(57)【要約】【課題】ハウジングとステータ間の摩擦トルクを改善したステータコア及びこれを含むモーターを提供する。【解決手段】ステータコア及びこれを含むモーターが開示される。モーターは、ハウジングと、該ハウジングの内部空間部に結合されるステータ（ｓｔａｔｏｒ）とを含み、前記ステータは、前記ハウジングの内周面から離隔される第１面及び前記ハウジングの内周面に接触する第２面が交互に位置する外面を有するステータコアと、前記ステータコアに巻き取られるコイルとを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にロータが結合する空間部が形成され、モーターハウジングの内周面から離隔される第１面及び前記モーターハウジングの内周面に接触する第２面が交互に形成された外面を有するステータコアと、
該ステータコアに巻き取られるコイルと、
を含むステータ。
【請求項２】
前記第１面は、円筒形状である前記ステータコアの外郭領域を長さ方向に切断して形成されることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記第１面は、前記ステータコアの円周長さの２０％〜０％を長さ方向に切断して形成されることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記第１面は、前記ステータコアの歯（ｔｏｏｔｈ）に対応する外郭領域に形成されることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
【請求項５】
前記第１面の中心部と前記モーターハウジングの内周面との間には、空気層が形成され、前記空気層の厚さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
【請求項６】
前記第２面は、前記ステータコアの円周長さの２０％〜８０％であることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項７】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部空間部に結合されるステータ（ｓｔａｔｏｒ）とを含み、
前記ステータは、
前記ハウジングの内周面から離隔される第１面及び前記ハウジングの内周面に接触する第２面が交互に形成された外面を有するステータコアと、
前記ステータコアに巻き取られるコイルと、
を含むモーター。
【請求項８】
前記第１面は、円筒形状である前記ステータコアの外郭領域を長さ方向に切断して形成されることを特徴とする請求項７に記載のモーター。
【請求項９】
前記第１面は、前記ステータコアの円周長さの２０％〜８０％を長さ方向に切断して形成されることを特徴とする請求項８に記載のモーター。
【請求項１０】
前記第１面は、前記ステータコアの外郭領域のうち磁束量が最小である領域に対応して形成されることを特徴とする請求項８に記載のモーター。
【請求項１１】
前記第１面は、前記ステータコアの歯（ｔｏｏｔｈ）に対応する外郭領域に形成されることを特徴とする請求項１０に記載のモーター。
【請求項１２】
前記第１面の中心部と前記ハウジングの内周面との間には、空気層が形成され、前記空気層の厚さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載のモーター。
【請求項１３】
前記第２面は、前記ハウジングの内周面と同一の曲率を有する曲面であることを特徴とする請求項７に記載のモーター。
【請求項１４】
前記第２面は、前記ステータコアの円周長さの２０％〜８０％であることを特徴とする請求項１３に記載のモーター。
【請求項１５】
前記ステータの内部に回転可能に配置されるロータ（ｒｏｔｏｒ）と、
該ロータの内部に回転可能に結合する回転軸と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ及びこれを含むモーターに関し、より詳細には、ステータ及びこれを含む操向モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
操向装置（Ｓｔｒｅｅｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）は、自動車の操向安定性を保証するための装置であって、別途の動力で操向を補助する機能を行う。
【０００３】
最近、油圧を利用した補助操向装置の代わりに、動力の損失が少なく、正確性に優れた電動式操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｒｅｅｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ、ＥＰＳ  Ｓｙｓｔｅｍ）が主に使用される。ＥＰＳは、車速センサー（ｓｐｅｅｄ  ｓｅｎｓｏｒ）、トルクアングルセンサー（Ｔｏｒｑｕｅ  Ａｎｇｌｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）及びトルクセンサー（ｔｏｒｑｕｅ  ｓｅｎｓｏｒ）などを含む。
【０００４】
電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、ＥＣＵ）は、電動式操向装置（ＥＰＳ）に含まれたセンサーを介して運行条件を感知し、感知した運行条件によってモーターを駆動する。これにより、旋回安定性が保証され、迅速な復元力を提供し、運転手にとって安定な走行が可能にする。
【０００５】
ＥＰＳシステムでは、運転手がさらに少ない力で操向作業を行うことができるように、モーター（以下、‘ＥＰＳモーター’という）がハンドルを操作するトルクを補助する。ＥＰＳモーターとしては、ＢＬＤＣ（ＢｒｕｓｈＬｅｓｓ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）モーターなどが使用されることができる。ＢＬＤＣモーターは、ブラシ（ｂｒｕｓｈ）、整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）などの機械的な接触部を除いて電子的な整流器具を設置した直流モーター（ＤＣ  ｍｏｔｏｒ）を意味する。
