KR102663851B1 - 전기 모터 및 이에 사용되는 코일 커넥터 - Google Patents

전기 모터 및 이에 사용되는 코일 커넥터 Download PDF

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Abstract

코일 커넥터를 구비하는 전기 모터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터는, 마그넷이 설치되는 로터; 상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축; 상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및 상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP) 형성하기 위한 코일 커넥터;를 포함한다.

Description

전기 모터 및 이에 사용되는 코일 커넥터{ELECTRIC MOTOR AND COIL CONNECTOR THEREFORE}
본 발명은 전기 모터 및 이에 사용되는 코일 커넥터에 관한 것이다. 더 자세하게는, 3상 전기 모터의 3상별 코일 권선의 중성점(NP)을 형성하기 위한 종단 처리시, 코일 권선의 연결을 용이하게 할 수 있는 코일 커넥터 및 이를 포함하는 전기 모터에 관한 것이다.
아우터 로터와 같은 전기 모터에는 코일이 권선되는 스테이터와, 상기 스테이터의 외부에 설치되며, 내부에 마그넷이 구비되고 상기 코일에 전원이 인가되어 형성된 회전자계에 의해 회전하는 로터와, 상기 로터와 연결된 회전 샤프트를 포함한다.
상기 스테이터는 복수개의 코어를 포함하고, 각각의 코어는 코일이 권선될 수 있다. 3상 전기 모터의 경우에는 서로 다른 위상을 갖는, 3개의 위상, 즉 U상, V상, W상 별로 서로 다른 코일이 코어에 권선된다. 권선 과정에서 각 상의 코일은 길이의 편차로 인해 중간에 용접 등에 의해 연결이 될 수 있다. 또한, 각 위상별 코일의 인입 및 인출을 위해서 인입핀과 인출핀이 마련되고, 각각의 인입핀과 인출핀은 코일에 용접 등에 의해 연결된다.
모터의 회전 운동에 의해 진동이 발생할 수 있고, 이러한 모터의 작동에 의해 코일의 용접부위는 피로파괴되어 단선될 수 있다. 따라서, 전기 모터의 코일의 인입부와 인출부에서 코일을 견고하게 연결해 줄 수 있는 기구가 필요하다.
KR10-2014-0132216A(2014.11.17.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 모터의 코일의 인입부와 인출부에서 코일을 견고하게 연결해 줄 수 있는 코일 커넥터 및 이를 구비하는 전기 모터를 제공하고자 한다.
또한, 3상 전기 모터의 3상별 코일 권선의 중성점(NP)을 형성하기 위한 종단 처리시, 코일 권선의 연결을 용이하게 할 수 있는 코일 커넥터 및 이를 구비하는 전기 모터를 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터는, 마그넷이 설치되는 로터; 상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축; 상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및 상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP) 형성하기 위한 코일 커넥터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 스크류 방식을 이용하여 상기 코일에 연결될 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 상기 회로기판에 장착되는 지지 프레임; 상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 3상별 각각의 코일이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및 상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지 프레임의, 상기 복수의 코일 삽입부 사이 부분에는, 내측으로 오목한 오목부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 도전성의 연성을 갖는 재질로 형성되어 휘어질 수 있으며, 복수의 상기 코일 삽입부에 삽입된 상기 코일을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 상기 회로기판과 상기 지지 프레임 사이를 전기적으로 절연시키도록 상기 지지 프레임 하부에 부착되는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 전기 모터는, 마그넷이 설치되는 로터; 상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터; 상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축; 상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및 상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 코일의 권선의 인입선에 연결되는 코일 커넥터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 상기 회로기판에 장착되는 지지 프레임; 상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 3상별 각각의 코일의 권선의 인입선이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및 상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 3상 전기 모터에 장착되는 코일 커넥터는, 상기 3상 전기 모터의 회로기판에 장착되는 지지 프레임; 상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 상기 3상별 각각의 코일이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및 상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 커넥터는, 상기 전기 모터의 상기 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코일 커넥터 및 이를 이용하는 전기 모터는, 전기 모터의 코일의 종단부에서의 코일의 연결을 견고하게 할 수 있다.
또한, 전기 모터의 코일의 인입부에서 코일을 견고하게 연결해 줄 수 있다.
또한, 납땜 품질에 의해 권선의 종단부 및 연결부에서 코일이 단선되는 것을 방지하고 양산성을 높이고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 커넥터의 사시도이다.
도 4는 도 3의 코일 커넥터가 전기 모터에 장착되기 위하여 원호형태로 휘어진 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 코일 커넥터에서 코일 고정 전 후의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 커넥터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 코일 커넥터가 전기 모터에 장착되기 위하여 원호형태로 휘어진 모습을 나타내는 도면이다. 도 5는 도 3의 코일 커넥터에서 코일 고정 전 후의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터(100)는, 로터(110), 스테이터(120), 회전축(130), 회로기판(140), 및 코일 커넥터(150)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 전기 모터(100)는 아우터 로터 타입의 인휠 모터일 수 있으며, 로터(110)가 스테이터(120)의 외주에 마련되어 회전될 수 있다. 로터(110)의 하우징 둘레에는 차량의 휠이 장착될 수 있다. 로터(110)의 내주면에는 자기회로를 형성하는 복수의 마그넷(122)이 마련될 수 있다. 복수의 마그넷(122)은 N극과 S극이 교번하여 원주 방향으로 배열되도록 구성될 수 있다. 일례로, 본 실시예에서는 다수의 마그넷(122)은 20개로 구성되어 20극을 구성할 수 있다.
