KR102351855B1 - 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터는, 로터, 상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되는 n개의 코어(n은 6보다 큰 자연수)를 포함하는 스테이터, 상기 코어 각각을 감싸도록 권선되며, 서로 엔드턴에 의해 연결되는 n개의 코일유닛, 상기 n개의 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 제1도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하는 제1입력단자부 및 상기 제1입력단자부가 연결된 3개의 코일유닛 외의 다른 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 상기 제1도전체와 이종의 제2도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하여, 상기 제1입력단자부와 함께 6상 입력단을 형성하는 제2입력단자부를 포함한다.

Description

다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터{6-Phase Motor Having Connector Foaming Multi Electric Conductor}

본 발명은 구동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하여 고속 구동 및 저속 구동에 걸친 전 구간에서 고효율을 얻을 수 있도록 설계된 6상 구동모터에 관한 것이다.

일반적으로 3상 교류 전기는 단상 교류 정현파 3개, 즉 R상, S상, T상이 서로 위상각 120°를 가지며 진행하는 교류의 형태를 말한다. 그리고 이와 같은 3상 교류 전기로 구동하는 3상 구동모터는 스테이터의 권선에 회전자계를 생성시키고, 이와 같은 회전자계를 따라 로터가 회전되는 구조를 가진다.

구체적으로 3상 구동모터는 스테이터에 구비되는 복수 개의 코어 사이에 다수의 슬롯들을 형성하고 있으며, 그 슬롯 내에는 코일이 권선된다. 따라서 스테이터에 구비된 코일에 교류 전류를 인가하게 되면, 스테이터에서는 회전 자기장을 발생시키게 되며, 회전 자기장에 의하여 로터에 회전 토크를 발생시킬 수 있다.

이와 같은 3상 구동모터에 적용되는 코일은 전체적으로 동일한 재질로 이루어지는 것이 일반적이다. 예컨대, 코일이 일괄적으로 구리 재질로 형성될 경우에는 저속 고효율 효과를 얻을 수 있으며, 알루미늄 재질로 형성될 경우에는 고속 고효율 효과를 얻을 수 있다.

따라서 종래의 구동모터는, 코일의 재질에 따라 구동모터가 적용되는 분야가 제한되는 문제가 있었다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

일본공개특허 제2006-203957호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 구동모터를 6상으로 설계하고, 3상을 한 그룹으로 하여 서로 다른 도전체 재질을 적용함에 따라 전 구간에 걸쳐 고효율을 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터는, 로터, 상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되는 n개의 코어(n은 6보다 큰 자연수)를 포함하는 스테이터, 상기 코어 각각을 감싸도록 권선되며, 서로 엔드턴에 의해 연결되는 n개의 코일유닛, 상기 n개의 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 제1도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하는 제1입력단자부 및 상기 제1입력단자부가 연결된 3개의 코일유닛 외의 다른 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 상기 제1도전체와 이종의 제2도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하여, 상기 제1입력단자부와 함께 6상 입력단을 형성하는 제2입력단자부를 포함한다.

이때 상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부는 상기 스테이터의 중심점을 기준으로 서로 반대 측에 위치한 코어에 권선된 코일유닛에 연결될 수 있다.

그리고 상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부 각각은, 서로 연속하게 인접한 3개의 코일유닛에 연결될 수 있다.

여기서 상기 제1도전체는 상기 제2도전체보다 도전성이 높은 재질로 형성될 수 있다.

한편 상기 로터가 기 설정된 기준속도 미만으로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어되며, 상기 로터가 기 설정된 기준속도 이상으로 구동되는 경우, 상기 제2입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어될 수 있다.

더불어 상기 로터가 상기 기준속도보다 높은 최대속도로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어될 수 있다.

이때 상기 제1도전체는 구리 재질을 포함하며, 상기 제2도전체는 알루미늄 재질을 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1입력단자부의 입력단 및 상기 제2입력단자부의 입력단은, 상기 코일유닛과 연결되는 코일연결부, 일단이 상기 엔드턴과 평행하도록 상기 코일연결부로부터 직각을 이루도록 연결되며, 소정 길이만큼 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 타단으로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터는, 구동모터를 6상으로 설계하고, 3상을 한 그룹으로 하여 서로 다른 도전체 재질을 적용함에 따라, 저속에서부터 고속에 이르기까지 전체 구간에 걸쳐 고효율을 제공할 수 있는 장점을 가진다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터에 있어서, 제1입력단자부의 모습을 나타낸 도면; 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터에 있어서, 제2입력단자부의 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기는 로터(100), 스테이터(200), 코일유닛(300), 제1입력단자부(500) 및 제2입력단자부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 스테이터(200)는 링 형상의 내주부(210)와, 코일유닛(300)이 장착되는 n개의 코어(n은 6보다 큰 자연수)를 포함하며, 이와 같은 코어는 내주부(210)의 둘레를 따라 복수 개가 배열된다.