【０００６】
ＥＰＳモーターは、ハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）と、ハウジングの上側に結合されるブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）と、ハウジング及びブラケットによって両端が回転可能に支持される回転軸（ｓｈａｆｔ）と、ハウジングの内周面に配置されるステータ（ｓｔａｔｏｒ）と、回転軸の外周面に設置されるロータ（ｒｏｔｏｒ）などを含むことができる。
【０００７】
回転軸の振動は、ベアリング（Ｂｅａｒｉｎｇ）を介してハウジングに伝達される。これにより、ハウジングに当接しているステータに振動が伝達され、これは、振動騒音を誘発する原因となる。また、ステータに当接しているハウジングが交番磁界（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ、ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）の影響を受けて、鉄損（ｃｏｒｅ  ｌｏｓｓ）の下位分類であるヒステリシス損（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｌｏｓｓ）を発生させ、これは、ＥＰＳモーターの摩擦トルク（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｔｏｒｑｕｅ）に悪影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の様々な実施形態により、ハウジングとステータ間の摩擦トルクを改善したステータコア及びこれを含むモーターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によるステータは、内部にロータが結合する空間部が形成され、モーターハウジングの内周面から離隔される第１面及び前記モーターハウジングの内周面に接触する第２面が交互に形成された外面を有するステータコアと、該ステータコアに巻き取られるコイルとを含む。
【００１０】
本発明の一実施形態によるモーターは、ハウジングと、該ハウジングの内部空間部に結合されるステータ（ｓｔａｔｏｒ）とを含み、前記ステータは、前記ハウジングの内周面から離隔される第１面及び前記ハウジングの内周面に接触する第２面が交互に位置する外面を有するステータコアと、前記ステータコアに巻き取られるコイルとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、ハウジングの内周面に接触するステータコアの外面を最小化し、ハウジングからステータコアに伝達される振動の大きさを低減する効果があり、これにより、ＥＰＳモーターのノイズを改善する効果がある。
【００１２】
また、ステータコアとハウジングの接触面を最小化し、交番磁界を遮断することによって、ヒステリシス損を最小化し、摩擦トルクを改善する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、ハウジングに結合されるステータ及びロータの一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるモーターを示す側断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのハウジングとステータが分離した様子を示す側断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのステータの構造を概略的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのハウジングとステータの組み立て構造を概略的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのステータコアとハウジングの内周面間の空気層の間隔によってノイズ及び摩擦トルクが改善される効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、多様な変更を行うことができ、さまざまな実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解しなければならない。
【００１５】
第１、第２などの序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されることができるが、前記構成要素は、前記用語に限定されるわけではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１構成要素は、第２構成要素として命名されることができ、同様に、第２構成要素も第１構成要素として命名されることができる。及び／またはという用語は、複数の関連された記載された項目の組み合わせまたは複数の関連された記載された項目のうちいずれかの項目を含む。
【００１６】
任意の構成要素が他の構成要素に“連結されて”いるか、“接続されて”いると言及されたときには、他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解しなければならない。一方、任意の構成要素が他の構成要素に“直接連結されて”いるか、“直接接続されて”いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。
【００１７】
本出願で使用された用語は、ただ特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解しなければならない。
【００１８】
