KR101976399B1 - Motor having bidirectional velocity variations - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전동모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터를 구성하는 코어와 정류자가 서로 어긋나게 비대칭으로 설치되어 양방향의 속도에 편차가 있는 전동모터에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor, and more particularly, to an electric motor in which a core and a commutator constituting a motor are provided asymmetrically with respect to each other to have a deviation in speed in both directions.
일반적으로, 모터는 브러시(Brush) 모터와 브러시리스 모터(BLDC motor)로 나눌 수 있다. 이 중 브러시 모터가 범용적으로 많이 사용되며, 브러시리스 모터에 비해 상대적으로 저렴하기 때문에 다양한 산업 환경에서 사용되고 있다. Generally, a motor can be divided into a brush motor and a brushless motor (BLDC motor). Among them, brush motors are widely used in general purpose, and they are used in various industrial environments because they are relatively inexpensive as brushless motors.
브러시 타입의 영구자석 모터는 요크의 내부에 영구자석이 배치된 요크 조립체와, 회전축의 코어 상에 아마추어 코일이 권선되고 그 선단부에 정류자가 압입되어 있는 아마추어 조립체(Armature assembly)를 포함한다. 회전자인 아마추어 조립체를 고정자인 요크 조립체의 영구자석 내부에 공극을 유지하여 배치한 후, 아마추어 코일에 전류를 흘려주면 아마추어 코일과 영구자석 사이에 전자기력이 발생하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 아마추어 조립체가 회전하여 동력을 얻는다.The brush type permanent magnet motor includes a yoke assembly in which permanent magnets are disposed inside a yoke and an armature assembly in which an armature coil is wound on a core of a rotating shaft and a commutator is inserted into a tip portion of the armature assembly. When the armature assembly, which is a rotor, is placed in the permanent magnet of the yoke assembly, which is a stator, while holding a gap, if an electric current is applied to the armature coil, an electromagnetic force is generated between the armature coil and the permanent magnet. Thereby obtaining power.
이러한 모터는 양방향으로 모두 회전되게 사용되기도 한다. 예를 들어 자동차의 시트를 전후로 움직이기 위해 모터가 사용되는데, 모터가 양방향으로 회전되면서 시트를 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있다. 그런데, 자동차의 시트는 경사진 방향으로 설치되기 때문에 어느 한 방향으로 더 큰 부하가 걸린다. 자동차의 시트가 전방으로 경사지게 설치되었다면, 후방으로 이동하는 것에 비해 전방으로 이동할 때 모터에 더 큰 부하가 걸리는 것이다. These motors are used to rotate both directions. For example, a motor is used to move a seat of an automobile back and forth, and the motor can be rotated in both directions to move the seat forward or backward. However, since the seat of the automobile is installed in an inclined direction, a larger load is applied in one direction. If the seat of the car is inclined forward, the motor is subjected to a greater load when moving forward, compared to moving backwards.
이러한 부하로 인해 자동차의 시트가 전방으로 이동할 때와 후방으로 이동할 때 속도가 다르고, 이동중에 발생하는 작동음도 다르게 발생한다. 이러한 것들은 자동차의 감성품질을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 별도의 제어장치를 두어 모터를 제어함으로써 시트가 전방으로 이동할 때와 후방으로 이동할 때 같은 속도를 갖도록 할 수도 있겠으나, 이것은 별도의 장치를 필요로하므로 비용이 증가하는 문제가 있다. Due to such a load, the speed of the seat moves forward and backward, and the operation sound generated during the movement also occurs differently. These have the problem of deteriorating the sensibility of the car. In order to solve this problem, a separate control device may be provided to control the motor so as to have the same speed when the seat moves forward and backward, but this requires a separate device, which increases the cost.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 로터를 구성하는 코어를 기준으로 좌우 비대칭되게 정류자를 설치하여 양방향 구동속도가 다른 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a motor in which a commutator is provided asymmetrically with respect to a core constituting a rotor, and a bidirectional driving speed is different.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 자계를 형성하는 스테이터와, 코어에 형성된 코어슬롯에 코일이 권선되어 구성되고 상기 스테이터 안쪽에 배치되어 회전하는 로터와, 상기 로터에 결합되어 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어주는 정류자를 포함하고, 상기 코어와 정류자는 서로 어긋나게 배열되어 상기 정류자를 기준으로 양쪽의 코어슬롯의 체적이 다르게 형성된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a stator comprising: a stator for forming a magnetic field; a rotor formed by winding a coil in a core slot formed in the core, And a commutator that is coupled to the rotor and changes a direction of a current flowing through the coil, wherein the core and the commutator are arranged to be shifted from each other, and the core slots of both cores are formed to have different volumes based on the commutator.
