KR20160066843A

KR20160066843A - 계자권선형 구동모터의 회전자

Info

Publication number: KR20160066843A
Application number: KR1020140172131A
Authority: KR
Inventors: 양홍석; 박상진; 이정우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-13
Also published as: CN105680597B; US10148145B2; US20160164357A1; KR101664047B1; DE102015213593A1; CN105680597A

Abstract

계자권선형 구동모터의 회전자가 개시된다. 개시된 계자권선형 구동모터의 회전자는 ⅰ)고정자의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 설치되며, 다수 개의 회전자 티스에 회전자 코일이 권선되어 있는 회전자 몸체와, ⅱ)회전자 몸체의 축 방향 양측에 각각 배치되고, 회전자 코일을 지지하며 그 회전자 코일에 의해 회전자 몸체에 고정되는 보빈을 포함하고, 회전자 몸체는 축 방향을 따라 외부와 개방되는 복수의 공기 유동 통로를 내부에 형성하며, 보빈은 공기 유동 통로와 연결되는 복수의 연결 통로를 형성할 수 있다.

Description

계자권선형 구동모터의 회전자 {ROTOR STRUCTURE OF WRSM MOTOR}

본 발명의 실시예는 계자권선형 구동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비몰딩 방식의 개방형 구조로서 회전자 코일을 외부 공기로서 냉각할 수 있는 계자권선형 구동모터의 회전자 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 자동차로 불리는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기 모터(이하에서는 "구동 모터" 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킬 수 있다.

예를 들면, 하이브리드 차량은 구동 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나 엔진과 구동 모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동 모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다.

이와 같이 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터는 대부분 영구자석형 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor: PMSM)를 사용한다. 이러한 영구자석형 동기모터는 제약된 레이아웃 조건에서 최대의 성능을 발휘하기 위해 영구자석의 성능을 극대화시킬 필요가 있다.

상기한 영구자석에서 네오디뮴(Nd) 성분은 영구자석의 세기를 개선하며, 디스프로슘(Dy) 성분은 고온 감자(Demagnetization) 내성을 개선한다. 그러나 이러한 영구자석의 희토류(Nd, Dy) 금속 성분은 중국 등 일부 국가에 제한적으로 매장되어 있고, 매우 고가이며 가격 변동이 심하다.

이를 개선하기 위해 최근에는 유도 전동기의 적용을 검토하고 있으나, 동일한 모터 성능을 발휘하기 위해서 부피, 중량 등의 사이즈 증대 량이 과다한 제약이 있다.

한편, 최근에 들어서는 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터로서 영구자석형 동기모터(PMSM)를 대체할 수 있는 계자권선형 동기모터(Wound Rotor Synchronous Motor: WRSM)의 개발이 진행되고 있다.

계자권선형 동기모터는 고정자 뿐만 아니라 회전자에도 코일을 권선하여 전류인가 시 회전자를 전자석화시킴으로써 영구자석형 동기모터(PMSM)의 영구자석을 대체하고 있다.

이러한 계자권선형 동기모터는 회전자가 고정자 내측에 일정 공극을 두고 배치되며, 고정자와 회전자의 코일에 전원이 인가되면 자계가 형성되고, 이들 사이에 발생되는 자기적 작용에 의해 회전자의 회전이 이루어진다.

한편, 상기와 같은 계자권선형 동기모터는 영구자석형 동기모터와 달리 회전자에 코일을 권선하므로, 회전자의 고속 회전 시(보통 EV의 경우 최대 10,000rpm 이상), 원심력에 의해 회전자 코일이 이탈될 수 있다.

이를 방지하기 위해 종래 기술에서는 일 예로서, 회전자의 양 끝단에 엔드 코일 커버를 장착하고, 그 엔드 코일 커버 내에 수지를 몰딩함으로써 회전자 코일을 고정하고 있다.

또한, 이와 같은 계자권선형 동기모터는 회전자가 고정자의 내측에 일정 공극을 두고 배치되는 구조로서, 브러시 및 슬립 링을 통해 회전자 코일에 전류를 인가하여 자속을 발생시킬 수 있다.

