KR101776758B1 - 구동모터의 고정자 - Google Patents

Abstract

구동모터의 고정자가 개시된다. 개시된 구동모터의 고정자는 고정자 코어에 고정자 코일이 권선되고, 고정자 코어의 상단으로 엔드 코일이 노출되는 것으로서, ⅰ)엔드 코일의 내경 측에 배치되며, 고정자 코일을 3상으로 정렬하는 코일 정렬부와, ⅱ)코일 정렬부에서 3상으로 결선되며, 엔드 코일의 상부에 구비된 인출 그루브를 통해 인출되는 코일 인출부를 포함할 수 있다.

Description

구동모터의 고정자 {STATOR OF DRIVING MOTOR}

본 발명의 실시예는 친환경 차량용 구동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔드 코일에 3상의 코일 인출부를 형성하는 구동모터의 고정자에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 자동차로 불리우는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기 모터(이하에서는 "구동모터" 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킬 수 있다.

하이브리드 차량은 구동모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나 엔진과 구동모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다.

이와 같이 친환경 차량에 적용되는 구동모터는 기본적으로 고정자와 회전자를 구비하고 있다. 일 예로서 고정자는 모터 하우징 내에 결합되고, 회전자는 고정자의 내측에 일정 공극을 두고 배치된다.

구동모터의 고정자는 전기 강판을 적층하여 이루어진 고정자 코어와, 그 고정자 코어의 슬롯들에 권선되는 고정자 코일로 구성된다. 이에, 고정자 코일에 교류 전류를 인가하게 되면, 고정자에서는 회전 자기장을 발생시키고, 그 회전 자기장에 의하여 회전자에 회전 토크를 발생시킬 수 있다.

한편, 구동모터는 고정자 코일의 권선 방식에 따라 분포 권선형 구동모터와 집중 권선형 구동모터로 구분할 수 있으며, 이 중에서 분포 권선형 구동모터의 고정자는 고정자 코일의 권선 방식에 따라 다양하나 분포권선 코일 고정자가 대표적이다.

도 1은 종래 기술에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 도면으로, 종래 기술에 따른 분포권선 코일 고정자(1)에서는 고정자 코일(3)이 고정자 코어(5)의 슬롯과 슬롯 사이에 인서트 되며 그 고정자 코어(5)의 상단으로 노출되는데, 이 코일을 엔드 코일(7)이라 한다.

그리고 엔드 코일(7)에는 고정자 코일(3)이 U, V, W의 3상으로 정렬되는 코일 정렬부(8)와, 그 코일 정렬부(8)에서 고정자 코일(3)이 3상으로 결선된 코일 인출부(9)를 구성하고 있다.

여기서, 상기 코일 정렬부(8)는 통상 엔드 코일(7)의 상부 측에 배치되며, 3상의 코일 인출부(9)는 코일 정렬부(8)에서 여러 가닥의 코일이 뭉쳐져 인출되는 것으로 파워 단자를 통해 3상의 파워 케이블과 연결될 수 있다.