상기 정류자는 상기 로터의 회전축에 결합되는 정류자몸체와, 상기 정류자몸체에 구비되고 상기 코일이 권선되는 다수개의 후크를 포함하고, 상기 다수개의 후크 사이에 위치한 정류자슬롯의 중심선은 상기 코어슬롯의 중심선에 대해 어느 한 방향으로 치우치게 형성된다. Wherein the commutator includes a commutator body coupled to a rotating shaft of the rotor and a plurality of hooks provided on the commutator body to which the coils are to be wound and a center line of a commutator slot located between the plurality of hooks is located at a center line As shown in Fig.
상기 코어슬롯과 상기 정류자슬롯은 동일한 개수로 구성되고, 각각의 정류자슬롯의 중심선이 각각의 코어슬롯의 중심선에 대해 일정하게 어긋나도록 배열된다. The core slots and the commutator slots are formed in the same number, and the center lines of the respective commutator slots are arranged to be shifted from the center line of each of the core slots.
상기 코어는 코어몸체와, 상기 코어몸체에서 돌출되는 권선레그와, 상기 권선레그의 끝부분에서 양쪽으로 돌출되는 권선암을 포함하고, 상기 코어슬롯은 서로 이웃한 두 권선레그와 권선암 사이에 형성되며, 상기 정류자의 후크에서 연장되는 가상의 연장선을 기준으로 인접한 두 권선레그의 내면까지의 거리가 다르게 형성된다. The core includes a core body, a winding leg protruding from the core body, and a winding arm protruding from both ends of the winding leg, the core slot being formed between two adjacent winding legs and the winding arm And a distance to the inner surface of the adjacent two winding legs is formed different from a virtual extension line extending from the hook of the commutator.
상기 정류자의 후크를 기준으로 좌우 양쪽의 코어슬롯에 위치하는 코일이 마주하는 고정자석의 체적이 서로 다르다. The volumes of the fixed magnets facing the coils located in the left and right core slots on the basis of the hooks of the commutator are different from each other.
상기 정류자슬롯은 상기 코어슬롯과 일치하는 위치를 기준으로 하여 상기 로터의 회전 방향 중에서 상대적으로 부하가 더 걸리는 방향 쪽으로 치우치게 형성된다. The commutator slot is formed to be offset from a rotation direction of the rotor relative to the core slot.
상기 정류자의 후크와 상기 코어의 권선레그의 상대각은 2° 내지 5°이다. The relative angle of the hook of the commutator to the winding leg of the core is 2 to 5 degrees.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 양방향 속도편차를 갖는 전동모터에는 다음과 같은 효과가 있다. The electric motor having the bidirectional speed deviation according to the present invention as described above has the following effects.
본 발명에서는 정류자의 후크가 코어의 권선레그에 대해 어긋나게 설치되어, 서로 인접한 두 코어슬롯이 정류자의 후크를 기준으로 하여 비대칭구조를 갖는다. 이에 따라 전류가 흐를 때 발생되는 자력의 크기는 로터의 회전방향에 따라 다르게 형성되고, 결과적으로 모터의 양방향 구동속도가 서로 다르게 된다. 구동방향에 따라 서로 다른 속도가 필요한 장소에 본 발명에 의한 모터를 설치하면, 별도의 속도제어장치 없이도 모터만으로 서로 다른 속도를 구현할 수 있어 제조비용이 감소하고, 모터의 구조가 간소화되는 효과가 있다. In the present invention, the hooks of the commutator are provided to be shifted from the winding legs of the core, and the two adjacent core slots have an asymmetrical structure with respect to the hook of the commutator. Accordingly, the magnitude of the magnetic force generated when the current flows is different according to the rotation direction of the rotor, and as a result, the bi-directional driving speed of the motor becomes different from each other. If the motor according to the present invention is installed in a place where different speeds are required depending on the driving direction, different speeds can be realized by only the motor without a separate speed control device, thereby reducing the manufacturing cost and simplifying the structure of the motor .
