KR20060036121A

KR20060036121A - 클로폴형 모터의 스테이터

Info

Publication number: KR20060036121A
Application number: KR1020067005127A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 이마이; 신 아오키; 히로유키 기쿠치; 마사히로 세키; 다다노부 다카하시; 시게루 다지마
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-04-27
Also published as: EP1667310A1; CA2535716C; US7466057B2; WO2005027309A1; MY137339A; TW200516827A; KR100715715B1; CN1853329A; TWI275228B; JP2005094876A; CN100444500C; JP4041443B2; US20070138900A1; CA2535716A1

Abstract

m을 2 이상의 자연수로 하고(실시예에서는 m=2), 2m개의 치형부(31b∼34b) 및 2m-1개의 슬롯(41, 42, 43)을 축선 방향으로 교대로 배치하여, 각 슬롯(41, 42, 43)에 수납된 권선(36, 37, 38) 중의 서로 m만큼 떨어진 슬롯(41, 42, 43)의 권선(36, 37, 38)을 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속하고, 각 치형부(31b∼34b)를 통과하는 자속의 위상을 각각 360°/2m씩 어긋나게 하였기 때문에, 토크에 기여하지 않는 권선 부분(연결 부분)을 폐지하고, 또한 각 상의 자로를 리턴 패스(31a∼34a)를 통해 공용화함으로써 박형이며 고출력의 클로폴형 모터를 얻을 수 있고, 더구나 파권 모터의 자기 회로가 구성되기 때문에, 돌극 집중권 모터에 비해서 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

Description

클로폴형 모터의 스테이터{STATOR OF CLAW-POLE SHAPED MOTOR}

본 발명은 축선 방향으로 나란히 배치한 복수의 치형부 사이에 형성된 복수의 슬롯에, 축선에 직교하는 평면 내에서 권취된 복수의 권선을 수납한 클로폴형 모터의 스테이터에 관한 것이다.

이런 유형의 클로폴형 모터의 스테이터는, 하기 특허문헌 1에 의해 공지되어 있다. 이것은 U상, V상 및 W상의 각 상에 대응하여 3개의 단위 스테이터를 갖추고 있고, 각각의 단위 스테이터는 축선 방향으로 소정 간격을 두고 있는 2개의 치형부와, 이들 치형부를 직경 방향 외단에서 접속하는 리턴 패스를 구비하고 단면 コ자형으로 형성되어 있다. 그리고, 단면 コ자형의 단위 스테이터의 내부에 수납한 환상의 권선에 통전하여 독립된 자로(磁路)를 구성함으로써, 그 2개의 치형부의 직경 방향 내단에 로터와 대향하도록 돌출 설치한 극성이 다른 2종류의 돌기를 자화하도록 되어 있다.

<특허문헌 1>

일본 특허 공개 평7-227075호

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그런데, 상기 종래의 것은 U상, V상 및 W상의 3개의 단위 스테이터를 축선 방향으로 적층하여 스테이터를 구성하고 있는데, 각각의 단위 스테이터가, 그 내부에 권선을 수납하는 환상의 슬롯을 갖추고, 또한 2개의 치형부 및 2종류의 돌기를 갖추고 있기 때문에 축선 방향의 두께가 두껍게 되어, 이들 단위 스테이터를 3개 적층한 스테이터의 축선 방향의 치수가 대형화되는 문제가 있었다. 더구나, 각 상의 단위 스테이터의 자로가 독립되어 있기 때문에, 이들 자로를 유효하게 이용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

특히, 이런 유형의 모터를 하이브리드 차량의 엔진과 트랜스미션 사이에 배치하는 경우, 그 두께를 최대한 얇게 할 것이 요구되지만, 상기 종래의 것은 스테이터가 두껍게 되기 때문에 그 요망에 부응하기가 곤란하였다.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 클로폴형 모터의 출력 토크를 확보하면서 스테이터의 축선 방향의 두께를 최대한 얇게 하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특징에 따르면, m을 2 이상의 자연수로 하여 축선 방향으로 교대로 배치된 2m개의 치형부 및 2m-1개의 슬롯과, 각 치형부를 서로 접속하는 리턴 패스와, 각 슬롯에 수납된 권선을 구비하고, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선은 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속되며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상은 N=2m으로서 각각 360°/N씩 어긋나 있는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한 본 발명의 제2 특징에 따르면, m을 2 이상의 자연수로 하여 축선 방향으로 교대로 배치된 2m+1개의 치형부 및 2m개의 슬롯과, 각 치형부를 서로 접속하는 리턴 패스와, 각 슬롯에 수납된 권선을 구비하고, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선은 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속되며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상은 N=2m으로서 각각 360°/N씩 어긋나 있고, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부를 통과하는 자속은 동일한 위상으로 그 밖의 치형부를 통과하는 자속의 2분의 1이 되는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 제1 또는 제2 특징에 더하여, K를 2 이상의 자연수로 하여 N=2Km일 때, 연속하여 배치된 K개의 권선을 직렬 접속한 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 제1 또는 제2 특징에 더하여, 상기 각 치형부는 360°/N씩 위상이 어긋난 돌기를 갖는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제5 특징에 따르면, 상기 제4 특징에 더하여, 상기 돌기는 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제6 특징에 따르면, 상기 제1 또는 제2 특징에 더하여, 상기 각 치형부는 자극의 위상이 360°/N씩 어긋난 로터에 대하여, 동일 위상의 돌기를 갖는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제7 특징에 따르면, 상기 제2 특징에 더하여, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부는 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되는 동일한 길이의 돌기를 갖는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제8 특징에 따르면, 상기 제1 또는 제2 특징에 더하여, 상기 스테이터는 냉각 구조를 갖춘 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제9 특징에 따르면, 상기 제8 특징에 더하여, 상기 냉각 구조는 스테이터의 내부 및 주변부의 적어도 한 쪽에 설치되는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제10 특징에 따르면, 상기 제9 특징에 더하여, 상기 스테이터의 주변부에 설치된 냉각 구조는 적어도 하나의 오목부, 적어도 하나의 볼록부 혹은 복수의 냉각 핀으로 이루어지는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제11 특징에 따르면, 상기 제9 특징에 더하여, 상기 스테이터의 내부에 설치된 냉각 구조는 적어도 하나의 냉각 공간을 갖는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제12 특징에 따르면, 상기 제11 특징에 더하여, 상기 냉각 공간은 스테이터와 이 스테이터의 홀더와의 협동에 의해 구성되는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제13 특징에 따르면, 상기 제11 특징에 더하여, 상기 냉각 공간은 스테이터와, 이 스테이터의 홀더와, 스테이터 및 홀더에 끼워진 보강 링과의 협동에 의해 구성되는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

또한, 본 발명의 제14 특징에 따르면, 상기 제8 특징에 더하여, 상기 냉각 구조는 냉각수 및 냉각풍의 적어도 한 쪽에 의해 스테이터를 냉각하는 클로폴형 모터의 스테이터가 제안된다.

