KR20220086181A - 로터 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

로터 및 이를 포함하는 모터 Download PDF

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한선우
하한종
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 스테이터; 복수 개의 단위 로터로 형성되는 로터; 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 단위 로터는 상기 샤프트와 결합하는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외측에 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하고, 상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하는 모터를 개시한다. 이에 따라, 상기 모터는 로터 코어, 마그넷 및 캔을 사전에 결합한 단위 로터를 제작하여 제공함으로써, 조립 공정 상에서 본딩 공정과 경화 공정을 삭제하여 상기 모터의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

로터 및 이를 포함하는 모터{ROTOR AND MOTOR HAVING THE SAME}
실시예는 로터 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 차량, 가정용 전자제품, 산업용 기기 등에 광범위하게 사용된다. 특히, 상기 모터는 자동차의 조향의 안정성을 보장하기 위한 장치에 이용될 수 있다. 예컨데, 상기 모터는 전동식 조향장치(EPS; Electronic Power Steering System) 등 차량용 모터에 사용될 수 있다.
상기 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. 그리고, 상기 로터는 복수 개의 단위 로터를 축방향으로 배치하여 형성될 수 있다.
상기 단위 로터는 로터 코어 및 상기 로터 코어에 배치되는 복수 개의 마그넷을 포함할 수 있다. 상기 마그넷의 배치 위치에 따라, 상기 로터는 로터 코어의 내부에 마그넷이 삽입되어 배치되는 IPM(Internal Permanent Magnet) 타입의 로터와, 로터 코어의 표면에 마그넷이 부착되는 SPM(Surface Permanent Magnet) 타입의 로터로 구분될 수 있다.
상기 SPM 타입의 로터의 경우, 구조적 특성상 접착부재를 이용하여 로터 코어에 마그넷을 부착한다. 그리고, 상기 마그넷과 로터 코어의 조립 내구성을 향상시키기 위해 캔이 적용될 수 있다.
상기 캔은 로터의 보호와 함께 마그넷의 이탈을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 캔의 내측에 접착부재를 도포하여 마그넷이 배치된 로터 코어에 상기 캔을 고정할 수 있다.
그러나, 두 번의 접착부재를 도포하는 본딩 공정(로터 코어와 마그넷의 결합을 위한 본딩 공정, 및 캔의 내부에 접착부재를 도포하는 본딩 공정)에 의해 공정수가 증가하는 문제가 있다.
나아가, 상기 본딩 공정은 상기 접착부재의 경화 공정을 수반하기 때문에, 생산 시간이 더 증가하는 문제가 있다. 그리고, 이러한 문제는 상기 모터의 생산성을 하락시키는 요인으로 작용한다.
따라서, 상기 단위 로터의 단일화 및 본딩 공정과 경화 공정에 따른 생산 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 로터 및 이를 포함하는 모터가 요구되고 있는 실정이다.
실시예는 단일화된 복수 개의 단위 로터를 이용하여 형성되는 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
실시예는 로터 코어, 마그넷 및 캔을 사전에 결합한 단위 로터를 이용함으로써, 조립 공정 상에서 본딩 공정과 경화 공정을 삭제하여 생산성을 향상시킨 로터 및 이를 포함하는 모터를 제공한다.
실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제는 스테이터; 복수 개의 단위 로터로 형성되는 로터; 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 단위 로터는 상기 샤프트와 결합하는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외측에 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하고, 상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 로터 코어의 하면을 기준으로, 상기 바디의 축방향 길이(L3)는 상기 로터 코어의 축방향 길이(L1)보다 작고, 상기 마그넷의 축방향 길이(L2)보다 클 수 있다. 그리고, 상기 캔의 두께(t)는 상기 로터 코어의 축방향 길이(L1)와 상기 마그넷의 축방향 길이(L2)의 차(L1-L2)보다 작을 수 있다.
또한, 축방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터의 마그넷과 다른 단위 로터의 마그넷 사이에는 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부가 배치될 수 있다.
또한, 축방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터의 마그넷과 다른 단위 로터의 마그넷 사이에는 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부가 배치될 때, 단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부는 다른 단위 로터의 마그넷과 소정의 이격 간격(G)을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 축방향으로 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 마그넷은 다른 단위 로터의 마그넷과 접촉할 수 있다.