그리고, 본 발명에서는 모터의 축을 기준으로 정류자와 코어의 상대각도 설정에 따라 모터의 양방향 구동속도가 달라지므로, 모터의 제조시에 모터의 설치목적과 용도에 따라 정류자와 코어의 상대각도를 적절하게 조절하면 된다. 따라서 별도의 생산설비를 갖추지 않더라도 보다 다양한 목적과 용도를 갖는 모터를 생산할 수 있다. In the present invention, since the bidirectional driving speed of the motor is changed according to the relative angle setting between the commutator and the core with respect to the axis of the motor, the relative angle between the commutator and the core is appropriately adjusted You can adjust it. Therefore, it is possible to produce a motor having various purposes and uses even without a separate production facility.
도 1은 본 발명에 의한 양방향 속도편차를 갖는 전동모터의 일실시례를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 실시례에서 스테이터와 로터를 분리한 모습을 보인 사시도.
도 3은 도 1의 실시례의 구성을 보인 평면도.
도 4는 도 1의 실시례를 구성하는 로터에서 코어와 정류자의 구성을 확대하여 보인 평면도.
도 5는 도 1의 실시례에서 스테이터를 생략한 상태로 코어와 정류자의 구성을 확대하여 보인 평면도. 1 is a perspective view showing an embodiment of an electric motor having a bidirectional speed deviation according to the present invention;
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a stator and a rotor are separated from each other in the embodiment of FIG. 1;
3 is a plan view showing the configuration of the embodiment of Fig.
Fig. 4 is an enlarged plan view of a core and a commutator in a rotor constituting the embodiment of Fig. 1; Fig.
5 is a plan view showing an enlarged configuration of a core and a commutator in a state in which the stator is omitted in the embodiment of Fig.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 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 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the understanding why the present invention is not intended to be interpreted.
또한, 본 발명의 실시례의 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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be " connected, " " coupled, " or " connected. &Quot;
본 발명은 양방향 속도편차를 갖는 전동모터(이하 '전동모터'라 한다)에 관한 것으로, 전동모터의 구동력을 이용하여 다양한 장치를 동작시키는데 사용된다. 예를 들어 자동차의 시트를 자동으로 전진 또는 후진시키는데 본 발명의 전동모터가 사용될 수도 있다. 이를 위해 본 발명의 전동모터에는 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받기 위한 부품, 예를 들어 브러시카드조립체가 필요한데 본 발명의 핵심적인 내용이 아니므로 설명을 생략하고, 이하에서는 본 발명인 전동모터를 구성하는 로터(30) 부분을 중심으로 설명하기로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric motor (hereinafter, referred to as 'electric motor') having a bidirectional speed deviation, and is used for operating various devices using a driving force of an electric motor. For example, the electric motor of the present invention may be used to automatically advance or reverse the seat of an automobile. To this end, the electric motor of the present invention requires a component for receiving power from a battery (not shown), for example, a brush card assembly, which is not a core matter of the present invention. The
