KR102189243B1 - 카트리지를 이용한 고정자 및 그를 포함하는 bldc 모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 BLDC 모터의 고정자는 프레임과, 각각에 권선이 미리 권취되어 인덕터가 형성된 카트리지가 복수개 적층된 카트리지 조립체로서, 복수의 카트리지의 인턱터가 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되면서 상기 프레임의 중심에 대한 가상의 원주 상의 복수의 위치에 배열되는 복수의 카트리지 조립체를 포함한다.

Description

카트리지를 이용한 고정자 및 그를 포함하는 BLDC 모터{stator using cartridge and BLDC motor comprising the same}
본 발명은 BLDC(Brushless Direct Current motor) 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 권선이 미리 권취되어 인덕터를 형성하는 카트리지를 이용한 고정자 및 그를 포함하는 BLDC 모터에 관한 것이다.
통상적으로 모터(motor, 또는 전동기)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 발생시키는 장치로서, 가정용 및 산업용으로 널리 사용되고 있다. 이러한 모터는 크게 교류 모터(AC motor)와 직류 모터(DC motor)로 구분할 수 있다.
교류 모터는 교류 전원으로 운전되며, 생활 주변에서 가장 널리 사용되는 모터의 일종이다. 교류 모터는 기본적으로 외부의 고정자(stator)와, 내부의 회전자(rotor)로 구성되며, 교류 전류가 고정자 권선에 공급되면 전자기유도에 의해 전기장이 변환하고, 회전자에서 회전하는 전기장에 의해 유도 전류가 생기고 토크에 의해 회전자에 있는 회전축에서 회전력이 발생하는 모터이다.
직류 모터는 직류 전원으로 운전되며, 입력 전압에 변화를 주어 원하는 출력을 얻는 모터로서, 속도의 조절이 비교적 쉬워 전차, 엘리베이터 등의 구동에 사용되고 있다. 직류 모터는 브러시 직류 모터(brush DC motor)와 브러시리스 직류 모터(brushless DC motor; BLDC 모터)로 구분할 수 있다.
BLDC 모터는 브러시 직류 모터에 비해 브러시와 정류자라는 기계적 접촉부가 없다는 특징을 가지고 있으며, 이에 따라 기기의 고성능화, 경박단소화, 장수명화 등을 달성할 수 있다. BLDC 모터는 고정자에 권선이 권취되어 있고, 회전자에 영구자석이 매입된 구조를 갖는다. 이러한 BLDC 모터는 반도체 기술 및 부품이나 재료의 발전에 따라 다양한 기기에 많이 사용되고 있다.
여기서 BLDC 모터의 고정자는 고정자 코어와, 고정자 코어에 권취된 권선을 포함한다. 고정자 코어는 복수의 고정자 철판을 적층하여 제조한다. 고정자 코어는 외주면을 따라서 복수의 티스(tooth)를 구비한다. 권선은 복수의 티스에 권취된다.
등록특허공보 제10-1907877호 (2018.10.17. 공고)
본 발명의 목적은 각각이 인덕터를 형성하는 복수의 카트리지를 적층한 카트리지 조립체를 이용하여 다양한 연결 방식을 제공할 수 있는 고정자 및 그를 포함하는 BLDC 모터를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC 모터의 고정자는 프레임과, 각각에 권선이 미리 권취되어 인덕터가 형성된 카트리지가 복수개 적층된 카트리지 조립체로서, 복수의 카트리지의 인턱터가 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되면서 상기 프레임의 중심에 대한 가상의 원주 상의 복수의 위치에 배열되는 복수의 카트리지 조립체를 포함한다.
상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 적어도 하나의 상을 가지며, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다.
상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는 배열과 순서를 달리하여 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다.
상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는 상기 복수의 카트리지 전체가 직렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 전체가 병렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 병렬과 직렬이 혼합되어 연결된다.
상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 하나의 극을 가진다.
상기 가상의 원주는 복수의 레이어로 구분되며, 상기 복수의 카트리지 조립체 각각의 복수의 카트리지는 상기 복수의 레이어에 분배되어 배치된다.
