KR101961339B1 - 이중 권선 직류모터 - Google Patents

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KR101961339B1
KR101961339B1 KR1020170159163A KR20170159163A KR101961339B1 KR 101961339 B1 KR101961339 B1 KR 101961339B1 KR 1020170159163 A KR1020170159163 A KR 1020170159163A KR 20170159163 A KR20170159163 A KR 20170159163A KR 101961339 B1 KR101961339 B1 KR 101961339B1
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이찬우
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 직류모터에 전류를 공급하는 인버터를 이중으로 구비하여 리던던시(Redundancy) 구현이 가능함에 따라 직류모터 구동의 신뢰성과 안전성을 제고할 수 있는 이중 권선 직류모터에 관한 것이다. 이중 권선 직류모터의 일실시예는, 외주면에 방사상으로 정류자편이 형성되는 정류자와 외주면에 방사상으로 티스가 형성되고 티스 사이로 슬롯이 마련되는 회전자와 정류자편과 슬롯에 권선되는 코일과 정류자편에 선택적으로 접촉하여 정류자에 전류를 인가하도록 정류자의 외주면에 배치되는 브러시와 상면에 브러시가 안착되며, 브러시와 전기적으로 연결되는 도전체가 마련된 시트 플레이트 및 도전체와 전기적으로 연결되며, 외부전원으로부터 공급받은 전력을 분할하여 도전체에 직류전류를 인가하도록 적어도 두 개 이상으로 마련되는 인버터를 포함하는 것일 수 있다.

Description

이중 권선 직류모터{DUAL WINDING DC MOTOR}
본 발명은 이중 권선 직류모터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 직류모터에 전류를 공급하는 인버터를 이중으로 구비하여 리던던시(Redundancy) 구현이 가능함에 따라 직류모터 구동의 신뢰성과 안전성을 제고할 수 있는 이중 권선 직류모터에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 사용되는 전동식 조향장치는, 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 구동하여 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 이러한 전동식 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.
전동식 조향장치는 차량의 조향 안전성에 큰 영향을 미치는 주요 장치로서, 전동식 조향장치 구동의 신뢰성 및 안전성은 차량의 안전한 운행에 있어 필수적인 요소이다.
이러한 전동식 조향장치에 사용되는 모터에는 직류(DC) 또는 교류(AC) 모터가 포함되는데, 종래 사용되는 3상 브러시리스 교류모터의 경우 모터 동작의 신뢰성을 제고하고자, 이중 권선(Dual winding)을 적용한 이중 권선 모터(Dual winding motor)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이중 권선 모터는 2개 이상의 전원으로 구성되어, 2개 이상의 전원의 어느 한 전원과 연결된 모터 소자 또는 모터 권선의 고장이나 파손이 발생하더라도, 나머지 전원의 입력만으로 모터의 구동이 가능하도록 설계된 모터를 의미한다.
이러한 이중 권선 모터는 리던던시(Redundancy)를 구현할 수 있어 모터 구동의 안전성과 신뢰성이 제고될 수 있다.
따라서, 전동식 조향장치에 사용되는 직류모터의 경우에도 이중 권선 구조를 적용하여 리던던시 구현을 통한 모터 구동의 안전성과 신뢰성을 제고할 필요성이 있어왔다.