도 1에는 본 발명에 의한 전동모터의 스테이터(10)와 로터(30)가 결합된 모습이 도시되어 있고, 도 2에는 스테이터(10)와 로터(30)가 분리된 모습이 도시되어 있다. 스테이터(10)와 로터(30)는 서로 상대회전하게 되는데, 보다 정확하게는 고정된 스테이터(10)의 내부에 수납된 로터(30)가 스테이터(10)에 대해 회전한다. 이를 위해 상기 로터(30)에는 외부로부터 전원이 공급되어 전기에너지를 회전에너지로 변환시키게 된다.FIG. 1 shows a state where a
상기 스테이터(10)의 구조를 보면, 원통형상의 요크가 외부골격을 형성한다. 요크는 다시 별도의 모터하우징(도시되지 않음)에 삽입되고, 모터하우징의 한쪽에는 기어조립체 등이 결합될 수 있다. 그리고 요크의 상부에는 브러시카드조립체가 더 조립되는데, 도면에는 표현되어 있지 않다. In view of the structure of the
요크의 내부에는 회전공간(11)이 있고, 회전공간(11)의 내주면에는 고정자석(15)이 있다. 상기 고정자석(15)은 아래에서 설명될 로터(30)를 회전시키기 위한 자력을 제공한다. 즉 상기 스테이터(10)는 자계를 형성한다. 상기 고정자석(15)은 회전공간(11)의 내주면을 따라 다수개가 있고, 그 사이사이는 이격되어 있다. In the yoke, there is a rotating space (11), and on the inner circumferential surface of the rotating space (11) is a stationary magnet (15). The
상기 요크의 회전공간(11)에는 로터(30)가 삽입된다. 상기 로터(30)는 상기 요크에 대해 상대회전되는 것으로, 로터(30)가 회전되면 회전축(50)이 함께 회전하면서 회전력을 기어조립체 등으로 전달한다. 상기 로터(30)의 중심을 따라 회전축(50)이 결합되어, 회전축(50)은 회전중심으로 볼 수 있다. 상기 로터(30)의 골격은 코어가 형성하는데, 상기 코어는 상기 회전축(50)을 중심에 두고 그 주변을 두르는 대략 원기둥형상으로 볼 수 있다. A rotor (30) is inserted into the rotating space (11) of the yoke. The
상기 코어는 다수개의 코어플레이트가 적층되어 구성된다. 상기 코어플레이트는 얇은 금속강판으로 구성되고, 동일한 형태의 코어플레이트가 적층되면 도 2와 같은 입체형상이 된다. 상기 코어의 중심부에 축홀(미도시)이 관통된 코어몸체(31)가 있고, 코어몸체(31)에는 다수개의 권선레그(35)가 있다. 상기 권선레그(35)의 끝부분에서 양쪽으로 권선암(36)이 돌출되어 권선레그(35)와 권선암(36)은 대략 T자 형상을 만든다. The core is formed by stacking a plurality of core plates. The core plate is made of a thin metal plate, and when the core plate of the same type is laminated, it becomes a three-dimensional shape as shown in Fig. The
상기 코어몸체(31)의 외면과 상기 권선레그(35) 사이에는 코어슬롯(S)이 형성된다. 상기 코어슬롯(S)은 권선레그(35) 및 권선암(36)에 의해 감싸진 공간으로 볼 수도 있는데, 상기 코어슬롯(S)에는 코일(에나멜동선)이 권선된다. 상기 코일은 상기 권선레그(35)를 반복하여 감으면서 로터(30)를 구성하게 되는데, 코어의 구조가 명확하게 드러나도록 도면에는 코일이 생략된 상태로 도시되어 있다. 본 실시례에서 상기 코어몸체(31)에는 총 10개의 권선레그(35)가 있고, 그 사이사이에 총 10개의 코어슬롯(S)이 형성된다. A core slot (S) is formed between the outer surface of the core body (31) and the winding leg (35). The core slot S may be viewed as a space surrounded by the winding
상기 로터(30)에는 정류자(40)가 결합된다. 상기 정류자(40)는 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 주기 위한 것으로, 상기 로터(30)에 포함된 구성으로 볼 수도 있다. 상기 정류자(40)는 상기 회전축(50)에 결합되어 상기 코어와 함께 회전한다. 상기 정류자(40)는 상기 로터(30)의 회전축(50)에 결합되는 정류자몸체(41)와, 상기 코일의 한쪽이 권선되어 방향을 바꾸는 후크(45)를 포함한다. 상기 정류자(40)는 회전축(50)을 중심으로 회전하면서 브러시카드조립체의 카본브러시와 비연속적으로 접촉하면서 전기적으로 연결된다. A
