KR20110072461A - Torque constant-variable brushed dc motor - Google Patents

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KR20110072461A KR1020090129402A KR20090129402A KR20110072461A KR 20110072461 A KR20110072461 A KR 20110072461A KR 1020090129402 A KR1020090129402 A KR 1020090129402A KR 20090129402 A KR20090129402 A KR 20090129402A KR 20110072461 A KR20110072461 A KR 20110072461A
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김봉수
최우성
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한국전력공사
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Abstract

PURPOSE: A direct current motor having a torque constant variable form brush is provided to optimize its drive by varying motor characteristics selectively in a speed type or a torque type according to a change of the number of coil windings. CONSTITUTION: The direct current motor having a torque constant variable form brush comprises a stator(110), a rotor(120), a commutator(130) and a brush(140). The first and the second conductive pad(150a,150b) connected to the first and the second winding(160a,160b) are connected to input unit(Ai,Bi) and output units(Ao,Bo) of the first brush(140a) and the second brush(140b). The direct current motor varies the torque constant according to a contact point or a disconnection of a switch module(170). The torque constant is in proportional to a shape and the number of winding coils(160).

Description

토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류 모터{Torque constant-variable brushed DC motor}Torque constant-variable brushed DC motor

본 발명은 브러쉬를 갖는 직류 모터에 있어서, 모터의 성능 특성을 좌우하는 가장 주요한 인자중 하나인 권선코일의 권선수를 가변시킴으로써, 모터의 회전수 및 토크 특성을 사용특성에 맞게 가변시킬 수 있도록 한 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류 모터에 관한 것이다.According to the present invention, in the DC motor having a brush, by varying the number of windings of the winding coil, which is one of the most important factors influencing the performance characteristics of the motor, the rotational speed and torque characteristics of the motor can be varied according to the use characteristics. A direct current motor having a torque constant variable brush.

일반적으로 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치를 말하는 것으로, 권선이 장착된 고정자와, 영구자석이나 Al도체 또는 철심으로 형성된 회전자로 구성되고, 상기 고정자에 장착된 권선에 주기적인 전류의 변화를 발생시켜 전류 변화에 따른 자계의 일정한 변화에 의해 상기 회전자에 토크가 발생하여 회전 동력을 얻어내는 장치를 말한다.In general, a motor refers to a device that converts electrical energy into mechanical work by using a force that a current receives in a magnetic field. The motor includes a stator having a winding and a rotor formed of a permanent magnet, an Al conductor, or an iron core. It refers to a device that generates a rotational power by generating a change in the periodic current in the windings attached to the rotor by a constant change in the magnetic field according to the current change.

이러한 모터는 정해진 규격의 직류모터에서 극수, 권선코일의 권선수, 권선 코일의 두께 및 단일 및 다중 권선 여부 등에 따라 모터의 특성이 변화된다. 특히, 동일한 규격의 모터라 할지라도 권선수가 적으면 토크는 작은 대신 속도가 빠른 속 도형 모터로 특성이 구분되고, 권선수가 많으면 속도가 느린 대신 토크가 큰 토크형 모터로 특성이 구분되는데, 동일한 권선공간에 상대적으로 얇은 권선을 더 많이 감은 모터는 동일한 소비전력 즉, 동일한 구동 전압, 전류하에서 속도는 느린 대신 토크가 크며, 반대로 동일한 권선공간에 상대적으로 굵은 권선을 적은 횟수로 감은 모터는 동일한 구동 전압 전류 하에서 토크는 상대적으로 작으나 속도가 빠르다.In such a motor, the characteristics of the motor change according to the number of poles, the number of winding coils, the thickness of the winding coil, and whether single or multiple windings are used in a DC motor of a predetermined standard. In particular, even if the number of windings is small, even if the motor of the same specification, the torque is characterized by a fast speed motor instead of a small torque, and the number of windings is characterized by a torque-type motor with a large torque instead of a slow speed, the same winding Motors with more windings that are thinner in space have higher torque at the same power consumption, i.e., the same driving voltage and current, whereas motors that have wound relatively large windings in the same winding space a small number of times have the same driving voltage. Torque under current is relatively small but fast.

또한, 동일한 회전 부하 즉, 동일한 토크를 출력하는 데 있어, 권선수가 많은 모터는 속도는 느린 대신 같은 전압하에서 전류가 적게 흘러 소비전력이 상대적으로 작으며 권선수가 작은 모터는 속도는 빠른 대신 전류가 많이 흘러 소비전력이 상대적으로 크다.In addition, for outputting the same rotational load, i.e., the same torque, a motor with a large number of turns has a low current consumption at the same voltage instead of a slow speed, and a relatively small power consumption. The power consumption is relatively high.

