KR102150609B1

KR102150609B1 - 모터

Info

Publication number: KR102150609B1
Application number: KR1020140020284A
Authority: KR
Inventors: 윤호업
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: KR20150098909A; EP2916006B1; CN104863845A; US10215173B2; US20150240813A1; CN104863845B; US10006458B2; EP2916006A1; US20180283377A1

Abstract

본 발명은 외측로브를 포함하는 내부로터; 상기 내부로터의 외측에 배치되고, 상기 외측로브와 맞물리는 내측로브를 포함하는 외부로터;및 반경 방향으로 내주면과 외주면을 경계로 하고 서로 구획되어 형성되는 흡입포트 및 배출포트를 포함하고, 상기 내주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 작고, 상기 외주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 크고, 상기 배출포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고, 상기 배출포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고, 상기 흡입포트의 내경은 상기 배출포트의 내경보다 작은 모터를 제공할 수 있다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 전동오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)는 차량에서 오일의 순환이 필요한 변속기 또는 제동장치 등에서 모터를 활용하여 유압 라인에 오일을 공급하는 장치이다.

HEV 차량의 경우, 운행 정지 시 엔진이 정지되기 때문에, 기계적인 오일펌프를 통해서는 변속기에 일정한 압력을 공급하는 것이 어렵다. 때문에 HEV 차량에서는 모터를 통하여 오일을 공급하는 전동오일펌프를 채용하고 있다.

이러한 전동오일펌프의 토크는 통상적으로 유체의 용적에 의한 유압 토크와 기계적 마찰에 의한 마찰 토크로 구분될 수 있는데, 마찰 토크가 증가하면 마찰에 의한 손실을 보상하여야 하기 때문에 추가적이 동력이 소요되고 이로 인하여, 전동오일펌프의 소비 전력이 증가하는 문제점이 발생한다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 특히, 하우징과 로터의 마찰 영역에서 발생하는 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외측로브를 포함하는 내부로터와, 상기 내부로터의 외측에 배치되고, 상기 외측로브와 맞물리는 내측로브를 포함하는 외부로터 및 반경 방향으로 내주면과 외주면을 경계로 하고 서로 구획되어 형성되는 흡입포트 및 배출포트를 포함하고, 상기 내주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 작고, 상기 외주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 크고, 상기 배출포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고, 상기 배출포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고, 상기 흡입포트의 내경은 상기 배출포트의 내경보다 작은 모터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 스테이터 및 로터를 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 상기 샤프트를 관통하는 샤프트홀을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 샤프트홀에서 상기 흡입포트의 내주면까지 형성되는 내벽의 두께는 상기 샤프트홀의 직경의 15% 내지 25%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 흡입포트와 상기 내측로브의 이뿌리원 내측은 축방향으로 오버랩 영역을 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징을 덮는 커버부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버부는 상기 흡입포트와 연통되는 흡입구와, 상기 배출포트와 연통되는 배출구를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 흡입구와 상기 배출구는 상기 내부로터 및 외부로터를 마주보고 형성될 수 있다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상대적으로 고압을 유지할 필요가 없는 흡입포트의 면적으로 확장하여, 펌프하우징 및 커버부와 내부로터 및 외부로터의 마찰 면적을 줄임으로써, 마찰 토크를 감소시키고 모터의 소비전력을 감소시키는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 펌프부를 도시한 분해 사시도,
도 3은 도 2에서 도시한 내부로터 및 외부로터의 이뿌리원의 직경을 도시한 도면,
도 4는 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 확장영역을 도시한 도면,
도 5는 커버부에 형성된 흡입포트의 확장영역을 도시한 도면,
도 6은 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 내경을 도시한 도면,
도 7은 커버부에 형성된 흡입포트의 내경을 도시한 도면,
도 8은 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 외경을 도시한 도면,
도 9는 커버부에 형성된 흡입포트의 외경을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 펌프부를 도시한 분해 사시도이다. 이러한, 도 1 및 도 2는 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는 모터부(110)와, 펌프부(120)와, 하우징부(130)와 커버부(140)를 포함할 수 있다.

모터부(110)는 펌프부(120)에 동력을 전달하는 것으로, 스테이터(111)와 로터코어(112)와 샤프트(113)를 포함할 수 있다.

로터코어(112)의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터(113)가 설치될 수 있다. 그리고 스테이터(113)에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터코어(112)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터코어(112)의 회전을 유도한다. 로터코어(112)가 회전하면 샤프트(113)가 회전하면서 펌프부(120)에 동력을 제공한다. 이때, 샤프트(113)는 단부가 하우징부(130)의 펌프수용부(S)의 내부까지 위치하도록 길게 형성될 수 있다.

한편, 모터부(110)에는 인버터 및 인버터 구동부가 포함될 수 있다. 그리고,인버터에 내장된 인쇄회로기판과 모터의 U,V,W 단자가 직접 연결될 수 있다.