상기 정류자(40)의 구성을 구체적으로 보면, 대략 원기둥형태의 정류자몸체(41)의 외면에는 다수개의 금속판(43)이 있다. 상기 금속판(43) 사이사이는 서로 이격되어 그 사이에 분리홈(44)이 있다. 상기 금속판(43)은 실질적으로 카본브러시와 접촉되는 부분이다. 상기 금속판(43)은 상기 정류자몸체(41)의 외면을 둘러 다수개가 구비된다. 상기 정류자몸체(41)는 금속재질 등 통전성 재질로 이루어질 수 있고, 금형을 이용하여 몰딩성형될 수도 있다. Specifically, the configuration of the
상기 금속판(43)의 하단에는 후크(45)가 있다. 상기 후크(45)는 금속판(43)의 하단으로부터 연장되어 금속판(43)의 둘레에 돌출된다. 상기 후크(45)는 대략 J자형태로 절곡된 형태를 갖는데, 그 절곡된 부분에 코일이 권선될 수 있다. 상기 코일이 상기 후크(45)에 권선된 후 방향을 바꾸어 다시 상기 코어슬롯(S) 방향으로 연장된다. 즉, 상기 후크(45)를 통해 코일에 전원이 공급된다고 볼 수 있다. A
상기 후크(45)는 상기 금속판(43)마다 하나씩 구비되고, 상기 코어의 권선레그(35)와 동일한 개수를 갖는다. 이에 따라 인접한 두 후크(45) 사이에는 정류자슬롯(T)이 형성되고, 정류자슬롯(T)의 개수는 상기 코어슬롯(S)의 개수와 같다. 본 실시례에서 상기 코어슬롯(S)과 정류자슬롯(T)은 각각 10개씩 있다. 상기 후크(45)는 코일이 모두 권선된 후에는 상기 정류자몸체(41)의 표면에 퓨징(fusing)된다. 상기 정류자슬롯(T)은 후크(45) 사이의 공간을 의미한다. The
본 발명에서 상기 코어의 코어슬롯(S)과 상기 정류자(40)의 정류자슬롯(T)은 서로 어긋나게 배열된다. 도 3을 보면 코어슬롯(S)과 정류자슬롯(T)의 중심위치가 정확하게 일치하지 않고 서로 어긋난 것을 볼 수 있다. 도 4에는 이러한 모습이 보다 정확하게 표현되어 있는데, 정류자슬롯(T)은 후크(45) 사이사이에 위치하므로 정류자슬롯(T)은 후크(45)에 의해 규정된다고 볼 수 있고, 코어슬롯(S)은 권선레그(35) 사이사이에 위치하므로 코어슬롯(S)은 권선레그(35)에 의해 규정된다고 볼 수 있다. 이때, 후크(45)와 회전축(50)을 연결하는 후크(45)의 중심선과 권선레그(35)와 회전축(50)을 연결하는 권선레그(35)의 중심선은 서로 일치하지 않고 어긋나 있다. 이에 따라 권선레그(35)가 돌출되는 방향과 후크(45)가 돌출되는 방향 사이에는 α의 사이각이 형성된다. 결과적으로 상기 다수개의 후크(45) 사이에 위치한 정류자슬롯(T)의 중심선은 상기 코어슬롯(S)의 중심선에 대해 어느 한 방향으로 치우치게 형성된다. 본 실시례에서 상기 코어슬롯(S)과 상기 정류자슬롯(T)은 동일한 개수로 구성되고, 각각의 정류자슬롯(T)의 중심선이 각각의 코어슬롯(S)의 중심선에 대해 일정하게 어긋나도록 배열된다. In the present invention, the core slot S of the core and the commutator slot T of the
도 4를 보면, 상기 정류자(40)의 후크(45)을 기준으로 양쪽의 코어슬롯(S1,S2)의 체적이 다르게 형성된다. 실제 양쪽의 코어슬롯(S1,S2)의 체적은 같지만, 후크(45)를 기준으로 보면 양쪽의 양쪽의 코어슬롯(S1,S2)의 체적이 다른 것이다. 따라서 상기 정류자(40)의 후크(45)에서 연장되는 가상의 연장선을 기준으로 인접한 두 권선레그(35)의 내면까지의 거리(L1, L2)도 다르게 형성됨을 볼 수 있다. 본 실시례에서는 후크(45)가 권선레그(35)에 대해 시계방향으로 더 회전된 상태로 설치되므로, 시계방향을 기준으로 상부의 후크(45)-권선레그(35) 내면 거리(L1)가 하부의 후크(45)-권선레그(35) 내면 거리(L2) 보다 길다. Referring to FIG. 4, the core slots S1 and S2 have different volumes with respect to the
이에 따라, 로터(30)의 두 회전방향, 즉 시계방향과 반시계방향의 회전속도가 서로 다르다. 이는 후크(45)를 기준으로 양쪽 두 코어슬롯(S1,S2)에 권선되는 코일이 마주하는 고정자석(15)의 면적이 서로 달라지기 때문인데, 전류가 흐를 때 발생되는 자력을 얼마나 받느냐는 해당 코어슬롯(S)의 코일이 마주하는 고정자석(15, 마그넷)의 면적에 따라 달라지고, 따라서 자속밀도의 크기가 서로 달라 회전속도가 달라진다. 특히, 후크(45)는 코일이 권선되면서 방향이 바뀌는 부분임과 동시에 코일에 전원이 전달되는 부분이므로 후크(45)를 기준으로 좌우 양쪽의 코어슬롯(S1,S2)에 위치하는 코일의 권선량이 달라지고, 이에 마주하는 고정자석(15)의 체적도 함께 달라진다. Thus, the rotational speeds of the