<발명의 효과>

제1 특징에 따르면, 2m개의 치형부 및 2m-1개의 슬롯을 축선 방향으로 교대로 배치하고, 각 슬롯에 수납된 권선 중 서로 m만큼 떨어진 슬롯의 권선을 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속하며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상을 각각 360°/N씩 어긋나도록 하였기 때문에, 토크에 기여하지 않는 권선 부분(연결 부분)을 폐지하고, 또한 각 상의 자로를 리턴 패스를 통해 공용화함으로써 박형이며 고출력의 모터를 얻을 수 있고, 더구나 파권 모터의 자기 회로가 구성되기 때문에, 돌극 집중권 모터에 비해서 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

제2 특징에 따르면, 2m+1개의 치형부 및 2m개의 슬롯을 축선 방향으로 교대로 배치하고, 각 슬롯에 수납된 권선 중의 서로 m만큼 떨어진 슬롯의 권선을 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속하며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상을 각각 360°/N씩 어긋나도록 하고, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부를 통과하는 자속을 동일한 위상으로 그 밖의 치형부를 통과하는 자속의 2분의 1로 했기 때문에, 토크에 기여하지 않는 권선 부분(연결 부분)을 폐지하고, 또한 각 상의 자로를 리턴 패스를 통해 공용화함으로써 박형이며 고출력의 모터를 얻을 수 있고, 더구나 파권 모터의 자기 회로가 구성되기 때문에, 돌극 집중권 모터에 비해서 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

제3 특징에 따르면, K를 2 이상의 자연수로 하여 N=2Km일 때, 연속하여 배치된 K개의 권선을 직렬 접속했기 때문에, 분포권의 기자력 분포를 실현하여 토크 리플 및 철손을 저감할 수 있다.

제4 특징에 따르면, 각 치형부가 360°/N씩 위상이 어긋난 돌기를 갖기 때문에, 로터의 자극의 위상을 가지런히 하여 구조를 간소화하는 동시에, 돌기와 로터와의에어갭을 작게 하여 로터의 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

제5 특징에 따르면, 돌기가 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되어 있기 때문에, 로터가 발생하는 자속을 유효하게 이용하여 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

제6 특징에 따르면, 자극의 위상이 360°/N씩 어긋난 로터에 대하여, 각 치형부가 동일 위상의 돌기를 갖기 때문에, 스테이터의 돌기의 위상을 가지런히 하여 구조를 간소화하는 동시에, 돌기와 로터와의 에어갭을 작게 하여 로터의 출력 토크를 증가시킬 수 있다.

제7 특징에 따르면, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부가 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되는 동일한 길이의 돌기를 갖기 때문에, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부를 통과하는 자속의 총화를, 다른 치형부를 각각 통과하는 자속과 균일화할 수 있다.

제8 특징에 따르면, 스테이터가 냉각 구조를 갖추고 있기 때문에, 모터의 운전시에 코일의 발열에 의한 온도 상승을 방지할 수 있다.

제9 특징에 따르면, 스테이터의 내부 및 주변부 중 적어도 하나에 냉각 구조를 설치했기 때문에, 스테이터를 효과적으로 냉각할 수 있다.

제10 특징에 따르면, 스테이터의 주변부의 냉각 구조를 오목부, 볼록부 혹은 복수의 냉각 핀으로 구성했기 때문에, 냉매와 스테이터와의 접촉 면적을 증가시켜 냉각 효과를 높일 수 있다.

제11 특징에 따르면, 스테이터의 내부의 냉각 구조를 냉각 공간으로 구성했기 때문에, 냉각 공간에 냉매를 흘려 스테이터의 냉각 효과를 높일 수 있다.

제12 특징에 따르면, 스테이터와 홀더와의 협동에 의해 냉각 공간을 구성했기 때문에, 스테이터의 강도를 손상시키는 일없이 대용적의 냉각 공간을 형성할 수 있다.

제13 특징에 따르면, 스테이터와, 홀더와, 스테이터 및 홀더에 끼워진 보강 링과의 협동에 의해 냉각 공간을 구성했기 때문에, 스테이터의 강도를 손상시키는 일없이 대용적의 냉각 공간을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 보강 링으로 스테이터를 효과적으로 보강할 수 있다.

제14 특징에 따르면, 냉각수 또는 냉각풍으로 스테이터를 냉각하기 때문에, 특별한 냉매가 불필요하게 되어 비용 절감이 가능하다.

본 발명에 있어서의 상기한 것과 그 밖의 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면을 따라서 이하에 상술하는 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 클로폴형 모터를 갖춘 하이브리드 차량의 파워유닛을 도시한 도면이다(실시예 1).

도 2는 도 1의 2-2선 확대 단면도이다(실시예 1).

도 3은 도 2의 3-3선 단면도이다(실시예 1).

도 4는 도 2의 4-4선 단면도이다(실시예 1).

도 5는 도 2의 5-5선 단면도이다(실시예 1).

도 6은 도 2의 6-6선 단면도이다(실시예 1).

도 7은 스테이터 및 로터의 일부 파단 사시도이다(실시예 1).

도 8은 스테이터 및 로터의 분해 사시도이다(실시예 1).

도 9는 m상 파권 클로폴형 모터의 등가 회로도이다(실시예 1).

도 10은 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 일부 파단 사시도이다(실시예 2).

도 11은 스테이터 및 로터의 분해 사시도이다(실시예 2).

도 12는 도 10의 12-12선 단면도이다(실시예 2).

도 13a는 본 발명의 제3 실시예의 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 모식도이다(실시예 3).

도 13b는 본 발명의 제3 실시예의 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 모식도이다(실시예 3).

도 14는 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 일부 파단 사시도이다(실시예 4).

도 15는 스테이터 및 로터의 분해 사시도이다(실시예 4).

도 16은 도 14의 16-16선 단면도이다(실시예 4).

도 17은 m상 파권 클로폴형 모터의 등가 회로도이다(실시예 4).

도 18은 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 일부 파단 사시도이다(실시예 5).

도 19는 스테이터 및 로터의 분해 사시도이다(실시예 5).

도 20은 도 18의 20-20선 단면도이다(실시예 5).

도 21a는 본 발명의 제6 실시예의 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 모식도이다(실시예 6).

도 21b는 본 발명의 제6 실시예의 2상 클로폴형 모터의 스테이터 및 로터의 모식도이다(실시예 6).

