KR101757542B1

KR101757542B1 - 차량용 전기 모터

Info

Publication number: KR101757542B1
Application number: KR1020150124316A
Authority: KR
Inventors: 안영규
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: KR20170027541A

Abstract

본 발명은 차량용 전기 모터에 관한 것으로, 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되며, 복수의 티스 및 슬롯이 구비된 복수의 전기강판이 적층된 스테이터 코어를 구비한 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터 코어는 상기 전기강판의 외주면과 상기 하우징과의 사이에 배치되는 복수의 리브를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 모터의 작동 소음 및 진동 방지를 위한 별도의 구조물 없이 모터의 스테이터에 진동 저감 구조가 일체로 구비됨으로써 모터의 작동 소음 및 진동을 저감시키는 효과가 있다. 이에 따라 원가 절감 및 조립성 향상의 효과가 있다.

Description

차량용 전기 모터{Electric motor for vehicle}

본 발명은 차량용 전기 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테이터에 진동 저감 구조가 구비됨으로써 별도의 진동 저감 구조물 없이 소음 및 진동을 저감시킬 수 있는 차량용 전기 모터에 관한 것이다.

전기 모터(전동기, electric motor)는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 장치로, 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용해 전기 에너지를 기계적인 일로 변환시킨다. 일반적으로 전기 모터는 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상 교률용으로 구분된다. 오늘날에는 3상 교류용 전동기가 주로 사용되고 있다.

전기 모터는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 차량에도 EPS(Electric Power Steering) 시스템 등의 구동이나 하이브리드 차량 등에 전기 모터가 사용되고 있다.

EPS 시스템은 고속 운전 시에는 약간의 핸들 움직임도 위험하기 때문에 핸들을 무겁게 만들어주고, 저속 운전 시에는 핸들을 가볍게 해 조작을 쉽게 만들어주어 차량의 안정성을 향상시키는 시스템이다. EPS 시스템은 파워 스티어링의 구동을 전기 모터를 사용하는 시스템을 의미한다.

통상 EPS 시스템을 구동하는 전기 모터는 하우징 내부에 고정자인 스테이터가 설치되고, 스테이터의 내부에 회전자인 로터가 회전하는 구조로 이루어지는데, 이러한 전기 모터의 일 예가 한국특허공개 2011-0116583호에 개시되어 있다.

이러한 전기 모터는 모터의 작동 시 발생되는 진동을 저감시키기 위한 별도의 구조가 추가되는데, 이는 모터에서 발생되는 진동이 EPS의 소음 발생에 영향을 주기 때문이다.

그런데 전술한 별도의 진동 저감 구조는 추가적인 부품 삽입을 위한 조립성 저하와 원가 상승의 원인이 되며, 추가 부품의 불량이나 파손 시 EPS에 소음을 야기시키는 원인이 된다.

한국특허공개 2011-0116583호(공개일 2011. 10. 26)

본 발명의 목적은 스테이터에 진동 저감 구조가 구비됨으로써 별도의 진동 저감 구조물 없이 소음 및 진동을 저감시킬 수 있는 차량용 전기 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 차량용 전기 모터는, 외관을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되며, 복수의 티스 및 슬롯이 구비된 복수의 전기강판이 적층된 스테이터 코어를 구비한 스테이터를 포함하며, 상기 스테이터 코어는 상기 전기강판의 외주면과 상기 하우징과의 사이에 배치되는 복수의 리브를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이터 코어는 링 형상의 전기강판이 복수 개 적층되며, 내주면에 상기 티스 및 슬롯이 돌출 형성되고, 외주면으로부터 상기 리브가 상기 하우징을 향해 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 리브는 일단이 상기 전기강판의 외주면에 일체로 형성되고, 타단이 자유단인 것이 특징이다.

상기 리브는 복수 개가 서로 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되는 것이 바람직하다.

상기 리브는 자유단인 단부가 상기 스테이터 코어의 조립 시 삽입되는 방향을 향또는 반대 방향을 향해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 리브는 측단면의 형상이 다각형 형상인 것이 특징이다.

상기 리브는 측단면의 형상이 원호(circular arc) 형상인 것이 특징이다.