異なって定義しない限り、技術的や科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に使用される事前に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈しなければならないし、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈しない。
【００１９】
以下、添付の図面を参照して実施形態を詳しく説明するが、参照符号に関係なく、同一または対応する構成要素は、同一の参照番号を付与し、これに対する重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、ＥＰＳモーターのハウジングとステータの組み立て構造の一例を概略的に示す図である。
【００２１】
図１を参照すれば、ハウジング１は、略円筒形状よりなり、上部が開放された形状を有する。ハウジング１０の内部空間部には、ステータ２が組み立てられる。
【００２２】
ステータ２は、熱間圧入方式でハウジング１に結合され、外面がハウジング１の内周面と接触する。
【００２３】
回転軸の振動は、ベアリング（Ｂｅａｒｉｎｇ）を介してハウジング１に伝達される。これにより、ハウジング１に当接しているステータ２に振動が伝達され、これは、振動騒音を誘発する原因となる。また、ステータ２に当接しているハウジング１が交番磁界（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ、ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）の影響を受けて、鉄損の下位分類であるヒステリシス損（ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｌｏｓｓ）を発生させ、これは、ＥＰＳモーターの摩擦トルク（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｔｏｒｑｕｅ）に悪影響を及ぼす。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、前述した問題を解決するために、ハウジングの内周面から離隔される第１面及びハウジングの内周面に接触する第２面が交互に位置する外面を有するステータコアを提供する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターを示す側断面図であり、図３は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのハウジングとステータが分離した様子を示す側断面図である。
【００２６】
図２及び図３を参照すれば、ＥＰＳモーターは、ハウジング１０、ブラケット２０、回転軸３０、ステータ４０、ロータ５０を含む。
【００２７】
ハウジング１０は、略円筒形状よりなり、上部が開放された形状を有する。ハウジング１０の内部空間部には、ステータ４０及びロータ５０が収容される。また、ハウジング１０の上側には、ブラケット２０が結合され、ＥＰＳモーターの外観を形成する。
ハウジング１０とブラケット２０には、回転軸３０が回転可能に支持される。
【００２８】
回転軸３０の上部には、車両の操向軸が連結され、前述したように、操向を補助する動力を提供する。
【００２９】
回転軸３０の外周面には、複数のマグネット及びロータコアを含むロータ（ｒｏｔｏｒ）５０が結合される。ハウジング１０の内周面には、ステータコア及びコイルを含むステータ（ｓｔａｔｏｒ）４０が結合され、ロータ５０の外周面で電磁気力を提供する。
【００３０】
ステータ４０は、ハウジング１０の内部に配置され、ステータコアと、ステータコアに巻き取られる（ｗｉｎｄｉｎｇ）コイルとを含む。ステータ４０の構造については、後述する図４及び図５を参照して詳細に説明する。
【００３１】
ステータ４０とハウジング１０の結合過程は、熱間圧入方式が使用されることができる。ハウジング１０を加熱すれば、ハウジング１０を構成する金属材質が熱膨脹し、これにより、ハウジング１０の内径が拡張される。この状態でステータ４０を挿入し、ハウジング１０を冷却すれば、ハウジング１０が収縮し、ステータ４０の外周面と接触及び摩擦しながらステータ４０がハウジング１０の内周面に固定結合される。
【００３２】
ロータ５０は、回転軸３０の外周面に結合する。ロータ５０は、ステータ４０の内側に配置される。
ロータ５０は、ロータコア及びマグネットで構成される。
【００３３】
ステータ４０に電流が印加されれば、ステータ４０とロータ５０の電磁気的相互作用によってロータ５０が回転する。これにより、ロータ５０に結合した回転軸３０がロータ５０の回転に連動して回転する。回転軸３０は、図示しない減速ギアーを介して自動車の操向軸に連結されるので、回転軸３０の回転によって操向軸も一緒に回転することができる。したがって、ＥＰＳモーターは、運転手の操向ホイール回転に連動して回転する操向軸の回転を補助する。
【００３４】
ブラケット２０の上面には、印刷回路基板８０が結合される。
【００３５】
印刷回路基板８０の上面には、センサー９１、９２が配置される。センサー９１、９２は、センシングマグネット７０の極性または磁束変化を感知し、ロータ５０の回転角度を算出するのに使用されるセンシング信号を出力する。各センサー９１、９２は、ホールＩＣ（ｈａｌｌ  ＩＣ）、エンコーダＩＣ（Ｅｎｃｏｄｅｒ  ＩＣ）などで具現されることができる。
【００３６】
印刷回路基板８０の上側には、プレート（ｐｌａｔｅ）６０が所定間隔をもって離隔されて、印刷回路基板８０に対向して配置される。プレート６０は、回転軸３０と一緒に回転するように結合する。
【００３７】
プレート６０の下側には、印刷回路基板８０の上面に配置されたセンサー９１、９２に対向してセンシングマグネット７０が配置される。センシングマグネット７０は、回転軸３０に結合され、回転軸３０に沿って回転する。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのステータの構造を概略的に示す図である。また、図５は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターのハウジングとステータの組み立て構造を概略的に示す図である。また、図６は、本発明の一実施形態によるＥＰＳモーターにおいてステータコアとハウジング間の空気層の間隔によってノイズ及び摩擦トルクが改善される効果を示すグラフである。