이로 인해 계자권선형 동기모터에서는 회전자 코일의 저항에 의한 동손실이 발생하게 되고, 이는 회전자 코일의 발열을 유발하여 모터의 성능을 저하시키는 요인으로 작용하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 엔드 코일 커버를 삭제한 비 몰딩 방식의 개방형 구조로서 외부의 공기를 축 방향으로 유동시키며 회전자 코일에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각할 수 있도록 한 계자권선형 구동모터의 회전자를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자는, ⅰ)고정자의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 설치되며, 다수 개의 회전자 티스에 회전자 코일이 권선되어 있는 회전자 몸체와, ⅱ)상기 회전자 몸체의 축 방향 양측에 각각 배치되고, 상기 회전자 코일을 지지하며 그 회전자 코일에 의해 상기 회전자 몸체에 고정되는 보빈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 몸체는 축 방향을 따라 외부와 개방되는 복수의 공기 유동 통로를 내부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 보빈은 상기 공기 유동 통로와 연결되는 복수의 연결 통로를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 몸체는 상기 보빈에 의해 비 몰딩 방식의 개방형 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 공기 유동 통로는 상기 회전자 몸체에서 상기 회전자 코일이 감긴 회전자 티스 사이에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 보빈은 상기 회전자 티스를 지지하며 복수의 상기 연결 통로를 방사 상으로 구획 형성하는 복수 개의 코일 지지부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 보빈은 상기 회전자 몸체의 회전자 티스 사이에서 상기 회전자 코일을 지지하는 웨지에 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 보빈은 상기 웨지에 결합되는 웨지 고정부를 일체로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 보빈은 상기 회전자 몸체의 양측 외주를 지지하는 제1 지지링과, 상기 회전자 몸체 중심부의 회전 샤프트를 지지하는 제2 지지링과, 상기 제1 및 제2 지지링을 일체로 연결하며 상기 복수의 연결 통로를 방사 상으로 구획 형성하고 상기 회전자 티스를 사이에 두고 감기는 회전자 코일을 지지하는 코일 지지부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 몸체는 회전자 티스 사이에서 상기 회전자 코일을 지지하는 웨지를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 제1 지지 링의 지지면에는 상기 웨지에 결합되는 웨지 고정부가 일체로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 코일 지지부는 상기 제1 및 제2 지지링에 일체로 연결되며 상기 회전자 코일을 상기 회전자 몸체의 중심 방향을 따라 지지하는 제1 코일 지지체와, 상기 제1 지지링 및 상기 제1 코일 지지체에 일체로 연결되며 상기 회전자 코일을 상기 회전자 티스의 외주 방향을 따라 지지하는 제2 코일 지지체를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자에 있어서, 상기 회전자 몸체는 리테이너를 통해 중심부 측의 회전 샤프트와 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예는 회전자 몸체 양측의 보빈에 회전자 몸체의 공기 유동 통로와 연결되는 연결 통로를 형성함에 따라, 기존의 엔드 코일 커버를 삭제한 비 몰딩 방식의 개방형 구조로서 외부의 공기를 회전자 몸체의 축 방향으로 유동시키며 회전자 코일에서 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 회전자 코일의 저항에 의한 동손실을 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 구동모터의 효율을 증대시킬 수 있고, 친환경 차량의 연비 향상을 도모할 수 있으며, 구동모터의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 종래 기술에서와 같은 엔드 코일 커버 및 그 엔드 코일 커버 내에 몰딩되는 수지를 삭제한 개방형 구조로서 외부 공기를 통해 회전자 코일을 냉각할 수 있으므로, 엔드 코일 커버 및 몰딩 수지의 삭제에 따른 제조원가의 절감을 도모할 수 있고, 회전자 코일에 대한 외부 공기의 직접적인 냉각으로 회전자의 냉각 성능을 더욱 증대시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 보빈에 웨지 고정부를 일체로 형성하므로, 웨지를 회전자 몸체의 축 방향으로 고정하기 위한 별도의 웨지 플레이트를 삭제할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 실시예에서는 전체 구동모터의 부품 수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 구동모터의 제작 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 보빈을 회전자 몸체의 양측 단부에 결합함과 동시에 웨지 고정부를 웨지에 결합할 수 있으므로, 전체 구동모터의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 회전자 몸체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 측단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 보빈의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 보빈의 변형예를 도시한 개략적인 일부 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자를 도시한 일부 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예는 계자권선형 구동모터에 적용되는데, 계자권선형 구동모터는 친환경 자동차에서 전기 에너지로 구동력을 얻는 전동장치에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 계자권선형 동기모터는 기본적으로, 고정자 코일(도면에 도시되지 않음)이 권선된 고정자(도면에 도시되지 않음)와, 회전자 코일(1)이 권선되며 고정자의 내측으로 배치되는 본 발명의 실시예에 따른 회전자(100)를 포함하고 있다.