그리고 상기 로터(100)는 상기 스테이터(200)를 둘레를 감싸는 형태로 구비되는 외주부(110)와, 상기 외주부(110) 및 상기 스테이터(200) 사이에 구비되는 복수 개의 영구자석(120)을 포함한다. 여기서 영구자석(120)은 계자권선으로 대체될 수도 있음은 물론이다.

즉 본 실시예에 따른 전동기는 회전되는 로터(100)가 스테이터(200)의 외측에 구비되는 형태를 가지며, 상기 로터(100)는 회전 구동력을 전달하고자 하는 대상에 연결될 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 스테이터(200)의 내주부(210) 내측에는, 상기 스테이터(200)를 고정시키기 위한 외부 구조물이 삽입되는 중공(212)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 내주부(210)의 내주면에는 외부 구조물과 결합되어 상기 스테이터(200)의 회전을 방지하는 회전방지돌기(214)가 더 구비된다.

더불어 이와 같은 스테이터(200)에 구비되는 n개(n은 6보다 큰 자연수)의 코일유닛(300)은 각각의 코일유닛(300)을 서로 연결하는 엔드턴(400)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 상기 n개의 코일유닛(300) 중 선택된 3개의 코일유닛(300)에는 제1입력단자부(500)가, 그리고 또 다른 3개의 코일유닛(300)에는 제2입력단자부(600)가 각각 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터에 있어서, 제1입력단자부(500)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 6상 구동모터에 있어서, 제2입력단자부(600)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1입력단자부(500)는 상기 n개의 코일유닛(300) 중 선택된 3개의 코일유닛(300)에 각각 연결되며, 제1도전체 재질로 형성되는 입력단(510, 520, 530)을 포함한다. 이들은 이하 설명의 편의를 위해 각각 제1-1입력단(510), 제1-2입력단(520) 및 제1-3입력단(530)으로 칭하도록 한다.

또한 상기 제2입력단자부(600)는 상기 제1입력단자부(500)가 연결된 3개의 코일유닛(300) 외의 다른 코일유닛(300) 중 선택된 3개의 코일유닛(300)에 각각 연결되며, 상기 제1도전체와 이종의 제2도전체 재질로 형성되는 입력단(610, 620, 630)을 포함한다. 이들은 이하 설명의 편의를 위해 각각 제2-1입력단(610), 제2-2입력단(620) 및 제2-3입력단(630)으로 칭하도록 한다.

즉 이에 따라 상기 제1입력단자부(500) 및 상기 제2입력단자부(600)는 함께 6상 입력단을 형성할 수 있다.

특히 본 실시예에서 상기 제1입력단자부(500) 및 상기 제2입력단자부(600)는 상기 스테이터(200)의 중심점을 기준으로 서로 반대 측에 위치한 코어에 권선된 코일유닛(300)에 연결된 형태를 가진다.

이와 같이 하는 이유는 제1입력단자부(500) 및 제2입력단자부(600)의 이격 거리를 최대로 확보하여 각각의 연결 구조가 서로 간섭되지 않도록 하고, 구동모터 전체의 무게중심이 일측으로 편심되지 않도록 하기 위해서이다.

또한 상기 제1입력단자부(500)의 입력단(510, 520, 530)과 상기 제2입력단자부(600)의 입력단(610, 620, 630) 각각은, 서로 연속하게 인접한 3개의 코일유닛(300)에 연결될 수 있다.

이는 상기 제1입력단자부(500) 및 상기 제2입력단자부(600)가 점유하는 면적을 최소화하고, 결선 구조를 가능한 단순화하기 위한 것이다.

한편 본 실시예에서 상기 제1입력단자부(500)의 제1-1입력단(510)과 제1-3입력단(530)은, 각각 상기 코일유닛(300)의 연결부(330)와 연결되는 코일연결부(512, 532)와, 일단이 상기 엔드턴(400)과 평행하도록 상기 코일연결부(512, 532)로부터 직각을 이루도록 연결되며, 소정 길이만큼 연장되는 연장부(514, 534)와, 상기 연장부(514, 534)의 타단으로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부(516, 536)을 포함하는 형태를 가진다.

또한 상기 제1입력단자부(500)의 제1-2입력단(520)은, 상기 코일유닛(300)의 연결부(330)과 연결되는 코일연결부(522)와, 상기 코일연결부(522)로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부(526)을 포함하는 형태를 가지며, 연장부가 생략된 형태를 가진다.

이에 따라 상기 제1-1입력단(510), 제1-2입력단(520) 및 제1-3입력단(530)은 각각의 전원연결부(516, 526, 536)가 평행한 형태로 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되므로, 보다 간소한 결선 구조를 가질 수 있다.

마찬가지로 본 실시예에서 상기 제2입력단자부(600)의 제2-1입력단(610)과 제2-3입력단(630)은, 각각 상기 코일유닛(300)의 연결부(330)와 연결되는 코일연결부(612, 632)와, 일단이 상기 엔드턴(400)과 평행하도록 상기 코일연결부(612, 632)로부터 직각을 이루도록 연결되며, 소정 길이만큼 연장되는 연장부(614, 634)와, 상기 연장부(614, 634)의 타단으로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부(616, 636)을 포함하는 형태를 가진다.

