KR20120078914A

KR20120078914A - Ｅｐｓ 모터

Info

Publication number: KR20120078914A
Application number: KR1020110000215A
Authority: KR
Inventors: 황요한
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-01-03
Publication date: 2012-07-11

Abstract

본 발명의 EPS 모터는 하우징과, 상기 하우징의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 장착되는 복수의 마그넷을 갖는 로터와, 상기 하우징의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터와 상호 작용하여 회전축을 회전시키는 스테이터를 포함하고, 상기 마그넷은 중앙 부위의 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성되어, 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감할 수 있고 나아가 토크 리플을 저감할 수 있다.

Description

ＥＰＳ 모터{EPS MOTOR}

본 발명은 EPS 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 Streeing System}가 사용된다.

상기와 같은 전동식 조향장치(EPS)는 차속센서, 토크 앵글센서 및 토크센서 등에서 감지한 운행조건에 따라 전자제어장치(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 BLAC모터가 사용된다.

종래기술에 따른 EPS 모터는 대략 원통 형상으로 상부가 개방된 형상의 하우징과, 하우징에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 회전축의 외주면에 고정되고 로터 코어와 마그넷으로 이루어지는 로터와, 하우징의 내주면에 고정되고 스테이터 코어와 코일로 이루어지는 스테이터를 포함한다.

이와 같은 EPS 모터는 스테이터에 전류가 인가되면 로터와 스테이터의 전자기적 상호작용에 의하여 로터가 회전하면 회전축이 회전되면서 조향축의 회전을 보조하게 된다.

자동차에 적용되는 EPS 시스템의 가장 중요한 요소는 감성 품질이다. 감성품질은 운전자가 느끼는 품질의 만족도를 말하는 것으로, 감성품질을 좌우하는 중요한 요소로는 이음, 코깅 토크(Cogging Torque), 마찰 토크(Friction Torque) 등이 있다.

이 중, 코깅 토크(Cogging Torque)는 운전자가 손의 감각으로 바로 전달될 수 있는 감성 품질요소로 매우 중요한 부분이다.

따라서, 현재 자동차에 사용되는 EPS 시스템은 최대한 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감시키는 방향으로 발전하고 있다.

여기에서, 코깅 토크(Cogging Torque)는 스테이터의 비균일 토크로서, 모터의 자기 에너지가 최소인 위치(평형상태)로 이동하려는 반경 방향의 힘을 말하는 것으로, 부하전류와는 상관없이 스테이터의 자극과 회전자 슬롯의 상호 작용에 의해 발생한다. 이러한 코킹 토크는 저속, 저부하 조건에서 제어의 어려움을 야지하게 된다.

본 발명은 마그넷의 형상을 개선하여 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감할 수 있는 EPS 모터에 관한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 EPS 모터는 하우징과, 상기 하우징의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 장착되는 복수의 마그넷을 갖는 로터와, 상기 하우징의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터와 상호 작용하여 회전축을 회전시키는 스테이터를 포함하고, 상기 마그넷은 중앙 부위의 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성된다.

일 실시예에 따른 로터 코어의 중심점(P1)에서 하나의 마그넷의 외주면에 의해 그려지는 원의 중심점(P2) 사이의 거리를 마그넷 오프셋(Os)이라 하면, 상기 마그넷 오프셋(Os)을 증가시켜 상기 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 얇게 형성한다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터는 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 마그넷의 중앙부위에 비해 얇게 형성하여 코깅 토크(Cogging Torque)를 저감할 수 있고, 나아가 토크 리플을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전축과 센싱 플레이트의 결합 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPS 모터의 단면도이다.

일 실시예에 따른 EPS 모터는 상측에 브라켓이 결합되는 하우징(100)과, 하우징(100)의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축(200)과, 회전축(200)의 외주면에 고정되어 같이 회전되는 로터(300)와, 하우징(100)의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터(300)와 상호 작용하여 회전축(200)을 회전시키는 스테이터(400)를 포함한다.

하우징(100)은 상부와 하부가 각각 개구된 대략 원통 형태로 형성되어 내주면에 스테이터(400)가 열간 압입된다. 그리고, 하우징(100)의 개구된 상면에는 브라켓(110)이 장착된다.