상기에서 회전자(100)는 중심부 측에 회전 샤프트(3)가 결합되며, 회전자(100)의 외측 면은 고정자의 내경 면과 일정 공극을 두고 그 고정자의 내측에 배치된다.

따라서, 상기 계자권선형 동기모터는 고정자 뿐만 아니라 회전자(100)에 회전자 코일(1)을 권선하여 전류인가 시 회전자(100)를 전자석화시키며 그 회전자(100)의 전자석과 고정자의 전자석 간 전자기의 인력 및 척력으로 구동 토크를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 계자권선형 구동모터의 회전자(100)는 종래 기술에서와 같은 엔드 코일 커버를 삭제한 비 몰딩 방식의 개방형 구조로서 외부 공기를 축 방향으로 유동시키며 회전자 코일(1)에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자(100)는 기본적으로, 회전자 몸체(10)와 보빈(50)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 회전자 몸체(10)는 고정자(도면에 도시되지 않음)의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전자 몸체(10)의 중심부에는 위에서 언급한 바 있는 회전 샤프트(3)가 결합된다.

여기서, 상기 회전자 몸체(10)는 리테이너(5: 도 4 참조)를 통해 중심부 측의 회전 샤프트(3)와 축 방향 고정될 수 있다. 이러한 리테이너(5)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 회전자 축 고정 구조의 리테이너로서 이루어지므로 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 회전자 몸체(10)는 회전자 코일(1)이 감기는 다수 개의 회전자 티스들(11)을 포함하고 있다. 상기 회전자 티스들(11)은 축 방향으로 길게 형성되며, 회전자 몸체(10)의 원주 방향(외주 방향)으로 일정 간격 이격되게 배치된다.

상기 회전자 티스들(11) 사이에는 회전자 코일(1)을 그 회전자 티스(11)에 권선하기 위한 슬롯(13)이 형성된다. 즉 상기 회전자 티스들(11)은 슬롯(13)을 사이에 두고 회전자 몸체(10)의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 이격되게 배치된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 회전자 몸체를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 회전자 몸체(10)에서 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에는 그 회전자 티스(11)에 감긴 회전자 코일(1)을 지지하기 위한 지지 구조물로서의 웨지(17)가 설치된다.

이러한 웨지(17)는 회전자 몸체(10)의 고속 회전 시, 회전자 코일(1)에 작용하는 원심력을 지지함과 동시에 그 회전자 티스(11)에 감긴 회전자 코일(1) 간의 절연을 확보하기 위한 것이다.

상기 웨지(17)는 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에 축 방향을 따라 설치된다. 상기 웨지(17)는 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에 축 방향으로 삽입되며, 그 회전자 티스(11)에 슬라이딩 식으로 결합될 수 있다.

더 나아가, 상기 웨지(17)는 회전자 티스(11)에 감긴 회전자 코일(1) 간의 절연을 위해 절연 소재로 이루어진다. 상기 웨지(17)는 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에서 회전자 코일(1)을 지지하는 면을 지니며 내측으로 축 방향을 따라 소정의 공간을 형성하고 있다.

그리고, 상기 회전자 몸체(10)의 양단 측에는 웨지(17)를 축 방향으로 고정하기 위한 별도의 웨지 플레이트(19)가 설치된다. 상기 웨지 플레이트(19)는 회전자 몸체(10)의 양단 측에서 회전자 티스(11)를 지지하며 웨지(17)의 양 단부에 끼움 결합될 수 있다.

도면에서 미설명된 도면 참조부호 80은 상기 회전자 몸체(10)의 외주 측을 감싸는 회전자 외피를 나타낸다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 회전자 몸체(10)는 종래 기술에서와 같은 엔드 코일 커버를 삭제하고, 뒤에서 더욱 설명될 보빈(50)에 의해 비 몰딩 방식의 개방형 구조로 이루어질 수 있다.

