KR102291732B1 - 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수 개의 티스를 포함하고 상기 티스 사이에 권선공간을 포함하는 스테이터 코어와, 상기 티스에 감기는 코일과, 상기 티스에 장착되어 상기 코일과 상기 스테이터 코어를 절연하는 인슐레이터를 포함하는 스테이터; 상기 스테이터의 내측에 배치되는 로터;및 상기 로터에 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 안착되는 안착홈부을 포함하고, 상기 안착홈부는 원주 방향을 기준으로 상기 티스의 중심을 지나는 반경 방향 기준선을 중심으로 비대칭 되게 배치되는 모터를 제공하여, 비대칭 권선 방식을 구현하면서도 인슐레이터의 부품수를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

모터{Motor}

본 발명은 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스테이터의 티스에 장착된 인슐레이터에 코일이 권선되는 모터에 관한 것이다.

모터의 경우, 회전 가능하게 형성되는 샤프트와, 샤프트에 결합되는 로터와, 하우징 내측에 고정되는 스테이터가 마련되는데, 로터의 둘레를 따라 간극을 두고 스테이터가 설치된다. 그리고 스테이터에는 회전 자계를 형성하는 코일이 권선되어 로터와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터의 회전을 유도한다.

스테이터는 복수의 스테이터 코어를 포함하여 이루어질 수 있으며, 스테이터 코어는 복수 개의 티스를 포함하는 강판이 적층되어 구성될 수 있다. 각각의 티스에는 사이에 권선공간이 형성되며, 각 티스에 코일이 감기게 된다. 이때, 인슐레이터가 티스에 장착되어 코일과 스테이터 코일을 절연시킨다.

일반적으로 모터의 성능을 높이기 위해서는 권선공간에 코일의 권선수를 늘리거나 코일의 직경을 늘려야 한다. 그러나 스테이터의 티스 사이에 형성되는 권선공간은 그 크기가 한정되어 있다. 이러한 공간적인 제약을 극복하기 위하여 인접하는 티스에 감기는 코일의 권선 형태를 비대칭으로 구현하는 권선 방식이 있다.

그러나 비대칭 권선 방식을 구현하기 위해서는 인접하는 인슐레이터의 형상이 상호 상이하여야 한다. 때문에 인슐레이터의 종류가 늘어나게 되는 문제점이 있다. 예를 들어, 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터가 상호 결합되어 이루어지는 인슐레이터에 있어서, 비대칭 권선 방식을 구현하기 위해서는 적어도 상부 인슐레이터는 코일의 안착홈이 상이한 2개의 상부 인슐레이터가 구비되어야 하기 때문에 비대칭 권선 방식을 구현하는 인슐레이터는 모두 3종류의 부품이 필요하게 된다.