브라켓(110)과 회전축(200)에는 회전축(200)의 상부 및 하부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(500,510)이 장착된다.

스테이터(400)는 하우징(100)의 내면에 압입되는 스테이터 코어(410)와 스테이터 코어(410)에 감겨지는 코일(420)을 포함한다.

로터(300)는 회전축(200)의 외주면에 압입 고정되는 로터 코어(310)와, 이 로터 코어(310)의 외주면에 원주방향으로 장착되는 마그넷(320)을 포함한다.

마그넷(320)은 도 3에 도시된 바와 같이, 로터 코어의 외주면에 원주방향으로 복수로 배열되고, 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시키기 위해 마그넷의 중앙 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성된다.

즉, 마그넷의 양 끝단과 스테이터 투스 사이의 공극을 크게 하여 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시킨다.

이와 같이, 마그넷의 양쪽 끝단의 두께를 얇게 하면 코킹 토크(Cogging Torque)를 저감시킴과 아울러 토크 리플을 저감할 수 있는 효과를 가져온다.

도 3에 도시된 바와 같이, 원형을 이루는 로터 코어의 외경에 의해 그려지는 원(A)의 중심점(P1)에서 하나의 마그넷(320)의 외경에 의해 그려지는 원(B)의 중심점(P2) 사이의 거리를 마그넷 오프셋(Magnet Offset)(Os)이라 하면, 마그넷 오프셋(Os)을 증가시키게 되면 마그넷(320) 양쪽 끝단의 두께(T2)가 마그넷(320) 중앙의 두께(T1)에 비해 더욱 얇게 형성할 수 있게 된다.

즉, 마그넷 오프셋(Os)이 증가하면 마그넷(320)의 외경에 의해 그려지는 원(B)의 지름이 작아지게 되고, 그만큼 마그넷 양쪽 끝단의 두께가 마그넷의 중앙의 두께에 비해 얇아지게 된다.

여기에서, 마그넷 오프셋(Os)은 6mm 이상 7mm 이하로 하는 것이 바람직하다.

마그넷 오프셋(Os)에 따른 코깅 토크 저감 정도를 시험을 통해 알아보면 아래의 표와 같다.

마그넷 오프셋	코킹 토크(Nm)(해석)	코킹 토크(Nm)(시험)
기존 마그넷(6mm)	0.00062	0.0095
본 발명의 마그넷(7mm)	0.00032	0.0046

위의 시험에서 알아본 바와 같이, 기존의 마그넷 오프셋이 6mm 일 때에 비해, 본 발명의 마그넷 오프셋을 7mm로 할 경우 코킹 토크가 현저하게 감소한 것을 알 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100: 하우징 110: 브라켓
200: 회전축 300: 로터
310: 로터 코어 320: 마그넷
400: 스테이터 410: 스테이터 코어
420: 코일

Claims

하우징과, 상기 하우징의 중심에 회전 가능하게 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 로터 코어와 상기 로터 코어의 외주면에 장착되는 복수의 마그넷을 갖는 로터와, 상기 하우징의 내주면에 고정되고 전원이 인가되면 로터와 상호 작용하여 회전축을 회전시키는 스테이터를 포함하고,
상기 마그넷은 중앙 부위의 두께(T1)에 비해 양쪽 끝단의 두께(T2)가 얇게 형성되는 EPS 모터.
제1항에 있어서,
상기 마그넷은 상기 로터 코어의 외주면에 원주방향으로 복수로 장착되는 EPS 모터.
제1항에 있어서,
상기 로터 코어의 중심점(P1)에서 하나의 마그넷의 외주면에 의해 그려지는 원의 중심점(P2) 사이의 거리를 마그넷 오프셋(Os)이라 하면,
상기 마그넷 오프셋(Os)을 증가시켜 상기 마그넷의 양단의 두께를 얇게 형성하는 EPS 모터.
제3항에 있어서,
상기 마그넷 오프셋(Os)은 6mm 이상 7mm 이하로 형성되는 EPS 모터.