이와 같은 회전자 몸체(10)는 도 4에서와 같이, 외부의 공기를 축 방향을 따라 내부로 유동시키기 위한 복수의 공기 유동 통로(31)를 형성하고 있다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 공기 유동 통로(31)는 회전자 몸체(10)의 축 방향을 따라 외부와 개방(연결)되는 것으로, 회전자 몸체(10)에서 회전자 코일(1)이 감긴 회전자 티스들(11) 사이에 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 공기 유동 통로(31)는 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에 설치된 웨지(17)의 내측 공간으로 형성될 수 있다. 즉 상기 회전자 몸체(10)는 공기 유동 통로(31)로서 웨지(17)의 내측 공간을 따라 외부 공기를 유동시킬 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 보빈(50)은 회전자 몸체(10)의 회전자 티스(11)에 감기는 회전자 코일(1)을 지지하기 위한 것이다.

상기 보빈(50)은 회전자 몸체(10)의 고속 회전 시(보통 EV의 경우 최대 10,000rpm 이상), 원심력에 의해 회전자 코일(1)이 회전자 티스(11)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 보빈(50)은 절연 소재로 이루어지며, 회전자 몸체(10)의 축 방향 양측에 각각 배치되고, 회전자 티스(11)에 감기는 회전자 코일(1)을 지지하며 그 회전자 코일(1)에 의해 회전자 몸체(10)에 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 보빈(50)은 회전자 몸체(10)의 공기 유동 통로(31: 이하 도 4 참조)로 외부의 공기를 유동시키기 위해 그 공기 유동 통로(31)와 연결되는 복수의 연결 통로(51)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 보빈(50)은 회전자 몸체(10)의 양측 단부를 지지하는 제1 부분과, 회전 샤프트(3)를 지지하는 제2 부분으로 이루어지는데, 제2 부분에는 회전 샤프트(3)가 결합되는 축공(53)을 형성하고 있다. 그리고 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에는 상기한 복수의 연결 통로(51)를 형성한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 의한 상기 보빈(50)은 회전자 몸체(10)의 양측 단부를 실질적으로 지지하는 제1 부분으로서의 제1 지지링(61)과, 회전 샤프트(3)를 실질적으로 지지하는 제2 부분으로서의 제2 지지링(62)을 포함하고 있다.

상기 제1 지지링(61)은 원형의 형태를 취하며 회전자 몸체(10)의 양측 단부 외주를 지지한다. 상기 제2 지지링(62)은 위에서 언급한 바 있는 축공(53)을 형성하고 있다.

그리고 상기 보빈(50)은 제1 및 제2 지지링(61, 62)을 일체로 연결하며, 상기한 바와 같은 복수의 연결 통로(51)를 방사 상으로 구획 형성하고, 회전자 몸체(10)의 회전자 티스(11)를 사이에 두고 감기는 회전자 코일(1)을 지지하기 위한 복수 개의 코일 지지부들(63)을 더 포함하고 있다.

상기에서 코일 지지부들(63)은 회전자 티스(11)의 축 방향 양측에서 그 회전자 티스(11)를 지지함과 동시에 회전자 티스(11)에 감기는 회전자 코일(1)을 지지하는 것이다.

상기 코일 지지부들(63)은 제1 및 제2 지지링(61, 62)에 일체로 연결된다. 상기 코일 지지부(63)는 회전자 티스(11)에 대응하여 제2 지지링(62)의 중심점을 향해 방사 상으로 일정 간격 이격되게 배치된다. 이러한 코일 지지부(63)는 제1 코일 지지체(71)와 제2 코일 지지체(72)를 포함하고 있다.

상기 제1 코일 지지체(71)는 제1 및 제2 지지링(61, 62)에 일체로 연결된다. 상기 제1 코일 지지체(71)는 회전자 티스(11)에 감기는 회전자 코일(1)을 그 회전자 티스(11)의 축 방향 양측에서 회전자 몸체(10)의 중심 방향을 따라 평면적으로 지지할 수 있다.