때문에 부품 증가에 따른 제조 비용 증가하고 관리가 어려워 지는 문제점이 있으며, 권선하는 설비가 복잡해 지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비대칭 권선 방식을 구현하면서도 인슐레이터의 부품수를 줄일 수 있는 모터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수 개의 티스를 포함하고 상기 티스 사이에 권선공간을 포함하는 스테이터 코어와, 상기 티스에 감기는 코일과, 상기 티스에 장착되어 상기 코일과 상기 스테이터 코어를 절연하는 인슐레이터를 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 로터 및 상기 로터에 결합하는 샤프트를 포함하고, 상기 인슐레이터는 상기 코일이 안착되는 안착홈부을 포함하고, 상기 안착홈부는 원주 방향을 기준으로 상기 티스의 중심을 지나는 반경 방향 기준선을 중심으로 비대칭 되게 배치되는 모터를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 안착홈부는 상기 반경 방향 기준선을 중심으로 상기 티스의 일측에 배치되는 제1 패턴부와 상기 티스의 타측에 배치되는 제2 패턴부를 포함하고, 상기 인슐레이터는 원주 방향을 따라 상기 제1 패턴부와 상기 제2 패턴부가 교번적으로 배치되도록 복수 개의 상기 티스에 각각 장착될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 패턴부 및 상기 제2 패턴부 중 어느 하나에서 반경 방향을 기준으로 안착홈부 사이에 비대칭 유발구간이 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 패턴부 및 상기 제2 패턴부는 5개의 안착홈부로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 비대칭 유발구간은 상기 5개의 안착홈부 중 반경 방향을 기준으로 내측에서 외측에서 내측으로 3번째 안착홈부와 4번째 안착홈부 사이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 5개의 안착홈부 중 외측에서 내측으로, 1번째 안착홈부, 2번째 안착홈부 및 3번째 안착홈부는 상기 반경 반향 기준선을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 비대칭 유발구간의 폭은 상기 코일의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 인슐레이터는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터가 결합되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인슐레이터의 안착홈부의 일측과 타측이 비대칭이 되도록 구성하고, 비대칭인 안착홈부의 제1 패턴부와 제2 패턴부가 원주 방향을 따라 교번적으로 배치되도록 인슐레이터를 티스에 장착함으로써, 비대칭 권선 방식을 구현하면서도 인슐레이터의 부품수를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 모터의 인슐레이터를 도시한 도면,
도 3은 도 1에서 도시한 모터의 권선 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 1에서 도시한 모터의 권선 순서를 도시한 도면,
도 5는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터는, 스테이터(100)와, 로터(200)와, 샤프트(300)를 포함할 수 있다.

스테이터(100)는 복수의 스테이터 코어(Stator Core)(110)를 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스테이터 코어(110)는, 환형의 요크 부분과, 둘레 방향을 따라 배치되고 요크로부터 직경 방향 내측을 향해 등각도 간격으로 돌출되는 티스의 부분을 포함하는 복수의 강판을 적층하여 구성될 수 있다. 회전 자계를 형성하는 코일(120)이 이러한 티스에 감길 수 있다. 이때, 인슐레이터(130)를 통해 코일(120)은 절연될 수 있다.

인슐레이터(130)는 스테이터 코어(110)의 상측 및 하측에 각각 결합되어, 티스에 권선되는 코일(120)이 스테이터 코어(110)와 통전되지 않도록 절연하는 역할을 수행한다. 이러한 인슐레이터(130)는 수지재질로 형성될 수 있다.

로터(300)는 스테이터(200)의 내측에 배치된다. 로터(300)는 로터 코어에 마그네트가 결합되어 구성될 수도 있고, 경우에 따라, 로터 코어와 마그네트가 일체로 구성될 수도 있다. 또한 로터(300)는 마그네트가 로터 코어의 외주면에 결합되는 타입으로 구성될 수 있거나, 마그네트가 로터 코어의 포켓에 삽입되는 타입으로 구성될 수 있다. 로터(300)의 상측에는 로터(300)의 위치 정보 획득을 위한 센싱 마그네트가 플레이트에 결합되어 설치되거나, 이와 유사한 로터 위치 감지수단이 설치될 수 있다.

스테이터(100)에 감긴 코일에 전류가 공급되면, 로터(200)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(200)의 회전을 유도한다. 로터(200)가 회전하면 샤프트(300)가 회전하면서 동력을 제공한다.

도 2는 도 1에서 도시한 모터의 인슐레이터를 도시한 도면이다. 이러한, 도 2는 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 2를 참조하면, 인슐레이터(130)는 스테이터 코어(110)에 돌출 형성되는 티스(111)에 장착될 수 있다. 인슐레이터(130)는 코일(120)이 스테이터 코어(110)와 통전되지 않도록 절연하는 역할을 수행한다.

이러한 인슐레이터(130)에는 권선과정 중에 코일(120)이 안착되는 안착홈부(140)가 마련된다. 안착홈부(140)는 인슐레이터(130)의 표면에 오목하게 형성되어 코일(120)의 권선을 가이드 하는 역할을 한다. 인슐레이터(130)는 크게 수평하게 형성되는 상면 및 하면 그리고 수직하게 길게 형성되는 양 측면으로 구분될 수 있는데, 안착홈부(140)는 이 양 측면에 형성될 수 있다.