따라서, 전기자동차에 사용되는 모터를 예로 설명하면 일반도로 주행용에 사용되는 모터는 상대적으로 권선수를 적게 하여 상기모터에 대응하는 모터드라이버와 함께 효율적인 속도형 구동을 위주로 하며, 산악로와 같은 높은 경사면으로 이루어진 험로 주행로에서는 주어진 모터와 구동 드라이버에서의 고토크 주행은 모터와 드라이버에 과전류를 흐르게 하여 부적절한 구동상황을 가져오거나 비효율적인 운행상황에 놓이게 되는 문제점이 있다.Therefore, if the motor used in the electric vehicle is described as an example, the motor used for driving on a general road has a relatively small number of turns, and focuses on efficient speed type driving together with a motor driver corresponding to the motor. In the rough road path consisting of inclined surfaces, high torque driving in a given motor and driving driver causes an overcurrent flow to the motor and driver, resulting in an inappropriate driving situation or inefficient driving situation.

또한, 반대로 험로 주행용 전기 자동차는 많은 권선수를 가진 모터와 이에 대응하는 모터드라이버로 구성되어 저속 고토크 운전에 효율적인 성능을 발휘하도 록 구성되겠으나 평평한 주행로에서의 속도형 구동에는 속도 상승에 한계가 있다.On the contrary, an electric vehicle for rough road driving is composed of a motor having a large number of turns and a corresponding motor driver, so that it may be configured to exhibit an efficient performance at low speed and high torque operation, but it is difficult to increase speed for speed driving on a flat road. There is a limit.

즉, 상술한 속도형과, 토크형을 모두 포함하여 하나의 모터에서 고속 저토크 및 저속 고토크 등 가동범위가 넓은 모터가 개발되지 않았기 때문에 종래에는 권선코일이 적게 감긴 속도형과, 권선코일이 상대적으로 많이 감긴 토크형으로 구분된 모터를 각 사용처에 맞게 설치하여 사용함으로써, 속도 또는 토크가 제한적일 수밖에 없었다 That is, since a motor having a wide moving range such as high speed low torque and low speed high torque has not been developed in one motor including both the speed type and the torque type described above, the speed type in which the winding coil is wound less and the winding coil are By installing and using a motor that is classified as a relatively winding torque type for each application, the speed or torque was limited.

따라서, 하나의 모터에서 상기와 같은 속도형과 토크형을 함께 구현할 수 있도록 하여 상황에 따라 특성을 바꿀 수 있는 직류모터가 절실히 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is an urgent need for a DC motor capable of realizing the above-described speed type and torque type in one motor so as to change characteristics according to a situation.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 모터에서 권선코일의 권선수를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 속도형 및 토크형 등 다종의 모터 특성을 구현할 수 있도록 하여 상황에 따라 선택적으로 속도형 또는 토크형으로 가변되도록 하여 모터의 구동 최적화를 이루어낼 수 있도록 한 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to allow a variable number of windings of the winding coil in one motor, it is possible to achieve a variety of motor characteristics such as speed type and torque type It is an object of the present invention to provide a DC motor having a variable torque constant brush that can be implemented so that the drive type of the motor can be optimized by varying the speed type or the torque type according to the situation.

본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.The objects and advantages of the present invention will be described in more detail below, and will be further embodied by the examples. Further objects and advantages of the invention may be realized by the means indicated in the claims and combinations thereof.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 브러쉬를 갖는 직류모터에 있어서, 상기 직류모터는 회전자에 제1,제2권선으로 이루어진 권선코일이 권취되고, 상기 권선코일은 제1,제2도체패드에 의해 각각 전기적으로 분리되게 형성된 제1브러쉬 및 제2브러쉬를 통해 정류자와 전기적으로 연결되며, 상기 정류자를 통해 회전자에 권취되는 제1,제2권선의 입출력부에는 선택적으로 상기 제1,제2권선을 직렬 혹은 병렬 연결로 바꿀 수 있는 스위치모듈을 포함하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a DC motor having a brush, the DC motor is wound around the winding coil consisting of the first and second windings on the rotor, the winding coil is the first, second conductor pad The first and second windings are electrically connected to the commutator through the first brush and the second brush which are formed to be electrically separated from each other, and selectively provided to the input and output units of the first and second windings wound on the rotor through the commutator. Provides a DC motor with a variable torque constant brush that includes a switch module that can switch two windings into a series or parallel connection.

또한 본 발명에 있어서, 상기 제1,제2도체패드는 상기 정류자와 브러쉬 사이에 설치되되, 상기 정류자와는 전류가 통하도록 하고 상기 제1브러쉬와 제2브러쉬 간에는 전기적으로 분리될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the first and second conductor pads are installed between the commutator and the brush, so that the current flows through the commutator and electrically separated between the first brush and the second brush. It features.

