KR101600238B1

KR101600238B1 - 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 abs모터

Info

Publication number: KR101600238B1
Application number: KR1020150099527A
Authority: KR
Inventors: 정진근
Original assignee: 효성전기주식회사
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-03-04
Also published as: CN106357077A; CN106357077B

Abstract

본 발명에 따른 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS모터는 내부에 6극의 마그넷(110)을 형성하는 모터케이스(100); 상기 마그넷(110)이 결합된 모터케이스(100)에 장착되는 13슬롯을 형성하는 코어(200); 상기 코어(200)의 중심을 관통하는 회전축(1); 상기 코어(200)의 상부에 결합되며 상호간에 60도의 각도를 형성하고 2개의 브러시(410)를 가지는 브러시카드(400); 상기 회전축(1)에 결합되며 상기 브러시(410)와 접촉하는 정류자(300); 상기 정류자(300)와 상기 코어(200)의 슬롯에 2피치로 권선되는 코일(c); 상기 모터케이스(100)를 차폐하는 모터커버(101); 를 포함하고, 종래의 모터에서 마그넷(110) 극과 권선 피치수를 감소시킴으로써 동일한 성능은 유지하되 코일(c)의 높이 및 동선의 부피 축소, 이에 따른 모터의 길이 축소로 인한 원가절감 효과를 가진다.

Description

6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS모터{6magnet 13slot 2pitch winding pattern applied to the ABS motor}

본 발명은 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는 극과 권선 피치수를 조절함으로써 모터의 성능은 유지하고 비용은 절감하는 것이다.

일반적으로 각종 모터의 경우 정류자(commutator)와 코어(core)에 코일(coil)이 감겨서 외부에서 전류를 공급하여 마그넷과의 자기장에 의해서 샤프트를 회전시켜서 전기에너지를 회전되는 운동에너지로 변환하도록 하는바, 기존 자동차 EPS(electric power steering)모터 등의 직류모터의 경우 브러시(brush)를 통하여 정류자의 세그먼트(segment)와 코어의 슬롯(slot)에 권선된 코일로 전류를 공급하게 되며, 이때 코일이 코어의 슬롯에 권선되는 방법에 따라서 집중권(concentrated winding)과 분포권(distributed winding)으로 대분되며, 집중권은 코일을 1개의 슬롯에 집중해서 감는 권선방식이며, 분포권은 코일을 2개 이상의 슬롯에 나누어 감는 권선방식이며, 상기 본 발명의 코일 권선방법이 포함되는 분포권의 경우 대한민국 공개특허 2006년 제79147호(2006년 7월 5일자 공개)에 게재된 바와 같은 웨이브와인딩이(wave winding)나 대한민국 공개특허 1994년 제1519호(1994년 1월 11일자 공개)에 게재된 바와 같은 랩와인딩(lap winding) 등의 다양한 권선방식이 개발되어 왔으나, 종래 웨이브 와인딩이나 랩와인딩으로 코일이 권선된 직류모터의 경우 동극의 브러시가 정류자에 접촉하는 타이밍이 다르며, 코어의 슬롯에 마주보며 권선된 코일의 순서나 권선량 및 코일길이가 상이하므로 모터의 작동 시 진동이 상당하고, 이음(異音)이 심하게 발생되는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.

KR 10-2015-0024181 A KR 10-1994-0001519 A KR 10-2006-0079147 A

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 마그넷의 극과 권선 피치수를 감소시켜 종래 모터의 성능은 유지하되 생산단가를 절감할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS 모터는, 내부에 6극의 마그넷(110)을 형성하는 모터케이스(100); 상기 마그넷(110)이 결합된 모터케이스(100)에 장착되는 13슬롯을 형성하는 코어(200); 상기 코어(200)의 중심을 관통하는 회전축(1); 상기 코어(200)의 상부에 결합되며 상호간에 60도의 각도를 형성하고 2개의 브러시(410)를 가지는 브러시카드(400); 상기 회전축(1)에 결합되며 상기 브러시(410)와 접촉하는 정류자(300); 상기 정류자(300)와 상기 코어(200)의 슬롯에 2피치로 권선되는 코일(c); 상기 모터케이스(100)를 차폐하는 모터커버(101); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 종래의 모터에서 마그넷(110) 극과 권선 피치수를 감소시킴으로써 동일한 성능은 유지하되 코일(c)의 높이 및 동선의 부피 축소, 이에 따른 모터의 길이 축소로 인한 원가절감 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6극 13슬롯 ABS 모터의 조립도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 6극 13슬롯 ABS 모터의 부분 평면도이다;
도 3은 2피치와 3피치 권선방식의 비교도이다;
도 4는 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 코일 무게 비교자료이다;
도 5는 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 코일 높이 비교도이다;
도 6은 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 성능비교그래프이다;
도 7은 코일에 사용되는 동선의 굵기에 따른 성능비교그래프이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 명칭에서는 ABS 모터로 한정을 두었으나, 본 발명의 권선패턴과 같은 내용은 ABS(Anti-lock Brake System), ESC(Electronic Stability Control), AEB(Autonomous Emergency Braking) 모터 등의 각종 모터에 적용이 가능할 것이다.