상기 카트리지는 기둥 형상을 갖는 카트리지 코어와, 상기 카트리지 코어의 외주면에 권취된 상기 권선과, 상기 권선이 권치된 상기 카트리지 코어의 외주면을 수지로 봉합하는 수지 봉합부를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC 모터는 전류가 흐르는 권선이 권취되는 고정자와, 상기 권선과의 상호작용에 의한 전자기력을 발생시킬 수 있도록 영구자석을 구비하는 회전자를 포함하고, 상기 고정자는, 프레임과, 각각에 권선이 미리 권취되어 인덕터가 형성된 카트리지가 복수개 적층된 카트리지 조립체로서, 복수의 카트리지의 인턱터가 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되면서 상기 프레임의 중심에 대한 가상의 원주 상의 복수의 위치에 배열되는 복수의 카트리지 조립체를 포함한다.
상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 적어도 하나의 상을 가지며, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다.
상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는 배열과 순서를 달리하여 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다.
상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는 상기 복수의 카트리지 전체가 직렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 전체가 병렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 병렬과 직렬이 혼합되어 연결된다.
상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 하나의 극을 가진다.
상기 가상의 원주는 복수의 레이어로 구분되며, 상기 복수의 카트리지 조립체 각각의 복수의 카트리지는 상기 복수의 레이어에 분배되어 배치된다.
상기 카트리지는 기둥 형상을 갖는 카트리지 코어와, 상기 카트리지 코어의 외주면에 권취된 상기 권선과, 상기 권선이 권치된 상기 카트리지 코어의 외주면을 수지로 봉합하는 수지 봉합부를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 프레임과, 권선이 미리 권취되어 있으며, 상기 프레임의 중심에 대해서 가상의 원주 상에 배열되게 상기 프레임에 설치되는 복수의 카트리지를 포함하는 BLDC 모터의 고정자를 제공한다.
상기 카트리지는 기둥 형상을 갖는 카트리지 코어와, 상기 카트리지 코어의 외주면에 권취된 상기 권선과, 상기 권선이 권치된 상기 카트리지 코어의 외주면을 수지로 봉합하는 수지 봉합부를 포함한다.
상기 가상의 원주 상의 복수의 위치에 각각 하나씩 카트리지가 배열될 수 있다.
상기 가상의 원주 상의 복수의 위치에 각각 복수의 카트리지가 적층된 카트리지 조립체가 배열될 수 있다.
상기 프레임은 관 또는 기둥 형태를 가질 수 있다.
상기 프레임이 관 형태를 갖는 경우, 상기 복수의 카트리지는 상기 프레임의 내주면에 배열될 수 있다.
상기 프레임이 기둥 형태를 갖는 경우, 상기 복수의 카트리지는 상기 프레임의 외주면에 배열될 수 있다.
상기 복수의 카트리지는 상기 가상의 원주 상에 일정 간격을 두고 방사형으로 배열될 수 있다.
그리고 본 발명은 전류가 흐르는 권선이 권취되는 상기 고정자와, 상기 권선과의 상호작용에 의한 전자기력을 발생시킬 수 있도록 영구자석을 구비하는 회전자를 포함하는 BLDC 모터를 제공한다.
본 발명에 따르면, 각각이 인덕터를 형성하는 복수의 카트리지를 적층한 카트리지 조립체를 이용하여 고정자를 형성하고, 다양한 형식으로 전기적으로 연결함으로써, 목적에 따라 구현하고자 하는 성능을 가지는 BLDC 모터를 용이하게 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정자용 카트리지의 카트리지 코어에 권선이 권취된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고정자용 카트리지를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 카트리지를 이용하여 조립한 고정자의 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 고정자를 포함하는 BLDC 모터를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 카트리지로 조립한 카트리지 조립체를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 카트리지 조립체를 이용하여 조립한 고정자의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 일반적인 고정자와 본 발명의 카트리지 조립체를 포함하는 고정자의 전자석 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 8은 2개의 카트리지를 포함하는 카트리지 조립체에서 카트리지 간 연결을 직렬과 병렬로 달리하였을 때 발생하는 자기장 세기 비교 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지(20)간 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 조립체(30) 간의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 레이어를 가지는 고정자에 대해서 설명하기로 한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고정자용 카트리지의 카트리지 코어에 권선이 권취된 상태를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고정자용 카트리지를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고정자용 카트리지(20)는 카트리지 코어(21), 권선(23) 및 수지 봉합부(25)를 포함한다. 카트리지 코어(21)는 기둥 형상을 갖는다. 권선(23)은 카트리지 코어(21)의 외주면에 권취된다. 그리고 수지 봉합부(25)는 권선(23)이 권치된 카트리지 코어(21)의 외주면을 수지로 봉합한다.