또한 본 발명에 있어서, 상기 권선코일은 상기 회전자에 권취되며 제1도체패드와 전기적으로 연결되는 제1권선과 상기 회전자와 권취되며 제2도체패드와 전기적으로 연결되는 제2권선으로 이루어진 권선코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the winding coil is a winding made of a first winding wound on the rotor and electrically connected to a first conductor pad and a second winding wound on the rotor and electrically connected to a second conductor pad. It characterized in that it comprises a coil.

또한 본 발명은 전선을 지지하는 철심 및 상기 철심을 부착할 틀로 이루어진 고정자와, 상기 고정자 내에서 회전하는 회전자와, 상기 고정자와 회전자에 전류를 공급하는 것으로, 전류의 방향을 주기적으로 바꾸어주는 정류자와, 상기 정류자의 양측에 설치되어 정류자에 전류를 공급하는 제1브러쉬 및 제2브러쉬로 이루어진 한 쌍의 브러쉬와, 상기 정류자와 브러쉬 사이에 설치되며 상기 정류자와는 전류가 통하도록 하고 상기 제1브러쉬와 제2브러쉬 간에는 전기적으로 분리될 수 있도록 한 제1,제2도체패드와. 상기 회전자에 권취되며 제1도체패드와 전기적으로 연결되는 제1권선 및 상기 회전자와 권취되며 제2도체패드와 전기적으로 연결되는 제2권선으로 이루어진 권선코일과, 상기 제1권선과 제2권선을 선택적으로 연결할 수 있는 스위치모듈를 포함하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터를 제공한다.The present invention also provides a stator consisting of an iron core supporting a wire and a frame to which the iron core is attached, a rotor rotating in the stator, and supplying current to the stator and the rotor, thereby periodically changing the direction of the current. A pair of brushes comprising a commutator and a first brush and a second brush which are installed at both sides of the commutator to supply current to the commutator, and are installed between the commutator and the brush so that the commutator communicates with the current. First and second conductor pads which can be electrically separated between the first brush and the second brush. A winding coil comprising a first winding wound on the rotor and electrically connected to a first conductor pad, and a second winding wound on the rotor and electrically connected to a second conductor pad, and the first winding and the second winding. Provided is a DC motor having a variable torque constant brush including a switch module to selectively connect a winding.

또한 본 발명에 있어서, 상기 스위치모듈은 제1,제2권선의 입력부와 출력부를 각각 전기적으로 연결할 수 있는 제1전력스위칭 소자와, 제1권선의 출력부와 제2권선의 입력부를 전기적으로 연결할 수 있는 제2전력스위칭 소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the switch module includes a first power switching element that can electrically connect the input and output of the first and second windings, respectively, and electrically connects the output of the first winding and the input of the second winding. Characterized in that it consists of a second power switching element.

또한 본 발명에 있어서, 상기 직류모터는 제1권선의 입력부와 제2권선의 입력부를 제1전력스위칭 소자를 이용하여 접점시키고, 제1권선의 출력부와 제2권선의 출력부를 접점시켜 속도형 직류모터 특성의 제1전기적 구조를 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the DC motor is connected to the input of the first winding and the input of the second winding using a first power switching element, the output of the first winding and the output of the second winding contact the speed type Characterized in that the first electrical structure of the DC motor characteristics can be obtained.

또한 본 발명에 있어서, 상기 직류모터는 제1권선의 입력부와 제2권선의 입력부 및 제1권선의 출력부와 제2권선의 출력부를 선택적으로 연결하는 제1전력스위칭 소자를 단락시키고, 제1권선의 출력부와 제2권선의 입력부를 제2전력스위칭 소자를 통해 접점시켜 토크형 직류모터 특성의 제2전기적 구조를 얻을 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the DC motor short-circuits the first power switching element for selectively connecting the input of the first winding, the input of the second winding, the output of the first winding and the output of the second winding, The output portion of the winding and the input portion of the second winding may be contacted through a second power switching element to obtain a second electrical structure having a torque-type DC motor characteristic.

따라서, 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터는 하나의 모터에서 권선수를 달리할 수 있도록 권선을 이중으로 하고, 선택적으로 상기 이중으로 된 권선을 전력 스위칭 소자를 통해 연결할 수 있도록 함으로써, 코일의 권선수를 가변시켜 상황에 따라 선택적으로 속도형 또는 토크형으로 모터의 특성을 변 화시켜 모터의 구동 최적화를 이루어낼 수 있는 장점이 있다. Therefore, the DC motor having a variable torque constant brush according to the present invention by winding the dual winding so that the number of windings can be changed in one motor, by selectively connecting the dual winding through a power switching element, By varying the number of windings of the coil, there is an advantage in that the driving characteristics of the motor can be optimized by selectively changing the characteristics of the motor in speed type or torque type according to the situation.