본 발명의 실시예는 직류모터에 전류를 공급하는 인버터를 이중으로 구비한 이중 권선 구조를 적용하여 리던던시를 구현함에 따라 높은 안정성과 신뢰성을 갖는 직류모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 직류모터의 배선 구조만을 변경하여 이중의 인버터를 이용할 수 있어, 구조 변경을 최소화 하면서도 리던던시를 구현할 수 있는 직류모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 직류모터의 구조를 변경하여 이중의 인버터를 이용함에 따라 모터 구동의 안전성을 보다 증진시키고, 모터의 전기적인 밸런싱과 토크리플, 소음 등을 최소화한 직류모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이중 권선 직류모터의 일실시예는, 외주면에 방사상으로 다수의 정류자편이 형성되는 정류자와 외주면에 방사상으로 티스가 형성되고 티스 사이로 슬롯이 마련되는 회전자와 정류자 및 회전자의 중앙부에 삽입되어 정류자와 회전자를 연결하는 회전축과 정류자편과 슬롯에 권선되는 코일과 정류자편에 선택적으로 접촉하여 정류자에 전류를 인가하도록 정류자의 외주면에 배치되는 브러시와 상면에 브러시가 안착되며, 브러시와 전기적으로 연결되는 도전체가 마련된 시트 플레이트 및 도전체와 전기적으로 연결되어 도전체에 직류전류를 인가하는 인버터를 포함하되, 인버터는 외부전원으로부터 공급받은 전력을 분할하여 도전체에 직류전류를 인가하도록 적어도 두 개 이상으로 마련되는 것일 수 있다.
또한, 정류자는 회전자의 일측에 마련되는 제1 정류자와 회전자의 타측에 마련되는 제2 정류자를 포함하고, 인버터는 서로 전기적으로 분리된 제1 인버터와 제2 인버터로 마련되되, 제1 인버터는 제1 시트 플레이트의 도전체에 전기적으로 연결되고, 제2 인버터는 제2 시트 플레이트의 도전체에 전기적으로 연결되며, 제1 정류자의 정류자편과 회전자의 슬롯에 권선되는 다수의 제1 코일과 제2 정류자의 정류자편과 회전자의 슬롯에 권선되는 다수의 제2 코일을 포함하되, 제1 코일과 제2 코일은 회전자의 동일한 슬롯에 중첩되어 권선되는 것일 수 있다.
또한, 도전체는 서로 전기적으로 분리된 4개의 버스바로 구성되고, 브러시가 버스바 각각에 전기적으로 연결된 4개로 마련되며, 인버터는 서로 전기적으로 분리된 제3 인버터와 제4 인버터로 마련되되, 제3 인버터는 버스바 중 선택된 두 개의 버스바와 전기적으로 연결되고, 제4 인버터는 버스바 중 제3 인버터와 미연결된 두 개의 버스바와 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.
전술한 실시예의 이중 권선 직류모터에 따르면, 직류모터에서 이중 권선 구조를 적용하여 리던던시를 구현할 수 있다.
또한, 모터의 구조 변경을 최소화하면서도 이중 인버터를 이용해 모터의 리던던시를 구현할 수 있어 모터 제조의 편리성과 구동의 신뢰성을 제고할 수 있다.
또한, 직류모터의 구동에 있어서 보다 정확하고 안전한 구동이 가능하여 조향 안전성을 제고할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 구조를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 방식을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 같은 맥락에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상"에 또는 "아래"에 형성된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접 또는 또 다른 구성 요소를 개재하여 간접적으로 형성되는 것을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 방식을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하여 이중 권선 직류모터를 구성하는 내부 구성요소를 개략적으로 살펴본다.
이중 권선 직류모터(100)는 전체적인 외관을 형성하는 요크(120)와, 요크(120)의 개방부를 덮으면서 기어 하우징(미도시)에 요크(120)를 연결하는 모터 커버(110)를 포함한다.
모터 커버(110)에는, 베어링(190)에 의해 지지되며 회전축(140)이 관통되는 중공부가 구비되고, 브러시(133)가 안착되는 시트 플레이트(130)와의 결합을 위한 결합홈이 구비되어 있다.
시트 플레이트(130)의 중앙의 중공부에는 정류자(150)가 관통하여 위치하고, 정류자(150)의 외주면에 방사상으로 형성된 다수의 정류자편(151)과 접촉하기 위해, 시트 플레이트(130)의 상면에 브러시(133)가 안착된다.
이러한 시트 플레이트(130)에는 브러시(133)와 전기적으로 연결되어 브러시(133)에 전류를 공급하기 위한 다수의 도전체가 구비된다. 도전체는 다양한 형태일 수 있으나, 바람직하게는 후술할 버스바(135)인 것일 수 있다.