그런데, 종래 기술에서는 엔드 코일(7)의 상부 측에 코일 정렬부(8)와 코일 인출부(9)를 구성하므로, 전체적인 엔드 코일(7)의 높이(h)가 높아질 수밖에 없다. 이와 같은 엔드 코일(7)의 높이 증대는 구동모터의 사이즈 증대를 야기시키며, 불필요한 고정자 코일(3)의 사용량 증대를 야기시키는 요인으로 작용하게 된다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 고정자 코일의 3상 정렬 및 인출결선 구조를 개선하여 엔드 코일의 전체 높이를 줄일 수 있도록 한 구동모터의 고정자를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자는, 고정자 코어에 고정자 코일이 권선되고, 상기 고정자 코어의 상단으로 엔드 코일이 노출되는 것으로서, ⅰ)상기 엔드 코일의 내경 측에 배치되며, 상기 고정자 코일을 3상으로 정렬하는 코일 정렬부와, ⅱ)상기 코일 정렬부에서 3상으로 결선되며, 상기 엔드 코일의 상부에 구비된 인출 그루브를 통해 인출되는 코일 인출부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구동모터의 고정자에 있어서, 상기 인출 그루브는 상기 엔드 코일의 상부에 "U" 형상의 요홈으로서 포밍 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구동모터의 고정자에 있어서, 상기 코일 정렬부는 상기 엔드 코일의 내경 측에 그 엔드 코일의 최 상부와 동일 높이로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구동모터의 고정자에 있어서, 상기 코일 인출부는 상기 인출 그루브에 안착되며, 상측 방향으로 절곡되게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 구동모터의 고정자에 있어서, 상기 코일 인출부의 인출 단에는 여러 가닥의 코일들이 끼워지며, 설정된 가압력으로 압착된 링 단자가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 엔드 코일의 내경 측에 코일 정렬부를 배치하고, 코일 정렬부에서 코일 인출부를 엔드 코일 상부의 인출 그루브를 통해 인출함에 따라 엔드 코일의 전체 높이를 줄일 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 엔드 코일의 높이를 줄임으로써 구동모터의 사이즈를 축소하여 구동모터의 소형화를 도모할 수 있고, 고정자 코일의 불필요한 사용량을 줄일 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 고정자 코일의 불필요한 사용량을 줄임에 따라, 재료비를 절감할 수 있고, 고정자 코일에서 발생하는 열 손실이 지배적인 동손을 줄여 구동모터의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자에 적용되는 엔드 코일 부위를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자를 개략적으로 도시한 측면 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자(100)는 친환경 자동차에서 전기 에너지로 구동력을 얻는 하이브리드 차량 및/또는 전기 자동차용 구동모터에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 구동 모터는 내전형 동기모터로서, 모터 하우징(도면에 도시되지 않음), 그 모터 하우징의 내부에 설치되는 본 발명의 실시예에 따른 고정자(100)와, 고정자(100)와 일정 공극을 두고 그 고정자(100)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 회전자(도면에 도시되지 않음)를 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 적용되는 구동모터는 회전자에 영구자석이 매립된 영구자석형 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor: PMSM) 또는 회전자에 회전자 코일이 권선된 계자권선형 동기모터(Wound Rotor Synchronous Motor: WRSM)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고정자(100)가 친환경 자동차의 구동모터에 적용되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구동모터라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 구동모터의 고정자(100)는 기본적으로, 다수 매의 전기 강판들을 적층하여 고정한 고정자 코어(10)와, 고정자 코어(10)에 권선된 고정자 코일(30)을 포함하고 있다.

상기에서 고정자 코어(10)에는 원주 방향을 따라 다수 개의 슬롯들이 중심 축을 향하여 형성되어 있으며, 그 슬롯들에는 고정자 코일(30)이 권선된다.

이와 같은 구동모터의 고정자 구조는 당 업계에서 널리 알려진 구동모터의 고정자로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구조의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자(100)에는 고정자 코일(30)이 고정자 코어(10)의 슬롯과 슬롯 사이에 인서트 되며 그 고정자 코어(10)의 양단으로 노출되는 엔드 코일(50)을 형성하고 있다. 상기 엔드 코일(50)은 고정자 코어(10)의 양단에 원주 방향을 따라 형성된다.

이하에서의 엔드 코일(50)은 고정자 코어(10)의 상단으로 노출된 부위를 의미하는데, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 구동모터의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기 기준 방향이 본 발명의 실시예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예는 고정자 코일(30)의 3상 정렬 및 인출결선 구조를 개선하여 엔드 코일(50)의 전체 높이를 줄일 수 있는 구동모터의 고정자(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 구동모터의 고정자(100)는 기본적으로, 엔드 코일(50)에 구성되는 코일 정렬부(70) 및 코일 인출부(90)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서, 상기 코일 정렬부(70)는 고정자 코일(30)을 3상(U, V, W 상)으로 정렬하는 것으로서, 고정자 코어(10)의 상단에 원주 방향을 따라 형성된 엔드 코일(50)의 내경 측에 배치된다. 여기서 상기 코일 정렬부(70)는 엔드 코일(50)의 내경 측에 그 엔드 코일(50)의 최 상부와 동일 높이로 배치된다.

그리고 본 발명의 실시예에서, 상기 코일 인출부(90)는 코일 정렬부(70)에서 3상으로 결선되며, 엔드 코일(50)의 상측으로 인출되는 것으로서, 도 4에서와 같이 엔드 코일(50)의 상부에 구비된 인출 그루브(55)에 안착되며, 엔드 코일(50)의 상측으로 인출된다.

상기 3상의 코일 인출부(90)는 코일 정렬부(70)에서 코일들이 여러 가닥으로 결선되는 바, 3상의 파워 케이블(도면에 도시되지 않음)과 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 상기 인출 그루브(55)는 3상의 코일 인출부(90) 각각을 안착시키며 인출하기 위한 공간으로서, 엔드 코일(50)의 상부에 "U" 형상의 요홈으로서 포밍 형성된다.

여기서, 상기 포밍(forming)이라 함은 별도의 치구를 통해 엔드 코일(50)의 최 상부를 위에서 아래로 가압하며, 그 치구의 형상에 대응하는 요홈을 엔드 코일(50)의 최 상부에 형성하는 것을 의미한다.