이하 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터의 구성 및 작용효과를 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation effects of the DC motor having a variable torque constant variable brush according to the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments and the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 2 는 본 발명에 의한 직류모터의 제1전기적 구조를 개략적으로 도시한 회로도이며, 도 3 은 본 발명에 의한 직류모터의 제2전기적 구조를 개략적으로 도시한 회도로이며, 도 4 는 본 발명에 따른 직류모터의 제1전기적 구조와, 제2전기적 구조의 모터 특성 곡선을 개략적으로 나타낸 그래프이다.1 is a conceptual diagram schematically showing a DC motor having a variable torque constant brush according to the present invention, Figure 2 is a circuit diagram schematically showing a first electrical structure of the DC motor according to the present invention, Figure 3 is FIG. 4 is a circuit diagram schematically illustrating a second electrical structure of a DC motor, and FIG. 4 is a graph schematically showing a motor characteristic curve of a first electrical structure and a second electrical structure of the DC motor according to the present invention.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터(100)는 전선을 지지하는 철심 및 상기 철심을 부착할 틀로 이루어진 고정자(110)와, 상기 고정자(110) 내에서 회전하는 회전자(120)와, 상기 고정자(110)와 회전자(120)에 전류를 공급하는 것으로 전류의 방향을 주기적으로 바꾸어주는 정류자(130)와, 상기 정류자(130)의 양측에 설치되어 정류자(130)에 전류를 공급하는 제1브러쉬(140a) 및 제2브러쉬(140b)로 이루어진 한 쌍의 브러쉬(140)와, 상기 정류자(130)와 브러쉬(140) 사이에 설치되며 상기 정류자(130)와는 전류가 통하도록 하고 상기 제1브러쉬(140a)와 제2브러쉬(140b) 간에는 전기적으로 분리될 수 있도록 한 제1,제2도체패드(150a,150b)와, 상기 회전자(120)에 권취되며 제1도체패 드(150a)와 전기적으로 연결되는 제1권선(160a) 및 상기 회전자(120)와 권취되며 제2도체패드(150b)와 전기적으로 연결되는 제2권선(160b)으로 이루어진 권선코일(160), 그리고, 상기 제1권선(160a)과 제2권선(160b)을 선택적으로 연결할 수 있는 스위치모듈(170)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the DC motor 100 having a variable torque constant brush according to the present invention includes a stator 110 formed of an iron core supporting an electric wire and a frame to which the iron core is attached, and within the stator 110. It is installed on both sides of the rotating rotor 120, the commutator 130 to periodically change the direction of the current by supplying current to the stator 110 and the rotor 120, A pair of brushes 140 including a first brush 140a and a second brush 140b for supplying a current to the commutator 130, and installed between the commutator 130 and the brush 140 and the commutator ( 130 and first and second conductor pads 150a and 150b that allow electrical current to flow through the 130 and are electrically separated between the first brush 140a and the second brush 140b and the rotor 120. Wound around the first winding 160a and electrically connected to the first conductor pad 150a and the rotation Winding coil 160 made of a second winding 160b wound around the ruler 120 and electrically connected to the second conductor pad 150b, and the first winding 160a and the second winding 160b. It includes a switch module 170 that can be selectively connected.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터(100)는 일반적인 고정자(110)와 회전자(120)에 전원공급부(180)에서 (160)직류전원이 인가되고 정류자(130)와 브러쉬(140)에 의해 교번 전류가 인가되어 작동되는 일반적인 직류모터와 동일하되, 본 발명은 회전자(120)에 제1권선(160a)과 제2권선(160b)을 각각 4회 권취하고, 상기 회전자(120)에 권취된 제1,제2권선(160a,160b)의 입력부(Ai,Bi)와 출력부(Ao,Bo)를 정류자(130)의 양측에 각각 설치된 제1,제2도체패드(150a,150b)와 각각 전기적으로 연결되도록 한다. 여기서, 상기 회전자에 권취되는 권선코일(160)의 권취수는 발명의 설명을 간결하게 하기 위해 4회 권취되도록 하였으나, 권취수에 제한을 두지 않는다.DC motor 100 having a torque constant variable brush according to the present invention made of a configuration as described above is applied to the general stator 110 and the rotor 120 from the power supply unit (160) DC power supply and commutator ( 130 and the same as the general DC motor that is operated by the alternating current is applied by the brush 140, the present invention is the first winding (160a) and the second winding (160b) four times each of the rotor 120 First and second windings of the first and second windings 160a and 160b wound around the rotor 120 and the output portions Ao and Bo, respectively, on the both sides of the commutator 130. The second conductor pads 150a and 150b are electrically connected to each other. Here, although the number of windings of the winding coil 160 wound on the rotor is wound four times to simplify the description of the present invention, the number of windings is not limited.