펌프부(120)는 하우징부(130)에 형성된 펌프수용부(S)에 삽입되며 모터부(110)로부터 동력을 전달받아 오일을 펌핑시키는 역할을 한다. 이러한 펌프부(120)는 내부로터(121)와 외부로터(122)를 포함할 수 있다. 내부로터(121)는 중심부에 샤프트(113)가 끼워져 모터부(110)로부터 회전력을 직접 전달 받는다.

히우징부(130)는 모터부(110)를 포함하는 모터하우징(도 1의 131)과 펌프수용부(S)를 형성하는 펌프하우징(도 1의 132)을 포함할 수 있다. 펌프하우징(132)은 샤프트(113)의 단부가 펌프수용부(S)에 위치하도록 모터하우징(131)의 선단에 정렬되어 배치될 수 있다. 또한, 모터하우징(131)과 펌프하우징(132)은 그 기능적 특성에 따라 구분되어 설명될 수 있을 뿐, 일체로 형성되어 서로 연결된 하나의 수단일 수 있다.

도 3은 도 2에서 도시한 내부로터 및 외부로터의 이뿌리원의 직경을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 외부로터(122)는 내부로터(121)의 바깥쪽에 배치된다. 그리고 내부로터(121)에는 회전중심(C)를 기준하여 반경 방향으로 외향하여 N개의 외측로브(121a)가 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 한편, 외부로터(122)에는 반경 방향으로 내향하여 N+1개의 내측로브(122a)가 형성될 수 있다. 이때, 외측로브(121a)가 내측로브(122a)에 걸리도록 형성될 수 있다. 내부로터(121)가 회전함에 따라 외부로터(122)는 (N+1)/N의 회전비로 회전하게 된다.

펌프부(120)는 내부로터(121)가 회전할 때 일정한 편심 구조를 갖게 되는데, 이러한 편심에 의해 내부로터(121)와 외부로터(122) 사이에 오일을 운반할 수 있는 공간이 발생하게 된다. 즉, 내부로터(121)의 회전 운동시 체적이 증가한 부분은 압력 강하로 주위의 오일를 흡입하고, 체적이 감소한 부분은 압력의 증가로 오일을 토출하게 된다. 이러한 펌프 구조는 공지의 구조가 모두 적용될 수 있는바 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

한편, 내부로터(121)의 이뿌리원(dedendum circle)(이하, C1이라 한다.)의 직경(이하,D1이라 한다.)과, 외부로터(122)의 이뿌리원(dedendum circle)(이하,C2라 한다.)의 직경(이하, D2라 한다.)은 펌핑 공간을 형성하는 기준이 된다.

따라서, 커버부(140) 및 펌프수용부(S)에 형성되는 흡입포트(10)와 배출포트(20)의 내주면(11,21)과 외주면(12,22)은 각각 C1과 C2에 일치하도록 형성되는 것이 일반적이다. 그러나 본 발명은 마찰 토크를 감소시키기 위하여 흡입포트(10)를 확장하여 내부로터(121) 및 외부로터(122)의 전면 및 후면과 펌프수용부(S)와 커버부(140)의 마찰 면적을 최소화하고자 한다. 이는, 흡입포트(10)의 경우, 배출포트(20)와 달리 고압을 유지할 필요가 없기 때문이다.

도 4는 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 확장영역을 도시한 도면이고, 도 5는 커버부에 형성된 흡입포트의 확장영역을 도시한 도면이다.

흡입포트(10) 및 배출포트(20)는 하우징부(130) 및 커버부(140)에 각각 형성되어 유체가 펌프부(120)에 의해 원할하게 흡입되고 배출될 수 있게 유도하는 역할을 한다. 이러한 흡입포트(10) 및 배출포트(20)는 공간상 구획되어 형성된다. 이는 압력차에 의해 유체가 이동하는 것을 방지하기 위함이다. 이때, 펌프부(120)와 하우징부(130) 및 커버부(140)의 접촉 부분에서는 마찰 손실이 일어난다. 때문에 펌프부(120)와 하우징부(130) 및 커버부(140)의 접촉 면적이 클수록 마찰 토크가 증가하게 된다.

본 발명에서는 펌프부(120)와 하우징부(130) 및 커버부(140)의 접촉 면적을 줄이기 위하여, 도 4에서 도시한 바와 같이, 하우징부(130)에 형성된 흡입포트(10)의 본래 영역에서 도 4의 Fa에서 나타내는 영역을 추가로 확장시킬 수 있다. 또한, 흡입포트(10)의 본래 영역에서 도 4의 Fb에서 나타내는 영역을 추가로 확장시킬 수 있다.

그리고 도 5에서 도시한 바와 같이, 커버부(140)에 형성된 흡입포트(10)의 본래 영역에서 도 5의 Fa에서 나타내는 영역을 추가로 확장시킬 수 있다. 또한, 흡입포트(10)의 본래 영역에서 도 5의 Fb에서 나타내는 영역을 추가로 확장시킬 수 있다.

도 6은 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 내경을 도시한 도면이고, 도 7은 커버부에 형성된 흡입포트의 내경을 도시한 도면이다.