도 22는 단절 집중권(돌극 집중권)의 권선 분포를 도시한 도면이다.

도 23a는 단절 집중권(돌극 집중권)의 권선의 기전력의 설명도이다.

도 23b는 단절 집중권(돌극 집중권)의 권선의 기전력의 설명도이다.

도 24는 전절 집중권(파권)의 권선 분포를 도시한 도면이다.

도 25a는 전절 집중권(파권)의 권선의 기전력의 설명도이다.

도 25b는 전절 집중권(파권)의 권선의 기전력의 설명도이다.

도 26a는 집중권의 기자력 분포의 설명도이다.

도 26b는 분포권의 기자력 분포의 설명도이다.

도 27a는 m상 파권 모터의 등가 회로도이다.

도 27b는 m상 파권 모터의 등가 회로도이다.

도 28a는 냉매 통로의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 28b는 냉매 통로의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 29a는 냉매 통로의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 29b는 냉매 통로의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 29c는 냉매 통로의 더욱 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 29d는 냉매 통로의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도 30a는 냉각 핀을 갖춘 실시예를 도시하는 도면이다.

도 30b는 냉각 핀을 갖춘 실시예를 도시하는 도면이다.

도 30c는 냉각 핀을 갖춘 실시예를 도시하는 도면이다.

<부호의 설명>

17 : 로터 31a : 리턴 패스

31b : 치형부 31c : 돌기

32a : 리턴 패스 32b : 치형부

32c : 돌기 33a : 리턴 패스

33b : 치형부 33c : 돌기

34a : 리턴 패스 34b : 치형부

34c : 돌기 35a : 리턴 패스

35b : 치형부 35c : 돌기

36 : 권선 37 : 권선

38 : 권선 39 : 권선

41 : 슬롯 42 : 슬롯

43 : 슬롯 44 : 슬롯

52 : 보강 링 F : 냉각 핀

J : 냉매 통로 L : 축선

이하, 본 발명의 제1 실시예를 도 1∼도 9, 도 27a 및 도 27b에 기초하여 설명한다.

<실시예 1>

도 27a는 종래의 일반적인 m상 파권 모터의 자기 회로를 도시하는 것이다. m은 2 이상의 자연수이며, 각 상의 권선은 m개 어긋난 슬롯을 여자 방향이 역방향이 되도록 파상으로 통과하고 있다. 이 경우, k상번째(1≤k≤m) 권선의 쇄교 자속은 φk-φk+m으로 나타내어진다.

도 9(a)와 (b)는 상술한 일반적인 m상 파권 모터를 축선 방향으로 전개하여, 2m개의 치형부와 2m-1개의 슬롯을 설치한 m상 파권 클로폴형 모터의 자기 회로를 나타내고 있으며, 이 경우도 각 상의 쇄교 자속은 변화하지 않음을 알 수 있다. 즉, k상번째(1≤k≤m-1)의 권선의 쇄교 자속은 φk-φ2m-(φk+m-φ2m)=φk-φk+m이 되어, 도 27a의 것과 일치한다. 또한 m상번째 이외의 권선은 각각 2슬롯분씩 존재하는 데 대하여, m상번째의 권선은 1슬롯분밖에 존재하지 않는다.

이상의 구성을 정리하면, 2m개의 치형부와 2m-1개의 슬롯을 축선 방향으로 교대로 배치하여, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선을 여자 방향이 반대가 되도록 직렬 접속하고, 또한 각 치형부를 통과하는 로터 자속을 360°/2m 씩 어긋나도록 한 구성에 의해, 도 27a에 도시하는 일반적인 m상 파권 클로폴형 모터와 등가 의 자기 회로를 구성할 수 있다. 또한, N=2·K·m(K는 2 이상의 자연수)일 때, 연속하여 배치된 K 개의 권선을 직렬 접속한 구조(분포권)로 하더라도, 같은 식으로 등가의 자기 회로를 구성할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 하이브리드 차량의 파워유닛은 엔진(E) 및 트랜스미션(T) 사이에 배치된 2상 파권 클로폴형의 모터(M)를 구비한다. 엔진(E)의 실린더 블록(11) 및 크랭크케이스(12)의 우측면에 모터 케이스(13), 토크 컨버터 케이스(14) 및 미션 케이스(15)가 결합되어 있고, 실린더 블록(11) 및 크랭크케이스(12) 사이에 지지된 크랭크샤프트(16)의 축단에 모터(M)의 로터(17)가 고정된다. 로터(17)의 외주에 고정한 복수의 영구 자석(18 …)에 환상의 스테이터(19)가 소정의 에어갭을 통해 대향하고 있고, 스테이터(19)를 지지하는 스테이터 홀더(20)가 실린더 블록(11) 및 크랭크케이스(12)와 모터 케이스(13)와의 분할면에 끼워져 고정된다.

토크 컨버터 케이스(14)에 수납된 토크 컨버터(21)는 터빈 러너(22)와 펌프 임펠러(23)를 구비하고 있고, 터빈 러너(22)에 결합되어 펌프 임펠러(23)를 덮는 사이드 커버(24)가 드라이브 플레이트(25)를 통해 모터(M)의 로터(17)에 접속된다. 토크 컨버터(14)의 펌프 임펠러(23)는 미션 케이스(15)에 지지된 메인 샤프트(26)의 좌단에 결합된다.

이어서, 도 2∼도 8을 참조하여 2상 파권 클로폴형의 모터(M)의 스테이터(19)의 구조를 설명한다.

도 8로부터 분명한 바와 같이, 스테이터(19)는 압분재로 일체 성형된 제1 스 테이터 링(31), 제2 스테이터 링(32), 제3 스테이터 링(33) 및 제4 스테이터 링(34)과, A⁺상 권선(36), B⁺상 권선(37) 및 A^-상 권선(38)을 구비한다. 제1 스테이터 링(31)∼제4 스테이터 링(34)은 축선(L) 방향으로 서로 중첩된다.

도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명한 바와 같이, 제1 스테이터 링(31)은 환상으로 형성된 리턴 패스(31a)와, 이 리턴 패스(31a)의 둘레 방향 등간격 위치에서 직경 방향 내향으로 연장되는 9개의 치형부(31b …)와, 이들 치형부(31b …)의 직경 방향 내단에서 더욱 직경 방향 내향으로 연장되는 9개의 돌기(31c …)를 구비한다. 그리고 각각의 돌기(31c)의 직경 방향 내단은 L자형으로 굴곡하여 테이퍼지면서 축선(L) 방향 한 쪽으로 연장되어 있다. 치형부(31b)는 권선(36, 37, 38)의 직경 방향의 높이에 대응하는 부분이며, 그보다도 직경 방향 내측의 부분은 돌기(31c)가 된다.