또한, 제1,제2권선(160a,160b)과 전기적으로 연결된 제1,제2도체패드(150a,150b)는 각각 제1브러쉬(140a) 및 제2브러쉬(140b)의 입력부(Ai,Bi) 및 출력부(Ao,Bo)와 연결되도록 하고, 상기 제1브러쉬(140a) 및 제2브러쉬(140b)는 다시 외부에서 직류전원이 공급될 수 있도록 제1,제2권선(160a,160b)을 통해 전원공급 부(180)와 연결되도록 한다.In addition, the first and second conductor pads 150a and 150b electrically connected to the first and second windings 160a and 160b may be input parts Ai and Bi of the first brush 140a and the second brush 140b, respectively. And the first and second windings 160a and 160b so that the first brush 140a and the second brush 140b can be supplied from the outside with the direct current. It is connected to the power supply unit 180 through.

이때, 제1,제2권선(160a,160b)의 입력부(Ai,Bi)와 출력부(Ao,Bo)를 전기적으로 연결할 수 있는 제1전력스위칭 소자(172)와, 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 입력부(Bi)를 전기적으로 연결할 수 있는 제2전력스위칭 소자(174)로 이루어진 스위치모듈(170)을 설치하여 제1권선(160a)과 제2권선(160b)의 입출력 단자를 조정할 수 있도록 한다.At this time, the first power switching device 172 and the first winding 160a which can electrically connect the input parts Ai and Bi and the output parts Ao and Bo of the first and second windings 160a and 160b. The first winding line 160a and the first winding line are installed by installing a switch module 170 including a second power switching element 174 that can electrically connect the output portion Ao of the second winding and the input portion Bi of the second winding 160b. The input / output terminals of the two windings 160b can be adjusted.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제1권선(160a)의 입력부(Ao)와 제2권선(160b)의 입력부(Bi)를 제1전력스위칭 소자(172)를 이용하여 접점시키고, 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 출력부(Bo)를 접점시킨 다음 전원공급부(180)에서 전원을 공급하게 되면 전류가 제1권선(160a) 및 제2권선(160b)의 입력부(Ai,Bi)를 통해 회전자(120)를 거쳐 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 출력부(Bo)로 동시에 흘러나와 결과적으로 일반적인 4회 권취의 속도형 직류모터의 특성을 띄는 제1전기적 구조를 갖게 된다. 구체적으로, 전원공급부(180) → Ai,Bi → Ao,Bo → 전원공급부(180) 순서로 전류가 흐르는 제1권선(160a) 및 제2권선(160b)의 4회 권취수를 갖는 속도형 직류모터가 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 3, the input unit Ao of the first winding 160a and the input portion Bi of the second winding 160b are contacted using the first power switching element 172, and the first power switching element 172 is contacted. When the output Ao of the winding 160a and the output Bo of the second winding 160b are contacted, and then the power is supplied from the power supply unit 180, the current flows in the first winding 160a and the second winding. Through the inputs Ai and Bi of 160b, it flows through the rotor 120 to the output Ao of the first winding 160a and the output Bo of the second winding 160b simultaneously. It has a first electrical structure that exhibits the characteristics of a typical four-speed speed DC motor. Specifically, the speed-type direct current having four turns of the first winding 160a and the second winding 160b in which current flows in the order of the power supply unit 180 → Ai, Bi → Ao, Bo → power supply unit 180. To be a motor.

또한, 도 4 에 도시된 바와 같이, 제1권선(160a)의 입력부(Ao)와 제2권선(160b)의 입력부(Bo) 및 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 출력 부(Bo)를 선택적으로 연결하는 제1전력스위칭 소자(172)를 단락시키고, 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 입력부(Bi)를 제2전력스위칭 소자(174)를 통해 접점시킨 다음 전원공급부(180)에서 전원을 공급하게 되면 전류가 제1권선(160a)의 입력부(Ai)를 통해 회전자(120)를 거쳐 제1권선(160a)의 출력부(Ao)로 흐른 다음 제2전력스위칭 소자(174)에 의해 제2권선(160b)의 입력부(Bi)로 향하게 되어 다시 전류가 회전자(120)를 거쳐 제2권선(160b)의 출력부(Bo)를 통해 전원공급부(180)로 흐르게 되어 8회 권취의 토크형 직류모터의 특성을 띄는 제2전기적 구조를 갖게 된다. 구체적으로 전원공급부(180) → Ai → Ao → Bi → Bo → 전원공급부(180) 순서로 전류가 흐르는 제1권선(160a) 및 제2권선(160b)의 8회 권취수를 갖는 토크형 직류모터가 되는 것이다.In addition, as shown in FIG. 4, the input unit Ao of the first winding 160a and the input unit Bo of the second winding 160b and the output portion Ao of the first winding 160a and the second winding The first power switching device 172 which selectively connects the output unit Bo of 160b is shorted, and the output unit Ao of the first winding 160a and the input portion Bi of the second winding 160b are shorted. Is contacted through the second power switching device 174 and then the power is supplied from the power supply unit 180, the current passes through the rotor 120 through the input unit Ai of the first winding 160a, the first winding After flowing to the output portion Ao of 160a and then to the input portion Bi of the second winding 160b by the second power switching element 174, current flows again through the rotor 120 to the second winding ( It flows to the power supply unit 180 through the output unit (Bo) of 160b has a second electrical structure showing the characteristics of the torque-type DC motor of eight windings. Specifically, a torque-type DC motor having eight turns of the first winding 160a and the second winding 160b in which a current flows in the order of the power supply unit 180 → Ai → Ao → Bi → Bo → power supply 180. To be.