브러시(133)는 정류자편(151)에 선택적으로 접촉하여 정류자(150)에 전류를 인가하도록 정류자(150)의 외주면으로 다수 개가 배치된다. 이러한 브러시(133)는 2개 이상의 다수 개로 다양하게 배치될 수 있다.
브러시(133)에 전류를 인가하기 위해, 도전체와 전기적으로 연결되어 도전체에 직류전류를 인가하는 인버터(200)가 구비된다.
이러한 인버터(200)는 외부전원(300)으로부터 공급받은 전력을 분할하여 도전체에 직류전류를 인가하도록 적어도 두 개 이상으로 마련될 수 있다. 이는 후술하여 상세히 설명하도록 한다.
한편, 정류자(150)의 중공된 중앙부에는 회전축(140)이 삽입되고, 정류자(150)로부터 이격된 위치에서, 중공된 중앙부로 회전축(140)이 삽입되는 회전자(160)가 위치한다. 따라서, 회전축(140)은 정류자(150)와 회전자(160)의 중앙부로 삽입되면서 두 부재를 연결한다.
회전자(160)는 외주면에 방사상으로 다수의 티스(161)가 형성되고, 티스(161) 사이 공간으로 다수의 슬롯(163)이 마련된다. 이러한 회전자(160)의 일례는, 22개의 티스(161)와, 티스(161) 사이마다 마련된 22개의 슬롯(163)을 갖는 회전자(160)인 것일 수 있다.
또한, 정류자편(151)과 슬롯(163) 사이에는 코일(180)이 권선되어, 정류자(150)의 전류 단선으로 인해 회전자(160)를 구동하는 토크가 발생될 수 있다. 코일(180)의 권선에 대해서는 후술하여 자세하게 설명한다.
요크(120)의 내면에서 회전자(160)의 양측부의 대응되는 위치에는, 일정 두께를 가지며 등분된 원관 형상으로 N극과 S극이 동일한 갯수로 이루어진 마그넷(170)과, 마그넷(170)의 파손시 내부로 유입되는 것을 방지하며 마그넷(170)이 마그넷 스토퍼(173)에 장착되는 플랜지가 형성되어 있는 원판 형상의 마그넷 슈(171)와, 마그넷 슈(171)의 플랜지가 안착되는 마그넷 스토퍼(173)가 구비된다.
한편, 정류자(150)는 회전자(160)의 양측으로 마련될 수 있다. 회전자(160)의 일측에 마련되는 정류자(150)를 제1 정류자(150a)로, 회전자(160)의 타측에 마련되는 정류자(150)를 제2 정류자(150b)로 정의할 수 있다.
이때 시트 플레이트(130)는 제1 정류자(150a)에 대응되는 제1 시트 플레이트(130a)와 제2 정류자(150b)에 대응되는 제2 시트 플레이트(130b)로 구비되어 회전자(160)의 양측으로 마련된다.
또한, 이 경우, 인버터(200)는 서로 전기적으로 분리된 적어도 두 개 이상으로 마련될 수 있다. 즉, 회전자(160)의 일측 제1 정류자(150a)에 대응되는 제1 시트 플레이트(130a)의 도전체와 전기적으로 연결되는 제1 인버터(200a)와, 회전자(160)의 타측 제2 정류자(150b)에 대응되는 제2 시트 플레이트(130b)의 도전체와 전기적으로 연결되는 제2 인버터(200b)로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 인버터(200)는 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b)로 구성되어 있다.
이때, 제1 인버터(200a)는 제1 시트 플레이트(130a)의 도전체와 전기적으로 연결되어 제1 정류자(150a)에 직류전류를 인가하고, 제2 인버터(200b)는 제2 시트 플레이트(130b)의 도전체와 전기적으로 연결되어 제2 정류자(150b)에 직류전류를 인가한다. 제1 인버터(200a) 및 제2 인버터(200b)와 도전체의 전기적인 연결은 보편적인 방법으로 수행될 수 있다..
