KR101432595B1 - 전기기계의 고정자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전기기계의 고정자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기기계의 고정자는, 복수의 슬롯을 구비한 고정자코어와, 고정자권선을 구비하되, 고정자권선은, 양 단부가 서로 다른 슬롯에 고정자코어의 축방향을 따라 일 측에서 타 측으로 돌출되게 삽입되는 복수의 세그먼트도체와, 양 단부가 고정자코어의 타 측으로 돌출된 복수의 세그먼트도체의 단부에 미리 정해진 패턴으로 연결되는 복수의 연결도체를 구비하여 구성된다. 이에 의해, 고정자의 슬롯의 내부에 삽입되는 도체의 수에 제약이 발생하지 아니하므로 용량 설계를 자유롭게 할 수 있다.

Description

전기기계의 고정자{STATOR FOR ELECTRIC MACHINE}
본 발명은, 전기기계의 고정자 및 이를 구비한 전동기, 전동기를 구비한 전기차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고정자의 슬롯의 내부에 삽입되는 도체의 수에 제약이 발생하지 아니하므로 용량 설계를 자유롭게 할 수 있도록 한 전기기계의 고정자 및 이를 구비한 전동기, 전동기를 구비한 전기차량에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 알터네이터(ALTERNATOR) 및/또는 제너레이터(GENERATOR)등 발전기와, 모터(MOTOR) 및/또는 리니어 모터(LINER MOTOR) 등 전동기(이하, "전기기계"라고 표기함)는, 고정자 및 이 고정자에 대해 상대 운동하는 가동자를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 전기기계의 고정자는, 복수의 슬롯(SLOT)을 구비한 고정자코어와, 상기 슬롯에 권선되는 고정자권선을 구비할 수 있다.
상기 고정자권선은 통상 비교적 얇은 직경의 와이어(코일)을 상기 고정자코어의 슬롯의 내부에 다수 회 권선하는 방법에 의해 구성될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 고정자 권선 방법은, 슬롯에 대한 도체(코일)의 점유 면적(단면적)의 비율이 상대적으로 작아지기 때문에 운전 효율이 저하될 수 있다.
이러한 점을 고려한 것으로, 대략 "U"형상을 가지는 소위 헤어핀(HAIR PIN)이라고 하는 세그먼트도체(SEGMENT CONDUCTOR)를 고정자코어의 축방향을 따라 일 측에서 슬롯에 삽입하고, 상기 고정자코어의 타 측으로 돌출된 상기 세그먼트도체의 단부를 미리 설정된 방식(패턴;PATTERN)으로 연결하는 "자동차용 알터네이터(ALTERNATOR FOR AN AUTOMOTIVE VEHICLE)"가 미국 특허 공보 특허번호 US 6,198,190(공고일: 2001.03.06)에 개시되어 있다.
그런데, 상기 자동차용 알터네이터를 포함한 종래의 전기기계의 고정자에 있어서는, 고정자코어의 각 슬롯의 내부에 삽입된 세그먼트도체의 레그를 서로 접촉되게 하여 용접 등의 방법으로 연결하도록 구성되어 있어, 상기 고정자코어의 슬롯의 내부에는 상기 세그먼트도체 간 연결을 위해 항상 짝수의 세그먼트도체가 삽입되어야 한다. 이에 기인하여, 상기 슬롯의 내부에 홀수의 세그먼트도체에 대응되는 성능 또는 용량의 설계시에는 그만큼 제약 또는 곤란이 따를 수 있다.
따라서, 본 발명은, 고정자의 슬롯의 내부에 삽입되는 도체의 수에 제약이 발생하지 아니하므로 용량 설계를 자유롭게 할 수 있는 전기기계의 고정자 및 이를 구비한 전동기, 전동기를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 복수의 슬롯을 구비한 고정자코어; 및 상기 슬롯에 삽입되는 고정자권선;을 구비하되, 상기 고정자권선은, 양 단부가 서로 다른 슬롯에 상기 고정자코어의 축방향을 따라 일 측에서 타 측으로 돌출되게 삽입되는 복수의 세그먼트도체; 및 양 단부가 상기 고정자코어의 타 측으로 돌출된 복수의 세그먼트도체의 단부에 미리 정해진 패턴으로 연결되는 복수의 연결도체;를 포함하는 전기기계의 고정자를 제공한다.