즉, 상기 스위치모듈(170)의 접점 또는 단락에 따라 본 발명의 직류모터는 토크상수를 가변시킬 수 있어 속도형 직류모터 또는 토크형 직류모터로 모터의 특성이 변화될 수 있게 되는 것이다.That is, the DC motor of the present invention can vary the torque constant according to the contact or short circuit of the switch module 170, so that the characteristics of the motor can be changed into a speed type DC motor or a torque type DC motor.

여기서, 상기 제1전력스위칭 소자(172)와 제2전력스위칭 소자(174)의 접점을 통해 제1전기적 구조인 속도형 직류모터 또는 제2전기적 구조인 토크형 직류모터로의 변환이 이루어지도록 하는 스위치모듈(170)은 아날로그타입으로 이루어져 사용자가 집적 레버 또는 버튼 등을 이용하여 접점 또는 단락이 이루어질 수 있도록 할 수도 있으며, 마이크로프로세서 등으로 이루어진 제어부를 구비하여 전력소비에 따 라 자동으로 접점 또는 단락이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.Here, the first power switching device 172 and the second power switching device 174 through the contact to the conversion to the speed-type DC motor of the first electrical structure or the torque-type DC motor of the second electrical structure to be made The switch module 170 may be made of an analog type so that a user may make a contact or a short circuit using an integrated lever or a button. The switch module 170 may include a control unit made of a microprocessor, or the like, according to power consumption. You can also make this happen.

도 4 는 상술한 제1전기적 구조와 제2전기적 구조를 가지는 2가지 모터 토크 특성을 나타낸 것으로, 도 4 에 도시된 그래프에서 모터의 저속 회전 및 고토크 발생을 나타내는 제2전기적 구조는 제1권선(160a)과 제2권선(160b)의 입출력부(Ai,Bi,Ao,Bo)가 각각 단락되고 제1권선(160a)의 출력부(Ao)와 제2권선(160b)의 입력부(Bi)가 접점된 상태이며 상기와 같은 전기적 연결을 자동차에 적용하면 상기 자동차는 산악로와 같은 높은 경사면으로 이루어진 험한 주행로에서 유용하게 되며, 반대로 모터의 고속 회전을 저토크를 나타내는 제1전기적 구조는 제1권선(160a)의 제2권선(160b)의 입력부(Ai,Bi)와 출력부(Ao,Bo)각 접점된 상태이며 상기와 같은 전기적 연결 상태를 자동차에 적용하면 일반도로에서 고속으로 주행시 사용하면 유용하게 되는 것이다.FIG. 4 illustrates two motor torque characteristics having the first electrical structure and the second electrical structure described above, and the second electrical structure representing the low speed rotation and the high torque generation of the motor in the graph illustrated in FIG. 4 is the first winding. Input and output units Ai, Bi, Ao and Bo of 160a and the second winding 160b are respectively shorted, and the output portion Ao of the first winding 160a and the input portion Bi of the second winding 160b are respectively shorted. Is in contact with the vehicle and the above electrical connection is applied to the vehicle, the vehicle becomes useful on a rough driving path made of a high slope such as a mountain road. The input parts Ai and Bi and the output parts Ao and Bo of the second winding 160b of the first winding 160a are in contact with each other. Will be useful.

따라서, 상술한 바와 같이 토크특성을 나타내는 토크상수는 형상 및 자계강도 권선코일(160)의 권취수에 비례하는 데 상기 제1전기적 구조의 권선코일(160) 권취수가 N이라면 제2전기적 구조는 권선코일(160)의 권취수가 2N이므로 이론상 제2전기적 구조는 제1전기적 구조에 배해 2배의 토크상수를 갖게 된다.Therefore, as described above, the torque constant exhibiting torque characteristics is proportional to the shape and winding number of the magnetic field strength winding coil 160. If the winding number of the winding coil 160 of the first electrical structure is N, the second electrical structure is wound. Since the winding number of the coil 160 is 2N, in theory, the second electrical structure has a torque constant twice that of the first electrical structure.