또한, 슬롯의 수 역시 13슬롯 뿐 만 아니라 26슬롯으로도 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 6극 13슬롯 ABS 모터의 조립도가 도시되어 있고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 6극 13슬롯 ABS 모터의 부분 평면도가 도시되어 있으며, 도 3은 2피치와 3피치 권선방식의 비교도가 도시되어 있고, 도 4는 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 코일(c) 무게 비교자료가 도시되어 있으며, 도 5는 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 코일(c) 높이 비교도가 도시되어 있고, 도 6은 2피치와 3피치 권선방식에 따른 모터의 성능비교그래프가 도시되어 있으며, 도 7은 코일에 사용되는 동선의 굵기에 따른 성능비교그래프가 도시되어 있다.

상기 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS모터는, 내부에 6극의 마그넷(110)을 형성하는 모터케이스; 상기 마그넷(110)이 결합된 모터케이스에 장착되는 13슬롯을 형성하는 코어(200); 상기 코어(200)의 중심을 관통하는 회전축(1); 상기 코어(200)의 상부에 결합되며 상호간에 60도의 각도를 형성하고 2개의 브러시(410)를 가지는 브러시카드(400); 상기 회전축(1)에 결합되며 상기 브러시(410)와 접촉하는 정류자(300); 상기 정류자(300)와 상기 코어(200)의 슬롯에 2피치로 권선되는 코일(c); 상기 모터케이스를 차폐하는 모터커버(101); 로 구성되어 있다.

구체적으로 상기 60도의 각도를 형성하는 2개의 브러시(410)는, 상기 모터가 6극으로 한정됨에 따라 가장 최적화된 효율을 보일 수 있는 브러시(410)의 각도로 형성된 것이다. 이에 따라 본 발명의 모터에 있어서 브러시(410)의 각도는 최적화된 효율을 보일 수 있는 또 다른 각도인 180도로 형성되는 것도 가능하다.

상기 코일(c)은 자동차에 사용되는 각종 직류모터에서 코일(c)이 2개 이상의 슬롯에 나누어 감기도록 한 분포권으로 권선된다. 코일(c)이 정류자(300) 및 슬롯에 권선될 때는 방향에 한정되지 않고 시계방향 또는 반시계방향 모두 가능하다.

또한, 상기 정류자(300)에 권선되는 코일(c)은 싱글 또는 더블 권선방식을 사용하고, 상기 코일(c)은 0.4 ~ 0.75 파이의 동선으로 구성되며, 상기 도 7에 도시된 바와 같이 코일(c)에 사용되는 동선의 굵기에 따라 같은 회전수에서 토크가 다르게 나타나는 것을 알 수 있다.

상기 싱글 또는 더블 권선방식에서 싱글 권선방식은 하나의 코일(c)을 사용하여 정류자(300) 및 코어(200)의 슬롯에 권선하는 방식을 말하며, 더블 권선방식은 두 개의 코일(c)을 사용하여 정류자(300) 및 코어(200)의 슬롯에 권선하는 방식을 말한다.

상기 도 3을 참고하면, 정류자의 후크(301) 및 코어(200)의 슬롯에 각각의 번호가 적혀있으나 이는 이해를 돕기 위한 수단일 뿐, 해당 번호끼리의 조합으로 권선을 한정하는 것이 아니다. 이에 따른 권선에 대한 상세한 설명은 하기에서 나타내고 있으며, 하기에서는 상기에 언급된 더블 권선방식을 사용했을 때의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

2가닥의 코일(c)을 정류자(300)와 코어(200)를 중심으로 마주보는 형상과 같이 즉, 평면도 상으로 봤을 때 양측으로 나누어서 동시에 동일하게 권선이 되어지도록 하되, 마주보며 동일하게 권선된 1차권선과 2차권선은 정류자(300)를 중심으로 하여 서로 대칭되는 지점에서 각각 권선이 시작되도록 위치하며, 상기 대칭되는 지점에서 각각 시작되는 코일(c)의 1차권선과 2차권선은 코어(200)를 중심으로 하여 대칭되는 코어(200)의 슬롯 2개를 시계 또는 반시계 방향으로 감싸도록 내입시켜 각각 권선하면서 맞은편 정류자 후크(301)까지 시계 또는 반시계 방향으로 이동하며 각각 순차적으로 권선한 후 각각의 맞은편 정류자 후크(301)에서 다시 시작위치의 정류자 후크(301) 쪽으로 나와서 코어(200)의 슬롯 2개를 시계 또는 반시계 방향으로 감싸도록 슬롯으로 내임시켜 각각 권선한 다음, 각 1차권선과 2차권선이 시작된 시작위치의 정류자 후크(301) 반대편의 정류자 후크(301)로 각각 결선되도록 하여 코일(c) 권선의 시작위치와 마감되는 결선위치가 각각 상호 마주보게 권선되는 것이다.