여기서, 상기 각 세그먼트도체는, 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 레그를 연결하는 연결부를 구비한 제1세그먼트도체; 및 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 2개의 레그의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부를 구비한 제2세그먼트도체;를 포함하고,
상기 각 연결도체는, 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 레그를 연결하는 연결부를 구비한 제1연결도체; 및 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 2개의 레그의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부를 구비한 제2연결도체;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 각 슬롯의 내부에는 복수의 세그먼트도체가 삽입되어 구성될 수 있다.
상기 제1세그먼트도체 및 제2세그먼트도체의 연결부는 상기 고정자코어의 반경방향으로 배치되고, 상기 제2세그먼트도체 및 상기 제2연결도체의 각 돌출연결부는 축방향으로 배치되게 구성될 수 있다.
상기 돌출연결부는 상기 고정자코어의 반경방향을 따라 상기 슬롯의 외측에 배치되게 구성될 수 있다.
상기 제1세그먼트도체 및 제2세그먼트도체는 서로 다른 슬롯에 각각 삽입되게 구성될 수 있다.
상기 제1세그먼트도체 또는 제2세그먼트도체는 동일한 슬롯에 동시에 삽입되게 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 외함; 상기 외함의 내부에 배치되는 상기 전기기계의 고정자; 및 상기 고정자에 대해 회전 가능하게 배치되는 회전자;를 포함하는 전동기가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 차량바디; 상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및 상기 차량바디에 구비되어 상기 차량바디에 구동력을 제공하는 상기 전동기를 포함하는 전기차량이 제공된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정자코어의 일 측에서 슬롯의 내부에 삽입되는 세그먼트도체와, 고정자코어의 타 측으로 돌출된 세그먼트도체의 단부에 양 단부가 각각 결합되는 연결도체를 구비하도록 함으로써, 고정자의 슬롯의 내부에 삽입되는 도체의 수에 제약이 발생하지 아니한다. 이에 의해, 슬롯의 내부에 홀수의 세그먼트도체의 삽입이 가능하게 되어 용량 설계시 세그먼트도체 수와 무관하게 용량 설계를 자유롭게 할 수 있다.
또한, 상기 세그먼트도체 및 연결도체는 상기 고정자코어의 원주방향으로 일정 간격으로 이격 배치됨으로써 냉각이 원활하게 될 수 있다. 이에 의해, 고정자권선의 코일엔드 측의 국부 발열이 억제될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기를 구비한 전기차량의 개략적 구성도,
도 2는 도 1의 전동기의 단면도,
도 3은 도 2의 전동기의 분리사시도,
도 4는 도 3의 제1세그먼트도체의 사시도,
도 5는 도 4의 제1세그먼트도체의 결합상태의 단면도,
도 6은 도 3의 제2세그먼트도체의 사시도,
도 7은 도 6의 제2세그먼트도체의 결합상태의 단면도,
도 8은 도 3의 제1연결도체의 사시도,
도 9는 도 3의 제2연결도체의 사시도,
도 10은 도 3의 세그먼트도체 및 연결도체의 결합상태를 도시한 단면도,
도 11은 도 3의 고정자권선의 배열방법을 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 3의 고정자권선의 변형례,
도 13은 도 1의 전기차량의 냉각유체순환유닛의 구성도,
도 14는 도 1의 전기차량의 제어블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기를 구비한 전기차량은, 차량바디(110)와, 상기 차량바디(110)에 구비되는 배터리(125)와, 상기 차량바디(110)에 구비되어 상기 차량바디(110)에 구동력을 제공하는 전동기(140)를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 전기차량은 전동기를 주 동력원으로 이용하는 차량 및/또는 엔진과 함께 전동기를 보조 동력원으로 이용하는 소위 하이브리드 차량을 포함할 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 도면에는 도시하지 아니하였으나 탑승공간이 형성될 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 주행이 가능하게 복수의 휠(115)이 구비될 수 있다.
상기 휠(115)은 상기 차량바디(110)의 전, 후의 각 양 측에 각각 마련될 수 있다.