【００３９】
図４及び図５を参照すれば、ステータ４０は、ステータコア４１と、ステータコア４１に巻き取られるコイル（図示せず）及びコイルが挿入されるコイル挿入部４３を含む。
【００４０】
ステータコア４１は、中心部にロータ５０（図２参照）を収容する空間部が形成される。
ステータコア４１の内側には、ステータコア４１の内周面に沿って複数のコイル挿入部４３が放射状に形成される。コイル挿入部４３の形状は、適用されるモーターの特性によって多様に変更されることができる。
【００４１】
コイル挿入部４３は、ステータコア４１に貫通溝の形状に設けられ、上側が開口するように設けられることができる。
【００４２】
コイル挿入部４３は、ステータコア４１の内周面側に長さ方向に切欠部を有するように設けられる。コイル挿入部４３は、ステータコア４１の内周面に沿って放射状に形成されるステータ歯（ｔｏｏｔｈ）４０３によって形成されることができる。
【００４３】
ステータ歯４０３は、一定の幅を有するように設けられ、ステータコア４１の内周面から中心に向かって延設することができる。
【００４４】
コイルは、コイル挿入部４３の形状に対応するように複数個が巻き取られて形成され、このように巻き取られたコイルは、コイル挿入部４３に結合される。
【００４５】
ステータコア４１の外面には、ハウジング１０の内周面から離隔するように形成された第１面４０１と、ハウジング１０の内周面に当接するように形成された第２面４０２が交互に設けられる。
【００４６】
第１面４０１は、円筒形状であるステータコア４１の外面を長さ方向に平面切断して形成される切断平面であることができる。
【００４７】
第１面４０１は、中心部がハウジング１０の内周面から所定間隔をもって離隔するように形成されることができる。例えば、第１面４０１は、第１面４０１の中心部とこれに対応するハウジング１０の内周面との間に０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの空気層が設けられるように形成されることができる。
【００４８】
第１面４０１の中心部とハウジング１０の内周面との間の空気層が大きくなるほどハウジング１０からステータコア４１に伝達される振動が減少し、これによるノイズ及び摩擦トルクが改善することができる。
【００４９】
図６は、第１面４０１の中心部とハウジング１０の内周面との間の空気層のサイズによる改善効果を示す図である。図６を参照すれば、空気層のサイズが大きくなるほどノイズ及び摩擦トルクの改善効果が増加し、空気層のサイズが略臨界値Ｔｈ以上なら、ノイズ及び摩擦トルクの改善効果が一定水準に維持される。これに限定されるものではないが、空気層の厚さ臨界値は、２．０ｍｍであることができる。
【００５０】
第１面４０１は、ステータコア４１の外郭領域のうちステータコア４１の円周長さの２０％〜８０％に該当する領域を平面切断して形成されることができる。すなわち、ステータコア４１の外郭領域のうち第１面４０１を形成するために平面切断した領域は、ステータコア４１の円周長さの２０％〜８０％を満たすことができる。
【００５１】
これにより、ステータコア４１の外面のうちハウジング１０の内周面に当接する面積は、第１面４０１が形成される以前の２０％〜８０％で設けられることができる。すなわち、第１面４０１を形成する以前のステータコア４１の外面のサイズを１００であると仮定する場合、ハウジング１０の内周面から離隔される第１面４０１を形成して残った第２面４０２のサイズが２０〜８０になるように第１面４０１を形成することができる。
【００５２】
第１面４０１は、ステータコア４１の外周面のうち磁束量が最小である領域に対応して形成されることができる。例えば、第１面４０１は、ステータコア４１の歯４０３に対応する外郭領域を平面切断して形成されることができる。
【００５３】
第２面４０２は、ステータコア４１の外面において第１面４０１を除いた残りの領域であって、ハウジング１０の内周面に当接するようにハウジング１０の内周面と同一の曲率を有する曲面であることができる。一方、第２面４０２は、ハウジング１０にステータコア４１を固定させるための最小限のサイズを有することができる。例えば、第２面４０２は、ステータコア４１の円周の２０％〜８０％で形成されることができる。
【００５４】
前述したように、ハウジング１０の内周面に当接するステータコア４１の外面を最小化するためにステータコア４１の外面を平面切断する場合、ハウジング１０からステータコア４１に伝達される振動騒音を遮断し、ステータ４０の振動及び騒音を改善する効果がある。また、ステータコア４１とハウジング１０の接触面を最小化し、交番磁界を遮断することによって、ヒステリシス損を最小化し、摩擦トルクを改善する効果がある。
【００５５】
一方、本発明の一実施形態では、第１面４０１が平面切断によって形成される場合を例示しているが、本発明の実施形態は、これに限定されない。本発明の実施形態によれば、第１面４０１は、成形など他の方式によって形成されることもできる。例えば、ステータコア４１は、円周長さの２０％〜８０％に対応する外郭領域だけがハウジング１０の内周面に当接するように成形製作されることができる。
【００５６】
上記では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ハウジング
４０  ステータ
４１  ステータコア
４２  コイル
４３  コイル挿入部
４０１  切断平面
４０２  曲面
４０３  歯
【図１】
2014121269.tif 000003
【図２】
2014121269.tif 000004
【図３】
2014121269.tif 000005
【図４】
2014121269.tif 000006
【図５】
2014121269.tif 000007
【図６】
2014121269.tif 000008