이러한 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b)는, 외부전원(300)이 공급하는 전력을 분할하여 각 시트 플레이트(130a, 130b)의 도전체에 직류전류를 공급하는데, 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b)는 외부전원(300)이 공급하는 전력을 균등 분할하여 직류전류의 형태로 공급할 수 있다.
이 경우, 제1 정류자(150a)와 제2 정류자(150b)의 동작에 있어 전기적인 밸런싱(Balancing)이 유지되므로, 모터의 토크리플 등을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 권선 방식을 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하여 정류자(150)와 회전자(160)의 권선 구조를 자세히 살펴보면, 회전자(160)의 일측에 위치한 제1 정류자(150a)의 다수의 정류자편(151) 중 어느 한 정류자편(151)에 단부가 권선된 제1 코일(181)은, 회전자(160)의 외주면에 형성된 두 개의 티스(161) 사이의 슬롯(163)에 권선된다
그리고, 회전자(160)의 타측에 위치한 제2 정류자(150b)의 다수의 정류자편(151) 중 어느 한 정류자편(151)에 단부가 권선된 제2 코일(183)은, 제1 코일(181)이 권선되어 있는 슬롯(163)에 중첩되어 권선된다. 다만, 제1 코일(181)과 제2 코일(183)의 권선 순서는, 제2 코일(183)이 먼저 권선된 후 제1 코일(181)이 권선되는 등으로 변경될 수도 있다.
이러한 제1 코일(181)과 제2 코일(183)은 다수 개로 구비되어 정류자(150)와 회전자(160)를 권선한다.
한편, 제1 코일(181)과 제2 코일(183)은 하나의 코일이 다수의 슬롯(163)을 동시에 권선할 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 코일(181)은 제1 정류자(150a)의 특정 정류자편(151), 예를 들어 이를 n번째 정류자편(151)이라 할 때, n번째 정류자편(151)으로부터 회전자(160)의 특정한 두 개의 슬롯(163)을 지나면서 n+1번째 정류자편(151)으로 권취되면서 제1 정류자(150a)와 회전자(160) 사이에 권선될 수 있다.
또한 제2 코일(183)은 제2 정류자(150b)의 특정 정류자편(151), 예를 들어 이를 n번째 정류자편(151)이라 할 때, n번째 정류자편(151)으로부터 제1 코일(181)이 권취되어 있는 두 개의 슬롯(163)을 지나면서 n+1번째 정류자편(151)으로 권취되면서 제2 정류자(150b)와 회전자(160) 사이에 권선되어, 제1 코일(181)과 제2 코일(183)이 권선된 두 개의 슬롯(163)에는 코일이 중첩되어 권선되게 된다.
한편, 제1 코일(181)과 제2 코일(183)이 권선되는 두 개의 슬롯(163)은 소정 피치(Pitch)를 갖는 것일 수 있는데, 이러한 슬롯(163)의 피치의 일례는 5피치인 것일 수 있다. 즉, 두 개의 슬롯(163) 중 어느 하나를 n번째 슬롯(163)이라 할 때, 다른 슬롯(163)은 n+5번째 슬롯(163)이 된다.
도 4를 참조하여 전술한 내용을 보다 상세히 살펴본다.
도 4는 22개의 슬롯(163)을 갖는 회전자(160)와, 이에 대응된 22개의 정류자편(151)을 갖는 정류자(150)를 평면적으로 나타낸 예시도이며, 다수의 티스(161) 사이에 슬롯(163)이 도시되어 있다. 또한, 도 4의 슬롯(163) 상부에 제1 정류자(150a)의 정류자편(151)들이 도시되어 있고, 하부에는 제2 정류자(150b)의 정류자편(151)들이 도시되어 있다.