상기 리브는 측단면의 형상이 상기 스테이터 코어의 조립 시 삽입되는 방향을 향또는 반대 방향을 향해 각진 형상인 것이 특징이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터는 모터의 작동 소음 및 진동 방지를 위한 별도의 구조물 없이 모터의 스테이터에 진동 저감 구조가 일체로 구비됨으로써 모터의 작동 소음 및 진동을 저감시키는 효과가 있다. 이에 따라 원가 절감 및 조립성 향상의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 하우징과 스테이터를 도시한 조립 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 하우징과 스테이터를 도시한 분해 사시도,
도 3은 도 1 및 2에 따른 스테이터를 도시한 사시도,
도 4a 내지 도4c는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 스테이터의 주요 부분을 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터에 대해 상세히 설명하기로 한다(편의상 도면에서는 로터를 따로 도시하지 않았으며, 전기 모터의 형상을 단순화시켜 표현하였으므로 도면에 도시된 형상에 제한되어서는 안될 것이다).

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 하우징과 스테이터를 도시한 조립 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 하우징과 스테이터를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 1 및 2에 따른 스테이터를 도시한 사시도이다(편의상 도 2 및 도 3의 상측 방향을 상측으로 정의하고 설명하기로 한다).

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터는 EPS(Electric Power Steering) 시스템 등의 구동이나 하이브리드 차량 등에 사용되며, 외관을 형성하는 하우징(100)과, 하우징(100)의 내부에 수용되는 스테이터를 포함하여 구성된다.

도면에 도시하지는 않았으나, 스테이터의 내측에는 회전자인 로터가 구비되어 스테이터와 소정의 에어 갭(air gap)을 갖도록 이격된 상태로 회전한다. 로터는 자성체로, 로터의 중앙에는 회전축이 결합되며, 로터의 회전에 의해 회전축이 회전하면서 회전력을 전기 모터의 외부로 전달한다.

스테이터는 스테이터 코어(200)와, 스테이터 코어(200)에 권선되는 스테이터 코일(미도시)을 포함하며, 전술한 바와 같이 스테이터의 내측에 로터가 삽입된다.

스테이터 코어(200)는 복수의 티스(212) 및 슬롯(214)이 구비된 동일한 형태의 복수의 전기강판(210)을 적층하여 형성되며, 슬롯(214) 상에 전술한 스테이터 코일이 권선된다. 본 발명의 실시 예에서 스테이터 코어(200)는 링 형상의 전기강판(210)의 로터를 향하는 내주면 쪽에 복수의 티스(212) 및 슬롯(214)이 구비된다. 각각의 전기강판(210)의 외주면 쪽에는 복수의 리브(216)가 돌출 형성된다.

리브(216)는 스테이터 코어(200)의 외주면과 하우징(100)의 사이에서 스테이터 코어(200)로부터 하우징(100)으로 전달되는 진동을 저감시키기 위한 구성이다. 리브(216)는 전기강판(210)의 외주면으로부터 외측으로 돌출 형성되며, 복수의 리브(216)가 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격된다.

리브(216)의 두께는 전기강판(210)의 두께와 동일하게 형성되며, 리브(216)의 형상은 도3을 기준으로 화살표 방향에서 스테이터 코어(200)를 보았을 때 사각형 형상을 가질 수 있다(도 3 및 도 4a 참조).

리브(216)는 전기강판(210)의 링 형상 판면으로부터 도 3을 기준으로 상측을 향해 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 리브(216)는 전기강판(210)의 외주면쪽 단부로부터 외측으로 연장된 단부로 갈수록 상측을 향하도록 형성될 수 있다. 또는, 설계상의 조립 방향에 따라 리브(216)의 방향이 반대 방향을 향하도록 형성되어도 무방하다. 이는 전기 모터의 중심축 방향을 따라 발생하는 진동에 대비하기 위한 것이다.

로터의 회전 시 스테이터에 전달되는 진동은 스테이터의 반경 방향을 따라 하우징(100) 쪽으로 전달되지만, 전기 모터의 작동 환경에 따라 특정 환경에서 로터의 회전축 방향을 따라 진동이 발생할 수 있다. 따라서 리브(216)가 로터의 회전축이자 전기 모터의 중심축 방향으로 소정 각도 경사지게 형성됨으로써 전기 모터의 중심축 방향을 따라 발생하는 진동이 하우징(100)으로 전달되는 것을 줄일 수 있다. 리브(216)의 형상이 사각형 형상이므로 조립성을 고려하여 리브(216)가 도 3을 기준으로 상측으로 경사진 것으로 설명하였으나, 하향 경사지게 형성되어도 무방하다. 본 명세서에서는 리브(216) 형상의 일 예로 사각형 형상인 것을 기준으로 하여 설명하였으나, 리브(216)는 삼각형이나 원형 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.

한편, 도 4a 내지 도4c는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 스테이터의 주요 부분을 도시한 도면이다.