상기 차량바디(110)와 상기 휠(115) 사이에는 주행시 발생하는 진동 및 충격을 완화할 수 있게 현가장치(120)가 구비될 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 전원을 공급할 수 있게 배터리(125)가 마련될 수 있다.
상기 배터리(125)는 충전이 가능하게 2차 전지로 구성될 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 상기 휠(115)에 구동력을 제공할 수 있게 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기(140)가 구비될 수 있다.
상기 차량바디(110)에는 상기 전동기(140)에 구동전원을 제공하는 인버터장치(130)가 마련될 수 있다. 상기 인버터장치(130)는 상기 배터리(125)에 연결되어 직류 전원을 공급받고, 이를 상기 전동기(140)의 구동에 적합한 구동전원으로 변환하여 상기 전동기(140)에 상기 구동전원을 제공하게 구성될 수 있다.
상기 전동기(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 외함(141)과, 상기 외함(141)의 내부에 배치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기계의 고정자(160)와, 상기 고정자(160)에 대해 회전 가능하게 배치되는 회전자(150)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 외함(141)은 내부에 수용공간이 형성될 수 있다.
상기 외함(141)은 예를 들면 원통형으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 외함(141)은 양 측이 개방된 원형 형상으로 형성될 수 있다.
상기 외함(141)의 양 단부에는 커버 또는 브래킷(145)(이하, "브래킷(145)"으로 표기함)이 구비될 수 있다.
상기 브래킷(145)은 상기 외함(141)의 양 단부를 개폐하게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 브래킷(145)은 상기 외함(141)의 단부에 스크류(149)에 의해 결합될 수 있다.
상기 브래킷(145)에는 상기 스크류(149)가 삽입되는 삽입공(148)이 관통 형성될 수 있다.
상기 브래킷(145)에는 베어링(147)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 회전자(150)의 회전축(157)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.
상기 외함(141)의 내부에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기계의 고정자(160)(이하, "고정자(160)"로 표기함)가 배치될 수 있다.
상기 고정자(160)는, 복수의 슬롯(165)을 구비한 고정자코어(161), 상기 슬롯(165)에 권선되는 고정자권선(170)을 구비할 수 있다.
상기 고정자코어(161)의 내부에는 상기 회전자(150)가 회전 가능하게 수용되는 원통형의 회전자수용공간(164)이 형성될 수 있다.
상기 고정자코어(161)는, 예를 들면, 회전자수용공간(164)이 형성된 복수의 전기강판을 절연 적층하여 형성될 수 있다.
상기 회전자(150)는, 회전자코어(151)와, 상기 회전자코어(151)에 결합되는 복수의 마그넷(155)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회전자코어(151)는 예를 들면, 복수의 원형의 전기강판(152)을 절연 적층하여 형성될 수 있다.
상기 회전자코어(151)의 중앙에는 회전축(157)이 결합될 수 있다. 상기 회전자코어(151)의 중앙에는 상기 회전축(157)이 결합될 수 있게 축공(153)이 관통형성될 수 있다.
상기 마그넷(155)은 상기 회전자코어(151)의 외주면에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 마그넷(155)은 상기 회전자코어(151)에 축 방향을 따라 삽입되게 구성될 수도 있다.
상기 고정자코어(161)에는 상기 회전자수용공간(164)의 둘레방향을 따라 복수의 슬롯(165) 및 티스(166)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 슬롯(165)은 개방형 또는 전폐형으로 구성될 수 있다. 상기 고정자코어(161)의 원주방향을 따라 상기 슬롯(165)들 사이에는 티스(166)가 각각 형성될 수 있다. 상기 슬롯(165) 및 티스(166)는 원주방향을 따라 서로 교호적으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정자권선(170)은, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 양 단부가 서로 다른 슬롯(165)에 상기 고정자코어(161)의 축방향을 따라 일 측에서 타 측으로 돌출되게 삽입되는 복수의 세그먼트도체(180)와, 양 단부가 상기 고정자코어(161)의 타 측으로 돌출된 복수의 세그먼트도체(180)의 단부에 미리 정해진 패턴으로 연결되는 복수의 연결도체(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 각 세그먼트도체(180)는, 서로 나란하게 이격된 2개의 레그(182)와, 상기 레그(182)를 연결하는 연결부(183)를 구비한 제1세그먼트도체(181); 및 서로 이격된 2개의 레그(186)와, 상기 2개의 레그(186)의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부(187)를 구비한 제2세그먼트도체(185);를 포함하여 구성되고, 상기 각 연결도체(190)는, 서로 이격된 2개의 레그(192)와, 상기 레그(192)를 연결하는 연결부(193)를 구비한 제1연결도체(191); 및 서로 이격된 2개의 레그(196)와, 상기 2개의 레그(196)의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부(197)를 구비한 제2연결도체(195);를 포함하여 구성될 수 있다.