여기서 카트리지 코어(21)는 권선(23)이 미리 권취되는 장소를 제공하며, 기존의 고정자의 티스(teeth)에 해당되는 부분이다. 카트리지 코어(21)는 권선(23)에서 발생되는 자속을 강화하거나 집속할 수 있는 물질로 제조될 수 있다.
카트리지 코어(21)는 직육면체 블록으로 구현된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 카트리지 코어(21)는 단면이 원호 또는 사다리꼴 형태의 블록으로 구현될 수 있다.
권선(23)으로는 구리 도선이 사용될 수 있다. 구리 도선은 구리 소재의 코어선과, 코어선을 감싸는 절연층을 포함한다.
권선(23)은 카트리지 코어(21)의 일축 방향의 외주면에 권취된다. 예컨대 카트리지 코어(21)가 직육면체인 경우, 일축 방향에 대해서 4개의 둘레면에 권선(23)이 권취된다.
권선(23)은 카트리지 코어(21) 단위로 미리 권취하기 때문에, 기존의 고정자 코어의 티스에 권취하는 것 보다 권취 공정을 수월하게 진행할 수 있다. 즉 기존의 권취 공정은 고정자 코어를 제조한 이후에, 고정자 코어의 좁은 공간에 배치된 복수의 티스에 권선을 권취해야 하기 때문에, 권취가 쉽지 않다. 더욱이 고정자가 소형화될 수 있도록, 권취가 더욱 어렵다.
하지만 본 실시예의 경우 고정자 코어로 구현되기 전에, 카트리지(20) 단위에서 권취를 수행하기 때문에, 기존 보다는 권취 공정을 수월하게 진행할 수 있다. 이로 인해 고정자가 소형화되더라도 권취 공정을 안정적으로 수행할 수 있다.
그리고 수지 봉합부(25)는 카트리지 블록의 외주면에 권취된 권선(23)을 보호한다. 수지 봉합부(25)를 형성하는 수지로는 절연성을 가지며, 액상으로 도포 또는 성형이 가능한 수지가 사용될 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 카트리지(20)를 이용한 고정자와, 고정자를 포함하는 BLDC 모터에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 1의 카트리지(20)를 이용하여 조립한 고정자(50)의 예를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 예에 따른 고정자(50)는 프레임(10)과, 프레임(10)에 설치되는 복수의 카트리지(20)를 포함한다. 복수의 카트리지(20)는 프레임(10)의 중심에 대해서 가상의 원주 상에 배열되게 설치된다.
여기서 프레임(10)은 중심에 회전자(80)가 삽입되는 회전자 삽입구멍(11)이 형성된 관 형태로 구현될 수 있다.
그리고 복수의 카트리지(20)는 프레임(10)의 중심에 대해서 가상의 원주 상에 일정 간격을 두고 방사형으로 배열된다. 즉 복수의 카트리지(20)는 프레임(10)의 내주면에 배치된다. 복수의 카트리지(20)는 회전자 삽입구멍(11)을 중심으로 방사형으로 배열될 수 있다. 복수의 카트리지(20) 간의 간격은 등간격일 수 있다.
프레임(10)의 내주면에 복수의 카트리지(20)가 설치되기 때문에, 복수의 카트리지(20)가 설치된 안쪽 공간이 회전자 삽입구멍(11)으로 사용된다.
복수의 카트리지(20)는 프레임(10)의 중심에 대해서 가상의 원주 상의 복수의 위치에 각각 하나씩 카트리지(20)가 배열될 수 있다.
이러한 복수의 카트리지(20)는 접착, 끼움 결합, 나사 결합 등의 설치 방법을 이용하여 프레임(10)에 설치될 수 있다. 카트리지(20)는 권선(23)이 권취되지 않은 면이 프레임(10)의 내주면을 향하도록 설치된다.
이와 같은 제1 예에 따른 고정자(50)를 포함하는 BLDC 모터(100)에 대해서 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 3의 고정자(50)를 포함하는 BLDC 모터(100)를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 예에 따른 BLDC 모터(100)는 고정자(50)와 회전자(80)를 포함한다.
