KR101911723B1 - 모터 - Google Patents

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KR101911723B1
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유병종
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    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
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    • H—ELECTRICITY
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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

본 적용례에 따른 모터는, 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 복수 개의 코일이 권선되는 스테이터 코어에 결합되어, 상기 코일과 스테이터 코어의 쇼트를 방지하는 인슐레이터 몸체; 상기 인슐레이터 몸체와 일체로 구성되며, 원주 방향으로 돌출되어, 외부 전원을 공급하는 터미널 하우징 결합되는 터미널 하우징 결합부; 및 상기 터미널 하우징 결합부에 형성되어, 상기 터미널 하우징에 설치된 각 극성별 터미널과 연결되는 상기 코일들 사이의 쇼트를 방지하는 코일 가이드 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터{Motor}
본 적용례는 스테이터 코어와 권선되는 코일의 쇼트를 방지하는 인슐레이터를 구비한 모터에 관한 것이다.
일반적으로 BLDC 모터는 DC 모터에서 브러시와 정류자가 필요 없으며, 전자적인 정류기구를 설치한 모터로서, 기계적인 노이즈 뿐만 아니라 전기적인 노이즈도 발생하지 않는 장점을 가지는 모터이다.
종래의 BLDC 모터는 모터 하우징이나 프레임 등에 장착되는 스테이터(stator)와, 상기 스테이터의 내부에 회전 가능하도록 삽입되는 마그네트 로터(magnet rotor)와, 상기 로터의 중심부에 삽입되어 고정되는 축을 포함하고 있다.
상기 스테이터는 스테이터 코어에 코일이 권취되어 있다. 상기 스테이터 코어는 1mm 이내의 규소강판을 프레스로 펀칭한 후 적층하여 제작되는 것으로, 각각의 규소강판은 원통형상으로 형성된 요크부와, 그 요크부의 내주면에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 중심을 향해 돌출되는 복수 개의 티스부와, 그 티스부의 끝단에 양쪽으로 돌출되어 극성을 띠는 폴부들로 이루어져 있다.
상기 티스부들 사이에는 코일이 감길 복수 개의 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯에는 상기 스테이터 코어와 코일 사이를 절연하도록 절연물질로 된 인슐레이터(insulator)가 삽입되어 있다. 상기 인슐레이터는 스테이터 코어의 적층방향을 따라 양측에서 각각 밀봉되어 삽입되도록 결합되어 있다. 한편, 상기 코일은 사용되는 전원의 극성에 대응되도록 권선될 수 있는데, 3상(U, V, W) 전원을 사용할 경우, 3개 극성의 서로 다른 터미널과 통전 가능하게 연결된다. 또한, 상기 인슐레이터에는 터미널 하우징 결합부가 일체로 마련되어, 전원공급을 위한 터미널 하우징이 상기 터미널 하우징 결합부에 끼워 맞춤 되어 결합된다.
그런데, 상기 인슐레이터에 형성된 터미널 하우징 결합부에는 상기 코일과 터미널이 서로 통전 가능하게 연결되는 위치에서, 서로 다른 극성이 인가되는 코일들 사이에 쇼트가 일어날 수 있다. 즉, 상기 인슐레이터에 권선된 코일들은 각각의 극성별 터미널에 결선되기 위해 상기 연결부에서 서로 교차되게 되는데, 각각의 코일들은 피복에 의해 보호되어 있지만, 반복적인 충격과 마찰 등에 의해 이들 피복이 손상될 경우, 각각의 코일들이 쇼트될 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 극성의 코일들 간에 쇼트가 발생하면, 모터가 회전을 멈추는 등의 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
본 적용례는 모터 작동의 내구성 및 신뢰성을 향상할 수 있도록 구조가 개선된 스테이터에 설치되는 인슐레이터를 구비한 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 적용례에 따른 모터는, 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 복수 개의 코일이 권선되는 스테이터 코어에 결합되어, 상기 코일과 스테이터 코어의 쇼트를 방지하는 인슐레이터 몸체; 상기 인슐레이터 몸체와 일체로 구성되며, 원주 방향으로 돌출되어, 외부 전원을 공급하는 터미널 하우징 결합되는 터미널 하우징 결합부; 및 상기 터미널 하우징 결합부에 형성되어, 상기 터미널 하우징에 설치된 각 극성별 터미널과 연결되는 상기 코일들 사이의 쇼트를 방지하는 코일 가이드 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코일은, 제 1 내지 제 3 극성의 전원이 각각 인가되는 제 1 내지 제 3 극성 코일을 포함하며, 상기 코일 가이드 유닛은, 상기 제 1 극성 코일과 제 2 극성 코일의 단락을 방지하는 제 1 가이드 돌기; 및 상기 제 2 및 제 3 극성 코일의 단락을 방지하는 제 2 및 제 3 가이드 돌기;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 내지 제 3 가이드 돌기는 서로 다른 높이에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 가이드 돌기는 제 1 극성 코일을 지지하고, 상기 제 2 가이드 돌기는 제 3 극성 코일을 지지하며, 상기 제 3 가이드 돌기는 제 2 극성 코일을 지지하는 것이 좋다.