스테이터(120)는 링 형상을 가지고, 로터(110)의 마그넷(122)의 내측에 배치될 수 있다. 스테이터(120)는 3상에 대응하는 코일(122)이 권선되는 복수의 코어(121)를 포함할 수 있다. 복수의 코어(121)는 스테이터(120)의 외측에 마련될 수 있고 다수개의 분할 형태로 마련되어, 스테이터(120)의 원주 방향으로 배열될 수 있다. 각각의 코어(121)에는 코일(122)이 권선될 수 있다.
코일(121)에 전원이 인가되면, 로터(110)는 마그넷(122)의 전극과 스테이터(120)의 전극 변화에 의하여 발생된 회전자계에 의해 회전할 수 있다. 그리고, 회전축(130)은 로터(110)와 함께 회전될 수 있다.
회전축(130)은 로터(110)의 중심부에 결합되며, 회전축(130)의 외주면에 배치된 베어링(132)에 지지된 상태로 스테이터(120)의 내측에 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 로터(110)와 회전축(130)은 휠 커버에 의해 연결될 수 있어, 로터(110)는 회전축(130)을 중심으로 스테이터(120)에 대하여 회전할 수 있다.
한편, 전기 모터(100)의 스테이터(120) 상부에는 회로기판(140)이 배치될 수 있다. 회로기판(140)의 중앙 부분에는 회전축(130)이 삽입될 수 있는 관통부가 마련될 수 있다. 회로기판(140)에는 전기 모터(100)의 구동을 위한 드라이버 IC 및 다수의 아날로그 또는 디지털 소자가 마련될 수 있고, 상기 드라이버 IC 및 다수의 상기 소자들은 회로기판(130)의 원주방향을 따라 배치될 수 있다.
코일 커넥터(150)는 회로기판(140)에 장착되어, 스테이터(120)의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP: Neutral Point)을 형성할 수 있다. 코일 커넥터(150)는 스크류 방식을 이용하여 3상의 코일(121)의 종단부(123: 123-1, 123-2, 123-3)를 연결하고 고정시킬 수 있다. 본 실시예에서는 U, V, W, 3상의 각각의 종단부가 2개씩 있는 구성을 예시적으로 나타냈다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 코일 커넥터(150)는 회로기판(140)에 장착되는 지지 프레임(152), 코일 삽입부(154), 및 스크류(158)를 포함할 수 있다. 코일 삽입부(154)는 지지 프레임(152)으로부터 상방으로 연장 형성되어 3상별 각각의 코일(121)의 종단부(123: 123-1, 123-2, 123-3)가 삽입될 수 있는 개구(156)가 형성될 수 있다. 스크류(158)는 코일 삽입부(154) 내에 코일(121)의 종단부(123)를 고정시키기 위한 것으로, 코일 삽입부(154)의 상부에서 관통 결합되어 상하로 이동할 수 있다. 스크류(158)의 외주면과, 스크류(158)가 관통되는 코일 삽입부(154)의 상부면의 관통홀 내주면에는 상호 나사결합되기 위한 나사산과 나사골이 마련될 수 있다.
지지 프레임(152)은 전체적으로 기다란 형상을 가지고, 지지 프레임(152)의 양단에는 회로기판(140)에 체결되도록, 볼트 등의 체결구가 삽입될 수 있는 체결홀(153)이 마련될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 코일 삽입부(154)는 총 6개가 마련되어, 3상별로 각각, 한 쌍의 코일(121)의 종단부(123)가 연결될 수 있다. 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이, 코일 삽입부(154)의 개구(156)에 코일(121)의 종단부(123)를 삽입한 상태에서 스크류(158)를 돌려서 하방으로 내리게 되면, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 코일(121)의 종단부(123)는 스크류(158)에 의해 눌러지면서 삽입부(154)의 개구(156) 내에서 고정될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 커넥터(150)의 지지 프레임(152)은, 코일 삽입부(154)의 사이 사이에 내측으로 오목하게 파여진 오목부(155)가 마련될 수 있다. 오목부(155) 덕분에 지지 프레임(152)은 원호 형상 등 다양한 곡선 형태로 휘어질 수 있다. 일례로, 지지 프레임(152)의 재질은 전기 도전성이 우수하고 연성의 재질인 구리(Cu)일 수 있다. 지지 프레임(152)이 도전성을 갖기 때문에 코일 커넥터(150)에 연결된 코일(121)의 종단부(123)는 모두 전기적으로 연결되어 중성점을 형성할 수 있다. 또한, 코일 커넥터(150)와 회로기판(140) 사이를 전기적으로 절연시키기 위하여, 지지 프레임(152) 하부에는 절연부재(159)가 부착될 수 있다.
코일 커넥터(150)의 지지 프레임(152)이 휘어진 상태로 회로기판(140)의 원주 방향으로 드라이버 IC, 아날로그 소자 및 디지털 소자를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 따라서, 휘어진 상태의 코일 커넥터(150)는 상기 드라이버 IC나 상기 소자들과 간섭되지 않게 배치될 수 있다.
상술한 실시예에서, 코일 커넥터(150)가 스테이터(120)의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP: Neutral Point)을 형성하기 위해 마련된 것을 예를 들어 설명하였다. 이와 달리, 다른 실시예로서, 코일 커넥터(150)가 스테이터(120)의 코일의 권선의 인입선에 연결되기 위한 것으로 마련될 수도 있다. 이 경우, 도 3에서, 지지 프레임(152)과 코일 삽입부(154)는 비전도성의 재질일 수 있다. 예컨대, 6개의 코일 삽입부(154)는 3상의 각 상(U, V, W)에 대하여 각각 한 쌍의 인입선을 연결하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 지지 프레임(152)은 비전도성의 연성의 재질로서, 도 4에 도시된 바와 같이 휘어진 상태로 회로기판(140)에 장착될 수 있다.
한편, 상술한 스크류 방식의 코일 커넥터(150)는 단일의 코일 삽입부(154)가 마련된 형태로 구성되어 스테이터(120)의 코어(121)에 권선된 코일(122)의 길이가 짧은 부위에서 추가적인 코일을 연결하려는 경우에 사용될 수도 있다.
상술한 실시예에 따른 코일 커넥터 및 이를 이용하는 전기 모터는, 전기 모터의 코일의 종단부에서의 코일의 연결을 견고하게 할 수 있다. 또한, 전기 모터의 코일의 인입부에서 코일을 견고하게 연결해 줄 수 있다. 또한, 납땜 품질에 의해 권선의 종단부 및 연결부에서 코일이 단선되는 것을 방지하고 양산성을 높이고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 전기 모터 110: 로터
120: 스테이터 121: 코일
123: 종단부 130: 회전축
140: 회로기판 150: 코일 커넥터
152: 지지 프레임 154: 코일 삽입부
156: 개구 158: 스크류