여기서 권선량은 코어슬롯(S)의 체적과 대응하고, 앞서 설명한 바와 같이, 이는 정류자(40)의 후크(45)에서 연장되는 가상의 연장선을 기준으로 인접한 두 권선레그(35)의 내면까지의 거리(L1, L2)에 대응한다. 따라서, 도 4를 보면, 후크(45)를 기준으로 시계방향으로 더 진행된 위치의 제2코어슬롯(S2)이 마주하는 고정자석(15)의 체적이 인접한 제1코어슬롯(S1)이 마주하는 고정자석(15)의 체적 보다 작다. 따라서 로터(30)가 회전하면 고정자석(15)의 상대체적이 변화되고, 반시계방향으로 회전될 경우에 마주하는 고정자석(15)의 체적이 줄어들고(L1->L2), 반대로 시계방향으로 회전될 경우에는 마주하는 고정자석(15)의 체적이 늘어난다(L2->L1). 참고로 도 5에서 A와 B는 각각 정류자(40)의 후크(45)에서 연장되는 가상의 연장선을 기준으로 인접한 두 권선레그(35)의 내면까지의 면적을 나타낸다. Here, the amount of winding corresponds to the volume of the core slot S, and, as described above, this is the amount of winding to the inner surface of the adjacent two winding
한편, 모터의 회전수를 결정하는 요소를 보면, 모터의 회전수(N)는 전압(V)과 병렬회로수(a)에 비례하고, 마그넷극수(P)와 전도체수(Z) 및 자속밀도(φ)에 반비례한다. 여기서 자속밀도(φ)가 회전수에 영향을 미치는 영향인자가 되는데, 앞서 살핀 바와 같이 로터(30)가 반시계방향으로 회전될 때 마주하는 고정자석(15)의 체적이 줄어들어 자속밀도(φ)도 함께 감소되어 회전속도가 상대적으로 빠르지만, 로터(30)가 시계방향으로 회전될 때에는 자속밀도(φ)가 증가하여 회전속도가 상대적으로 느리다. 결과적으로 모터의 양방향 속도가 다르게 설정된다. The number of rotations N of the motor is proportional to the number of parallel circuits a and the number of parallel poles P and the number of conductors Z and the magnetic flux density (?). As described above, when the
위 표 1은 본 발명에 의한 전동모터를 자동차의 시트 이동용 모터로 사용했을 때 평가결과를 나타낸 것이다. 표 1에서 종래 전동모터는 기존의 대칭형 전동모터를 사용한 것이고, 본 발명에 의한 전동모터는 본 발명에 의한 비대칭형 전동모터를 사용한 결과이다. 참고로 본 발명에서 정류자(40)와 코어의 상대각도는 3°로 설정했다. Table 1 shows the evaluation results when the electric motor according to the present invention is used as a motor for moving a seat of an automobile. In Table 1, the conventional electric motor uses the conventional symmetrical electric motor, and the electric motor according to the present invention uses the asymmetric electric motor according to the present invention. In the present invention, the relative angle between the
자동차의 시트는 전방으로 경사지게 설치되어 전방으로 이동할 때 부하가 가해진다. 따라서 종래 전동모터를 사용했을 때에는 전진과 후진 사이에 약 3mm/s의 속도차이가 존재했으나, 본 발명 적용시에는 속도차이가 1.1mm/s로 줄어든 것을 볼 수 있다. 이는 본 발명에서 전류가 흐를 때 발생되는 자력의 크기는 로터의 회전방향에 따라 다르게 형성되고, 결과적으로 모터의 양방향 구동속도가 서로 다르기 때문이다. 보다 정확하게는 본 발명의 모터는 시트를 전방으로 이동시키기 위한 회전을 할 때 속도가 더 빠르다. The seat of the automobile is inclined forward and is loaded when it is moved forward. Therefore, when a conventional electric motor is used, there is a speed difference of about 3 mm / s between the forward and backward directions, but the speed difference is reduced to 1.1 mm / s when the present invention is applied. This is because the magnitude of the magnetic force generated when the current flows in the present invention is formed differently according to the rotation direction of the rotor, and as a result, the bi-directional driving speeds of the motors are different from each other. More precisely, the motor of the present invention is faster when rotating to move the seat forward.