도 4, 도 7 및 도 8로부터 분명한 바와 같이, 제2 스테이터 링(32)은 환상으로 형성된 리턴 패스(32a)와, 이 리턴 패스(32a)의 둘레 방향 등간격 위치에서 직경 방향 내향으로 연장되는 9개의 치형부(32b …)와, 이들 치형부(32b …)의 직경 방향 내단에서 더욱 직경 방향 내향으로 연장되는 9개의 돌기(32c …)를 구비한다. 그리고 각각의 돌기(32c)의 직경 방향 내단은 비대칭의 T자형을 이루어 테이퍼지면서 축선(L) 방향 양측으로 뻗고 있다. 치형부(32b)는 권선(36, 37, 38)의 직경 방향의 높이에 대응하는 부분이며, 그보다도 직경 방향 내측의 부분은 돌기(32c)가 된다.

도 5, 도 7 및 도 8로부터 분명한 바와 같이, 제3 스테이터 링(33)은 제2 스테이터 링(32)과 경면 대칭의 부재이며, 또한 뒤집음으로써 제2 스테이터 링(32)과 호환 가능한 동일 형상을 갖고 있다. 제3 스테이터 링(33)의 각 부의 부호는 제2 스테이터 링(32)의 각 부의 부호의 「32」를 「33」으로 변경한 것이다.

도 6, 도 7 및 도 8로부터 분명한 바와 같이, 제4 스테이터 링(34)은 제1 스테이터 링(31)과 경면 대칭의 부재이며, 또한 뒤집음으로써 제1 스테이터 링(31)과 호환 가능한 동일 형상을 갖고 있다. 제4 스테이터 링(34)의 각 부의 부호는 제1 스테이터 링(31)의 각 부의 부호의 「31」을 「34」로 변경한 것이다.

본 실시예의 모터(M)는 2상 교류로 작동하는 것으로, A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)는 전기각으로 360°/4=90°씩 둘레 방향으로 어긋나 배치된다. 이에 대하여 로터(17)의 각 영구 자석(18)은 A⁺상, B⁺ 상 A^-상 및 B^-상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)에 대하여 공용되어 있으며 동일 위상의 자속을 발생한다. 이에 따라 각 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)는 로터(17)에 균일한 출력 토크를 발생시킬 수 있다.

도 3∼도 7로부터 분명한 바와 같이, A⁺상의 9개의 돌기(31c …), B⁺상의 9개의 돌기(32c …), A^-상의 9개의 돌기(33c …) 및 B^-상의 9개의 돌기(34c …)가 로터(17)에 대향하는 면은 대략 장방형의 동일 형상을 이루어, 스테이터(19)의 내주면을 따라서 원주 방향으로 순서대로 배치된다. 이들 돌기(31c …, 32c …, 33c … , 34c …)의 축선(L) 방향의 폭은 로터(17)의 영구 자석(18 …)의 축선(L) 방향의 폭과 대략 같게 되어 있기 때문에, 스테이터(19) 및 로터(17) 사이의 쇄교 자속을 최대한으로 증가시켜 로터(17)의 출력 토크를 증가시킬 수 있다. 더구나, 각 영구 자석(18)은 A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)에 대하여 공용되기 때문에, 각 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)에 대응하여 영구 자석(18 …)을 축선(L) 방향으로 분할할 필요를 없애어, 영구 자석(18 …)의 개수를 삭감할 수 있다.

제1 스테이터 링(31)의 치형부(31b …)와 제2 스테이터 링(32)의 치형부(32b …) 사이에 환상의 슬롯(41)이 형성되어 있고, 이 슬롯(41)에 미리 권취된 A⁺상 권선(36)이 수납된다. 또한, 제2 스테이터 링(32)의 치형부(32b …)와 제3 스테이터 링(33)의 치형부(33b …) 사이에 환상의 슬롯(42)이 형성되어 있고, 이 슬롯(42)에 미리 권취된 B⁺상 권선(37)이 수납된다. 또한, 제3 스테이터 링(33)의 치형부(33b …)와 제4 스테이터 링(34)의 치형부(34b …) 사이에 환상의 슬롯(43)이 형성되어 있고, 이 슬롯(43)에 미리 권취된 A^-상 권선(38)이 수납된다.

이와 같이, 제1 스테이터 링(31)∼제4 스테이터 링(34) 사이에 형성된 3개의 슬롯(41, 42, 43)에 3개의 권선(36, 37, 38)을 끼워서 고정했기 때문에, 각 권선(36, 37, 38)을 고정하기 위한 특별한 고정 부재가 불필요하게 된다. 더구나, 각 권선(36, 37, 38)은 슬롯(41, 42, 43)의 내부에 수납되어 외부 부품과 간섭할 우려 가 없기 때문에, 외부 부품의 치수 관리가 용이하게 된다.

각각의 권선(36, 37, 38)은 장방형 단면의 평각선을 도선으로 하는 것으로, 직경 방향으로 4층으로 권취되고, 축선(L) 방향으로 2층으로 권취된다. 그리고 A⁺상 권선(36) 및 B⁺상 권선(37)의 기자력의 방향은 같은 방향이 되도록 설정되고, 또한 A^-상 권선(38)의 기자력의 방향은 역방향이 되도록 설정된다.

그리고, A⁺상 및 A^-상 권선(36, 38)과, B⁺상 권선(37)에 2상 교류 전류를 공급함으로써, 스테이터(19)의 내주면에 순서대로 배치된 A⁺상의 돌기(31c …), B⁺상의 돌기(32c …), A^-상의 돌기(33c …) 및 B^-상의 돌기(34c …)에 회전 자계를 형성하여, 영구 자석(18 …)과의 사이에 발생하는 자력으로 로터(17)를 회전 구동할 수 있다.

이상과 같이, A⁺상 권선(36), B⁺상 권선(37) 및 A^-상 권선(38)이 축선(L)을 원통형으로 둘러싸도록 배치되는 출력 토크에 기여하지 않는 권선 부분(연결 부분)을 폐지하고, 또 각 상의 자로를 공용화함으로써, 제1 스테이터 링(31)∼제4 스테이터 링(34)을 유효하게 이용하여 소형이며 고출력의 모터(M)를 얻을 수 있고, 특히 모터(M)의 박형화를 도모함으로써 엔진(E) 및 트랜스미션(T) 사이의 좁은 공간에 용이하게 배치할 수 있다.

이어서, 모터(M)의 스테이터(19)의 냉각 구조에 관해서 설명한다.

