KR20180068249A

KR20180068249A - 권선형 회전 전기기기의 온도센서

Info

Publication number: KR20180068249A
Application number: KR1020160169977A
Authority: KR
Inventors: 타케노리 하시모토
Original assignee: 현대자동차일본기술연구소; 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21
Also published as: KR102484884B1

Abstract

본 발명은 권선형 회전 전기 기기의 온도 검출기에 관한 것으로서, 모터나 발전기와 같은 코일 권선형 회전 전기기기에서 코일 온도를 측정하기 위한 온도검출소자를 측정 대상의 표면에 쉽고 정확히 밀착하여 고정할 수 있도록 함으로써, 온도 검출의 정확도와 정밀도 향상, 응답성 향상이 가능하고, 와이어링 파손 등의 문제점이 개선되는 권선형 회전 전기기기의 온도센서를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 코어에 코일이 권선되어 있는 권선형 회전 전기기기에서 상기 코어 내측에 권선되어 있는 코일 부분인 권선부로부터 코어 외측으로 인출되어 있는 코일의 인출부에 코일의 온도를 검출하기 위한 온도검출소자를 부착 및 고정하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서가 개시된다.

Description

권선형 회전 전기기기의 온도센서{TEMPERATURE SENSOR OF COIL WINDING-TYPE ROTATING ELECTRICAL MACHINE}

본 발명은 권선형 회전 전기기기의 온도센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터나 발전기와 같은 코일 권선형 회전 전기기기에서 코일에 온도검출소자를 부착하여 구성되는 권선형 회전 전기기기의 온도센서에 관한 것이다.

일반적으로 전기기기는 전기에너지를 역학적 에너지로 또는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환기기를 의미하는 것으로, 그 중에서 회전 전기기기의 예로 모터와 발전기를 들 수 있다.

공지의 모터와 발전기는 코일이 권선되어 있는 코일 권선형 회전 전기기기로서, 효율 및 파워밀도를 증대시키기 위해 다양한 형태로 개발되고 있으며, 차량에서도 다수의 모터와 발전기가 탑재되어 사용되고 있다.

예를 들면, 친환경자동차인 순수 전기자동차(EV:Electric Vehicle)나 하이브리드 자동차(HEV:Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV:Fuel Cell Electric Vehicle)에 차량 주행을 위한 구동원으로 모터가 탑재되어 있다.

또한, 엔진을 함께 탑재한 하이브리드 자동차의 경우, 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전력으로 발전을 수행하여 차량 배터리를 충전하는 HSG(Hybrid Starter and Generator)가 구비된다.

일반 엔진(내연기관) 자동차의 경우에도 엔진의 회전력을 전달받아 발전하여 배터리를 충전하는 발전기(알터네이터)가 구비되어 있으며, 그 밖에 차량에는 각종 장치의 액추에이터로 모터들이 사용되고 있다.

공지의 코일 권선형 회전 전기기기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)를 가지며, 고정자는 코어와 이 코어의 티스(teeth)부에 권선되어 있는 코일을 포함하고, 회전자는 코어와 이 코어에 부착 또는 매입된 영구자석을 포함한다.

이는 구성의 일 예이므로 코일이 고정자 대신 회전자에 위치될 수도 있고, 영구자석 또한 회전자 대신 고정자에 위치될 수도 있다.

또한, 계자 권선형 회전자 동기 모터와 같이 회전자와 고정자가 모두 코일을 가질 수 있다.

한편, 하이브리드 자동차 등의 친환경 자동차에 적용되는 구동모터는 차량 운전 특성상 급가속이나 급감속시 최대 출력이 순간적으로 높게 발생하여 코일의 온도가 급상승할 수 있다.

이러한 모터에서의 온도 상승은 주로 전류가 흐르는 발열체인 코일에서 발생하므로 모터의 과부하 방지 및 내부 부품 보호를 위해 코일의 온도를 온도센서로 측정하여 관리하는 것이 중요하다.

코일의 온도를 측정함에 있어서 온도센서 자체가 우수한 성능이나 빠른 응답성을 갖는 것도 중요하지만, 코일의 온도를 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 센서 설치 구조 또한 중요하다.

종래의 경우, 서미스터와 같은 온도검출소자를 코일의 표면에 부착함에 있어서, 코어의 슬롯 내부나 코어 철심 근처에 위치한 코일 부분, 그 밖에 온도가 가장 높은 위치의 코일 부분의 표면에 온도검출소자를 부착하는 방식을 이용하고 있다.

또한, 온도검출소자를 설치하기 위해 코일의 표면에 컴파운드 수지와 같은 접착제나 테이프, 그 밖의 별도 고정부재를 이용하여 부착하고 있다.

그러나, 종래의 센서 설치 구조에 따르면, 온도검출소자가 발열부위인 코일의 표면에 밀착되기 어렵다.