이에 의해, 상기 고정자(160)의 단일의 슬롯(165) 내에 짝수의 세그먼트도체(180)가 수용됨은 물론 홀수의 세그먼트도체(180)가 삽입되어 고정자권선(170)을 구성하는 것이 가능할 수 있다. 이에 의해, 슬롯(165)의 내부 도체 수와 관계없이 용량 설계를 자유롭게 할 수 있다.
또한, 상기 세그먼트도체(180) 및 연결도체(190)는 각 레그(182,186,192,196)들이 상기 고정자코어(161)의 축방향을 따라 모두 배치되므로 원주방향을 따라 서로 일정한 간격(예를 들면, 1 슬롯 피치 간격)이 형성됨으로써 방열(또는 냉각)이 원활하게 될 수 있다. 이에 의해, 상기 고정자권선(170)의 코일 엔드(COIL END) 영역의 국부 발열이 억제될 수 있다.
상기 고정자권선(170)은 예를 들면 사각 단면의 각 동선으로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 세그먼트도체(180) 및 상기 연결도체(190)는 동일한 사각 단면의 각 동선으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 세그먼트도체(180) 및 연결도체(190)는 절연을 위해 도체의 외면에 피복층(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 고정자코어(161)의 각 슬롯(165)은 상기 세그먼트도체(180)의 폭에 대응되는 내폭을 가지게 구성될 수 있다. 상기 각 슬롯(165)의 내부에는 상기 세그먼트도체(180)와 상기 고정자코어(161)의 절연을 위해 절연부재(예를 들면, 절연지 등)(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 각 슬롯(165)은 상기 고정자코어(161)의 반경방향을 따라 복수의 세그먼트도체(180)가 이격되어 삽입되게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 슬롯(165)은 4개의 세그먼트도체(180)가 삽입되어 반경방향을 따라 이격 배치되어 4개의 레이어(layer)를 형성하게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 각 슬롯(165)은 홀수의 세그먼트도체(180)가 삽입되어 홀수(예를 들면, 3개)의 레이어를 형성하게 구성될 수도 있다. 상기 슬롯(165)의 내부에 삽입되는 세그먼트도체(180)의 (개)수는 홀수 또는 짝수와는 무관하게 적절한 개수로 조절될 수 있다. 상기 각 세그먼트도체(180) 사이에는 각 세그먼트도체(180)들 간의 절연을 위해 절연부재(예를 들면, 절연지 등)(미도시)이 구비될 수 있다.
한편, 상기 각 세그먼트도체(180)들은 상기 고정자코어(161)의 축방향을 따라 어느 일 측에서 삽입되어 타측으로 돌출되게 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 고정자코어(161)의 하측에서 각 세그먼트도체(180)들이 삽입되어 상기 고정자코어(161)의 상측으로 각 세그먼트도체(180)의 레그(182,186)의 단부가 돌출된 경우를 예시하고 있으나, 이와는 반대로 상기 고정자코어(161)의 상측에서 세그먼트도체(180)를 하측으로 삽입하고 상기 고정자코어(161)의 하측에 돌출된 레그(182,186)의 각 단부에 연결도체(190)가 결합되게 구성될 수도 있다.