한편, 상기 로터 코어는 로터 코어 바디, 상기 로터 코어 바디의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 가이드를 포함하고, 상기 가이드의 외측면은 상기 플레이트부의 내주면과 접촉할 수 있다.
또한, 하나의 상기 단위 로터에 배치되는 상기 플레이트부와 상기 마그넷의 축방향 일면은 서로 접촉할 수 있다.
상기 과제는 스테이터; 상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터; 및 상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 로터는 제1 단위 로터, 상기 제1 단위 로터의 하부에 배치되는 제2 단위 로터, 및 상기 제2 단위 로터의 하부에 배치되는 제3 단위 로터를 포함하고, 상기 제1 단위 로터, 상기 제2 단위 로터, 및 상기 제3 단위 로터 각각은 상기 샤프트와 결합하는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외측에 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하고, 상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하며, 상기 제2 단위 로터에 배치되는 캔의 플레이트부는 상기 제1 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 마주보게 배치되고, 상기 제2 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면은 상기 제3 단위 로터에 배치되는 마그넷의 상면과 마주보게 배치되는 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 상기 제2 단위 로터에 배치되는 캔의 플레이트부 사이에는 축방향으로 공간이 형성되고, 상기 제2 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 상기 제3 단위 로터에 배치되는 마그넷의 상면은 서로 접촉할 수 있다.
상기 과제는 축방향으로 배치되는 복수 개의 단위 로터로 형성되고, 상기 단위 로터는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외주면을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하며, 상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하고, 하나의 상기 단위 로터에서 상기 마그넷의 축방향 일면은 상기 플레이트부와 접촉하고, 축방향 타면은 상기 캔으로부터 노출되는 로터에 의해 달성된다.
실시예는 단일화된 복수 개의 단위 로터를 이용하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 상세하게, 로터 코어, 마그넷 및 캔을 사전에 결합한 단위 로터를 제작하여 제공함으로써, 모터의 조립 공정 상에서 본딩 공정과 경화 공정을 삭제할 수 있다. 그에 따라, 모터의 생산성을 향상시킬 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 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 분해사시도이고,
도 4는 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 저면분해사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 단면도이고,
도 6은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 분해사시도이고,
도 8은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 단면도이다.
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 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 저면분해사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터와 샤프트를 나타내는 단면도이다. 도 1 및 도 3에서, x 방향은 반경방향을 의미하며, y 방향은 축방향을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 축방향과 상기 반경방향은 서로 수직할 수 있다. 여기서, 상기 축방향이라 함은 샤프트(500)의 길이 방향일 수 있다. 그리고, 도면부호 'C'는 상기 모터의 회전 중심을 나타낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 모터는 일측에 개구가 형성된 하우징(100), 상기 하우징(100)의 상부에 배치되는 커버(200), 상기 하우징(100)의 내부에 배치되는 스테이터(300), 스테이터(300)의 내측에 배치되는 로터(400), 및 상기 로터(400)와 결합하는 샤프트(500)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 내측이라 함은 상기 반경방향을 기준으로 상기 모터의 회전 중심(C)을 향하여 배치되는 방향을 의미하고, 외측이라 함은 내측과 반대되는 방향을 의미할 수 있다.
또한, 상기 모터는 스테이터(300)의 상측에 배치되는 버스바(600) 및 로터(400)의 회전을 감지하는 센서부(700)를 포함할 수 있다.
하우징(100)과 커버(200)는 상기 모터의 외형을 형성할 수 있다. 그리고, 하우징(100)과 커버(200)의 결합에 의해 내부에 수용공간이 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 수용공간에는 스테이터(300), 로터(400), 샤프트(500), 버스바(600), 및 센서부(700) 등이 배치될 수 있다.
이때, 샤프트(500)는 상기 수용공간에 회전 가능하게 배치된다. 이에, 상기 모터는 샤프트(500)의 상부와 하부에 각각 배치되는 베어링(B)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 하우징(100)에 배치되는 베어링(B)은 제1 베어링, 하우징 베어링 또는 하부 베어링이라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 커버(200)에 배치되는 베어링(B)은 제2 베어링, 커버 베어링 또는 상부 베어링이라 불릴 수 있다.
