Stator Mount Solution

RENCOL^® Tolerance Rings을 사용하여 모터 스테이터를 하우징에 간단히 조립할 수 있습니다.

자동차의 경량화 개발을 위해 알루미늄과 같은 다양한 소재가 사용되고 있습니다. 알루미늄 하우징과 철제 스테이터와 같이 열팽창률이 다른 소재들의 조합은 자동차 모터에서는 문제가 될 수 있습니다. 고온에서 알루미늄 소재의 팽창률이 철제 대비 커서 압입된 스테이터가 하우징으로부터 이탈될 수 있기 때문입니다.

접착제 혹은 열박음등의 스테이터 조립 방법은 가열과 같은 사전 공정이 요구됩니다.

스테이터 모터 마운트 하우징 조립 동심도 톨러런스 링 RENCOL

백서

RENCOL^® 은 이러한 문제 해결을 위해 시스템 시뮬레이션를 이용하여 스테이터 조립 최적화를 제공합니다. Saint-Gobain의 기술력으로 조립 공정을 간소화 하고 작동 온도 범위 이상에서도 스테이터를 고정시킬 수 있습니다.

또한 조립 후에도 스테이터와 로터의 동심도는 유지되기 때문에 모터 성능은 개선됩니다.

RENCOL^® Tolerance Rings 적용 장점

상대품 공차 완화
이종 소재 사용
EPS 모터 NVH 특성 제어
모터 부품 수 감소
간단한 조립 방법

장점

Assembly Process Benefits

스테이터와 알루미늄 하우징 사이에 위치하며 프레스 장비로 압입되는 RENCOL^® Tolerance Rings의 조립 제품은 조립 후 기존 접착제 혹은 열박음 방식에 필요한 경화, 냉간 공정이 없습니다.

변위에 따른 압입력 변화. 기존 제품 대비 RENCOL^® Tolerance Ring 조립품의 압입력이 훨씬 낮습니다(실온 조건)

Component Retention Benefits of RENCOL^® Tolerance Ring

Retention Over Temperature

열팽창 및 제조 공차에 따라 스테이터 외경 및 하우징 내경 치수는 변동되는 경우에도 Tolerance Ring의 Wave에 의해 일정한 고정력이 유지됩니다.

부품 공차 및 온도 변화에 따른 스테이터 이탈력 측정 결과. RENCOL^® Tolerance Ring 제품이 기존 압입 공정 제품 보다 고온에서 더 높은 이탈력을 유지합니다.

Noise Free

Saint-Gobain은 FEA를 이용하여 스테이터 조립품의 모드 해석(modal analysis)을 수행하고 있습니다.

이러한 과정을 통해 RENCOL^® 제품의 동적 강도를 조정하여 작동 중 진동을 차단하거나 고유 진동 수를 변경할 수 있습니다.

추가로, Impact 시험을 통해 모달 진동에 대한 검증이 가능하고 시스템 소음은 Saint-Gobain NVH 전문가가 무향실을 이용해 분석합니다.

Mounting Long Stators with Two RENCOL^® Tolerance Rings

연비 향상을 위한 경량화 및 CO2 감소를 위한 전기차 개발이 자동차 전동화(electrification)의 주요 과제입니다. 두 과제 모두 motor 사용량이 증대하기 때문에 더 작고 가벼운 고효율의 e-motor개발이 중요합니다.

Motor stator misalignment는 rotor와 stator 사이에 균일하지 않고 예측 불가한 air gap을 발생시키기 때문에 motor 효율 감소 요인 중 하나 입니다. 또한 misalignment는 소음과 과다 마모의 원인이 되기도 합니다.

기존에는 폭이 좁은 tolerance ring을 넓은 tolerance ring으로 대체하여 misalignment 개선을 했습니다(Figure 1). 이 경우 stator가 길고 motor가 커짐에 따라 tolerance ring의 무게와 원가가 증가하게 됩니다. 또한 폭이 넓은 tolerance ring의 적용은 조립 구간이 길어지기 때문에 전장품의 품질 문제를 발생 시킬 수 있는 금속 particle의 발생 가능성이 커지게 됩니다.

Figure 1. Tolerance ring으로 housing에 조립된 stator. (좌)thin tolerance ring; (우)wide tolerance

Stator조립과 관련된 문제를 해결하기 위해 복잡하고 비싼 tolerance ring을 개발하는 것보다 두 가지 다른 tolerance ring의 조합이 더 효과적일 수도 있습니다(SV/HV 조합, Figure 2) Stator의 양 끝 단에 tolerance ring을 위치시키게 되면 조립 구간이 감소되므로 particle 발생가능성도 작습니다.

SV and HV Tolerance Rings | Saint-Gobain

Figure 2. SV/HV 조합(2 tolerance ring system)으로 조립된 Stator부 단면

Figure 3. (좌) Wide tolerance ring의 조립 구간; (우) 2 tolerance ring 방법의 조립 구간

2개의 tolerance ring system은 한 쪽 tolerance ring은 높은 강성 설계로 Stator를 지지하고 반대편은 낮은 강성으로 misalignment 보정 및 부품 간 clearance 와 rattle 소음 등을 개선할 수 있습니다.

이러한 system은 Drive motor, hybrid drive motor, 48V system, KERS(Kinetic Energy Recovery Systems), alternator, starter motor, starter motor, oil pump motor, engine/battery cooling pump motor, e-turbo, electric scooter/bicycle/motorcycle, wiper motor등 다양하게 적용 가능합니다.

For a more in-depth look at RENCOL^® Tolerance Rings, please read What is a Tolerance Ring?

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