상기 제1세그먼트도체(181)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 미리 설정된 거리만큼 이격 배치된 2개의 레그(182)와, 상기 2개의 레그(182)를 연결하는 연결부(183)를 구비하여 대략 "U"형상으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1세그먼트도체(181)의 2개의 레그(182)는 3 슬롯 피치(pitch)에 대응되게 서로 이격되어 구성될 수 있다. 즉, 상기 제1세그먼트도체(181)의 두 레그(182) 사이에는 2개의 슬롯(165)이 각각 배치될 수 있다. 상기 각 제1세그먼트도체(181)는 모양 및 크기가 동일하게 형성될 수 있다. 상기 제1세그먼트도체(181)들 사이에는 절연을 위해 절연부재(예를 들면 절연지)(184)가 개재될 수 있다.
상기 제2세그먼트도체(185)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 2개의 레그(186)와, 2개의 레그(186)를 연결하되 레그(186)의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부(187)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 제2세그먼트도체(185)의 2개의 레그(186)는 3 슬롯 피치에 대응되는 간격으로 서로 이격되게 구성될 수 있다.
상기 돌출연결부(187)는 상기 고정자코어(161)의 반경방향을 따라 외측으로 돌출되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 고정자코어(161)에 결합시 상기 제1세그먼트도체(181)와의 간섭이 방지될 수 있다.
상기 돌출연결부(187)는, 상기 레그(186)의 단부에서 각각 외측으로 절곡되어 돌출되는 돌출부(188)와, 두 돌출부(188)를 연결하는 연결부(189)를 구비할 수 있다. 상기 돌출부(187)는, 예를 들면, 해당 레그(186)의 단부에서 대략 90˚정도로 절곡될 수 있다.
상기 돌출연결부(187)는 연결부(189)가 상기 고정자코어(161)의 반경방향을 따라 상기 슬롯(165)의 끝단보다 더 외측에 배치되게 구성될 수 있다.
여기서, 각 제2세그먼트도체(185)의 각 돌출부(188)의 길이는 상기 슬롯(165)의 내부에 배치되는 위치에 따라 각각 적절히 조절될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 각 제2세그먼트도체(185)들은 슬롯(165) 내의 위치(레이어)에 따라 레(186)그 및 돌출연결부(187)의 길이가 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 상기 고정자코어(161)의 외주에 근접배치될수록 돌출부(188)의 길이가 상대적으로 짧아지고 상기 고정자코어(161)의 외주에서 멀리 배치될수록 돌출부(188)의 길이가 길어질 수 있다.
여기서, 상기 각 제2세그먼트도체(185)의 돌출연결부(187)들은 제1세그먼트도체(181)들과 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다.
상기 제2세그먼트도체(185)의 레그(186)들은 고정자코어(161)의 반경방향으로 이격되고, 상기 제2세그먼트도체(185)의 돌출연결부(187)들은 고정자코어(161)의 축방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제2세그먼트도체(185)들 사이에는 절연을 위해 절연부재(예를 들면 절연지)(184)가 개재될 수 있다.
한편, 제1연결도체(191)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 2개의 레그(192)와, 상기 2개의 레그(192)를 연결하는 연결부(193)를 구비하여 대략 "U"형상으로 구성될 수 있다.
제2연결도체(195)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 이격된 2개의 레그(196)와, 상기 2개의 레그(196)를 연결하되 레그(196)의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결되는 돌출연결부(197)를 구비하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제1연결도체(191) 및 제2연결도체(195)는 상기 제1세그먼트도체(181) 및 제2세그먼트도체(185)와 레그들의 길이를 제외하고 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 상기 세그먼트도체(180)와 상기 연결도체(190)들은 동일한 굵기의 각 동선을 절곡하여 레그(182,186,192,196), 및 연결부(183,193) 또는 돌출연결부(187,197)들을 각각 구비하게 구성될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 고정자코어(161)의 각 슬롯(165)에는 제1세그먼트도체(181) 및 제2세그먼트도체(185)가 축방향을 따라 일 측에서 삽입 결합될 수 있다.
상기 고정자코어(161)의 하측에서 각각 삽입된 제1세그먼트도체(181) 및 제2세그먼트도체(185)의 각 단부는 상기 고정자코어(161)의 상면으로부터 소정 높이로 돌출될 수 있다.
상기 고정자코어(161)의 상측으로 돌출된 제1세그먼트도체(181) 및 제2세그먼트도체(185)의 각 레그(183,186)의 단부에는 제1연결도체(191) 및 제2연결도체(195)가 미리 설정된 방식(패턴)으로 각각 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 고정자코어(161)의 상측으로 돌출된 제2세그먼트도체(185)의 일 측 레그(186)의 단부에는 제2연결도체(195)의 일 측 레그(196)의 단부가 결합될 수 있다.