상기 하우징(100)은 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 하우징(100)은 내부에 스테이터(300), 로터(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.
하우징(100)은 하부에 베어링(B)을 수용할 수 있는 포켓부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하우징(100)의 포켓부는 하우징 포켓부라 불릴 수 있다.
커버(200)는 상기 하우징(100)의 개구를 덮도록 하우징(100)의 개구면, 즉 하우징(100)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 커버(200)는 베어링(B)을 수용할 수 있는 포켓부를 포함할 수 있다. 여기서, 커버(200)의 포켓부는 커버 포켓부라 불릴 수 있다.
스테이터(300)는 로터(400)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(400)의 회전을 유도한다.
스테이터(300)는 하우징(100)의 내측에 배치될 수 있다. 이때, 스테이터(300)는 하우징(100)의 내주면에 지지될 수 있다. 그리고, 스테이터(300)는 로터(400)의 외측에 배치될 수 있다. 즉, 스테이터(300)의 내측에는 로터(400)가 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 스테이터(300)는 스테이터 코어(310), 스테이터 코어(310)에 배치되는 인슐레이터(320) 및 인슐레이터(320)에 권선되는 코일(330)을 포함할 수 있다.
스테이터 코어(310)에는 회전 자계를 형성하는 코일(330)이 권선될 수 있다. 여기서, 스테이터 코어(310)는 하나의 코어로 형성되거나 복수 개의 분할 코어가 결합되어 형성될 수 있다.
스테이터 코어(310)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층된 형태로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 스테이터 코어(310)는 하나의 단일품으로 형성될 수도 있다.
스테이터 코어(310)는 원통 형상의 요크 및 상기 요크에서 반경방향으로 돌출된 복수 개의 투스를 포함할 수 있다.
복수 개의 상기 투스는 상기 요크의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 그에 따라, 각각의 상기 투스 사이에는 코일(330)이 권선되는 공간인 슬롯이 형성될 수 있다.
한편, 상기 스테이터(300)의 투스는 상기 로터(400)와 에어 갭을 갖도록 배치될 수 있다. 여기서, 상기 에어 갭은 반경방향으로 상기 투스와 마그넷(420) 사이의 거리일 수 있다.
인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(330)을 절연시킨다. 그에 따라, 인슐레이터(320)는 스테이터 코어(310)와 코일(330) 사이에 배치될 수 있다.
따라서, 코일(330)은 인슐레이터(320)가 배치된 스테이터 코어(310)에 권선될 수 있다.
로터(400)는 스테이터(300)와 전기적 상호 작용을 통해 회전한다. 이때, 상기 로터(400)는 스테이터(300)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 로터(400)는 축방향으로 적층된 복수 개의 단위 로터(400A)를 적층하여 형성할 수 있다. 그에 따라, 상기 모터는 단일화된 단위 로터(400A)를 이용하여 로터(400)를 형성하기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 단위 로터(400A)는 퍽(puck)이라 불릴 수 있다.
그리고, 축방향을 기준으로 상기 단위 로터(400A)는 제1 단위 로터(400Aa), 제2 단위 로터(400Ab), 및 제3 단위 로터(400Ac)로 구분될 수 있다. 즉, 제1 단위 로터(400Aa), 제2 단위 로터(400Ab), 및 제3 단위 로터(400Ac)를 축 방향으로 적층하여 상기 로터(400)를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 로터(400)는 적어도 세 개의 단위 로터(400A)를 이용하여 형성된 것을 그 예로 하고 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 네 개 이상의 단위 로터(400A)를 이용하여 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 로터(400)는 원주 방향을 기준으로 복수 개의 단위 로터(400A)들을 일정한 각도로 틀어지게 배치하여 단위 로터(400A) 간에 스큐 각도가 형성될 수 있게 할 수 있다. 예컨데, 상기 단위 로터(400A)의 로터 코어 바디(411)에 형성된 홀(414)을 이용하여, 원주 방향을 기준으로 복수 개의 단위 로터(400A)들을 일정한 각도로 틀어지게 배치하는 스큐(Skew) 타입으로 제작될 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 사시도이고, 도 7은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 분해사시도이고, 도 8은 실시예에 따른 모터에 배치되는 로터의 단위 로터를 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 단위 로터(400A)는 로터 코어(410), 상기 로터 코어(410)의 외주면에 배치되는 복수 개의 마그넷(420), 및 상기 마그넷(420)을 덮도록 배치되는 캔(430)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 마그넷(420)은 중심(C)을 기준으로 로터 코어(410)에 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 로터 코어(410)와 마그넷(420), 및 상기 마그넷(420)과 캔(430)은 접착부재를 통해 결합될 수 있다.