Claims (10)

  1. 전기 모터로서,
    마그넷이 설치되는 로터;
    상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터;
    상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축;
    상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및
    상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP) 형성하기 위한 코일 커넥터;를 포함하고,
    상기 코일 커넥터는, 스크류 방식을 이용하여 상기 코일에 연결되는 것인 전기 모터.
  2. 전기 모터로서,
    마그넷이 설치되는 로터;
    상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터;
    상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축;
    상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및
    상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP) 형성하기 위한 코일 커넥터;를 포함하고,
    상기 코일 커넥터는,
    상기 회로기판에 장착되는 지지 프레임;
    상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 3상별 각각의 코일이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및
    상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함하는 것인 전기 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 프레임의, 상기 복수의 코일 삽입부 사이 부분에는, 내측으로 오목한 오목부가 마련되는 것인 전기 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코일 커넥터는, 도전성의 연성을 갖는 재질로 형성되어 휘어질 수 있으며, 복수의 상기 코일 삽입부에 삽입된 상기 코일을 전기적으로 연결하는 것인 전기 모터.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일 커넥터는, 상기 회로기판과 상기 지지 프레임 사이를 전기적으로 절연시키도록 상기 지지 프레임 하부에 부착되는 절연부재를 더 포함하는 것인 전기 모터.
  6. 전기 모터로서,
    마그넷이 설치되는 로터;
    상기 마그넷의 내측에 배치되며, 3상에 대응하는 코일이 권선되는 복수의 코어를 포함하는 스테이터;
    상기 로터의 중심부에 결합되며, 상기 스테이터의 내측에 배치되는 회전축;
    상기 스테이터에 결합되는 회로기판; 및
    상기 회로기판에 장착되어 상기 스테이터의 코일의 권선의 인입선에 연결되는 코일 커넥터;를 포함하고,
    상기 코일 커넥터는,
    상기 회로기판에 장착되는 지지 프레임;
    상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 3상별 각각의 코일의 권선의 인입선이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및
    상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함하는 것인 전기 모터.
  7. 3상 전기 모터에 장착되는 코일 커넥터로서,
    상기 3상 전기 모터의 회로기판에 장착되는 지지 프레임;
    상기 지지 프레임에 상방으로 연장 형성되어 상기 3상별 각각의 코일이 삽입될 수 있는 개구가 형성된 복수의 코일 삽입부; 및
    상기 코일 삽입부 내에 상기 코일을 고정시키도록, 각각의 상기 코일 삽입부에 관통 결합되는 스크류;를 포함하는 것인 코일 커넥터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코일 커넥터는, 상기 전기 모터의 스테이터의 3상에 해당하는 코일의 중성점(NP)을 형성하기 위한 것인 코일 커넥터.
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