 자기소자가 상기 센싱 마그네트(7)를 바라보도록 실장 되어, 상기 센싱 마그네트(7)의 회전을 감지할 수 있다.

한편, 상기 센싱 마그네트(7)는 상기 플레이트(6)의 적어도 한 면 이상을 감싸도록 구성할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(6) 전체를 감싸도록 구성할 수도 있다. 그러나, 센싱 마그네트(7)는 모터 회전에 따라 디스크 형상의 몸체의 중심에서 원주 방향으로 작용하는 원심력의 영향이 가장 크기 때문에, 상기 플레이트(6)가 코어가 되도록 반드시 형성할 필요는 없으며, 한 몸을 이루도록 형성되는 것으로 충분하다.

홀더부재(10)는 상기 센싱 마그네트(7)의 상측에 결합되어, 상기 센싱 마그네트(7)가 항상 일정한 위치를 유지하도록 구성될 수 있으나, 필수적인 것은 아니며, 필요에 따라 삭제할 수도 있다. 상기 홀더부재(10)는 체결나사와 같은 고정유닛(미도시)에 의해 상기 플레이트(6)에 고정 결합될 수 있다. 상기 홀더부재(10)는 얇은 판상의 금속 플레이트와 같은 탄력성 있는 재질로 형성되어, 상기 고정유닛의 체결 시 탄성 변형 가능하도록 하여, 상기 홀더부재(10)의 탄성 복원력을 이용하여 통해 상기 센싱 마그네트(7)를 위치 고정할 수 있다.

본 발명의 특징은 상기 회전축(3)의 일측 끝단에 결합되는 풀리(100)에 있다. 즉, 기존의 소결 공정을 이용한 풀리 제작이 금형 제작에 따른 고비용 문제와 소결 공정 시간이 오래 걸리는 점 들을 개선하여, 상대적으로 저렴한 봉재 가공을 통해 풀리를 형성하기 위한 개선된 구조에 특징이 있다.

상기 풀리(100)는 상기 회전축(3)의 회전동작에 연동하여 회전하는 것으로 벨트 기어(110), 플랜지(120) 및 릴리프 홈(relief groove, 130)을 포함할 수 있으며, 상기 풀리(100)는 한 몸으로 형성될 수 있다.

벨트 기어(110)는 외주면이 벨트(미도시)에 형성된 기어면과 치합될 수 있도록, 상기 벨트의 기어면과 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 상기 벨트 기어(110)의 치형은 다양하게 구성될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 벨트 사행을 최소화할 수 있도록 헬리컬 기어 형상으로 마련될 수 있다. 벨트 사행이란, 벨트가 주행할 때, 벨트를 주행시키는 풀리의 회전축 방향으로 벨트가 움직이는 현상을 의미한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벨트 기어(110)의 외주면에 형성되는 기어면은 전조(轉造, form rolling) 가공으로 형성될 수 있다. 전조 가공이란 재료를 금속판 사이에 삽입하고 상대적으로 회전시키는 소성 가공방법으로, 나사 또는 기어의 성형에 많이 사용되는 공정이다. 상기 전조가공은 절삭가공에 비해 가공 시간이 매우 짧고, 금속의 흐름에 단절이 없어 강도가 우수하여 강한 제품을 만들 수 있는 장점이 있다.

플랜지(120)는 상기 벨트 기어(110)에 결합된 벨트의 주행을 가이드 하고, 상기 벨트가 상기 벨트 기어(110)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 마련된 것으로, 상기 벨트 기어(110)의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 플랜지(120)의 상기 벨트를 바라보는 면에는 테이퍼면(121)을 형성하여, 벨트와 간섭이 발생되더라도 상기 벨트가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플랜지(120)는 상기 벨트 기어(110)의 한 쪽에만 형성될 수 있다. 이는 상기 벨트 기어(110)가 헬리컬 형상으로 마련되고, 회전축(3)의 회전 방향이 일정할 경우, 상기 벨트는 한쪽으로만 움직일 수 있기 때문이다. 상기 플랜지(120)의 배치 위치는 회전축(3)의 회전 방향과, 벨트 기어(110)의 형상에 따라 변할 수 있으나, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 모터의 하우징(1)과 근접한 위치에 배치될 수 있다. 이때, 상기 플랜지(120)와 하우징(1)은 간섭되지 않도록 소정간격 이격 될 수 있다.