또한, 한정된 굵기의 도선에 흐를 수 있는 한계 전류는 정해져 있으며 제1전기적 구조는 제2전기적 구조에 비해 이론적으로 2배의 한계 전류를 가지므로, 동일 한 구동 전압하에서 상기 두 전기적 구조의 정지토크는 동일하며 무부하 최고속도는 제1전기적 구조가 제2전기적 구조에 비해 이론적으로 2배의 값을 가지게 된다.In addition, the limit current that can flow in the wire of a limited thickness is determined, and since the first electrical structure has theoretically twice the limit current as compared to the second electrical structure, the stop torque of the two electrical structures under the same driving voltage is The same, no-load maximum speed is theoretically twice that of the first electrical structure compared to the second electrical structure.

따라서, 본 발명에 따른 단일의 모터에서 속도형 직류모터의 특성과 토크형 직류모터의 특성을 모두 구현할 수 있어 모터의 토크 및 속도의 가동 범위가 다양한 사용처에서 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.Therefore, since the characteristics of the speed-type DC motor and the torque-type DC motor can be implemented in a single motor according to the present invention, the operating range of the torque and speed of the motor can be usefully used in various applications.

또한, 본 발명에서는 상기 회전자에 제1,제2권선(160a,160b)으로 이루어진 2개의 권선코일(160)을 권취하였으나, 경우에 따라, 2개 이상의 권선코일(160)을 권취할 수도 있다.In addition, in the present invention, the winding coils 160 made of the first and second windings 160a and 160b are wound on the rotor, but in some cases, two or more winding coils 160 may be wound. .

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적인 균등범위까지 포함된다 할 것이다.So far, the present invention has been described in detail with reference to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto, and it will be included to substantially equivalent ranges with the embodiments of the present invention.

또한, 상기 설명에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터의 기술은 매우 단순하나, 그 기술적 효과는 매우 크다는 점에서도 본 발명의 기술적 장점은 매우 명확하다 할 것이다.In addition, as shown in the above description, the technology of the DC motor having a variable torque constant brush according to the present invention is very simple, but the technical advantages of the present invention will be very clear in that the technical effect is very large.

도 1 은 본 발명에 따른 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터을 개략적으로 나타낸 개념도;1 is a conceptual diagram schematically showing a DC motor having a torque constant variable brush according to the present invention;

도 2 는 본 발명에 의한 직류모터의 제1전기적 구조를 개략적으로 도시한 회로도;2 is a circuit diagram schematically showing a first electrical structure of a DC motor according to the present invention;

도 3 은 본 발명에 의한 직류모터의 제2전기적 구조를 개략적으로 도시한 회도;3 is a schematic view showing a second electrical structure of a direct-current motor according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 따른 직류모터의 제1전기적 구조와, 제2전기적 구조의 모터 특성 곡선을 개략적으로 나타낸 그래프이다.4 is a graph schematically showing a motor characteristic curve of a first electric structure and a second electric structure of a DC motor according to the present invention.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉<Code Description of Main Parts of Drawing>

100 : 직류모터 110 : 고정자100: DC motor 110: stator

120 : 회전자 130 : 정류자120: rotor 130: commutator

140 : 브러쉬 140a : 제1브러쉬140: brush 140a: the first brush

140b : 제2브러쉬 150a : 제1도체패드140b: second brush 150a: first conductor pad

150b : 제2도체패드 160 : 권선코일150b: second conductor pad 160: winding coil

160a : 제1권선 160b : 제2권선160a: first winding 160b: second winding

170 : 스위치모듈 180 : 전원공급부170: switch module 180: power supply

Ai : 제1권선 입력부 Ao : 제1권선 출력부Ai: primary winding input unit Ao: primary winding output unit

Bi : 제2권선 입력부 Bo : 제2권선 출력부Bi: 2nd winding input part Bo: 2nd winding output part

Claims (7)