또한 상기 제2입력단자부(600)의 제2-2입력단(620)은, 상기 코일유닛(300)의 연결부(330)과 연결되는 코일연결부(622)와, 상기 코일연결부(622)로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부(626)을 포함하는 형태를 가지며, 연장부가 생략된 형태를 가진다.

이에 따라 상기 제2-1입력단(610), 제2-2입력단(620) 및 제2-3입력단(630)은 각각의 전원연결부(616, 626, 636)가 평행한 형태로 스테이터(200)의 측 방향으로 연장되므로, 제1입력단자부(500)와 같이 보다 간소한 결선 구조를 가질 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 상기 제1입력단자부(500)는 제1도전체 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제2입력단자부(600)는 제1도전체와는 이종의 제2도전체 재질로 형성될 수 있다.

여기서 상기 제1도전체는 상기 제2도전체보다 도전성이 높은 재질로 형성될 수 있으며, 이에 따라 본 실시예의 6상 구동모터는 상기 로터(100)가 기 설정된 기준속도 미만으로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부(500)를 통해 전류를 인가하도록 제어될 수 있으며, 상기 로터(100)가 기 설정된 기준속도 이상으로 구동되는 경우에는, 상기 제2입력단자부(600)를 통해 전류를 인가하도록 제어될 수 있다.

한편 본 실시예의 6상 구동모터는 상기 로터(100)가 상기 기준속도보다 높은 최대속도로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부(500) 및 상기 제2입력단자부(600) 모두를 통해 전류를 인가하도록 제어될 수 있다.

즉 본 실시예의 6상 구동모터는 저속에서 고도전성의 제1입력단자부(500)를 통해 전류가 인가되며, 고속에서는 저도전성의 제2입력단자부(600)를 통해 전류가 인가되고, 최대 출력에서는 제1입력단자부(500) 및 제2입력단자부(600) 모두를 통해 전류가 인가되는 선택적 전류 인가 특징을 가질 수 있으며, 이는 교류저항 문제를 해결하여 전 구간에 걸쳐 고효율성을 가지도록 하기 위한 것이다.

특히 본 실시예에서 상기 제1도전체는 구리 재질을 포함하며, 상기 제2도전체는 알루미늄 재질을 포함하는 것으로 하였으나, 이는 본 실시예에 의해 제한되는 것이 아님은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

110: 외주부
120: 영구자석
200: 스테이터
210: 내주부
212: 중공
214: 회전방지돌기
300: 코일유닛
400: 엔드턴
500: 제1입력단자부
510: 제1-1입력단
520: 제1-2입력단
530: 제1-3입력단
600: 제2입력단자부
610: 제2-1입력단
620: 제2-2입력단
630: 제2-3입력단

Claims (8)

1. 로터;
   상기 로터의 둘레를 감싸도록 구비되는 n개의 코어(n은 6보다 큰 자연수)를 포함하는 스테이터;
   상기 코어 각각을 감싸도록 권선되며, 서로 엔드턴에 의해 연결되는 n개의 코일유닛;
   상기 n개의 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 제1도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하는 제1입력단자부; 및
   상기 제1입력단자부가 연결된 3개의 코일유닛 외의 다른 코일유닛 중 선택된 3개의 코일유닛에 각각 연결되며, 상기 제1도전체와 이종의 제2도전체 재질로 형성되는 입력단을 포함하여, 상기 제1입력단자부와 함께 6상 입력단을 형성하는 제2입력단자부;
   를 포함하며,
   상기 제1입력단자부의 입력단 및 상기 제2입력단자부의 입력단은,
   상기 코일유닛과 연결되는 코일연결부;
   일단이 상기 엔드턴과 평행하도록 상기 코일연결부로부터 직각을 이루도록 연결되며, 소정 길이만큼 연장되는 연장부; 및
   상기 연장부의 타단으로부터 기 설정된 각도를 이루도록 연결되어 상기 스테이터의 측 방향으로 연장되며, 외부의 전원과 연결되는 전원연결부;
   중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부는 상기 스테이터의 중심점을 기준으로 서로 반대 측에 위치한 코어에 권선된 코일유닛에 연결되는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부 각각은, 서로 연속하게 인접한 3개의 코일유닛에 연결되는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1도전체는 상기 제2도전체보다 도전성이 높은 재질로 형성되는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 로터가 기 설정된 기준속도 미만으로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어되며,
   상기 로터가 기 설정된 기준속도 이상으로 구동되는 경우, 상기 제2입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어되는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 로터가 상기 기준속도보다 높은 최대속도로 구동되는 경우, 상기 제1입력단자부 및 상기 제2입력단자부를 통해 전류를 인가하도록 제어되는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1도전체는 구리 재질을 포함하며, 상기 제2도전체는 알루미늄 재질을 포함하는,
   다중 도전체 재질의 입력단을 포함하는 6상 구동모터.
8. 삭제

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