본 실시예의 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)은 압분 자성재에 의해 구성된다. 즉, 헤가네스사 제조의 철계 합금의 자성재 분말 표면을 무기질재의 피막으로 덮은 압분재를 금형에서 소정 형상으로 프레스 성형하고, 그것에 사이징 처리를 실시하여 형상을 갖춘 후에 열경화 처리함으로써 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)을 제조한다. 이와 같이, 압분 자성재를 이용함으로써 복잡한 형상의 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)을 용이하게 제조할 수 있다.

스테이터(19)의 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)의 각각의 외주부에는 그 압분 성형시에 코어를 이용하여 환상의 냉매 통로(J …)가 형성되어 있으며, 이들 냉매 통로(J …)에 냉매로서의 냉각수나 냉각풍을 유통시킴으로써, A⁺상 권선(36), B⁺상 권선(37) 및 A^-상 권선(38)의 발열에 의한 온도 상승을 억제하고 있다. 스테이터(19)의 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)의 내부에 냉매 통로(J …)를 설치했기 때문에 스테이터(19)의 외형에 영향이 없고, 스테이터 홀더(20)에 의한 스테이터(19)의 유지에 지장을 초래하는 일이 없다. 또한, 스테이터(19)의 내부에 직접 냉매 통로(J …)를 설치했기 때문에, 냉매에 의한 냉각 효과가 충분히 확보되는 동시에 냉매의 누설이 방지되고, 더구나 스테이터(19)의 유지 방법의 자유도를 증가시킬 수 있다.

이어서, 도 10∼도 12에 기초하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.

<실시예 2>

제1 실시예의 스테이터(19)의 A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 치형부(31b …, 32b …, 33b …, 34b …)는 둘레 방향으로 위상을 어긋나게 하여 배치되어 있으며, 이들 치형부(31b …, 32b …, 33b …, 34b …)의 직경 방향 내단에서 축선(L) 방향으로 연장되는 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)는 스테이터(19)의 축선(L) 방향의 두께와 동일한 폭을 갖고 있다. 그리고, 로터(17)의 영구 자석(18 …)의 폭은 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)의 폭과 동일하며, 각각의 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)에 대하여 공유되어 있다.

이에 대하여 제2 실시예의 스테이터(19)의 A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 치형부(31b …, 32b …, 33b …, 34b …)는 동일 위상에 배치되어 있으며, 치형부(31b …, 32b …, 33b …, 34b …)로부터 직경 방향 내측으로 대략 동일한 굵기로 연장되는 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)도 동일 위상에 배치되어 있다. 한편, 로터(17)의 외주에 배치되는 영구 자석(18 …)은 각 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)에 대응하여 축선(L) 방향으로 4단으로 배치되어 있고, 또한 둘레 방향으로 전기각으로 360°/2m=90°씩 위상을 어긋나게 하여 배치된다. A⁺상, B⁺상 및 A^-상의 권선(36, 37, 38)의 구조는 제1 실시예와 동일하다.

이 제2 실시예에 의해서도 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 스테이터(19)의 축선(L) 방향의 두께를 얇게 할 수 있지만, 영구 자석(18 …)이 4단으로 분할되는 만큼 부품 개수가 증가하고, 또한 각각의 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)가 영구 자석(18 …)에 대향하는 면적이 작아지는 만큼 로터(17)의 출력 토크가 감소한다. 그러나, 스테이터(19)의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)의 위상 을 가지런히 할 수 있기 때문에, 스테이터(19)의 구조를 간소화할 수 있다.

이어서, 도 13a 및 도 13b에 기초하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.

<실시예 3>

제3 실시예는 전술한 제2 실시예의 변형으로, 제2 실시예에서는 각 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)의 위상을 가지런히 하여, 각 상의 영구 자석(18 …)의 위상을 360°/2m=90°씩 어긋나게 하고 있는 데 대하여, 제3 실시예에서는 각 상의 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …)의 위상을 360°/2m=90°어긋나게 하여, 각 상의 영구 자석(18 …)의 위상을 가지런하게 한 것이다. 이 제3 실시예에 의해서도 제2 실시예와 같은 작용 효과를 달성할 수 있다. 또한, 영구 자석(18 …)을 4단으로 분할하지 않고, 제1 실시예의 로터(19)와 동일한 영구 자석(18 …)을 채용하면 부품 개수를 삭감할 수 있다.

그런데, 도 27a에 도시하는 종래의 일반적인 m상 파권 모터의 자기 회로를, 도 27b에 도시한 바와 같이 원주 방향으로 분할하면, 그 분할면에 자속(φ0)이 발생한다. 도 27b의 분할한 자기 회로를 도 17(a)와 (b)와 같이 축선 방향으로 전개하면, 2m+1개의 치형부와 2m개의 슬롯을 갖는 m상 파권 클로폴형 모터의 자기 회로를 얻을 수 있으며, 그 백요크부를 자속(φO)이 통과한다. 이 때, k상번째(1≤k m)의 권선의 쇄교 자속은 φk-φ0-(φk+m-φ0)=φk-φk+m이 되어, 도 27a의 것과 일치한다.

이상의 구성을 정리하면, 2m+1개의 치형부와 2m개의 슬롯을 축선 방향으로 교대로 배치하여, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선을 여자 방향이 반대가 되 도록 직렬 접속하며, 또한 각 치형부를 통과하는 로터 자속을 360°/2m씩 어긋나게 하고, 또한 1번째 및 2m+1번째의 치형부를 통과하는 자속을 동일한 위상으로 그 밖의 치형부를 통과하는 자속의 2분의 1로 함으로써, 도 27a에 도시하는 일반적인 m상 파권 모터와 등가의 자기 회로를 구성할 수 있다. 또한, N=2·K·m(K는 2 이상의 자연수)일 때, 연속하여 배치된 K개의 권선을 직렬 접속한 구조(분포권)로 하더라도, 같은 식으로 등가의 자기 회로를 구성할 수 있다.

이어서, 도 14∼도 17에 기초하여, 상기 m상 파권 클로폴형 모터를 구체화한 제4 실시예를 설명한다.

<실시예 4>

제1 실시예∼제3 실시예는 축선(L) 방향으로 적층된 제1 스테이터 링(31)∼제4 스테이터 링(34) 사이에 3개의 슬롯(41, 42, 43)을 갖추고 있었지만, 제4 실시예는 축선(L) 방향으로 적층된 제1 스테이터 링(31)∼제5 스테이터 링(35) 사이에 4개의 슬롯(41, 42, 43, 44)을 갖추고 있다. 중앙의 제3 스테이터 링(33)은 환상의 리턴 패스(33a)의 직경 방향 내측으로 치형부(33b)를 통해 연속해 있는 돌기(33c)의 형상이 축선(L) 방향에 대칭이며, 그 양측에 위치하는 제2 스테이터 링(32) 및 제4 스테이터 링(34)은 서로 호환 가능한 경면 대칭의 부재로서, 축선(L) 방향에 비대칭인 돌기(32c, 34c)를 갖추고 있다.