종래에는 발열 부위인 코일의 표면과 온도검출소자(온도센서) 사이에 수지, 테이프, 고정부재와 같은 다른 부품이 개재되므로, 코일의 온도를 정확하게 측정할 수 없고, 코일의 온도 변화에 대한 센서의 응답성이 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

종래 기술의 예로서, 코일의 표면에 접착제로 서미스터를 부착하여 임시 고정한 후, 서미스터를 코일과 함께 실로 결속하여 고정하는 방법이 알려져 있으나, 코일의 표면과 서미스터 사이의 이격 거리, 이격 공간 사이에 개재된 접착제(수지)로 인한 열 전달 지연, 서미스터의 하니스(harness) 부착시 파손 등의 문제점을 가지고 있다.

본 발명과 관련한 온도 센서 설치 구조 등의 배경기술은 일본 공개특허공보 특개2000-333397호, 일본 공개특허공보 특개2013-223259호 등에 개시되어 있다.

도 1은 코일의 표면과 온도검출소자 사이에 수지, 테이프, 고정부재 등이 개재되거나 서미스터 부착 불량, 코일의 편차나 단차, 굴곡 등이 발생함으로 인해 온도검출소자(3)가 코일(2)의 표면에 밀착되지 않고 그 표면으로부터 거리를 두고 이격된 위치에 배치됨을 보여주고 있다.

도 1에서 도면부호 1은 코일이 권선되어 있는 코어(철심)을 나타낸다.

이러한 코일의 표면과 온도검출소자 사이의 이격 상태는 온도 정밀도 저하 및 응답 지연의 원인이 된다.

또한, 온도검출소자의 부착 위치로 가장 좋은 부분이 모터에서 최대 온도를 나타내는 코일 부분이고, 코어의 슬롯 내부나 코어 철심 근처의 안쪽 코일 부분이 최대 온도를 나타내기 때문에 그 부분에 부착하는 것이 가장 이상적이지만, 이 경우 고정용 부품 배치와 소자 설치 작업이 어려워지므로, 일반적으로는 최대 온도 부위와 가까운 부분에 온도검출소자를 부착한다.

그러나, 코일에 편차나 단차, 요철, 굴곡 등이 발생하므로 소자를 표면에 정확히 밀착시키는 것이 어렵고, 접착제를 이용한 부착시 코일 표면과의 이격 거리, 접착제의 열 저항 등으로 인해 온도 오차와 응답 지연의 문제가 발생한다.

이에 따라 실제 적용시에는 그 오차를 고려하여 온도 보호를 설정하게 되나, 그로 인해 모터의 열 성능을 최대한 끌어낼 수 없는 문제가 있다.

또한, 최근 하이브리드 자동차의 구동모터에서는 ATF(Automatic Transmission Fluid)를 이용한 오일 냉각이 이루어지고 있고, 이때 코일에 ATF를 뿌려 냉각하고 있으나, 이 경우 서미스터와 같은 온도검출소자 또한 냉각이 되어, 검출된 온도가 실제 코일의 최대 온도와는 큰 차이를 나타내는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 특개2000-333397호 일본 공개특허공보 특개2013-223259호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 모터나 발전기와 같은 코일 권선형 회전 전기기기에서 코일 온도를 측정하기 위한 온도검출소자를 측정 대상의 표면에 쉽고 정확히 밀착하여 고정할 수 있도록 함으로써, 온도 검출의 정확도와 정밀도 향상, 응답성 향상이 가능하고, 와이어링 파손 등의 문제점이 개선되는 권선형 회전 전기기기의 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 코어에 코일이 권선되어 있는 권선형 회전 전기기기에서 상기 코어 내측에 권선되어 있는 코일 부분인 권선부로부터 코어 외측으로 인출되어 있는 코일의 인출부에 코일의 온도를 검출하기 위한 온도검출소자를 부착 및 고정하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서를 제공한다.