안착홈부(140)의 크기 및 간격 그리고 개수는 코일(120)의 직경 및 권선수에 대응하여 달리 설정될 수 있다.

한편, 안착홈부(140)는 반경 방향 기준선(C)을 비대칭 되게 배치될 수 있다 이는 비대칭 권선방식을 구현하기 위함이다. 여기서, 반경 방향 기준선(C)은 원주 방향을 기준으로 티스(111)의 중심을 지나며 반경 방향으로 형성되는 가상의 기준선을 의미한다.

이 반경 방향 기준선(C)을 기준으로 안착홈부(140) 중 티스(111)의 일측에 배치되는 안착홈부(140)들의 패턴을 제1 패턴부(141)라 하고, 티스(111)의 타측에 배치되는 안착홈부(140)들의 패턴을 제2 패턴부(142)라 칭한다.

이 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)는 반경 방향 기준선(C)을 기준으로 비대칭이다. 구체적으로, 일례로서, 제1 패턴부(141) 및 제2 패턴부(142)는 각각 5개의 안착홈부(141a,141b,141c,141d,141e)가 마련될 수 있는데, 제1 패턴부(141)의 5개의 안착홈부(141a,141b,141c,141d,141e) 사이에 비대칭 유발구간(143)이 형성될 수 있다. 비대칭 유발구간(143)은 제2 패턴부(142)에 없는 것으로, 인슐레이터(130)의 표면 중 안착홈부가 형성되는 않는 평평한 구간을 의미한다. 그리고 비대칭 유발구간(143)의 폭은 코일(120)의 직경보다 작게 형성된다.

일례로서, 비대칭 유발구간(143)은 5개의 안착홈부(141a, 141b, 141c, 141d, 141e) 중 반경 방향을 기준으로 외측에서 내측으로 3번째 안착홈부(141c)와 4번째 안착홈부(141d) 사이에 배치될 수 있다.

그리고 5개의 안착홈부(141a, 141b, 141c, 141d, 141e) 중 외측에서 내측으로, 1번째 안착홈부(141a), 2번째 안착홈부(141b) 및 3번째 안착홈부(141c)는 반경 반향 기준선(C)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

도 3은 도 1에서 도시한 모터의 권선 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에서 도시한 모터의 권선 순서를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)의 권선된 코일(120)의 위치가 상이함을 알 수 있다. 구체적으로, 스타트단에서 시작하여 1턴에서 3턴 까지는 반경 방향 기준선(C)을 중심으로 대칭되게 권선 작업이 이루어지나, 4턴과 5턴은 비대칭 유발구간(143)으로 인하여 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)의 코일(120)의 권선 위치가 달라진다. 즉, 3턴과 4턴이 진행되는 동안 제1 패턴부(141)에서 간격이 발생한다.

이 간격에 6턴에 의한 다음 층 코일(120)이 권선 배치되고 7턴 후 엔드단으로 연결된다. 때문에 6턴에 의한 다음 층 코일(120)에 대한 권선 배치 위치가 제1 패턴부(141)보다 반경 방향을 기준으로 바깥쪽에 위치하게 된다.

이때, 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)가 원주 방향을 기준으로 교번적으로 배치되도록 인슐레이터(130)가 티스(111)에 장착되기 때문에, 상호 인접하는 티스(111A,111B) 사이에 형성되는 권선공간의 원주방향 중심을 지나며 반경 방향으로 형성되는 기준선(L)을 기준할 때, 권선 상태가 비대칭으로 구현되어 코일(120)의 점적율을 높일 수 있게 된다.

즉, 티스(111) 사이에 형성되는 모든 권선공간에서 안착홈부(140)의 위치가 상이한 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)가 마주보고 배치되기 때문에, 결과적으로, 제1 패턴부(141)와 제2 패턴부(142)가 상이한 한 종류의 인슐레이터(130)만으로 권선 방식을 비대칭으로 구현하는 것이 가능하다.