상기 로터 코어(410)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 적층된 형상으로 실시되거나 또는 하나의 통 형태로 실시될 수 있다. 이때, 상기 로터 코어(410)는 축방향으로 소정의 길이(L1)를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)는 제1 길이 또는 축방향 높이라 불릴 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 로터 코어(410)는 원통 형상의 로터 코어 바디(411), 상기 로터 코어 바디(411)의 외주면에서 외측으로 연장되어 돌출된 복수 개의 가이드(412), 상기 로터 코어 바디(411)의 중심(C)측에 형성된 홀(413), 및 상기 로터 코어 바디(411)에 원주 방향을 따라 형성된 복수 개의 홀(414)을 포함할 수 있다.
상기 로터 코어 바디(411)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 중심(C)에 샤프트(500)가 결합하는 홀(413)이 형성될 수 있다.
상기 가이드(412)는 로터 코어 바디(411)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 가이드(412)는 마그넷(420)의 배치를 안내할 수 있다. 그에 따라, 원주 방향을 기준으로 가이드(412)의 사이에 마그넷(420)이 배치될 수 있다. 이때, 상기 마그넷(420)은 상기 가이드(412)에 의해 지지되어 원주 방향의 유동이 방지될 수 있다. 여기서, 상기 가이드(412)는 축방향을 따라 상기 로터 코어 바디(411)의 외주면에 길게 형성될 수 있다.
상기 홀(414)은 상기 로터 코어 바디(411)를 축방향으로 관통하게 상기 로터 코어 바디(411)에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 홀(414)은 원주 방향을 따라 상호 이격되게 복수 개가 형성될 수 있다.
단위 로터(400A) 간에 스큐 각도가 형성될 수 있도록 상기 로터(400)의 단위 로터(400A)들을 일정한 각도로 틀어지게 배치할 때, 상기 홀(414)이 이용될 수 있다. 예컨데, 상기 홀(414)에 삽입되는 지그와 같은 장치를 이용하여 단위 로터(400A) 간에 스큐 각도가 형성될 수 있다.
상기 마그넷(420)은 스테이터(300)의 스테이터 코어(310)에 감긴 코일(330)과 회전 자계를 형성한다.
그에 따라, 코일(330)과 마그넷(420)의 전기적 상호 작용으로 로터(400)가 회전하고, 상기 로터(400)의 회전에 연동하여 샤프트(500)가 회전함으로써 상기 모터의 구동력이 발생된다.
상기 마그넷(420)은 로터 코어(410)의 외측에 배치되어 SPM(Surface Permanent Magnet) 타입의 단위 로터(400A)를 구현할 수 있다.
반경 방향을 기준으로, 상기 마그넷(420)은 상기 로터 코어 바디(411)의 외주면과 캔(430) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 가이드(412)에 의해 상기 마그넷(420)은 안내될 수 있다.
한편, 상기 마그넷(420)은 축방향으로 소정의 길이(L2)를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 마그넷(420)의 축방향 길이(L2)는 제2 길이라 불릴 수 있다. 그리고, 상기 마그넷(420)의 축방향 길이(L2)는 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)보다 작다.
상기 캔(430)은 물리적 또는 화학적 자극으로부터 상기 로터 코어(410)와 상기 마그넷(420)을 보호할 수 있다. 또한, 상기 캔(430)은 상기 로터 코어(410)에서 상기 마그넷(420)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 캔(430)은 마그넷(420)의 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 캔(430)은 상기 마그넷(420)의 외측에 배치되는 바디(431), 및 상기 바디(431)의 일측 단부에서 반경방향 중 내측으로 연장된 플레이트부(432)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 바디(431)와 플레이트부(432)는 일체로 형성될 수 있다. 예컨데, 상기 플레이트부(432)는 상기 바디(431)의 일측 단부를 절곡하여 형성할 수 있다.