그리고 상기 제2 코일 지지체(72)는 제1 지지링(61) 및 제1 코일 지지체(71)에 일체로 연결된다. 상기 제2 코일 지지체(72)는 회전자 티스(11)의 외주 측에 대응하여 제1 지지링(61) 측에서 제1 코일 지지체(71)의 단부에 축 방향으로 돌출되게 형성된다. 상기 제2 코일 지지체(72)는 회전자 티스(11)에 감기는 회전자 코일(1)을 그 회전자 티스(11)의 외주 방향을 따라 지지할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 고정자의 고정자 코일 및 회전자 몸체(10)의 회전자 코일(1)에 전류를 인가하면, 고정자와 회전자 몸체(10) 사이에서 발생되는 자기적 작용에 의해 그 회전자 몸체(10)의 회전이 이루어진다. 이 때 회전자 코일(1)의 저항에 의한 동손실이 발생하게 되고, 이로 인해 회전자 코일(1)에서는 열이 발생하게 된다.

이러는 과정에 본 발명의 실시예에서는 상기 회전자 몸체(10)가 회전함에 따라 그 회전자 몸체(10)의 축 방향 양측에 장착된 보빈(50) 또한 회전자 몸체(10)와 함께 회전을 하게 된다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 회전자 몸체(10)에 축 방향을 따라 공기 유동 통로(31)를 형성하고, 그 공기 유동 통로(31)와 연결되는 복수의 연결 통로(51)를 보빈(50)에 형성하므로, 외부의 공기가 연결 통로(51)를 통해 공기 유동 통로(31)를 따라 회전자 몸체(10)의 축 방향으로 유동하게 된다.

이 경우, 냉각 공기로서의 외부 공기는 회전자 몸체(10) 일측에 위치하는 보빈(50)의 연결 통로(51)를 통해 회전자 몸체(10)의 공기 유동 통로(31)로 유입되고, 그 공기 유동 통로(31)를 따라 유동하며 회전자 몸체(10)의 다른 일측에 위치하는 보빈(50)의 연결 통로(51)를 통해 배출될 수 있다.

즉, 외부 공기는 회전자 몸체(10) 양측에 위치하는 보빈(50)의 연결 통로(51)를 통해 회전자 몸체(10)의 공기 유동 통로(31)로 유입되며, 그 공기 유동 통로(31)를 통해 축 방향을 따라 양 방향으로 유동될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 보빈(50)의 연결 통로(51)를 통해 회전자 몸체(10)의 공기 유동 통로(31)로 외부 공기를 유동시킴으로써 회전자 코일(1)에서 발생하는 열을 외부로 방출하며, 그 회전자 코일(1)을 신속하게 냉각시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자(100)에 의하면, 회전자 몸체(10) 양측의 보빈(50)에 회전자 몸체(10)의 공기 유동 통로(31)와 연결되는 연결 통로(51)를 형성함에 따라, 기존의 엔드 코일 커버를 삭제한 비 몰딩 방식의 개방형 구조로서 외부의 공기를 회전자 몸체(10)의 축 방향으로 유동시키며 회전자 코일(1)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 회전자 코일(1)의 저항에 의한 동손실을 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 구동모터의 효율을 증대시킬 수 있고, 친환경 차량의 연비 향상을 도모할 수 있으며, 구동모터의 내구성을 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 종래 기술에서와 같은 엔드 코일 커버 및 그 엔드 코일 커버 내에 몰딩되는 수지를 삭제한 개방형 구조로서 외부 공기를 통해 회전자 코일(1)을 냉각할 수 있으므로, 엔드 코일 커버 및 몰딩 수지의 삭제에 따른 제조원가의 절감을 도모할 수 있고, 회전자 코일(1)에 대한 외부 공기의 직접적인 냉각으로 회전자의 냉각 성능을 더욱 증대시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 보빈의 변형예를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계자권선형 구동모터의 회전자에 적용되는 보빈의 변형예를 도시한 개략적인 단면 구성도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보빈(150)의 변형예는 웨지(17)를 회전자 몸체(10)의 축 방향으로 고정하기 위한 별도의 웨지 플레이트를 삭제하고, 그 웨지(17)에 결합되는 웨지 고정부(191)를 일체로 형성할 수 있다.

예를 들면, 상기 웨지 고정부(191)는 회전자 티스들(11) 사이의 슬롯(13)에 각각 대응하여 보빈(150)의 내주 즉, 회전자 몸체(10)의 양측 단부 외주를 지지하는 지지면에 일체로 형성된다.