흡입포트(10)의 내주면에서 안쪽으로 형성되는 확장영역(Fa)의 기준을 도 6 및 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 흡입포트(10)는 하우징부(130)와 커버부(140)에서 반경 방향으로 기준으로 내주면과 외주면을 경계로 하여 형성될 수 있으며, 이때, 내주면(11)을 기준으로 하는 흡입포트(10)의 내경(이하, D3라 한다.)은 C1의 D1보다 작게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 샤프트(113)가 관통하도록 하우징(130)의 중심부에 형성된 샤프트홀(30)에서 반경 방향으로 흡입포트(10)의 내주면(11)까지를 내벽의 두께(이하, t1이라 한다.)라 할 때, D3은, t1이 샤프트홀(30)의 직경의 15% 내지 25%가 되도록 형성될 수 있다. 이는, 흡입포트(10)를 안쪽으로 최대한 확장하면서도 샤프트(113)를 지지하기 위한 구조적 강성을 확보하기 위함이다.

도 8은 펌프수용부에 형성된 흡입포트의 외경을 도시한 도면이고, 도 9는 커버부에 형성된 흡입포트의 외경을 도시한 도면이다.

흡입포트(10)의 외주면에서 바깥쪽으로 형성되는 확장영역(Fb)의 기준을 도 8 및 도 9를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 흡입포트(10)는 외주면(12)을 기준으로 하는 흡입포트(10)의 외경(이하, D4라 한다.)은 C2의 D2보다 크게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 커버부(140)에는 오일링이 삽입되는 오일링 홈(40)이 원주 방향으로 따라 형성되는데, 반경 방향으로 오일링 홈(40)에서 흡입포트(10)의 외주면(12)까지를 외벽의 두께(이하, t2)라 할 때, D4는 t2가 오일링 홈(40)의 두께(t4)와 동일하게 되도록 형성될 수 있다.

한편, 커버부(140)에는 흡입포트(10)과 연통되는 흡입구(도 6의 141)가 형성될 수 있으며, 배출포트(20)와 연통되는 배출구(도 6의 142)가 형성될 수 이다. 흡입구(141)와 배출구(142)는 내부로터(121) 및 외부로터(122)를 마주보도록 형성될 수 있다.

이와 같이 흡입포트(10)의 면적이 확장됨에 따라, 마찰 영역(도 6 내지 도 9의 F)가 감소하기 때문에 마찰 토크를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 전동 펌프의 성능에 영향을 미치지 않으면서, 내부로터 및 외부로터의 전면 및 후면과, 하우징부 사이에서 발생하는 마찰 토크를 감소시켜 모터의 소비전력을 감소시킬 수 있다. 나아가 본 발명이 적용되는 차량의 연비를 개선시킬 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S: 펌프수용부
10: 흡입포트
20: 배출포트
11,21: 내주면
12,22: 외주면
110: 모터부
111: 스테이터
112: 로터코어
113: 샤프트
120: 펌프부
121: 내부로터
121a: 외측로브
122: 외부로터
122a: 내측로브
130: 하우징부
131: 모터하우징
132: 펌프하우징
140: 커버부
141: 흡입구
142: 배출구

Claims

외측로브를 포함하는 내부로터;
상기 내부로터의 외측에 배치되고, 상기 외측로브와 맞물리는 내측로브를 포함하는 외부로터;및
반경 방향으로 내주면과 외주면을 경계로 하고 서로 구획되어 형성되는 흡입포트 및 배출포트를 포함하고,
상기 내주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 작고,
상기 외주면을 기준으로 하는 상기 흡입포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원(dedendum circle)의 직경 보다 크고,
상기 배출포트의 내경은 상기 내측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고,
상기 배출포트의 외경은 상기 외측로브의 이뿌리원의 직경과 동일하고,
상기 흡입포트의 내경은 상기 배출포트의 내경보다 작고,
상기 흡입포트의 외경은 상기 배출포트의 외경보다 큰 모터.
제1 항에 있어서,
스테이터 및 로터를 수용하는 하우징을 더 포함하고,
상기 하우징을 더 포함하고,
상기 하우징은 샤프트를 관통하는 샤프트홀을 포함하는 모터.
제2 항에 있어서,
상기 샤프트홀에서 상기 흡입포트의 내주면까지 형성되는 내벽의 두께는 상기 샤프트홀의 직경의 15% 내지 25%인 모터.
제3 항에 있어서,
상기 흡입포트와 상기 내측로브의 이뿌리원 내측은 축방향으로 오버랩 영역을 갖는 모터.
제2 항에 있어서,
상기 하우징을 덮는 커버부를 더 포함하는 모터.
제5 항에 있어서,
상기 커버부는 상기 흡입포트와 연통되는 흡입구와, 상기 배출포트와 연통되는 배출구를 포함하는 모터.
제6 항에 있어서,
상기 흡입구와 상기 배출구는 상기 내부로터 및 외부로터를 마주보고 형성되는 모터.
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