다른 한편, 상기에서와 같은 3상의 코일 인출부(90)는 엔드 코일(50)의 인출 그루브(55)에 안착되며, 상측 방향으로 절곡되게 구비된다. 그리고 상기 코일 인출부(90)의 인출 단에는 여러 가닥 코일들의 결선 부위를 3상의 파워 케이블과 전기적으로 연결하기 위한 파워 단자로서의 링 단자(80)가 설치된다.

상기 링 단자(80)는 코일 인출부(90)의 여러 가닥의 결선 코일들과 압착 식으로 연결되며, 볼트를 통하여 파워 케이블과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 링 단자(80)는 결선 압착부(81) 및 볼트 고정부(83)를 포함하고 있다.

상기 결선 압착부(81)는 코일 인출부(90)의 여러 가닥 코일들이 끼워지며 고정되는 것으로서, 양단이 개방된 원통 형상의 실린더 타입으로 구비된다. 상기 결선 압착부(81)는 도면에 미도시된 압착기에 의해 설정된 가압력으로 압착되며, 코일 인출부(90)의 코일들과 연결될 수 있다.

그리고, 상기 볼트 고정부(83)는 볼트를 통해 3상의 파워 케이블에 연결되는 것으로서, 결선 압착부(81)와 일체로 형성된다. 상기 볼트 고정부(83)는 결선 압착부(81)의 일단 한쪽 부분에 일체로 연결되는 대략 원형의 판 형상으로 구비되며, 그 원형의 판에는 볼트가 체결될 수 있는 체결홀이 형성되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 구동모터의 고정자(100)에 의하면, 본 발명의 실시예에서는 고정자 코일(30)을 3상(U, V, W 상)으로 정렬하는 코일 정렬부(70)를 엔드 코일(50)의 내경 측에 그 엔드 코일(50)의 최 상부와 동일 높이로 배치할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 코일 정렬부(70)에서 3상으로 결선된 각각의 코일 인출부(90)를 엔드 코일(50)의 상부에 "U" 형상의 요홈으로 포밍 형성된 인출 그루브(55)에 안착시키며, 엔드 코일(50)의 상측으로 인출할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 엔드 코일(50)의 내경 측에 코일 정렬부(70)를 배치하고, 코일 정렬부(70)에서 코일 인출부(90)를 엔드 코일(50) 상부의 인출 그루브(55)를 통해 인출함에 따라, 종래 기술과 달리 엔드 코일(50)의 전체 높이(H: 도 3 참조)를 줄일 수 있다.

이와 같이 엔드 코일(50)의 높이를 줄임으로써 본 발명의 실시예에서는 구동모터의 사이즈를 축소하여 구동모터의 소형화를 도모할 수 있고, 고정자 코일(30)의 불필요한 사용량을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 고정자 코일(30)의 불필요한 사용량을 줄임에 따라, 재료비를 절감할 수 있고, 고정자 코일(30)에서 발생하는 열 손실이 지배적인 동손을 줄여 구동모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1, 100... 고정자
3, 30... 고정자 코일
5, 10... 고정자 코어
7, 50... 엔드 코일
8, 70... 코일 정렬부
9, 90... 코일 인출부
55... 인출 그루브
80... 링 단자
81... 결선 압착부
83... 볼트 고정부
h, H... 높이

Claims (5)

1. 고정자 코어에 고정자 코일이 권선되고, 상기 고정자 코어의 상단으로 엔드 코일이 노출되는 구동모터의 고정자로서,
   상기 엔드 코일의 내경 측에 배치되며, 상기 고정자 코일을 3상으로 정렬하는 코일 정렬부; 및
   상기 코일 정렬부에서 3상으로 결선되며, 상기 엔드 코일의 상부에 구비된 인출 그루브를 통해 인출되는 코일 인출부;
   를 포함하고,
   상기 인출 그루브는 상기 엔드 코일의 상부에 "U" 형상의 요홈으로서 포밍 형성되며,
   상기 코일 인출부는 상기 인출 그루브에 안착되며, 상측 방향으로 절곡되게 구비되는 것을 특징으로 하는 구동모터의 고정자.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 코일 정렬부는,
   상기 엔드 코일의 내경 측에 그 엔드 코일의 최 상부와 동일 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 구동모터의 고정자.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 코일 인출부의 인출 단에는 여러 가닥의 코일들이 끼워지며, 설정된 가압력으로 압착된 링 단자가 설치되는 것을 특징으로 하는 구동모터의 고정자.

Images