도 4에 도시된 제1 정류자(150a)의 22개의 정류자편(151) 중 전술한 n번째 정류자편(151)을 2번 정류자편(151)이라고 할 때, 2번 정류자편(151)과 연결된 제1 코일(181)은 1번 슬롯(163)과, 이로부터 5피치 이격된 6번 슬롯(163)을 지나 3번 정류자편(151)과 연결되면서 권선된다.
그리고, 이와 대칭되도록, 제2 정류자(150b)의 2번 정류자편(151)과 연결된 제2 코일(183)은 제1 코일(181)이 권취된 1번 슬롯(163)과 6번 슬롯(163)을 지나 3번 정류자편(151)과 연결되면서 권선되어, 1번 슬롯(163)과 6번 슬롯(163)에는 제1 코일(181)과 제2 코일(183)이 중첩되어 권선되어 있다.
제1 코일(181)과 제2 코일(183)은 위와 같은 방식을 반복하면서 정류자(150)와 회전자(160)를 중첩하여 권선한다. 즉, 도 4를 참조하면, n번째 정류자편(151)과 n+1번째 정류자편(151)은 n-1번째 슬롯(163)과 n+4번째 슬롯(163)을 권취하게 된다. 이러한 방식을 반복하면, 일례로, 제1 정류자(150a)와 제2 정류자(150b)의 13번 정류자편(151)과 14번째 정류자편(151)은 12번 슬롯(163)과 17번 슬롯(163)을 중첩하여 권취하게 된다.
제1 코일(181)과 제2 코일(183)이 정류자편(151)과, 소정 피치를 갖는 두 개의 슬롯(163)을 권선함에 따라, 정류자(150a, 150b)와 회전자(160)의 전기적인 연결에 필요한 배선 수를 절감하면서도 최적의 효율을 갖는 권선 구조를 마련할 수 있다.
또한, 제1 코일(181)과 제2 코일(183)이 소정 피치, 특히 5피치를 갖는 두 개의 슬롯(163)에 중첩하여 대칭적으로 권선되고, 이러한 제1 코일(181) 및 제2 코일(183)과 연결된 정류자편(151)에 다수의 브러시(133)가 대칭되게 위치하면서 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b)의 직류전류를 정류자편(151)에 공급하면, 대칭 구조로 인해 모터가 균형적으로 구동될 수 있다.
그리고, 외부전원(300)으로부터 공급받은 전력이 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b)에 균등하게 분할되지 않는 경우가 발생하여도, 권선 구조가 대칭적으로 구비되므로 모터 구동 시 토크리플 또는 소음 등을 최소화할 수 있다.
또한, 제1 인버터(200a)와 제2 인버터(200b) 중 어느 한 어느 한 인버터에 고장이 발생하거나, 어느 한 인버터 측의 권선 일부가 단선되는 경우 등 문제가 발생하더라도, 두 인버터가 동일한 슬롯(163) 위치에 권선되므로, 나머지 한 인버터 측이 구동토크를 발생시킬 수 있어 모터의 리던던시를 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 이중 권선 직류모터의 일부 구성요소를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 구성요소의 연결상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 시트 플레이트(130)를 나타낸 사시도이다.
전술한 바와 같이, 시트 플레이트(130)의 중앙의 중공부에는 정류자(150)가 관통하여 위치하고, 정류자(150)의 외주면에 방사상으로 형성된 다수의 정류자편(151)과 접촉하기 위해, 시트 플레이트(130)의 상면에 브러시(133)가 안착된다.
이러한 시트 플레이트(130) 상면에 안착되는 브러시(133)는 4개의 브러시(133)가 서로 마주보는 2쌍으로 마련될 수 있다. 다만, 4개의 브러시(133)는 서로 마주보지 않도록 배열될 수도 있다.
브러시(133)는 시트 플레이트(130) 상면에 위치하는 브러시홀더(131) 내부에 장착되는 형태로 시트 플레이트(130) 상면에 안착될 수 있다. 이 경우 브러시홀더(131)는 브러시(133) 개수에 대응되는 4개로 마련된다.