여기서, 상기 권선형 회전 전기기기는, 고정자와 회전자를 가지며, 상기 고정자가 코어와 이 코어의 티스부에 권선되어 있는 코일을 포함하고, 상기 회전자가 코어와 이 코어에 부착 또는 매입된 영구자석을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 권선형 회전 전기기기는 회전자가 내측에 위치하고 3상의 코일이 권선되어 있는 고정자가 외측에 위치하는 내전형 모터 또는 발전기인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 권선형 회전 전기기기는 차량 주행을 위한 차량 구동원으로 탑재되는 구동모터인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 권선형 회전 전기기기의 온도센서는, 상기 온도검출소자; 상기 인출부에서 온도검출소자가 부착되는 위치의 코일 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는 제1고정부재; 및 내측면에 상기 온도검출소자가 위치한 상태에서 상기 내측면의 온도검출소자가 상기 코일 외주면에 밀착된 상태를 유지하도록 제1고정부재에 일체로 접합 및 고정되는 제2고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일의 인출부에서 코일을 중심으로 양측으로 배치되는 제1고정부재와 제2고정부재가 코일 외주면을 둘러싸도록 설치되고, 상기 제2고정부재의 내측면에 위치한 온도검출소자가 상기 코일 외주면에 밀착된 상태를 유지하도록 하여 제1고정부재와 제2고정부재가 일체로 상호 접합 및 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1고정부재와 제2고정부재는 3상 코일의 인출부에서 3상 코일 3개 중 적어도 2개 이상의 코일들에 걸쳐서 설치되어, 상기 적어도 2개 이상의 코일들을 정해진 간격으로 유지하면서 일체로 결속하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2고정부재의 내부에는 온도검출소자에 연결되는 전기 도선이 일체로 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기 도선을 외부에 접속하기 위한 커넥터가 상기 제1고정부재 또는 제2고정부재에 일체로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2고정부재는 전기 도선이 내부에 삽입된 상태가 되도록 수지로 성형하여 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인출부에서 코일 단부에 연결된 접속단자에 온도검출소자를 부착 및 고정하여서 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 고정부재의 내측면에 위치한 온도검출소자가 상기 접속단자의 표면에 밀착된 상태를 유지하도록 하여 상기 고정부재가 접속단자에 접합 및 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재는 3상 코일의 인출부에서 3상 코일 3개 중 적어도 2개 이상의 코일에 연결된 접속단자들에 걸쳐서 설치되어, 상기 적어도 2개 이상의 코일에 연결된 접속단자들을 정해진 간격으로 유지하면서 일체로 결속하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재의 내부에는 온도검출소자에 연결되는 전기 도선이 일체로 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

이로써, 본 발명에 따른 권선형 회전 전기기기의 온도센서에 의하면, 모터나 발전기와 같은 코일 권선형 회전 전기기기에서 코일의 편차나 단차, 요철, 굴곡 등이 발생하고 서미스터를 부착 및 고정하기 어려운 코어 내측의 권선부가 아닌, 코어 외측으로 인출된 코일 부분에 서미스터가 배치됨으로써, 온도검출소자를 보다 쉽게 코일 표면(또는 접속단자 표면)에 정확히 밀착시켜 부착할 수 있고, 온도 검출의 정밀도와 정확도 향상, 응답성 향상, 조립성 및 작업성 향상이 가능하고, 와이어링 하니스 파손 등의 문제점이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 코일의 표면과 온도검출소자가 이격된 상태로 위치됨을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도센서가 설치되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도센서의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 온도센서가 설치되는 회전 전기기기에서 코일을 접속단자를 이용하여 단자대에 접속하는 예를 도시한 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

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.

본 발명은 발전기와 같은 코일 권선형 회전 전기기기에서 코일 온도를 측정하기 위한 온도검출소자를 측정 대상의 표면에 쉽고 정확히 밀착하여 고정할 수 있도록 함으로써, 온도 검출의 정확도와 정밀도 향상, 응답성 향상이 가능하고, 와이어링 파손 등의 문제점이 개선되는 권선형 회전 전기기기의 온도센서를 제공하고자 하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 권선형 회전 전기기기의 온도센서는 코어 내측에서 티스(teeth)부에 권선되어 있는 코일 부분인 권선부가 아니라, 상기 권선부로부터 코어 외측으로 인출되어 있는 코일의 인출부에 온도검출소자를 배치하여서 구성된 것에 주된 특징이 있다.

이러한 본 발명의 온도센서가 설치되는 권선형 회전 전기기기는 3상의 코일이 권선되어 있는 모터나 발전기가 될 수 있고, 특히 전기자동차의 구동모터나 그 밖의 차량에서 사용되는 모터나 발전기가 될 수 있다.

여기서, 전기자동차는 모터 동력으로 구동하는 공지의 친환경자동차, 즉 모터 동력만으로 구동하는 순수 전기자동차(EV), 엔진 동력과 모터 동력으로 구동하는 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지를 탑재하고 모터 동력으로 구동하는 연료전지 자동차(FCEV) 등이 될 수 있다.

전기자동차는 좁은 의미로 하이브리드 자동차와 구별될 수 있도록 순수 전기자동차만을 의미하기도 하나, 모터를 차량 구동원으로 사용하는 친환경자동차 모두를 포괄하는 넓은 의미로도 사용되고 있다.

또한, 상기 권선형 회전 전기기기는 하이브리드 자동차에서 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전력으로 발전을 수행하여 차량 배터리를 충전하는 HSG(Hybrid Starter and Generator)가 될 수 있다.