위 표 2는 전동모터의 양방향 속도(단위는 RPM)를 나타낸 것으로, 종래의 전동모터와 본 발명을 적용한 전동모터를 비교한 것이다. 표 2에서 보듯이, 종래의 전동모터는 부하가 없는 경우(무부하)와 있는 경우(0.2Nm) 모두 시계방향과 반시계방향 사이의 속도 차이가 10RPM정도로 작은 것을 볼 수 있다. 이에 반해, 본 발명에 의한 전동모터를 적용했을 때에는 부하가 없는 경우에는 시계방향과 반시계방향의 속도차이가 297RPM이고, 부하가 있는 경우에는 둘 사이의 속도차이가 176RPM으로 상당한 차이가 있는 것을 볼 수 있다. Table 2 shows the bidirectional speed (unit: RPM) of the electric motor, which is a comparison between a conventional electric motor and an electric motor using the present invention. As shown in Table 2, it can be seen that the speed difference between the clockwise direction and the counterclockwise direction is as small as 10 RPM when the conventional electric motor has no load (no load) (0.2 Nm). On the contrary, when the electric motor according to the present invention is applied, the speed difference between the clockwise direction and the counterclockwise direction is 297 RPM when there is no load, and the speed difference between the two is considerably different from 176 RPM when there is a load .
이와 같이, 본 발명에 의한 전동모터는 시계방향과 반시계방향의 속도가 다르고, 이는 정류자슬롯(T)과 코어슬롯(S)의 방향이 일치하지 않고 서로 어긋나 자속밀도에 차이가 발생한 결과이다. 즉, 본 발명에서는 정류자(40)의 후크(45)가 코어의 권선레그(35)에 대해 어긋나게 설치되어, 서로 인접한 두 코어슬롯(S1,S2)이 정류자(40)의 후크(45)를 기준으로 하여 비대칭구조를 갖는다. 바람직하게는, 정류자(40)와 코어의 상대각도는 대각은 2° 내지 5°이다. As described above, the electric motor according to the present invention is different in clockwise and counterclockwise speeds from each other, which results in a difference in magnetic flux density between the commutator slots T and the core slots S, which do not coincide with each other. That is, in the present invention, the
이에 따라 전류가 흐를 때 발생되는 자력의 크기는 로터(30)의 회전방향에 따라 다르게 형성되고, 결과적으로 모터의 양방향 구동속도가 서로 다르게 된다. 구동방향에 따라 서로 다른 속도가 필요한 장소에 본 발명에 의한 모터를 설치하면, 별도의 속도제어장치 없이도 모터만으로 서로 다른 속도를 구현할 수 있어 제조비용이 감소하고, 모터의 구조가 간소화될 수 있다. Accordingly, the magnitude of the magnetic force generated when the current flows is different according to the rotation direction of the
한편, 본 발명에 의한 전동모터는 양방향으로 속도가 서로 다르게 설정되기 때문에, 본 발명의 전동모터는 어느 한쪽 방향으로 부하가 더 가해지는 장치에 적용될 수 있다. 보다 정확하게는, 상기 정류자슬롯(T)은 상기 코어슬롯(S)과 일치하는 위치를 기준으로 하여 상기 로터(30)의 회전 방향 중에서 상대적으로 부하가 더 걸리는 방향 쪽으로 치우치게 형성되는 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 예를 들어 자동차의 시트 이동장치는 전방으로 이동하는 경우에 경사각으로 인해 더 큰 부하가 걸리므로, 전방으로 이동하는 쪽으로 더 큰 속도가 가해지도록 본 발명의 전동모터를 설정할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 모터의 회전축(50)을 기준으로 정류자(40)와 코어의 상대각도 설정에 따라 모터의 양방향 구동속도가 달라지므로, 모터의 제조시에 모터의 설치목적과 용도에 따라 정류자(40)와 코어의 상대각도를 적절하게 조절하면 된다. 따라서 별도의 생산설비를 갖추지 않더라도 보다 다양한 목적과 용도를 갖는 모터를 생산할 수 있다. Meanwhile, since the electric motors according to the present invention are set to have different speeds in both directions, the electric motor of the present invention can be applied to an apparatus in which a load is further applied in either direction. More precisely, the commutator slot T is formed to be biased toward a direction in which the load is relatively increased in the rotation direction of the
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 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 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. Furthermore, the terms "comprises", "comprising", or "having" described above mean that a component can be implanted unless otherwise specifically stated, But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10: 스테이터 15: 고정자석