상기 바디(431)는 상기 로터 코어(410)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 바디(431)의 내측면 중 일부 영역은 상기 마그넷(420)과 접촉되게 배치될 수 있다.
상기 바디(431)는 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
상기 플레이트부(432)는 상기 바디(431)의 일측 단부에서만 연장될 수 있다. 그에 따라, 상기 캔(430)의 수직 단면은 'ㄱ'자 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플레이트부(432)는 상기 마그넷(420)의 축 방향 일면과 접촉될 수 있다. 예컨데, 상기 플레이트부(432)의 하면은 상기 마그넷(420)의 축 방향 일면과 접촉될 수 있다. 즉, 하나의 상기 단위 로터(400A)에 배치되는 상기 플레이트부(432)와 상기 마그넷(420)의 축방향 일면은 서로 접촉할 수 있다. 그에 따라, 하나의 상기 단위 로터(400A)에서 상기 마그넷(420)의 축방향 일면은 상기 플레이트부(432)와 접촉하고, 상기 마그넷(420)의 타면은 상기 캔(430)으로부터 노출될 수 있다.
또한, 상기 플레이트부(432)의 내주면(432a)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드(412)와 접촉할 수 있다. 그에 따라, 상기 플레이트부(432)는 마그넷(420)의 외측 일부 영역과 축방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고, 상기 플레이트부(432)는 로터 코어(410)와 축방향으로 오버랩되지 않게 배치된다.
한편, 상기 캔(430)은 축방향으로 소정의 길이(L3)를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 캔(430)은 소정의 두께(t)를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캔(430)의 축방향 길이(L3)는 제3 길이라 불릴 수 있다.
여기서, 상기 캔(430)의 두께(t)는 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)와 상기 마그넷(420)의 축방향 길이(L2)의 차(L1-L2)보다 작을 수 있다. 예컨데, 상기 차(L1-L2)는 0.02mm일 수 있다. 여기서, 상기 차(L1-L2)는 오프셋이라 불릴 수 있다.
그리고, 로터 코어(410)의 하면을 기준으로, 상기 캔(430)의 축방향 길이(L3)는 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)보다 작고, 상기 마그넷(420)의 축방향 길이(L2)보다 클 수 있다. 이때, 상기 캔(430)의 축방향 길이(L3)는 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)와 동일할 수도 있으나, 조립 공차를 고려하여 상기 캔(430)의 축방향 길이(L3)는 상기 로터 코어(410)의 축방향 길이(L1)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
그에 따라, 복수 개의 상기 단위 로터(400A) 중 축 방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터(400A)의 마그넷(420)과 다른 하나의 단위 로터(400A)의 마그넷(420) 사이에는 이웃하게 배치되는 단위 로터(400A) 중 어느 하나의 상기 플레이트부(432)가 배치될 수 있다.
그리고, 어느 하나의 단위 로터(400A)의 플레이트부(432)와 축방향으로 이웃하게 배치되는 단위 로터(400A)의 마그넷(420) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 단위 로터(400A)의 플레이트부(432)는 축방향으로 이웃하게 배치되는 다른 단위 로터(400A)의 마그넷(420)과 소정의 이격 간격(G)을 갖도록 배치될 수 있다. 예컨데, 제1 단위 로터(400Aa)의 마그넷(420)의 하면은 제2 단위 로터(400Ab)의 플레이트부(432)와 소정의 이격 간격(G)을 갖도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 단위 로터(400Aa)의 마그넷(420)의 하면은 제2 단위 로터(400Ab)의 플레이트부(432)와 축방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 단위 로터(400A) 중 축 방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터(400A)의 마그넷(420)과 다른 하나의 단위 로터(400A)의 마그넷(420)은 서로 접촉할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 단위 로터(400A)의 마그넷(420) 축방향으로 이웃하게 배치되는 다른 단위 로터(400A)의 마그넷(420)과 접촉하게 배치될 수 있다. 예컨데, 제2 단위 로터(400Ab)의 마그넷(420)의 하면은 제3 단위 로터(400Ac)의 마그넷(420)의 상면과 접촉할 수 있다. 그에 따라, 제2 단위 로터(400Ab)의 마그넷(420)의 하면은 제3 단위 로터(400Ac)의 마그넷(420)의 상면과 서로 마주보게 배치될 수 있다.