또한, 상기 제 2 가이드 돌기는, 상기 제 1 및 제 3 가이드 돌기보다 높은 곳에 배치될 수 있다.
이상과 같은 본 적용례에 따르면, 전원의 각 극성별로 연결되는 코일들과 터미널이 연결되는 연결부 부근에서, 각각의 극성별 코일들이 코일 가이드부에 의해 일정 간격 이격된 상태를 유지할 수 있어, 각 극성별 코일들에 반복적인 충격이나 마찰이 발생되어 피복이 벗겨지더라도, 서로 다른 극성의 코일들이 서로 쇼트되는 것을 방지할 수 있어, 코일 쇼트로 모터가 작동불능이 되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 적용례에 따른 모터의 단면도,
도 2는 본 적용례에 따른 모터의 인슐레이터를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 측면도,
도 4는 도 2의 평면도,
도 5는 도 2의 정면도, 그리고,
도 6은 도 5의 요부 확대도로서, 터미널 하우징 결합부에 형성된 코일 가이드에 의해 코일이 지지되어 권선된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 적용례에 의한 모터를 도면과 함께 설명한다.
도 1은 본 적용례에 따른 모터의 단면도, 도 2는 본 적용례에 따른 모터의 인슐레이터를 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 도 2의 평면도, 도 5는 도 2의 정면도, 그리고, 도 6은 도 5의 요부 확대도로서, 터미널 하우징 결합부에 형성된 코일 가이드에 의해 코일이 지지되어 권선된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(1), 스테이터(2), 로터(3) 및 회전축(4)을 포함한다.
모터 하우징(1)은 상측이 개구된 상태로 마련되며, 내부에 스테이터(2)가 고정 배치될 수 있다. 모터 하우징(1)의 형상은 사용되는 모터의 종류에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 듀얼 클러치 트랜스미션(DCT, Dual-clutch Transmission) 등에 사용되는 모터에 사용될 경우, 도 1에 도시된 형태의 모터 하우징(1)이 한 쌍으로 마련될 수도 있다. 이때, 오픈된 모터 하우징(1)의 상측 면으로는 후술할 로터의 회전축(4)과 연결 및 연결해제되는 동력 출력축이 배치되어, 상기 로터(3)에서 출력되는 동력을 선택적으로 전달 받을 수 있다.
듀얼 클러치 트랜스미션은, 종래의 수동트랜스미션 차량에 탑재되는 단판클러치 트랜스미션과는 달리 2조의 클러치를 탑재하고 있어서, 하나의 클러치를 통하여 전달되는 동력으로 1, 3, 5단을 구현하고, 나머지 하나의 클러치를 통하여 전달되는 동력으로 2, 4, 6단을 구현할 수 있도록 하는 시스템이다. 듀얼 클러치 트랜스미션은, 종래의 자동트랜스미션 차량과 같은 편리한 운전성 및 부드러운 변속감을 제공함과 아울러, 종래의 수동트랜스미션 차량보다 높은 연비를 발휘할 수 있는 특징이 있다.