회전자(80)는 고정자(50)의 회전자 삽입구멍(11)에 삽입되어 회전 가능하게 설치된다. 회전자(80)는 회전자 코어(60)와 복수의 영구자석(70)을 포함한다. 회전자 코어(60)는 중심 부분에 회전축(63)이 삽입 설치된다. 복수의 영구자석(70)은 회전축(63) 둘레의 회전자 코어(60)에 삽입되어 N극과 S극의 회전자 자극을 형성한다.
한편, 전술한 고정자(50)는 프레임(10)의 중심에 대해서 가상의 원주 상의 복수의 위치에 각각 하나씩 카트리지(20)가 배열된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 프레임(10)의 가상의 원주 상의 복수의 위치에 각각 복수의 카트리지(20)가 적층되어 배열될 수 있다.
도 5는 도 1의 카트리지(20)로 조립한 카트리지 조립체(30)를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 카트리지 조립체(30)는 복수의 카트리지(20)가 적층된 구조를 갖는다. 카트리지(20)의 적층은 권선(23)이 권취되지 않은 면이 서로 접하게 이루어진다.
카트리지 조립체(30)에 포함된 복수의 카트리지(20)는 서로 병렬 및 직렬 중 적어도 하나의 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
카트리지 조립체(30)에 포함되는 카트리지(20)의 개수는 BLDC 모터의 용량에 따라서 결정될 수 있다.
이와 같은 카트리지 조립체(30)를 이용한 고정자(250)는 도 6과 같이 제조될 수 있다.
도 6은 도 5의 카트리지 조립체(30)를 이용하여 조립한 고정자(250)의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 고정자(250)는 제1 예에 따른 고정자(도 3의 50)와 비교하여 카트리지(20) 위치에 카트리지 조립체(30)가 배열된 것을 제외하면 동일한 구조를 갖는다. 이와 같은 카트리지 조립체(30)는 각각 하나의 티스(teeth)를 형성한다. 이때 복수의 카트리지 조립체(30)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 카트리지 조립체(30)는 접착, 끼움 결합, 나사 결합 등의 설치 방법을 이용하여 프레임(10)에 설치될 수 있다. 카트리지 조립체(30)는 권선(23)이 권취되지 않은 면이 프레임(10)의 내주면을 향하도록 설치된다.
한편, 도 7은 일반적인 고정자와 본 발명의 카트리지 조립체(30)를 포함하는 고정자(250)의 전자석 등가 회로를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 일반적인 고정자의 경우, 단일 인덕터만이 존재하는 반면, 본 발명의 고정자는 복수의 카트리지(20) 각각의 권선(23) 인덕터를 이루기 때문에, 복수의 인턱터를 포함한다.
도 8은 2개의 카트리지를 포함하는 카트리지 조립체에서 카트리지(20) 간 연결을 직렬과 병렬로 달리하였을 때 발생하는 자기장 세기 비교 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 8의 (다) 및 (마)는 적층된 두 코일이 직렬로 연결되었을 때, 발생하는 자기장 세기를 나타낸 도면이고, 도 8의 (라) 및 (바)는 적층된 두 코일이 병렬로 연결되었을 때, 발생하는 자기장 세기를 나타낸 도면이다. 이에 따르면, 적층된 두 코일이 병렬로 연결되었을 때, 발생하는 자기장 세기를 나타낸 도면이고, 발생하는 자기장 세기가 직렬로 연결할 때 보다 강하게 나타난다.
본 발명의 실시예에 따르면, 카트리지(20) 및 카트리지 조립체(30)는 다양한 방법에 따라 연결될 수 있다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 카트리지(20) 및 카트리지 조립체(30)의 연결 방법의 다양한 실시예들에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 개별 카트리지(20)간 연결 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지(20)간 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다. 전술한 바와 같이, 복수의 카트리지(20) 각각의 권선(23)이 인덕터를 이루며, 이러한 인턱터가 연결되는 것이기 때문에 도 9에서 인턱터 간의 연결로 도시되었다.