한편, 단일화된 하나의 단위 로터(400A)를 축 방향으로 적층하여 상기 로터(400)의 형성시, 상기 로터(400)의 내부에 배치되는 마그넷(420)을 최대한 보호하기 위해, 제1 단위 로터(400Aa)와 제3 단위 로터(400Ac)는 서로 대칭되게 배치될 수 있다.
예컨데, 제1 단위 로터(400Aa)와 제3 단위 로터(400Ac) 사이에 제2 단위 로터(400Ab)를 배치할 때, 축 방향을 기준으로 제1 단위 로터(400Aa)의 플레이트부(432)는 상부에 위치하고, 제3 단위 로터(400Ac)의 플레이트부(432)는 하부에 위치시킴으로써, 각 단위 로터(400A)에 배치되는 마그넷(420)을 최대한 보호할 수 있다.
또한, 상기 로터(400)는 단일화된 하나의 단위 로터(400A)를 사전에 제작한 후, 각각의 단위 로터(400A)를 샤프트(500)에 압입하기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다.
종래의 방식은 샤프트(500)에 로터 코어(410)를 압입하여 조립한 후 마그넷(420)을 접착부재를 이용한 본딩 공정을 통해 로터 코어(410)에 부착한다. 그리고, 상기 접착부재가 경화될 때까지 소정의 시간이 소요(접착부재의 경화 공정)된다. 그리고 나서, 상기 캔(430)을 접착부재를 이용하여 마그넷(420)에 본딩하게 된다. 이때에도 접착부재에 대한 경화 공정이 수반되어야 하기 때문에, 생산 시간이 더 증가하는 문제가 있다.
그러나, 실시예에 따른 로터(400)는 단일화된 하나의 단위 로터(400A)를 사전에 제작하여 압입하기 때문에, 생산 시간을 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 상기 모터의 생산성은 향상될 수 있다.
샤프트(500)는 베어링(B)에 의해 하우징(100)의 내부에서 회전 가능하게 배치될 수 있다. 그리고, 샤프트(500)는 로터(400)의 회전에 연동하여 함께 회전할 수 있다.
그리고, 상기 샤프트(500)는 상기 로터 코어(410)의 중앙에 형성된 홀(413)에 압입 방식으로 결합될 수 있다.
여기서, 샤프트(500)가 결합된 로터(400)는 샤프트 어셈블리 또는 로터 어셈블리라 불릴 수 있다. 그에 따라, 상기 샤프트 어셈블리는 하나의 단일품으로 상기 모터의 조립에 제공될 수 있다.
버스바(600)는 스테이터(300)의 상부에 배치될 수 있다.
그리고, 버스바(600)는 스테이터(300)의 코일(330)과 전기적으로 연결될 수 있다.
버스바(600)는 버스바 본체(미도시)와 상기 버스바 본체의 내부에 배치되는 복수 개의 터미널(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버스바 본체는 사출 성형을 통해 형성된 몰드물일 수 있다. 그리고, 상기 터미널 각각은 스테이터(300)의 코일(330)과 전기적으로 연결될 수 있다.
센서부(700)는 로터(400)와 회전 연동 가능하게 설치된 센싱 마그넷의 자기력을 감지하여 로터(400)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(400)와 연동하도록 샤프트(500)에 결합되어 로터(400)의 위치를 검출되게 한다. 이때, 센싱 마그넷 조립체(710)는 센싱 마그넷과 센싱 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 센싱 마그넷은 내주면을 형성하는 홀에 인접하여 원주방향으로 배치되는 메인 마그넷과 가장자리에 형성되는 서브 마그넷을 포함할 수 있다.
상기 메인 마그넷은 모터의 로터(400)에 삽입된 드라이브 마그넷과 동일하게 배열될 수 있다.
상기 서브 마그넷은 상기 메인 마그넷보다 세분화되어 많은 극을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 마그넷은 회전 각도를 더욱 세밀하게 분할하여 측정하는 것이 가능하게 하며, 모터의 구동을 더 부드럽게 유도할 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 상기 센싱 마그넷의 자기력을 감지하는 센서가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 센서는 홀 IC(Hall IC)로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 센싱 마그넷의 N극과 S극의 변화를 감지하여 센싱 시그널을 생성할 수 있다. 그에 따라, 홀 IC(Hall IC)가 배치된 인쇄회로기판(720)은 센싱 어셈블리 또는 위치 감지 장치라 불릴 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.