상기 제2세그먼트도체(185)의 내측의 2개의 슬롯(165)에는 서로 다른 제1세그먼트도체(181)의 각 하나의 레그(182)가 각각 삽입될 수 있다.
상기 세그먼트도체(180)의 단부와 상기 연결도체(190)의 단부는 서로 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 세그먼트도체(180)와 상기 연결도체(190)의 연결부(또는 용접부)는 연결작업 후 절연처리(예를 들면, 절연물질 도포)(미도시)될 수 있다.
각 슬롯(165)의 내부에는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 4개 또는 3개의 세그먼트도체(180)가 각각 삽입될 수 있다. 여기서, 동일한 슬롯(165)의 내부의 세그먼트도체(180)는 동일한 상(R상,S상,T상)을 구성할 수 있다. 또한, 동일한 상을 이루는 세그먼트도체(180)들은 서로 직렬 연결되거나 또는 서로 병렬 연결될 수 있다. 각 상의 일 측 단부는 상기 인버터장치(130)와 연결될 수 있고, 각 상의 타 측 단부는 중성점(미도시)에 연결될 수 있다.
한편, 상기 전동기(140)는 냉각유체를 이용하여 상기 고정자(160)를 냉각시키는 냉각유닛(210)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유닛(210)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정자코어(161)에 결합되는 냉각관(211)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각관(211)은, 상기 고정자코어(161)에 축방향으로 삽입되는 복수의 직관부와, 상기 직관부를 상호 연통되게 연결하는 복수의 연결관부를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 연결관부는 서로 인접 배치된 두 직관부를 상호 연결할 수 있게 대략 "U"형상으로 구성될 수 있다.
상기 고정자코어(161)에는 상기 직관부가 삽입될 수 있게 축방향으로 관통된 냉각관결합부(167)가 형성될 수 있다. 상기 냉각관결합부(167)는 상기 고정자코어(161)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각관결합부(167)는 상기 슬롯(165)의 외측에 각각 형성될 수 있다.
상기 냉각유닛(210)은, 상기 냉각관(211)의 일 단에 연결되어 냉각유체가 유입되게 하는 냉각유체유입부(215)와, 상기 냉각관(211)의 타 단에 연결되어 냉각유체가 유출되게 하는 냉각유체유출부(216)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 냉각유체유입부(215) 및 냉각유체유출부(216)는 상기 외함(141)의 외부로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각유체유입부(215) 및 냉각유체유출부(216)는 상기 브래킷(145)을 통해 외부로 인출(인입)될 수 있다. 상기 브래킷(145)에는 상기 냉각유체유입부(215) 및 냉각유체유출부(216)가 삽입될 수 있게 관통공(146)이 각각 형성될 수 있다.
본 전기차량은 냉각유체가 상기 냉각유닛(210)을 경유하여 순환되게 하는 냉각유체순환유닛(220)을 구비하여 구성될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 냉각유체순환유닛(220)은, 냉각유체의 유로를 형성하는 유체관(222)과, 상기 냉각유체의 유동을 촉진시키는 펌프(224)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 유체관(222)에는 상기 냉각유체유입부(215) 및 냉각유체유출부(216)가 각각 상호 연통되게 연결될 수 있다.
상기 펌프(224)의 일 측(예를 들면 입구 측)에는 냉각유체가 일시 저장되는 탱크(225)가 구비될 수 있다.
상기 냉각유체순환유닛(220)은 냉각유체가 공기와 열교환되어 냉각되는 라디에이터(RADIATOR)(227)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 라디에이터(227)의 일 측에는 상기 라디에이터(227)와 접촉되는 공기의 유동을 촉진시키는 냉각팬(228)이 구비될 수 있다.
본 전기차량은 제어프로그램을 구비한 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부(230)는 냉각유체의 온도를 감지하여 냉각유체의 유동속도를 제어하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(230)는 상기 냉각유체의 온도가 설정온도를 초과할 경우 상기 펌프(224)를 제어하여 냉각유체의 유동속도가 증가되게 할 수 있다. 이에 의해, 냉각유체의 온도가 저하될 수 있다.