제2 스테이터 링(32) 및 제4 스테이터 링(34)의 양측에 위치하는 제1 스테이터 링(31) 및 제5 스테이터 링(35)은 서로 호환 가능한 경면 대칭의 부재로서, 축선(L) 방향으로 비대칭인 돌기(31c, 35c)를 갖추고 있다. 양 돌기(31c, 35c)는 스 테이터(19)의 원주 방향의 동일한 위치에 있으며, 서로 접근하는 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 제1 스테이터 링(31) 및 제5 스테이터 링(35)의 돌기(31c, 35c)의 축선(L) 방향의 폭은 제2 스테이터 링(32)∼제4 스테이터 링(34)의 돌기(32c∼34c)의 축선(L) 방향의 폭의 약 반이다.

제1 스테이터 링(31)∼제5 스테이터 링(35) 사이에는 4개의 슬롯(41, 42, 43, 44)이 형성되어 있고, 각각의 슬롯(41, 42, 43, 44)에 A⁺상 권선(36), B⁺상 권선(37), A^-상 권선(38) 및 B^-상 권선(39)이 각각 수납된다. A⁺상 권선(36) 및 B⁺상 권선(37)의 기자력의 방향은 서로 같은 방향이고, 또한 A^-상 권선(38) 및 B^-상 권선(39)의 기자력의 방향은 서로 같은 방향이며, 상기 A⁺상 권선(36) 및 B⁺상 권선(37)의 기자력의 방향과는 역방향이 되도록 설정된다.

그리고, A⁺상, A^-상 권선(36, 38)과, B⁺, B^-상 권선(37, 39)에 2상 교류 전류를 공급함으로써, 스테이터(19)의 내주면에 순서대로 배치된 A⁺상의 돌기(31c …, 35c …), B⁺상의 돌기(32c …), A^-상의 돌기(33c …) 및 B^-상의 돌기(34c …)에 회전 자계를 형성하여, 영구 자석(18 …)과의 사이에 발생하는 전자력으로 로터(17)를 회전 구동할 수 있다.

이 때, 축선(L) 방향 양단의 제1 스테이터 링(31) 및 제5 스테이터 링(35)의 치형부(31b, 35b)를 통과하는 자속은 다른 제2 스테이터 링(32), 제3 스테이터 링 (33) 및 제4 스테이터 링(34)의 치형부(32b, 33b, 34b)를 통과하는 자속의 반이 되지만, 제1 스테이터 링(31) 및 제5 스테이터 링(35)의 치형부(31b, 35b)는 동일한 위상에 배치되어 있고 실질적으로 일체로 기능하기 때문에, 각 상 사이의 자속의 언밸런스가 발생하는 일은 없다.

그리고, 이 제4 실시예에 의해서도, A⁺상 권선(36), B⁺상 권선(37), A^-상 권선(38) 및 A^-상 권선(39)이 축선(L)을 원통형으로 둘러싸도록 배치되기 때문에, 출력 토크에 기여하지 않는 권선 부분(연결 부분)을 폐지하고, 또한 각 상의 자로를 공용화함으로써, 제1 스테이터 링(31)∼제5 스테이터 링(35)을 유효하게 이용하여 소형이며 고출력의 모터(M)를 얻을 수 있고, 특히 모터(M)의 박형화를 도모함으로써 엔진(E) 및 트랜스미션(T) 사이의 좁은 공간에 용이하게 배치할 수 있다.

이어서, 도 18∼도 20에 기초하여 본 발명의 제5 실시예를 설명한다.

<실시예 5>

제4 실시예의 스테이터(19)의 A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 치형부(31b …(35b …), 32b …, 33b …, 34b …)는 둘레 방향으로 위상을 어긋나게 하여 배치되어 있고, 이들 치형부(31b …(35b …), 32b …, 33b …, 34b …)의 직경 방향 내단에서 축선(L) 방향으로 연장되는 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)는 스테이터(19)의 축선(L) 방향의 두께와 동일한 폭을 갖고 있다. 그리고, 로터(17)의 영구 자석(18 …)의 폭은 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)의 폭과 동일하고, 각각의 상의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c…)에 대하여 공유 되어 있다.

이에 대하여 제5 실시예의 스테이터(19)의 A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 치형부(31b …(35b …), 32b …, 33b …, 34b …)는 동일 위상에 배치되어 있으며, 치형부(31b …(35b …), 32b …, 33b …, 34b …)에서 직경 방향 내측으로 연장되는 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)도 동일 위상에 배치되어 있다. 한편, 로터(17)의 외주에 배치되는 영구 자석(18 …)은 각 상의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)에 대응하여 축선(L) 방향으로 5단으로 배치되어 있고, 또한 둘레 방향으로 전기각으로 360°/2m=90°씩 위상을 어긋나게 하여 배치된다. 단, 축선(L) 방향의 양단의 돌기(31c …, 35c …)에 대응하는 영구 자석(18 …)은 동일 위상에 배치된다. A⁺상, B⁺상, A^-상 및 B^-상의 권선(36, 37, 38, 39)의 구조는 제4 실시예와 동일하다.

이 제5 실시예에 의해서도 전술한 제4 실시예와 마찬가지로 스테이터(19)의 축선(L) 방향의 두께를 얇게 할 수 있지만, 영구 자석(18 …)이 5단으로 분할되는 만큼 부품 개수가 증가하고, 또한 각각의 상의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)가 영구 자석(18 …)에 대향하는 면적이 작아지는 만큼 로터(17)의 출력 토크가 감소한다. 그러나, 스테이터(19)의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)의 위상을 가지런하게 할 수 있기 때문에, 스테이터(19)의 구조를 간소화할 수 있다.

이어서, 도 21a 및 도 21b에 기초하여 본 발명의 제6 실시예를 설명한다.

<실시예 6>

제6 실시예는 상술한 제5 실시예의 변형으로서, 제5 실시예에서는 각 상의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)의 위상을 가지런하게 하여, 각 상의 영구 자석(18 …)의 위상을 360°/2m=90°씩 어긋나게 하고 있는 데 대하여, 제6 실시예에서는 각 상의 돌기(31c …(35c …), 32c …, 33c …, 34c …)의 위상을 360°/2m=90°어긋나게 하여, 각 상의 영구 자석(18 …)의 위상을 가지런하게 한 것이다. 제6 실시예에 의해서도 제5 실시예와 같은 작용 효과를 달성할 수 있다. 또한, 영구 자석(18 …)을 5단으로 분할하지 않고, 제4 실시예의 로터(19)와 동일한 영구 자석(18 …)을 채용하면 부품 개수를 삭감할 수 있다.