일반적으로 듀얼 클러치 트랜스미션은 2조의 클러치로 이루어진 듀얼 클러치와, 상기 듀얼 클러치로부터 동력을 전달받아 각 변속단을 설정하는 트랜스미션 제어유닛과, 상기 듀얼 클러치의 클러치들을 각각 제어하는 클러치 액츄에이터와, 상기 트랜스미션 제어유닛에 셀렉팅(selecting) 및 쉬프팅(shifting) 조작을 가해 변속을 실시하는 변속 액츄에이터 및 차속 등 차량의 각종정보와 변속명령을 전달받아 상기 클러치 액츄에이터 및 변속 액츄에이터를 전자적으로 제어하는 전자제어유닛으로 이루어진다.
따라서, 상기 클러치 액츄에이터의 셀렉팅 동작에 의해 상기 모터 하우징(1)에 설치되어 있는 스테이터(2)와 로터(3)의 출력축이 연결되면서, 각각의 트랜스미션에 동력을 전달할 수 있다.
스테이터(2)는 상기 모터 하우징(1)의 내측에 마련되는 것으로, 바람직하게는, 도시된 바와 같이 상기 모터 하우징(1)의 내부 공간부를 형성하는 원통형상의 스테이터 안착부에 결합될 수 있다. 상기 스테이터(2)는 자속 형성을 위한 금속 재질의 스테이터 코어(30)에 복수 개의 치를 형성하고, 상기 치에 코일(12)(도 3 참조)을 권선하여, 상기 코일에 전원을 인가하여 자기장을 형성할 수 있다. 이때, 상기 치를 가지는 스테이터 코어에는 인슐레이터를 설치한 상태로 그 위에 코일을 권선하여, 상기 스테이터 코어에는 전기가 흐르지 않도록 구성할 수 있다. 한편, 상기 치의 개수는 모터의 크기와 출력에 따라 증감될 수 있다.
로터(3)는 회전축(4)이 중앙에 결합되는 코어부재(3a)와, 상기 코어부재(3a)에 압입 결합되는 자석부재(3b)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 스테이터(2)에는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 링 형상으로 마련된 인슐레이터 몸체(10)가 스테이터 코어(30)의 상측에 설치될 수 있다. 상기 인슐레이터 몸체(10)는 일측 단부에 돌출되도록 터미널 하우징 결합부(20)가 한 몸으로 마련된다. 일반적으로 인슐레이터 몸체(10)는 수지재질로 사출 성형되므로, 상기 터미널 하우징 결합부(20)는 인슐레이터 몸체(10)와 동일 재질로 금형에서 사출 성형되는 것이 바람직하다. 상기 터미널 하우징 결합부(20)에는 미도시된 전원부와의 연결을 위한 미도시된 터미널 하우징이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
인슐레이터 몸체(10)의 중앙에는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 치 가이드(11)가 형성되어, 상기 인슐레이터 몸체(10)와 결합되는 스테이터 코어(30)의 중앙에 형성된 치(미도시)와 1:1로 대응되어 결합될 수 있다. 상기 치 가이드(11)는 상기 치에 권선되는 코일(12)이 통전성 재질로 형성되는 상기 스테이터 코어(30)와 쇼트되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 인슐레이터 몸체(10)의 상측으로는 상기 코일(12)이 외주면에 감길 수 있도록 가이드 플레이트(13)가 형성될 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 극성별 코일들(12a)(12b)(12c)은 복수 개의 돌기(14)들에 의해 감기는 위치가 가이드 되어, 각각의 코일들(12a~12c)이 일정 거리 이격된 상태로 상기 가이드 플레이트(13)에 감길 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 코일들(12a~12c)이 외부 충격 등에 의해, 서로 접촉 및 마찰되어 쇼트 되는 것이 방지될 수 있다.