예를 들면, 상기 웨지 고정부(191)는 보빈(150)에서 제1 지지링(61)의 지지면에 일체로 돌출되게 형성된다. 상기 웨지 고정부(191)는 사각형의 플레이트 형태로 돌출 형성되며, 회전자 몸체(10)의 양단 측에서 웨지(17)의 양 단부에 끼움 결합될 수 있다.

즉, 상기 보빈(150)을 회전자 몸체(10)의 양측 단부에 각각 결합할 때, 웨지 고정부(191)는 회전자 티스들(11) 사이에서 웨지(17)의 양 단부에 끼워지며 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 보빈(150)에 웨지 고정부(191)를 일체로 형성하므로, 웨지(17)를 회전자 몸체(10)의 축 방향으로 고정하기 위한 별도의 웨지 플레이트를 삭제할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 실시예에서는 전체 구동모터의 부품 수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 구동모터의 제작 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 보빈(150)을 회전자 몸체(10)의 양측 단부에 결합함과 동시에 웨지 고정부(191)를 웨지(17)에 결합할 수 있으므로, 전체 구동모터의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.

본 변형예에 따른 상기 보빈(150)의 나머지 구성 및 작용 효과는 전술한 바와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 회전자 코일 3... 회전 샤프트
5... 리테이너 10... 회전자 몸체
11... 회전자 티스 13... 슬롯
17... 웨지 19... 웨지 플레이트
31... 공기 유동 통로 50, 150... 보빈
51... 연결 통로 53... 축공
61... 제1 지지링 62... 제2 지지링
63... 코일 지지부 71... 제1 코일 지지체
72... 제2 코일 지지체 80... 회전자 외피
191... 웨지 고정부

Claims

고정자의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 설치되며, 다수 개의 회전자 티스에 회전자 코일이 권선되어 있는 회전자 몸체; 및
상기 회전자 몸체의 축 방향 양측에 각각 배치되고, 상기 회전자 코일을 지지하며 그 회전자 코일에 의해 상기 회전자 몸체에 고정되는 보빈;
을 포함하고,
상기 회전자 몸체는 축 방향을 따라 외부와 개방되는 복수의 공기 유동 통로를 내부에 형성하고,
상기 보빈은 상기 공기 유동 통로와 연결되는 복수의 연결 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제1 항에 있어서,
상기 회전자 몸체는,
상기 보빈에 의해 비 몰딩 방식의 개방형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제1 항에 있어서,
상기 공기 유동 통로는,
상기 회전자 몸체에서 상기 회전자 코일이 감긴 회전자 티스 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제1 항에 있어서,
상기 보빈은,
상기 회전자 티스를 지지하며 복수의 상기 연결 통로를 방사 상으로 구획 형성하는 복수 개의 코일 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제4 항에 있어서,
상기 보빈은,
상기 회전자 몸체의 회전자 티스 사이에서 상기 회전자 코일을 지지하는 웨지에 결합되는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제5 항에 있어서,
상기 보빈은,
상기 웨지에 결합되는 웨지 고정부를 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제1 항에 있어서,
상기 보빈은,
상기 회전자 몸체의 양측 외주를 지지하는 제1 지지링과,
상기 회전자 몸체 중심부의 회전 샤프트를 지지하는 제2 지지링과,
상기 제1 및 제2 지지링을 일체로 연결하며 상기 복수의 연결 통로를 방사 상으로 구획 형성하고, 상기 회전자 티스를 사이에 두고 감기는 회전자 코일을 지지하는 코일 지지부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제7 항에 있어서,
상기 회전자 몸체는 회전자 티스 사이에서 상기 회전자 코일을 지지하는 웨지를 포함하고,
상기 제1 지지 링의 지지면에는 상기 웨지에 결합되는 웨지 고정부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제7 항에 있어서,
상기 코일 지지부는,
상기 제1 및 제2 지지링에 일체로 연결되며, 상기 회전자 코일을 상기 회전자 몸체의 중심 방향을 따라 지지하는 제1 코일 지지체와,
상기 제1 지지링 및 상기 제1 코일 지지체에 일체로 연결되며, 상기 회전자 코일을 상기 회전자 티스의 외주 방향을 따라 지지하는 제2 코일 지지체
를 포함하는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.
제1 항에 있어서,
상기 회전자 몸체는 리테이너를 통해 중심부 측의 회전 샤프트와 고정되는 것을 특징으로 하는 계자권선형 구동모터의 회전자.