이상 설명한 각 실시예의 클로폴형의 모터(M)는 권선(36, 37, 38, 39)에 파권(전절 집중권)을 채용함으로써, 돌극 집중권(단절 집중권)에 비해서 토크를 증가시킬 수 있다. 이하, 그 이유를 설명한다.

도 22에 도시하는 돌극 집중권의 권선 분포에서는, 그 권선 기자력이 도 23a에 도시한 바와 같이 방향이 120°어긋난 크기가 1인 2개의 벡터로 나타낸다. a와 b는 여자 방향이 역이기 때문에, 도 23b에 도시한 바와 같이 b에 쇄교하는 자속 변화 벡터는 반대 방향으로 되고, 그 합성 벡터인 기전력의 크기는

이 된다.

그에 대하여 도 24에 도시하는 본 실시예의 파권의 권선 분포에서는, 그 권선 기자력이 도 25a에 도시한 바와 같이 방향이 180°어긋난 크기가 1인 2개의 벡터로 나타낸다. a와 b는 여자 방향이 역이기 때문에, 도 25b에 도시한 바와 같이 b에 쇄교하는 자속 변화 벡터는 반대 방향이 되고, 그 합성 벡터인 기전력의 크기는 2가 된다.

이와 같이, 권선의 피치가 180°가 아닌 경우에는, 180°인 경우에 비해서, 동일 권선 턴수, 동일 자속 변화라도 기전력이 작아져, 그 비율은 코일 피치를 βπ라고 하면,

kp=sin(βπ/2)

으로 주어진다. 이 계수 kp를 단절권 계수라고 부른다.

단절권 계수(kp)가 최대치 1이 되는 것은 코일 피치 βπ=180°의 파권의 경우이지만, 파권을 집중권으로서 채용하면 도 26a에 도시한 바와 같이 기자력 분포가 직사각형 파상으로 되기 때문에, 슬롯수를 늘려 기자력 분포를 정현파에 가깝게 함으로써, 즉 도 26b에 도시한 바와 같이 파권을 분포권으로 하여 채용함으로써, 토크 리플이나 고주파에 의한 철손을 저감할 수 있다.

이 분포권을 채용하면 기자력 분포는 정현파에 가깝게 되지만, 기본파 성분의 크기는 분포 슬롯수를 q, 분포 피치를 α라고 하면,

kd=sin(qα/2)/{qsin(α/2)}

만큼 작아진다. 이 계수 kd를 분포권 계수라고 부른다.

이어서, 도 28a 및 도 28b에 기초하여 스테이터(19)의 냉매 통로(J)의 다른 실시예를 설명한다.

도 28a의 실시예는 스테이터(19)의 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)에 걸친 공통의 냉매 통로(J)를 설치한 것으로, 스테이터(19)의 경계면의 시일을 고려해야 하지만, 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)에 각각 독립된 복수의 냉매 통로(J …)를 설 치하는 경우에 비해서, 압분 성형시에 코어가 불필요하게 되는 만큼 비용 절감이 가능하고, 더구나 통로 단면적의 증가나 냉매를 공급하는 배관의 간소화가 가능하게 된다.

도 28b에 도시하는 실시예는, 스테이터(19)의 압분 성형시에 열전도율이 높은 구리제의 파이프(51 …)를 매립함으로써 냉매 통로(J …)를 형성한 것으로, 코어를 이용하여 냉매 통로(J …)를 형성하는 경우에 비해서 비용 절감이 가능하다.

이어서, 도 29a∼도 29d에 기초하여 스테이터(19)의 냉매 통로(J)의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 29a에 도시하는 실시예는, 상기 도 28a에 도시하는 실시예의 변형으로서, 스테이터(19)의 외주면과, 이 스테이터(19)를 유지하는 환상의 스테이터 홀더(20)의 내주면 사이에 단일의 냉매 통로(J)가 형성된다. 이 실시예에 따르면, 스테이터(19)와 스테이터 홀더(20)와의 경계면의 시일을 고려해야 하지만, 냉매 통로(J)를 형성하는 데에 코어가 불필요하게 되어 비용 절감이 가능하다.

도 29b에 도시하는 실시예는, 상기 도 29a에 도시하는 실시예의 변형으로서, 냉매 통로(J)가 스테이터(19)의 외주면 및 스테이터 홀더(20)의 내주면의 양쪽에 형성한 오목부의 협동에 의해서 구성된다. 이 실시예는, 스테이터(19)의 오목부 및 스테이터 홀더(20)의 오목부의 협동에 의해서 냉매 통로(J)를 구성하기 때문에, 스테이터(19)측의 오목부를 작게 하여 그 스테이터(19)의 강도 및 자로를 확보하면서, 냉매 통로(J)의 통로 단면적을 확보할 수 있다.

도 29c에 도시하는 실시예는, 스테이터(19)의 외주면이 단순한 원통면이며, 축 방향 양측의 제1, 제4 스테이터 링(31, 34)의 외주면에 2개의 보강 링(52, 52)을 압입하고, 또한 보강 링(52, 52)의 외주면에 스테이터 홀더(20)를 압입한 것이다. 이 실시예에 따르면, 스테이터(19) 및 스테이터 홀더(20)의 형상을 가장 단순화하면서, 스테이터(19), 보강 링(52, 52) 및 스테이터 홀더(20)의 협동에 의해서 큰 단면적의 냉매 통로(J)를 구성할 수 있고, 더구나 보강 링(52, 52)에 의해서 스테이터(19)를 보강할 수 있다.

도 29d에 도시하는 실시예는, 상기 도 29a에 도시하는 실시예의 변형으로서, 스테이터(19)의 외주면의 2개의 홈과 스테이터 홀더(20)의 내주면 사이에 2개의 냉매 통로(J, J)가 형성된다. 이 실시예에 의해서도, 상기 도 29a의 실시예와 같은 작용 효과를 달성할 수 있다.

이어서, 도 30a∼도 30c에 기초하여 스테이터(19)를 냉각 핀(F …)으로 냉각하는 실시예를 설명한다.

도 30a에 도시하는 실시예는 스테이터(19)의 외주면에 환상을 이루는 복수의 냉각 핀(F …)을 돌출 설치한 것이다. 냉각 핀(F …)과 간섭하기 때문에 스테이터(19)의 외주면을 환상의 스테이터 홀더(20)로 유지할 수 없으므로, 스테이터(19)의 양측면이 판형의 스테이터 홀더(20, 20)로 유지된다.