도 4a는 전술한 실시 예에서 설명한 사각형 형상의 리브(216)를 도시한 측면도이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4b는 리브(216')의 형상이 스테이터 코어(200)를 측면에서 보았을 때의 측단면이 원호(circular arc) 형상을 가지며, 볼록한 부분이 도 3을 기준으로 상측으로 배치되도록 형성된다.

또는 도 4c에 도시된 바와 같이, 리브(216)의 형상이 스테이터 코어(200)를 측면에서 보았을 때의 측단면이 상측으로 볼록하게 각진 형상을 가질 수 있다.

도 4a 내지 4c에서 설명한 다양한 형상의 리브(216, 216', 216)는 일단이 스테이터 코어(200)의 외주면에 일체로 형성되고 타단이 자유단이므로 소정의 탄성을 갖게 된다. 따라서 스테이터 코어(200)에 진동이 전달되더라도 리브(216, 216', 216)를 통해 흡수되므로 스테이터 코어(200)의 진동이 하우징(100)에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

리브(216, 216', 216)는 스테이터 코어(200)의 전기강판(210) 상에 일체로 형성되므로 전기강판(210)과 동일한 재질로 만들어지는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 실시 예들에서 전기강판(210)의 외주면으로부터 리브(216, 216', 216)가 돌출 형성되어 일단이 자유단인 형태에 대해 설명하였으나, 연속적인 파형의 탄성을 갖는 별도의 부재가 전기강판(210)의 외주면을 따라 배치되는 등의 형태를 가질 수도 있다. 즉, 전기강판(210)의 외주면 상에 구비되어 스테이터 코어(200)의 진동을 흡수하여 하우징(100)으로 전달되지 않도록 하는 완충 구조라면 모두 본 발명의 실시 예의 범주에 포함될 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터는, 모터의 작동 소음 및 진동 방지를 위한 별도의 구조물 없이 모터의 스테이터에 진동 저감 구조가 일체로 구비됨으로써 모터의 작동 소음 및 진동을 저감시키는 효과가 있다. 이에 따라 원가 절감 및 조립성 향상의 효과가 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.

200: 스테이터 코어 210: 전기강판
212: 티스 214: 슬롯
216, 216', 216": 리브

Claims

모터의 외관을 형성하는 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 수용되며, 외주면에 복수의 리브가 돌출 형성되고, 내주면에 티스 및 슬롯이 돌출 형성되는 스테이터;를 포함하며,
상기 복수의 리브 각각은, 상기 모터의 중심축 방향으로 경사지게 형성되는 차량용 전기 모터.
제1항에 있어서,
상기 스테이터 코어는 링 형상의 전기강판이 복수 개 적층되며, 각각의 전기강판의 내주면에 상기 티스 및 슬롯이 돌출 형성되고, 외주면으로부터 상기 리브가 상기 하우징을 향해 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 전기 모터.
제2항에 있어서,
상기 리브는 일단이 상기 전기강판의 외주면에 일체로 형성되고, 타단은 자유단으로서 각각의 전기강판의 외주면으로부터 상기 하우징을 향해 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 전기 모터.
제3항에 있어서,
상기 리브는 복수 개가 서로 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 모터.
제4항에 있어서,
상기 리브는 자유단인 단부가 상기 스테이터 코어의 조립 시 삽입되는 방향을 향해 또는 반대 방향을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 전기 모터.
모터의 외관을 형성하는 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 수용되며, 외주면에 복수의 리브가 돌출 형성되고, 내주면에 티스 및 슬롯이 돌출 형성되는 스테이터;를 포함하며,
상기 복수의 리브 각각은, 상기 모터의 중심축 방향으로 경사지게 형성되고, 측단면의 형상이 다각형 형상인 차량용 전기 모터.
모터의 외관을 형성하는 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 수용되며, 외주면에 복수의 리브가 돌출 형성되고, 내주면에 티스 및 슬롯이 돌출 형성되는 스테이터;를 포함하며,
상기 복수의 리브 각각은, 상기 모터의 중심축 방향으로 경사지게 형성되고, 측단면의 형상이 원호(circular arc) 형상인 차량용 전기 모터.
모터의 외관을 형성하는 하우징; 및
상기 하우징의 내부에 수용되며, 외주면에 복수의 리브가 돌출 형성되고, 내주면에 티스 및 슬롯이 돌출 형성되는 스테이터;를 포함하며,
상기 복수의 리브 각각은, 상기 모터의 중심축 방향으로 경사지게 형성되고, 측단면의 형상이 상기 스테이터 코어의 조립 시 삽입되는 방향을 향해 또는 반대 방향을 향해 각진 형상인 차량용 전기 모터.