도 9의 (사)와 같이, 일 실시예에 따르면, 복수의 카트리지(C1, C2, C3)는 모두 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따르면, (아)와 같이, 복수의 카트리지(C1, C2, C3)는 모두 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 복수의 카트리지(C1, C2, C3) 중 일부는 병렬로 일부는 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면, (자)와 같이, 제1 카트리지(C1)와 제2 카트리지(C2)는 병렬로 연결되고, 제1 카트리지(C1) 및 제2 카트리지(C2)는 제3 카트리지(C3)와 직렬로 연결될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, (차)와 같이, 제1 카트리지(C1)와 제2 카트리지(C2) 및 제3 카트리지(C3)가 직렬로 연결되고, 제2 카트리지(C2)와 제3 카트리지(C3)는 병렬로 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, (카)와 같이, 제1 카트리지(C1)와 제3 카트리지(C3)는 병렬로 연결되고, 제1 카트리지(C1) 및 제3 카트리지(C3)는 제2 카트리지(C2)와 직렬로 연결될 수 있다.
이와 같이, 카트리지 조립체(30)에 포함된 복수의 카트리지(20: C1, C2, C3)는 복수의 카트리지(20: C1, C2, C3) 전체가 직렬로 연결되거나, 복수의 카트리지(20: C1, C2, C3) 전체가 병렬로 연결되거나, 복수의 카트리지(20: C1, C2, C3)가 병렬과 직렬이 혼합되어 연결될 수 있다.
특히, 모든 예가 도시되지는 않았지만, 카트리지 조립체(30)에 포함된 복수의 카트리지(20: C1, C2, C3)는 배열과 순서를 달리하여 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 조립체(30) 간의 연결에 대해서 설명하기로 한다. 도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지 조립체(30) 간의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
복수의 카트리지 조립체(30) 각각은 모터의 상을 형성하며, 도 10에 3 상(phases) 모터의 12개의 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4, TB1, TB2, TB3, TB4, TC1, TC2, TC3, TC4)가 고정자를 형성하는 예를 도시하였다. 여기서, 도면 부호 TA1, TA2, TA3, TA4가 제1 상, 도면 부호 TB1, TB2, TB3, TB4가 제2 상, 그리고 도면 부호 TC1, TC2, TC3, TC4가 제3 상을 나타낸다.
3 상 구성을 위해 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4 / TB1, TB2, TB3, TB4 / TC1, TC2, TC3, TC4) 간은 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다. 이는 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4 / TB1, TB2, TB3, TB4 / TC1, TC2, TC3, TC4)가 동일 신호에 반응하도록 하기 위한 것이다.
일례로, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 동일한 상을 가지는 TA1, TA2, TA3, TA4는 모두 직렬로 연결될 수 있다. 다른 예로, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 동일한 상을 가지는 TA1, TA2, TA3, TA4는 모두 병렬로 연결될 수 있다.
결국, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4 / TB1, TB2, TB3, TB4 / TC1, TC2, TC3, TC4)가 연결된 후, 각 상은 하나의 노드에서 전기적으로 연결된다.
일례로, 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 상의 카트리지 조립체(TA1, TA2, TA3, TA4)가 모두 직렬로 연결되고, 제2 상의 카트리지 조립체(TB1, TB2, TB3, TB4)가 모두 직렬로 연결되고, 제3 상의 카트리지 조립체(TC1, TC2, TC3, TC4)가 모두 직렬로 연결된 후, 하나의 노드(Ns)에서 전기적으로 연결된다.
다른 예로, 도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 상의 카트리지 조립체(TA1, TA2, TA3, TA4)가 모두 병렬로 연결되고, 제2 상의 카트리지 조립체(TB1, TB2, TB3, TB4)가 모두 병렬로 연결되고, 제3 상의 카트리지 조립체(TC1, TC2, TC3, TC4)가 모두 병렬로 연결된 후, 하나의 노드(Np)에서 전기적으로 연결된다.
한편, 복수의 카트리지 조립체(30) 각각은 하나의 극을 가지며, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30) 간에 전기적으로 연결된다.
도 13의 (M)을 살펴보면, 12개의 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4, TB1, TB2, TB3, TB4, TC1, TC2, TC3, TC4) 각각이 모두 서로 다른 극을 형성할 수 있다. 도 14의 (m)을 살펴보면, 12개의 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4, TB1, TB2, TB3, TB4, TC1, TC2, TC3, TC4) 각각이 모두 서로 다른 극을 형성할 때, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TA3, TA4 / TB1, TB2, TB3, TB4 / TC1, TC2, TC3, TC4)가 전기적으로 연결된다.