이들 냉각 핀(F …)은 제1∼제4 스테이터 링(31∼34)을 압분 성형할 때에 동시에 형성되기 때문에, 별도의 부재로 형성한 냉각 핀을 뒤에서 고정하는 경우에 비해서 저비용이며, 더구나 스테이터(19)의 본체부에서 냉각 핀(F …)으로의 열전달 효율이 좋기 때문에 냉각 효과가 향상된다. 더욱이, 냉각풍을 냉매로 하기 때문 에, 액체의 냉매를 사용하는 경우에 필요하게 되는 펌프, 배관, 라디에이터 등을 폐지할 수 있을 뿐 아니라, 냉매의 누설에 대한 배려도 불필요하게 된다.

도 30b에 도시하는 실시예는, 스테이터(19)의 양측면을 구성하는 제1 스테이터 링(31) 및 제4 스테이터 링(34)에 환상을 이루는 복수의 냉각 핀(F …)을 돌출 설치한 것이다. 이 실시예에 따르면, 스테이터(19)의 외주면에 냉각 핀(F …)이 존재하지 않기 때문에, 그 스테이터(19)를 환상의 스테이터 홀더(20)로 유지하는 것이 가능하게 되어 유지 구조가 간소화된다.

도 30c에 도시하는 실시예는, 스테이터(19)의 외주면 및 양측면에 냉각 핀(F …)을 돌출 설치한 것으로, 냉각 핀(F …)의 수를 증가시켜 냉각 효과를 높일 수 있다. 단, 이 실시예는 도 30a 혹은 도 30b에 도시하는 스테이터 홀더(20, 20)로 스테이터(19)를 유지할 수 없기 때문에, 스테이터(19)의 원주 방향의 수 곳에서 냉각 핀(F …)을 절취하여, 그 위치에서 스테이터(19)를 유지할 필요가 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 설계 변경을 행하는 것이 가능하다.

예컨대, 실시예에서는 2상의 클로폴형의 모터(M)를 예시했지만, 본 발명은 3상 이상의 클로폴형의 모터에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 실시예에서는 클로폴형의 모터(M)를 하이브리드 차량의 주행용 모터로서 사용하고 있지만, 그 용도는 임의이다.

또한, 실시예에서는 각 상의 스테이터 링(31, 32, 33, 34, 35)을 압분재로 구성하고 있지만, 그 밖의 여러 가지 재질을 채용할 수 있다. 즉, 스테이터 링(31, 32, 33, 34, 35)을 무구(無垢)의 자성체, 소결재 및 압분재의 어느 것으로 구성하면, 이들을 적층 강판으로 구성하는 경우에 비해서 성형이 용이하게 되며, 무구의 자성체 혹은 소결재로 구성하면 비용을 삭감할 수 있고, 압분재로 구성하면 자속의 손실을 저감할 수 있다.

또한, 실시예에서는 각 상의 제1∼제5 스테이터 링(31, 32, 33, 34, 35)을 각각 일체 성형하고 있지만, 필요에 따라 리턴 패스(31a, 32a, 33a, 34a, 35a), 치형부(31b …, 32b …, 33b …, 34b …, 35b …) 및 돌기(31c …, 32c …, 33c …, 34c …, 35c …)를 분할하여 구성하면, 이들의 설계 자유도를 높일 수 있다.

또한, 실시예에서는 각 상의 권선(36, 37, 38, 39)의 도선에 장방형 단면의 평각선을 채용하고 있지만, 정방형이나 정육각형 등의 정다각형 단면 혹은 원형 단면의 도선을 채용할 수 있다. 장방형 단면 혹은 정다각형 단면의 도선을 채용하면 권선(36, 37, 38, 39)의 점적율을 증가시킬 수 있고, 원형 단면의 도선을 채용하면 비용 절감에 기여할 수 있다.

또한, 실시예에서는 스테이터(19)를 냉각하는 냉매로서 가장 비용이 낮은 냉각수 및 냉각풍을 예시했지만, 다른 임의의 냉매를 사용할 수 있다.

Claims

m을 2 이상의 자연수로 하여 축선 방향으로 교대로 배치된 2m개의 치형부 및 2m-1개의 슬롯과, 각 치형부를 서로 접속하는 리턴 패스와, 각 슬롯에 수납된 권선을 구비하고, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선은 여자 방향이 반대로 되도록 직렬 접속되며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상은, N=2m으로서 각각 360°/N씩 어긋나 있는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
m을 2 이상의 자연수로 하여 축선 방향으로 교대로 배치된 2m+1개의 치형부 및 2m개의 슬롯과, 각 치형부를 서로 접속하는 리턴 패스와, 각 슬롯에 수납된 권선을 구비하고, 서로 m만큼 떨어진 슬롯에 수납된 권선은 여자 방향이 반대로 되도록 직렬 접속되며, 각 치형부를 통과하는 자속의 위상은, N=2m으로서 각각 360°/N씩 어긋나 있고, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부를 통과하는 자속은 동일한 위상으로 그 밖의 치형부를 통과하는 자속의 2분의 1이 되는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, K를 2 이상의 자연수로 하여 N=2Km일 때, 연속하여 배치된 K개의 권선을 직렬 접속한 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 치형부는 360°/N씩 위상이 어긋난 돌 기를 갖는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제4항에 있어서, 상기 돌기는 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 치형부는 자극의 위상이 360°/N씩 어긋난 로터에 대하여 동일 위상의 돌기를 갖는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제2항에 있어서, 1번째의 치형부 및 2m+1번째의 치형부는 로터의 외주면을 따라서 축선 방향으로 연장되는 동일한 길이의 돌기를 갖는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이터는 냉각 구조를 갖추는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제8항에 있어서, 상기 냉각 구조는 스테이터의 내부 및 주변부의 적어도 한 쪽에 설치되는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제9항에 있어서, 상기 스테이터의 주변부에 설치된 냉각 구조는 적어도 하나의 오목부, 적어도 하나의 볼록부 혹은 복수의 냉각 핀으로 이루어지는 것인 클로 폴형 모터의 스테이터.
제9항에 있어서, 상기 스테이터의 내부에 설치된 냉각 구조는 적어도 하나의 냉각 공간을 갖는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제11항에 있어서, 상기 냉각 공간은 스테이터와 이 스테이터의 홀더와의 협동에 의해 구성되는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제11항에 있어서, 상기 냉각 공간은 스테이터와, 이 스테이터의 홀더와, 스테이터 및 홀더에 끼워진 보강 링과의 협동에 의해 구성되는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.
제8항에 있어서, 상기 냉각 구조는 냉각수 및 냉각풍 중 적어도 하나에 의해 스테이터를 냉각하는 것인 클로폴형 모터의 스테이터.