1: 모터
100: 하우징 200: 커버
300: 스테이터 310: 스테이터 코어
330: 코일
400: 로터
400A: 단위 로터 400Aa: 제1 단위 로터
400Ab: 제2 단위 로터 400Ac: 제3 단위 로터
410: 로터 코어 412: 로터 코어 바디
412: 가이드
420: 마그넷
430: 캔
431: 바디 432: 플레이트부
500: 샤프트
600: 버스바
700: 센서부

Claims (11)

  1. 스테이터;
    복수 개의 단위 로터로 형성되는 로터; 및
    상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고,
    상기 단위 로터는 상기 샤프트와 결합하는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외측에 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하고,
    상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하는 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터 코어의 하면을 기준으로, 상기 바디의 축방향 길이(L3)는 상기 로터 코어의 축방향 길이(L1)보다 작고, 상기 마그넷의 축방향 길이(L2)보다 큰 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캔의 두께(t)는 상기 로터 코어의 축방향 길이(L1)와 상기 마그넷의 축방향 길이(L2)의 차(L1-L2)보다 작은 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    축방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터의 마그넷과 다른 단위 로터의 마그넷 사이에는 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부가 배치되는 모터.
  5. 제2항에 있어서,
    축방향으로 이웃하게 배치되는 어느 하나의 단위 로터의 마그넷과 다른 단위 로터의 마그넷 사이에는 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부가 배치될 때,
    단위 로터 중 어느 하나의 플레이트부는 다른 단위 로터의 마그넷과 소정의 이격 간격(G)을 갖는 모터.
  6. 제2항에 있어서,
    축방향으로 이웃하게 배치되는 단위 로터 중 어느 하나의 마그넷은 다른 단위 로터의 마그넷과 접촉하는 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로터 코어는 로터 코어 바디, 상기 로터 코어 바디의 외주면에서 반경방향으로 돌출된 가이드를 포함하고,
    상기 가이드의 외측면은 상기 플레이트부의 내주면과 접촉되는 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    하나의 상기 단위 로터에 배치되는 상기 플레이트부와 상기 마그넷의 축방향 일면은 서로 접촉하는 모터.
  9. 스테이터;
    상기 스테이터와 대응되게 배치되는 로터; 및
    상기 로터와 결합하는 샤프트를 포함하고,
    상기 로터는 제1 단위 로터, 상기 제1 단위 로터의 하부에 배치되는 제2 단위 로터, 및 상기 제2 단위 로터의 하부에 배치되는 제3 단위 로터를 포함하고,
    상기 제1 단위 로터, 상기 제2 단위 로터, 및 상기 제3 단위 로터 각각은 상기 샤프트와 결합하는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외측에 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하고,
    상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하며,
    상기 제2 단위 로터에 배치되는 캔의 플레이트부는 상기 제1 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 마주보게 배치되고,
    상기 제2 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면은 상기 제3 단위 로터에 배치되는 마그넷의 상면과 마주보게 배치되는 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 상기 제2 단위 로터에 배치되는 캔의 플레이트부 사이에는 축방향으로 공간이 형성되고,
    상기 제2 단위 로터에 배치되는 마그넷의 하면과 상기 제3 단위 로터에 배치되는 마그넷의 상면은 서로 접촉되는 모터.
  11. 축방향으로 배치되는 복수 개의 단위 로터로 형성되고,
    상기 단위 로터는 로터 코어, 상기 로터 코어의 외주면을 따라 배치되는 복수 개의 마그넷, 및 상기 마그넷을 덮도록 배치되는 캔을 포함하며,
    상기 캔은 파이프 형상의 바디, 및 상기 바디의 단부 중 어느 하나에서만 반경방향으로 연장된 플레이트부를 포함하고,
    하나의 상기 단위 로터에서 상기 마그넷의 축방향 일면은 상기 플레이트부와 접촉하고, 축방향 타면은 상기 캔으로부터 노출되는 로터.
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