도 5는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 인슐레이터(130)는 상호 결합되는 상부 인슐레이터(130A)와 하부 인슐레이터(130B)로 이루어질 수 있다. 종래와 달리, 상호 인접하는 2개의 티스(111A,111B)에 각각 동일한 상부 인슐레이터(130A)와 하부 인슐레이터(130B)를 장착시켜 앞서 설명한 바와 같이 권선 방식을 비대칭으로 구현하는 것이 가능하다.

즉, 종래에는 비대칭 권선을 구현하기 위하여 2개의 티스(111A,111B)에 동일한 하부 인슐레이터(130B)를 장착하고, 각각의 하부 인슐레이터(130B)에 안착홈이 상이하게 형성된 2개의 상부 인슐레이터(130A)를 각각 결합시켜 비대칭 권선 방식을 구현하였기 때문에 모두 3종류의 인슐레이터 부품이 필요하였다. 그러나, 본 발명의 인슐레이터(130)는 상부 인슐레이터(130A)와 하부 인슐레이터(130B)로 이루어지는 2종류의 인슐레이터 부품만으로 권선 방식을 비대칭으로 구현할 수 있기 때문에 부품수를 줄일 수 있는 이점이 있다

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 모터에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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: 스테이터
110: 스테이터 코어
111: 티스
120: 코일
130: 인슐레이터
140: 안착홈부
141: 제1 패턴부
142: 제2 패턴부
143: 비대칭 유발구간
200: 로터
300: 샤프트

Claims (8)

1. 복수 개의 티스를 포함하고 상기 티스 사이에 권선공간을 포함하는 스테이터 코어와, 상기 티스에 감기는 코일과, 상기 티스에 장착되어 상기 코일과 상기 스테이터 코어를 절연하는 인슐레이터를 포함하는 스테이터;
   상기 스테이터의 내측에 배치되는 로터; 및
   상기 로터에 결합하는 샤프트를 포함하고,
   상기 인슐레이터는 상기 코일이 안착되는 안착홈부을 포함하고, 상기 안착홈부는 원주 방향을 기준으로 상기 티스의 중심을 지나는 반경 방향 기준선을 중심으로 비대칭되게 배치되고,
   상기 안착홈부는 상기 반경 방향 기준선을 중심으로 상기 티스의 일측에 배치되는 제1 패턴부와 상기 티스의 타측에 배치되는 제2 패턴부를 포함하고,
   상기 제1 패턴부 및 상기 제2 패턴부은 원주 방향으로 마주하도록 배치되고,
   상기 코일은 상기 제1 패턴부에 배치되는 제1 부 및 상기 제1 부와 갭을 두고 반경 방향으로 이격 배치되는 제2 부 및 상기 제2 패턴부에 배치되는 제3 부를 포함하고,
   상기 갭은 상기 제3 부와 원주 방향으로 오버랩되는 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 갭의 반경방향 폭은 상기 코일의 직경보다 큰 모터.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 패턴부 및 상기 제2 패턴부 중 어느 하나에서 반경 방향을 기준으로 안착홈부 사이에 비대칭 유발구간이 배치되는 모터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 패턴부 및 상기 제2 패턴부는 5개의 안착홈부로 이루어지는 모터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 비대칭 유발구간은 상기 5개의 안착홈부 중 반경 방향을 기준으로 외측에서 내측으로 3번째 안착홈부와 4번째 안착홈부 사이에 배치되는 모터.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 5개의 안착홈부 중 외측에서 내측으로, 1번째 안착홈부, 2번째 안착홈부 및 3번째 안착홈부는 상기 티스의 중심을 지나는 반경 반향 기준선을 기준으로 대칭되게 배치되는 모터.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 비대칭 유발구간의 폭은 상기 코일의 직경보다 작게 형성되는 모터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 인슐레이터는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터가 결합되어 이루어지는 모터.

Images