또한, 코일(c)이 권선됨에 있어서 n번의 정류자 후크(301)에서 권선이 시작될 경우 대응되는 코어(200)의 슬롯은 임의의 번호인 x번으로써 일정한 번호의 슬롯에 한정되지 않는 것이 바람직하다.

예를 들어 1번 정류자 후크(301)에 권선된 코일이 임의로 설정된 코어(200) 슬롯 1번과 2번을 감쌀 때 2피치를 건너 10번과 11번 또는 5번과 6번을 감쌀 수 도 있고, 다른 예로는 1번 정류자 후크(301)에 권선된 코일이 임의로 설정된 코어(200) 슬롯 3번과 4번을 감쌀 때 2피치를 건너 12번과 13번 또는 7번과 8번을 감쌀 수 도 있는 것이다. 이와 같이 정류자 후크(301)와 코어(200)의 슬롯간 권선구간은 2피치의 권선방식을 유지한다는 전제하에서 자유롭게 권선될 수 있다.

본 발명은 종래의 4극 13슬롯 3피치 방식의 모터에서 마그넷(110)의 극 수와 코일(c)의 권선피치를 축소함으로써 권선되는 코일(c)의 양을 줄이는 것을 특징으로 한다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 권선되는 코일(c)의 양이 줄어듦으로 인하여 종래에 많은 권선으로 인하여 코어(200) 외측으로 초과되던 코일(c)의 높이를 축소할 수 있고, 또한 코일(c)의 부피가 축소됨으로써 모터의 길이 또한 감소되는 효과가 있고, 더불어 권선된 코일(c)이 감소함에 따라 코일(c)의 무게가 종래의 방식에 비하여 약 40%가 저감되는 효과를 볼 수 있다. 이로 인하여 코일(c)의 권선시간 단축 및 동선의 사용량이 감소하여 최종적으로 대폭적인 원가절감의 효과를 나타낼 수 있다.

도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS 모터는 이러한 이점을 가지면서도 종래의 4극 13슬롯 3피치 방식의 모터와 성능비교시험 결과 동일한 성능을 유지하는 것을 확인할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

110 : 6극의 마그넷
200 : 13슬롯을 형성하는 코어
300 : 정류자
400 : 브러시카드
410 : 2개의 브러시

Claims

내부에 6극의 마그넷(110)을 형성하는 모터케이스(100);
상기 마그넷(110)이 결합된 모터케이스(100)에 장착되는 13슬롯 또는 26슬롯을 형성하는 코어(200);
상기 코어(200)의 중심을 관통하는 회전축(1);
상기 코어(200)의 상부에 결합되며 상호간에 60도 또는 180도의 각도를 형성하는 2개의 브러시(410)를 가지는 브러시카드(400);
상기 회전축(1)에 결합되며 상기 브러시(410)와 접촉하는 정류자(300);
상기 정류자(300)와 상기 코어(200)의 슬롯에 2피치로 권선되는 코일(c);
상기 모터케이스(100)를 차폐하는 모터커버(101);
상기 코일(c)은 분포권 방식으로 슬롯의 2피치에 걸쳐서 권선되며, 싱글 또는 더블 권선방식으로 권선되고, 상기 코일(c)은 직경 0.4~0.75cm의 동선을 사용하며;
상기 더블 권선 방식은 2가닥의 코일(c)을 정류자(300)와 코어(200)를 중심으로 양측으로 나누어서 동시에 동일하게 권선이 되어지도록 하되;
1차권선과 2차권선은 마주보며 동일하게 권선되고, 정류자(300)를 중심으로 하여 서로 대칭되는 지점에서 각각 권선이 시작되도록 위치하고;
상기 1차권선과 2차권선은 코어(200)를 중심으로 하여 대칭되는 코어(200)의 슬롯 2개를 시계 또는 반시계 방향으로 감싸도록 내입시켜 각각 권선하면서 맞은편 정류자 후크(301)까지 시계 또는 반시계 방향으로 이동하며;
각각 순차적으로 권선한 후 각각의 맞은편 정류자 후크(301)에서 다시 시작위치의 정류자 후크(301) 쪽으로 나와서 코어(200)의 슬롯 2개를 시계 또는 반시계 방향으로 감싸도록 슬롯으로 내입시켜 각각 권선한 다음;
각 1차권선과 2차권선이 시작된 시작위치 반대편의 정류자 후크(301)로 각각 결선되도록 하여 코일(c) 권선의 시작위치와 마감되는 결선위치가 각각 상호 마주보게 권선되는 것으로;
코일(c)이 권선됨에 있어서 임의의 정류자 후크(301) n번에서 권선이 시작될 경우 대응되는 코어(200)의 슬롯은 임의의 슬롯 x번으로 일정한 번호의 슬롯에 한정되지 않는 것을 특징으로 하는 6극 13슬롯 2피치 권선패턴을 적용한 ABS 모터.
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