터미널 하우징 결합부(20)에는 도시된 바와 같이 복수 개의 터미널 연결부(21)가 마련될 수 있다. 상기 터미널 연결부(21)들은 인가되는 전원의 극성의 개수에 대응되도록 마련될 수 있는데, 본 적용례의 경우 3상(U, V, W) 전원이 인가되므로, 총 3개의 터미널 연결부(21)가 마련될 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 하우징 결합부(20)에는 코일 가이드 유닛(100)이 마련될 수 있다. 상기 코일 가이드 유닛(100)은 제 1 내지 제 3 가이드 돌기(110)(120)(130)를 포함할 수 있다.
제 1 가이드 돌기(110)는 상측으로 상기 제 1 극성 코일(12a)을 지지할 수 있다. 이때, 상기 제 1 가이드 돌기(110)의 하측으로는 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 극성 코일(12b)이 배치되므로, 상기 제 1 가이드 돌기(110)에 의해 제 1 극성 코일(12a)과 제 2 극성 코일(12b)이 서로 쇼트되는 것이 방지할 수 있다.
제 2 가이드 돌기(120)는 상측으로 제 3 극성 코일(12c)을 지지할 수 있다. 이때, 상기 제 2 가이드 돌기(120)의 하측으로는 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 극성 코일(12b)이 배치되므로, 상기 제 2 가이드 돌기(120)는 제 2 및 제 3 극성 코일(12b)(12c)이 서로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
제 3 가이드 돌기(130)는 상측으로 제 2 극성 코일(12b)을 지지할 수 있다. 이때, 상기 제 3 가이드 돌기(130)의 하측으로는 상기 제 3 극성 코일(12c)이 배치되므로, 상기 제 3 가이드 돌기(130)는 상기 제 2 극성 코일(12b)과 제 3 극성 코일(12c)이 서로 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기한 제 1 내지 제 3 가이드 돌기(110)(120)(130)의 배치 관계는 예시적인 사항으로, 이는 3개의 극성을 가지는 전원이 인가되는 모터에 한정된 것으로, 만일 모터에 인가되는 전원의 극성이 2개 또는 3개 이상인 경우에는 이에 대응되는 숫자의 가이드 돌기를 형성하여 대응할 수도 있다. 하지만, 상용 모터의 경우 3상 전원을 사용하는 것이 일반적이다.
한편, 상기 제 1 내지 제 3 가이드 돌기(110)(120)(130)들은 수지 재질로 형성되는 인슐레이터 몸체(10) 및 인슐레이터 터미널 하우징 결합부(20)와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 가이드 돌기(110)(120)(130)들의 형상은 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 코일들(12a)(12b)(12c)이 서로 근접된 위치에 돌출되어 이들의 접촉을 방지할 수 있는 위치 및 형태로 마련된다면 어떠한 형상이든 적용 가능하다.
본 적용례에 따르면, 상기 제 1 내지 제 3 가이드 돌기(110)(120)(130)는 각각의 높이를 서로 다르게 구성하여, 도 3과 같이 각각의 극성별로 감겨있는 제 1 내지 제 3 극성 코일(12a)(12b)(12c)들이 서로 다른 높이에서 교차할 때, 서로 접촉되지 않도록 구성할 수 있으며, 일 예로 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 가이드 돌기(120)의 높이를 가장 높게 형성할 수도 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 어떤 위치에 어떤 극성의 코일(12)이 권선되었는지에 따라, 이들 가이드 돌기들(110)(120)(130)의 돌출 위치는 변경될 수 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 모터에 반복적인 충격이 발생하거나, 상기 코일들(12a~12c)의 접촉 부분의 마찰에 의해 코일 피복이 벗겨지더라도, 전류가 흐르는 각각의 코일들(12a~12c)이 서로 쇼트 되지 않으므로, 모터 동작이 정지되는 것과 같은 오작동 및 불량을 방지할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 인슐레이터 몸체 11; 치 가이드