30: 로터 31: 코어몸체
35: 권선레그 40: 정류자
41: 정류자몸체 45: 후크
50: 회전축 S: 코어슬롯10: stator 15: stationary magnet
30: rotor 31: core body
35: winding leg 40: commutator
41: commutator body 45: hook
50: rotation axis S: core slot
Claims (7)
코어에 형성된 코어슬롯에 코일이 권선되어 구성되고 상기 스테이터 안쪽에 배치되어 회전하는 로터와,
상기 로터에 결합되어 코일에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어주는 정류자를 포함하고,
상기 코어의 코어슬롯과 정류자의 정류자슬롯은 로터의 회전축을 중심으로 서로 어긋나게 배열되며,
상기 정류자는
상기 로터의 회전축에 결합되는 정류자몸체와,
상기 정류자몸체에 구비되고 상기 코일이 권선되는 다수개의 후크를 포함하고,
상기 다수개의 후크 사이에 위치한 정류자슬롯의 중심선은 상기 코어슬롯의 중심선에 대해 어느 한 방향으로 치우치게 형성되는 양방향 속도편차를 갖는 전동모터.
A stator for forming a magnetic field,
A rotor which is constituted by winding a coil in a core slot formed in the core and which is disposed inside the stator and rotates;
And a commutator coupled to the rotor to change a direction of a current flowing in the coil,
The core slots of the core and the commutator slots of the commutator are arranged to be shifted from each other about the rotation axis of the rotor,
The commutator
A commutator body coupled to the rotational axis of the rotor,
And a plurality of hooks provided on the commutator body and through which the coils are wound,
Wherein a centerline of a commutator slot located between the plurality of hooks has a bidirectional speed deviation that is biased in either direction with respect to a centerline of the core slot.
The electric motor according to claim 1, wherein the core slots and the commutator slots are formed in the same number, and the bidirectional speed deviation is arranged so that the centerlines of the commutator slots are shifted from the centerline of each core slot.
코어몸체와,
상기 코어몸체에서 돌출되는 권선레그와,
상기 권선레그의 끝부분에서 양쪽으로 돌출되는 권선암을 포함하고,
상기 코어슬롯은 서로 이웃한 두 권선레그와 권선암 사이에 형성되며,
상기 정류자의 후크에서 연장되는 가상의 연장선을 기준으로 인접한 두 권선레그의 내면까지의 거리가 다르게 형성되는 양방향 속도편차를 갖는 전동모터.
2. The method of claim 1,
A core body,
A winding leg projecting from the core body,
And a winding arm protruding from both ends of the winding leg,
The core slot is formed between two adjacent winding legs and a winding arm,
And a bi-directional speed deviation in which distances to the inner surfaces of two adjacent winding legs are different with respect to a virtual extension line extending from the hook of the commutator.
The electric motor according to claim 4, wherein the fixed magnets facing the coils located in the left and right core slots with respect to the hook of the commutator have different bi-directional velocity deviations.
The method of any one of claims 1, 3, 4, and 5, wherein the commutator slot has a relatively greater load in the rotational direction of the rotor relative to a position coincident with a core slot of the core The electric motor having a bidirectional speed deviation biased toward the direction of engagement.
The electric motor according to claim 1, wherein the relative angle between the hook of the commutator and the winding leg of the core has a bidirectional speed deviation of 2 to 5 degrees.
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