시트 플레이트(130) 상면에 안착되는 4개의 브러시(133)와 전기적으로 연결되어 브러시(133)에 전류를 공급하도록, 다수의 도전체가 버스바(135) 형태로 구비될 수 있다.
이러한 버스바(135)는 브러시(133) 하부에서 시트 플레이트(130) 내측에 위치하고, 브러시(133)와 버스바(135)는 시트 플레이트(130) 상면의 관통홀로 노출된 와이어(137)를 통해 전기적으로 연결된다.
도 6을 참조하여 브러시(133)와 버스바(135), 제1 인버터(200a) 및 제2 인버터(200b)의 연결상태를 살펴본다. 도 6은 시트 플레이트(130) 내부에 포함된 버스바(135)와 브러시(133)의 연결관계를 살피기 위해 시트 플레이트(130) 구조를 생략한 예시도이다.
서로 마주보는 2쌍으로 마련되어 4개로 구비된 브러시(133)는 각각 와이어(137)를 통해 버스바(135)와 전기적으로 연결된다.
이 경우, 버스바(135)는 서로 전기적으로 분리된 4개의 도전성 금속으로 마련되고, 각각의 버스바(135)가 와이어(137)를 매개로 브러시(133)와 전기적으로 연결된다.
한편, 도전체인 버스바(135)에 직류전류를 인가하기 위해, 인버터(200)는 외부전원(300)으로부터 공급받은 전력을 분할하여 버스바(135)에 직류전류를 인가하도록 적어도 두 개 이상으로 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 인버터(200)는 서로 전기적으로 분리된 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)로 마련된다.
이러한 제3 인버터(200c)는 4개의 버스바(135) 중에서 +와 ?극을 이루도록 선택된 어느 두 개의 버스바(135)와 전기적으로 연결된다.
그리고, 제4 인버터(200d)는 4개의 버스바(135) 중에서 제3 인버터(200c)와 미연결된 나머지 두 개의 버스바(135)와 전기적으로 연결되어 +극과 ?극을 이루게 된다.
이러한 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)는, 외부전원(300)이 공급하는 전력을 분할하여, 두 개의 버스바(135)를 +와 ?극으로 직류전류를 공급하는데, 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)는 외부전원(300)이 공급하는 전력을 균등 분할하여 직류전류의 형태로 공급할 수 있다.
브러시(133)와 연결된 버스바(135)가 서로 분리되고, 분리된 버스바(135)에 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)가 외부전원(300)의 공급 전력을 균등 분할하여 직류전류를 공급하는 경우, 하나의 시트 플레이트(130) 구조 내에 두 개의 인버터를 적용하여 모터의 리던던시를 구현할 수 있다.
이러한 구조를 하나의 회전자(160)의 양측에 두 개의 정류자(150a, 150b)가 위치하는 도 1의 구조에 적용하면, 제1 정류자(150a)에 대응되는 제1 인버터(200a)는 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)로 치환될 수 있고, 제2 정류자(150b)에 대응되는 제2 인버터(200b)도 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)로 치환되어, 총 4개의 인버터(2개의 제3 인버터와 2개의 제4 인버터)가 구현될 수 있다. 이러한 4개의 인버터는 외부전원(300)의 공급 전력을 균등하게 4분할 하여 모터를 구동할 수 있다.
이 경우, 외부전원(300)의 공급 전력이 2개의 제3 인버터(200c)와 2개의 제4 인버터(200d)를 통해 총 4개의 인버터로 분할되어 제공되므로, 보다 안정적인 리던던시 구현이 가능하다.
한편, 외부전원(300)을 두 개로 마련하고, 두 개의 외부전원(300) 중 어느 한 전원이 제1 정류자(150a)에 대응된 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)에 전력을 공급하고, 나머지 외부전원(300)이 제2 정류자(150b)에 대응된 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)에 전력을 공급하면서, 두 개의 외부전원(300)의 출력을 동기화하도록 제어하는 제어부(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 하나의 회전자(160)의 어느 한 측에 하나의 정류자(150)만 구비된 일반적인 구조를 갖는 모터에서, 버스바(135)를 서로 전기적으로 분리하고, 제3 인버터(200c)와 제4 인버터(200d)의 구조를 적용하는 것도 가능할 것이다.