상기 제어부(230)는 상기 펌프(224)의 회전속도를 증가시켜 상기 냉각유체의 유동속도를 증가시킬 수 있다.
상기 제어부(230)에는 도 14에 도시된 바와 같이, 냉각유체의 온도를 감지하는 온도감지부(235)가 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어부(230)는 라디에이터(227)의 열교환 속도를 증가시키기 위해 상기 냉각팬(228)이 구동되게 제어할 수 있다.
상기 제어부(230)에는 펌프(224) 및 냉각팬(228)이 각각 제어가능하게 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 전동기(140)의 구동신호가 입력되면 상기 고정자권선(170)에 전원이 인가될 수 있다. 상기 고정자권선(170)에 전원이 인가되면 회전자계가 형성되고, 이에 의해 상기 회전자(150)는 상기 회전축(157)을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 고정자권선(170)에 전원이 인가되면 발열에 의해 온도가 상승할 수 있다.
상기 전동기(140)가 구동되면 상기 냉각유닛(210)을 경유하여 냉각유체가 순환될 수 있다.
상기 제어부(230)는 상기 온도감지부(235)에 의해 감지된 온도가 설정온도를 초과할 경우 상기 펌프(224)를 제어하여 상기 냉각유체의 유동속도를 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체의 온도가 일정 온도 이하로 유지(관리)될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.
110 : 차량바디 115 : 휠
125 : 현가장치 130 : 배터리
135 : 인버터장치 140 : 전동기
141 : 외함 150 : 회전자
151 : 회전자코어 155 : 마그넷
157 : 회전축 160 : 고정자
161 : 고정자코어 165 : 슬롯
166 : 티스 170 : 고정자권선
180 : 세그먼트도체 181 : 제1세그먼트도체
182,186,192,196 : 레그 183,189,193,199 : 연결부
185 : 제2세그먼트도체 187,197 : 돌출연결부
188,198 : 돌출부 190 : 연결도체
191 : 제1연결도체 195 : 제2연결도체
210 : 냉각유닛 211 : 냉각관
212 : 직관부 214 : 연결관부
220 : 냉각유체순환유닛 222 : 유체관
224 : 펌프 228 : 냉각팬
230 : 제어부 235 : 온도감지부

Claims (9)

  1. 복수의 슬롯을 구비한 고정자코어; 및
    상기 슬롯에 삽입되는 고정자권선;을 구비하되,
    상기 고정자권선은,
    양 단부가 서로 다른 슬롯에 상기 고정자코어의 축방향을 따라 일 측에서 타 측으로 돌출되게 삽입되는 복수의 세그먼트도체; 및
    양 단부가 상기 고정자코어의 타 측으로 돌출된 복수의 세그먼트도체의 단부에 미리 정해진 패턴으로 연결되는 복수의 연결도체;를 포함하고,
    상기 각 세그먼트도체는, 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 레그를 연결하는 연결부를 구비한 제1세그먼트도체; 및 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 2개의 레그의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부를 구비한 제2세그먼트도체;를 포함하고,
    상기 각 연결도체는, 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 레그를 연결하는 연결부를 구비한 제1연결도체; 및 서로 이격된 2개의 레그와, 상기 2개의 레그의 단부에서 수평방향으로 돌출되게 연결하는 돌출연결부를 구비한 제2연결도체;를 포함하는 전기기계의 고정자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 슬롯의 내부에는 복수의 세그먼트도체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기기계의 고정자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1세그먼트도체 및 제2세그먼트도체의 연결부는 상기 고정자코어의 반경방향으로 배치되고, 상기 제2세그먼트도체 및 상기 제2연결도체의 각 돌출연결부는 축방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기기계의 고정자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출연결부는 상기 고정자코어의 반경방향을 따라 상기 슬롯의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기기계의 고정자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1세그먼트도체 및 제2세그먼트도체는 서로 다른 슬롯에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기기계의 고정자.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1세그먼트도체 또는 제2세그먼트도체는 동일한 슬롯에 동시에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기기계의 고정자.
  8. 삭제
  9. 삭제
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