또한, 도 13의 (N)을 살펴보면, 12개의 카트리지 조립체(30: TA1, TA2, TB1, TB2, TC1, TC2) 중 2개씩 동일한 극을 나타내어, 6개의 극(TA1, TA2, TB1, TB2, TC1, TC2)을 형성할 수 있다. 이때에도, 도 14의 (n)을 살펴보면, 동일한 상을 가지는 카트리지 조립체(30: TA1, TA2 / TB1, TB2 / TC1, TC2)가 전기적으로 연결된다.
한편, 고정자의 가상의 원주는 복수의 레이어로 구분될 수 있다. 이러한 경우에 대해서 설명하기로 한다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 레이어를 가지는 고정자(250)에 대해서 설명하기로 한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 가상의 원주는 복수의 레이어, 즉, 제1 레이어(L1) 및 제2 레이어(L2)로 구분될 수 있다. 이때, 복수의 카트리지 조립체(30) 각각의 복수의 카트리지(20)를 구성하는 인덕터는 복수의 레이어(L1, L2)에 분배되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 레이어(L1, L2)는 극 수가 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 레이어(L1)의 경우, 극 수는 12개이지만, 제2 레이어(L2)의 극 수는 6개가 될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 프레임
11 : 회전자 삽입구멍
20 : 카트리지
21 : 카트리지 코어
23 : 권선
25 : 수지 봉합부
30 : 카트리지 조립체
50, 250 : 고정자
60 : 회전자 코어
61 : 고정자 삽입구멍
63 : 회전축
70 : 영구자석
80, 180 : 회전자
100, 200 : BLDC 모터

Claims (12)

  1. 프레임; 및
    각각에 권선이 미리 권취되어 인덕터가 형성된 카트리지가 상기 프레임의 중심을 향하도록 복수개 적층된 카트리지 조립체로서, 복수의 카트리지의 인턱터가 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되면서 상기 프레임의 중심에 대한 가상의 원주 상의 복수의 위치에 배열되는 복수의 카트리지 조립체;
    를 포함하는 BLDC 모터의 고정자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 적어도 하나의 상을 가지며,
    동일한 상을 가지는 카트리지 조립체 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 고정자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는
    배열과 순서를 달리하여 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 고정자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는
    상기 복수의 카트리지 전체가 직렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 전체가 병렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 병렬과 직렬이 혼합되어 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 고정자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가상의 원주는 복수의 레이어로 구분되며,
    상기 복수의 카트리지 조립체 각각의 복수의 카트리지는 상기 복수의 레이어에 분배되어 배치되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 고정자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는,
    기둥 형상을 갖는 카트리지 코어;
    상기 카트리지 코어의 외주면에 권취된 상기 권선; 및
    상기 권선이 권치된 상기 카트리지 코어의 외주면을 수지로 봉합하는 수지 봉합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 고정자.
  7. 전류가 흐르는 권선이 권취되는 고정자;
    상기 권선과의 상호작용에 의한 전자기력을 발생시킬 수 있도록 영구자석을 구비하는 회전자;를 포함하고,
    상기 고정자는,
    프레임; 및
    각각에 권선이 미리 권취되어 인덕터가 형성된 카트리지가 상기 프레임의 중심을 향하도록 복수개 적층된 카트리지 조립체로서, 복수의 카트리지의 인턱터가 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되면서 상기 프레임의 중심에 대한 가상의 원주 상의 복수의 위치에 배열되는 복수의 카트리지 조립체;
    를 포함하는 BLDC 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 카트리지 조립체 각각은 적어도 하나의 상을 가지며,
    동일한 상을 가지는 카트리지 조립체 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는
    배열과 순서를 달리하여 상호 간에 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가상의 원주는 복수의 레이어로 구분되며,
    상기 복수의 카트리지 조립체 각각의 복수의 카트리지는 상기 복수의 레이어에 분배되어 배치되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 카트리지 조립체에 포함된 복수의 카트리지는
    상기 복수의 카트리지 전체가 직렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 전체가 병렬로 연결되거나, 상기 복수의 카트리지 병렬과 직렬이 혼합되어 연결되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터.
  12. 제7항에 있어서, 상기 카트리지는,
    기둥 형상을 갖는 카트리지 코어;
    상기 카트리지 코어의 외주면에 권취된 상기 권선; 및
    상기 권선이 권치된 상기 카트리지 코어의 외주면을 수지로 봉합하는 수지 봉합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터.
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