브러쉬를 갖는 직류모터에 있어서,In a DC motor with a brush, 상기 직류모터는 회전자에 제1,제2권선으로 이루어진 권선코일이 권취되고, 상기 권선코일은 제1,제2도체패드에 의해 각각 전기적으로 분리되게 형성된 제1브러쉬 및 제2브러쉬를 통해 정류자와 전기적으로 연결되며, 상기 정류자를 통해 회전자에 권취되는 제1,제2권선의 입출력부에는 선택적으로 상기 제1,제2권선을 직렬 혹은 병렬 연결로 바꿀 수 있는 스위치모듈을 포함하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.The DC motor is wound around a winding coil consisting of first and second windings on the rotor, and the winding coil is commutator through a first brush and a second brush which are electrically separated by the first and second conductor pads, respectively. And a torque constant electrically connected to and connected to the rotor through the commutator, the torque constant including a switch module for selectively switching the first and second windings in series or parallel connection. DC motor with variable brush. 청구항 1에 있어서, 상기 제1,제2도체패드는 상기 정류자와 브러쉬 사이에 설치되되, 상기 정류자와는 전류가 통하도록 하고 상기 제1브러쉬와 제2브러쉬 간에는 전기적으로 분리될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.The method of claim 1, wherein the first and second conductor pads are installed between the commutator and the brush, the commutator and the current to pass through and characterized in that the electrical separation between the first brush and the second brush. DC motor with a variable torque constant brush. 청구항 1에 있어서, 상기 권선코일은 상기 회전자에 권취되며 제1도체패드와 전기적으로 연결되는 제1권선과;The method of claim 1, wherein the winding coil comprises: a first winding wound on the rotor and electrically connected to a first conductor pad; 상기 회전자와 권취되며 제2도체패드와 전기적으로 연결되는 제2권선으로 이루어진 권선코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.DC motor having a variable torque constant brush, characterized in that it comprises a winding coil consisting of a second winding wound with the rotor and electrically connected to the second conductor pad. 전선을 지지하는 철심 및 상기 철심을 부착할 틀로 이루어진 고정자와;A stator including an iron core supporting an electric wire and a frame to which the iron core is attached; 상기 고정자 내에서 회전하는 회전자와;A rotor rotating within the stator; 상기 고정자와 회전자에 전류를 공급하는 것으로, 전류의 방향을 주기적으로 바꾸어주는 정류자와;A commutator for supplying current to the stator and the rotor to periodically change the direction of the current; 상기 정류자의 양측에 설치되어 정류자에 전류를 공급하는 제1브러쉬 및 제2브러쉬로 이루어진 한 쌍의 브러쉬와;A pair of brushes installed on both sides of the commutator, the brush comprising a first brush and a second brush for supplying current to the commutator; 상기 정류자와 브러쉬 사이에 설치되며 상기 정류자와는 전류가 통하도록 하고 상기 제1브러쉬와 제2브러쉬 간에는 전기적으로 분리될 수 있도록 한 제1,제2도체패드와;First and second conductor pads disposed between the commutator and the brush and configured to allow current to flow through the commutator and to be electrically separated between the first brush and the second brush; 상기 회전자에 권취되며 제1도체패드와 전기적으로 연결되는 제1권선 및 상기 회전자와 권취되며 제2도체패드와 전기적으로 연결되는 제2권선으로 이루어진 권선코일과;A winding coil comprising a first winding wound on the rotor and electrically connected to a first conductor pad, and a second winding wound on the rotor and electrically connected to a second conductor pad; 상기 제1권선과 제2권선을 선택적으로 연결할 수 있는 스위치모듈를 포함하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.DC motor having a variable torque constant brush comprising a switch module for selectively connecting the first winding and the second winding. 청구항 1 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치모듈은The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the switch module 제1,제2권선의 입력부와 출력부를 각각 전기적으로 연결할 수 있는 제1전력스위칭 소자와;A first power switching element capable of electrically connecting the input and output portions of the first and second windings, respectively; 제1권선의 출력부와 제2권선의 입력부를 전기적으로 연결할 수 있는 제2전력 스위칭 소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.DC motor having a variable torque constant brush comprising a second power switching element capable of electrically connecting the output of the first winding and the input of the second winding. 청구항 1 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류모터는 제1권선의 입력부와 제2권선의 입력부를 제1전력스위칭 소자를 이용하여 접점시키고, 제1권선의 출력부와 제2권선의 출력부를 접점시켜 속도형 직류모터 특성의 제1전기적 구조를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.The DC motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the DC motor contacts the input portion of the first winding and the input portion of the second winding with a first power switching element, and the output portion of the first winding and the second winding A direct current motor having a variable torque constant brush, characterized in that a first electrical structure having a characteristic of a speed type DC motor can be obtained by contacting an output part. 청구항 1 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직류모터는 제1권선의 입력부와 제2권선의 입력부 및 제1권선의 출력부와 제2권선의 출력부를 선택적으로 연결하는 제1전력스위칭 소자를 단락시키고, 제1권선의 출력부와 제2권선의 입력부를 제2전력스위칭 소자를 통해 접점시켜 토크형 직류모터 특성의 제2전기적 구조를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 토크상수 가변형 브러쉬를 갖는 직류모터.The first power switching device according to any one of claims 1 to 4, wherein the DC motor selectively connects an input part of the first winding, an input of the second winding, an output of the first winding, and an output of the second winding. Has a torque constant variable brush characterized in that a second electrical structure of a torque DC motor characteristic is obtained by contacting the output of the first winding and the input of the second winding with a second power switching element. DC motor.
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