전술한 실시예의 이중 권선 직류모터에 따르면, 직류모터에서 이중 권선 구조를 적용하여 리던던시를 구현할 수 있다.
또한, 모터의 구조 변경을 최소화하면서도 이중 인버터를 이용해 모터의 리던던시를 구현할 수 있어 모터 제조의 편리성과 구동의 신뢰성을 제고할 수 있다.
또한, 직류모터의 구동에 있어서 보다 정확하고 안전한 구동이 가능하여 조향 안전성을 제고할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 이중 권선 직류모터 130 : 시트 플레이트
133 : 브러시 135 : 버스바
150 : 정류자 151 : 정류자편
160 : 회전자 161 : 티스
163 : 슬롯 180 : 코일
181 : 제1 코일 183 : 제2 코일
200 : 인버터 200a : 제1 인버터
200b : 제2 인버터 200c : 제3 인버터
200d : 제4 인버터

Claims (7)

  1. 외주면에 방사상으로 정류자편이 형성되는 정류자;
    외주면에 방사상으로 티스가 형성되고 상기 티스 사이로 슬롯이 마련되는 회전자;
    상기 정류자편과 상기 슬롯에 권선되는 코일;
    상기 정류자편에 선택적으로 접촉하여 상기 정류자에 전류를 인가하도록 상기 정류자의 외주면에 배치되는 브러시;
    상면에 상기 브러시가 안착되며, 상기 브러시와 전기적으로 연결되는 도전체가 마련된 시트 플레이트; 및
    상기 도전체와 전기적으로 연결되며, 외부전원으로부터 공급받은 전력을 분할하여 상기 도전체에 직류전류를 인가하도록 적어도 두 개 이상으로 마련되는 인버터를 포함하고,
    상기 정류자는, 상기 회전자의 일측에 마련되는 제1 정류자와 상기 회전자의 타측에 마련되는 제2 정류자를 포함하고,
    상기 코일은, 상기 제1 정류자의 n번째 정류자편으로부터 상기 회전자의 상기 슬롯 중 소정 피치의 두 개의 슬롯을 지나면서 n+1번째 정류자편으로 권취되는 다수의 제1 코일 및 상기 제2 정류자의 n번째 정류자편으로부터 상기 제1 코일이 권취된 상기 회전자의 두 개의 슬롯을 지나면서 n+1번째 정류자편으로 권취되어 중첩 권선되는 다수의 제2 코일을 포함하는 이중 권선 직류모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트 플레이트는, 상기 제1 정류자에 대응되는 제1 시트 플레이트와 상기 제2 정류자에 대응되는 제2 시트 플레이트를 포함하며,
    상기 인버터는 서로 전기적으로 분리된 제1 인버터와 제2 인버터로 마련되되,
    상기 제1 인버터는 상기 제1 시트 플레이트의 도전체에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 인버터는 상기 제2 시트 플레이트의 도전체에 전기적으로 연결되는 이중 권선 직류모터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일이 중첩하여 권선된 상기 회전자의 상기 슬롯의 피치는 5피치인 이중 권선 직류모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전체는 서로 전기적으로 분리된 4개의 버스바로 구성되고,
    상기 브러시는 상기 버스바 각각에 전기적으로 연결된 4개로 마련되는 이중 권선 직류모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인버터는 서로 전기적으로 분리된 제3 인버터와 제4 인버터로 마련되되,
    상기 제3 인버터는 상기 버스바 중 선택된 두 개의 버스바와 전기적으로 연결되고,
    상기 제4 인버터는 상기 버스바 중 상기 제3 인버터와 미연결된 두 개의 버스바와 전기적으로 연결되는 이중 권선 직류모터.
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