릴리프 홈(130)은 상기 플랜지(120)와 벨트 기어(110) 사이에 형성되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 일정 폭(H)을 가지도록 이격 될 수 있다. 릴리프 홈(130)은 상기 벨트 기어(110)의 기어면을 전조 가공할 때, 기어면이 눌리면서 소성 변형되면서 발생하는 변형 부분이 상기 플랜지(120) 측으로 밀려 올라가거나 플랜지(120)와 벨트 기어(110) 사이에 경사면을 형성하는 거소가 같은 연결부분의 변형을 방지하기 위해 마련되는 것이다. 이와 같이 릴리프 홈(130)을 플랜지(120)와 벨트 기어(110) 사이에 형성하면, 플랜지(120)와 벨트 기어(110)가 도 3에 도시된 바와 같이 일정간 거리(H) 이격 되므로, 벨트 기어(110) 표면이 전조공정 중에 변형되어 양 끝단으로 살이 돌출되더라도, 이 돌출 변형된 부분이 플랜지(120)와 간섭되지 않는다.

한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 풀리(100)는 금형을 필요로 하는 소결이 아니라, 스틸 재질의 봉재를 가공하여 벨트 기어(110)와 플랜지(120) 및 릴리프 홈(130)을 절삭하여 구성한 후, 전조 가공을 통해 벨트 기어(110)의 기어면을 형성하므로, 금형을 이용하는 소결 공정에 비해 상대적으로 저렴하게 풀리를 제조할 수 있다.

특히, 상기한 바와 같이 릴리프 홈(130)을 소결 공정으로 형성하기 위해서는 복잡한 형상의 금형을 제조해야 하므로, 소결 공정 중에 발생될 수 있는 불량률이 증가할 수 있으며, 금형비용 증가로 인한 제조 단가의 상승의 문제가 있으나, 본 발명의 일 실시예와 같이 봉재의 절삭 가공 및 전조 가공으로 풀리를 형성하면 생산비용과 제품 불량률을 줄일 수 있다.

또한, 단일 재질의 봉재를 이용하여 풀리(100)를 형성하므로, 풀리(100)의 물리적 특성을 교체하고자 할 때에는, 봉재로 사용하는 스틸 재질의 교체만으로 손쉽게 바꿀 수 있다. 따라서 외부 치수는 동일하게 유지하면서 다양한 제품에 적용 가능한 풀리(100)를 제작하는 것이 가능하다.

또한, 플랜지(120)와 벨트 기어(110)가 릴리프 홈(130)을 사이에 두고 떨어져 있기 때문에, 벨트가 플랜지(120)에 마찰 마모되는 것을 최소화할 수 있어, 벨트 수명을 연장할 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 일 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1; 하우징 3; 회전축
3a; 베어링 4; 스테이터
7; 센싱 마그네트 100; 풀리
110; 벨트 기어 120; 플랜지
121; 테이퍼면 130; 릴리프 홈

Claims (7)

1. 하우징;
   상기 하우징 내부에 고정되는 스테이터;
   상기 스테이터 중앙에 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되는 로터; 및
   상기 회전축에 연동 회전하는 풀리;를 포함하며,
   상기 풀리는,
   벨트가 외주면에 결합되는 벨트 기어;
   상기 벨트 기어의 일측에 상기 벨트 기어의 지름보다 큰 지름을 가지도록 형성되는 플랜지; 및
   상기 벨트 기어와 플랜지 사이에 형성되어, 상기 벨트기어와 플랜지를 이격시키는 릴리프 홈;을 포함하는 모터.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풀리는,
   한 몸으로 형성되는 모터.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 풀리는,
   봉재를 절삭 가공하여 벨트 기어, 플랜지 및 릴리프 홈을 형성하는 모터.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트 기어는,
   전조 가공으로 형성되는 모터.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트 기어는,
   외주면에 헬리컬 기어면이 형성되는 모터.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 플랜지는,
   상기 하우징과 근접한 위치에 배치되는 모터.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 플랜지는,
   상기 벨트 기어 측으로 테이퍼면이 형성되는 모터.

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