12; 코일 12a; 제 1 극성 코일
12b; 제 2 극성 코일 12c; 제 3 극성 코일
13; 가이드 플레이트 20; 터미널 하우징 결합부
100; 코일 가이드 유닛 110; 제 1 가이드 돌기
120; 제 2 가이드 돌기 130; 제 3 가이드 돌기

Claims (6)

  1. 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 복수 개의 코일이 권선되는 스테이터 코어에 결합되어, 상기 코일과 스테이터 코어의 쇼트를 방지하는 인슐레이터 몸체;
    상기 인슐레이터 몸체와 일체로 구성되며, 원주 방향으로 돌출되어, 외부 전원을 공급하는 터미널 하우징 결합되는 터미널 하우징 결합부; 및
    상기 터미널 하우징 결합부에 형성되어, 상기 터미널 하우징에 설치된 각 극성별 터미널과 연결되는 상기 코일들 사이의 쇼트를 방지하는 코일 가이드 유닛;을 포함하며,
    상기 인슐레이터 몸체는, 코일이 외주면에 감기는 링 형상의 가이드 플레이트와, 상기 가이드 플레이트의 외주면으로부터 돌출되어 코일이 감기며 높이가 서로 다르게 형성되는 복수 개의 돌기를 포함하고,
    상기 코일은, 제 1 극성의 전원이 인가되는 제 1 극성 코일과, 제 2 극성의 전원이 인가되는 제 2 극성 코일과, 제 3 극성의 전원이 인가되는 제 3 극성 코일을 포함하고,
    상기 터미널 하우징 결합부에는 상기 코일의 개수에 대응하여 세 개의 터미널 연결부가 배치되며,
    상기 세 개의 터미널 연결부는 중심에 배치되는 제1 터미널 연결부와, 상기 제1 터미널 연결부의 양측에 각각 배치되는 제2 터미널 연결부 및 제3 터미널 연결부를 포함하고,
    상기 코일 가이드 유닛은,
    상기 제1 터미널 연결부의 측면 중 상기 제2 터미널 연결부와 마주하는 면에 형성되어, 상면이 상기 제 1 극성 코일을 지지하고, 하면이 상기 제 2 극성 코일을 지지하는 제 1 가이드 돌기;
    상기 제1 터미널 연결부의 측면 중 상기 제3 터미널 연결부와 마주하는 면에 형성되어, 상면이 상기 제 3 극성 코일을 지지하고, 하면이 상기 제 2 극성 코일을 지지하는 제 2 가이드 돌기; 및
    상기 제1 터미널 연결부의 측면 중 상기 제 2 가이드 돌기의 하측에 배치되어, 상면이 제 2 극성 코일을 지지하는 제 3 가이드 돌기를 포함하며,
    상기 제 1 극성 코일은 상기 제2 터미널 연결부의 외측, 상기 제1 터미널 연결부의 내측 및 상기 제3 터미널 연결부의 내측에 배치되고,
    상기 제 2 극성 코일은 상기 제2 터미널 연결부의 내측, 상기 제1 터미널 연결부의 외측 및 상기 제3 터미널 연결부의 내측에 배치되고,
    상기 제 3 극성 코일은 상기 제2 터미널 연결부의 내측, 상기 제1 터미널 연결부의 내측 및 상기 제3 터미널 연결부의 외측에 배치되며,
    상기 제 1 극성 코일과 상기 제 2 극성 코일은 상기 제1 터미널 연결부와 상기 제2 터미널 연결부의 사이에서 교차되고,
    상기 제 2 극성 코일과 상기 제 3 극성 코일은 상기 제1 터미널 연결부와 상기 제3 터미널 연결부의 사이에서 교차되며,
    상기 코일 가이드 유닛은, 상기 세 개의 터미널 연결부 중 중심에 배치되는 상기 제1 터미널 연결부의 양측면에 각각 배치되며,
    상기 제 3 가이드 돌기는 상기 제 2 가이드 돌기에 비하여 상대적으로 상기 스테이터 코어의 중심에 가깝도록 내측에 배치되고,
    상기 제 2 가이드 돌기는, 상기 제 1 및 제 3 가이드 돌기보다 높은 곳에 배치되는 모터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 가이드 돌기는 서로 다른 높이에 형성되는 모터.
  5. 삭제
  6. 삭제
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