또한, 상기 권선형 회전 전기기기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)를 가지며, 고정자는 코어와 이 코어의 티스부에 권선되어 있는 코일을 포함하고, 회전자는 코어와 이 코어에 부착 또는 매입된 영구자석을 포함하는 것이 될 수 있다.

이때, 상기 권선형 회전 전기기기는 영구자석이 부착 또는 매입되어 있는 회전자가 내측에 위치하고 코일이 권선되어 있는 고정자가 외측에 위치하는 내전형 모터 또는 발전기가 될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서의 구성에 대해 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도센서가 설치되는 위치를 설명하기 위한 도면으로, 코어(11)와 이 코어(11)에 권선되어 있는 코일(12)을 포함하는 회전 전기기기의 고정자(10)를 나타내고 있다.

회전 전기기기는 고정자(10)와 도시하지 않은 회전자를 포함하고, 고정자(10)의 코어(11)는 반경방향 내측으로 돌출된 티스(teeth)부(도시하지 않음)를 가지면서 인접한 티스부 사이에 슬롯이 형성된 구조로 되어 있다.

또한, 코어(11) 내측의 티스부에는 슬롯을 통해 고정자 코일(12)이 권선되어 있고, 이때 3상의 코일이 정해진 결선 방식으로 결선되어 코어에 권선되어 있다.

고정자 코일(12)은 대부분 코어(11)의 티스부에 권선되어 코어 내측 및 슬롯 내측에 위치하고, 이때 코어에 권선되어 있는 각 상의 코일(11), 즉 3상의 각 코일의 단부가 코어(11) 외측으로 인출된 형태로 되어 있다.

이하, 본 명세서에서는 3상의 각 코일(12)에서 코어(11) 내측의 티스부에 권선되어 있는 코일 부분을 권선부(12a)라 칭하기로 하며, 상기 권선부(12a)로부터 코어(11) 외측으로 인출되어 있는 나머지 코일 부분(각 코일의 단부에 해당함)을 인출부(12b)라 칭하기로 한다.

도 2를 참조하면, 3상의 코일(12) 3개가 고정자 코어(11)의 외측으로 인출되어 있으며, 이때 코어(12)의 외측으로 인출되어 있는 각 코일의 단부, 즉 인출부(12b)에는 외부 접속을 위한 도전 금속 재질의 접속단자(13)가 설치되어 있다.

또한, 3상의 각 코일의 인출부(12b)에는 3개의 코일을 정해진 간격으로 유지하면서 결속하고 있는 결속부재(22)가 설치되어 있다.

이때, 본 발명에 따른 온도센서는 고정자 코일(12)의 인출부(12b)에 설치된 온도검출소자를 포함하며, 이때 1상의 코일에만 온도검출소자가 설치될 수 있으나, 2상 또는 3상의 코일들, 즉 2개 또는 3개의 코일에 각각 온도검출소자를 설치하는 것도 가능하다.

여기서, 온도검출소자는 서미스터가 될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는, 코일(12)에서 편차나 단차, 요철, 굴곡 등이 발생할 수 있고 서미스터를 부착 및 고정하기가 어려운(11) 코어 내측의 권선부(12a)가 아닌, 코어 외측으로 인출된 3상 코일의 인출부(12b)에 서미스터가 배치된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도센서의 구성을 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서는, 3상 코일의 인출부(12b)에서 코일 표면에 밀착된 상태로 부착되는 온도검출소자(21), 온도검출소자(21)가 부착되는 위치에서 코일(12b-1) 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는 제1고정부재(22), 내측면에 온도검출소자(21)가 위치된 상태로 내측면의 온도검출소자(21)가 코일(12b-1) 외주면에 밀착된 상태를 유지하도록 제1고정부재(22)에 일체로 접합 및 고정되는 제2고정부재(23)를 포함한다.

이러한 구성에서는 각 코일(12b-1,12b-2,12b-3)을 중심으로 양측으로 배치되는 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)가 코일 외주면을 둘러싸도록 되어 있으며, 제2고정부재(23)의 내측면에 위치한 온도검출소자(21)가 코일(12b-1) 외주면에 밀착된 상태로 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)가 일체로 상호 접합 및 고정된 구조를 나타낸다.

여기서, 상기 제1고정부재(22)는 적어도 2상의 코일들, 바람직하게는 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-3)들을 정해진 간격으로 유지하면서 결속하고 있는 도 2의 결속부재(22)가 될 수 있다.

또한, 상기 제2고정부재(23)는 수지를 성형하여 제조된 것이 될 수 있고, 내부에는 온도검출소자(21)에 연결된 전기 도선, 즉 서미스터의 신호 선(24)이 삽입된 상태로 성형될 수 있다.

이때, 온도검출소자(21)는 코일(12b-1)에 접촉되어야 하는 한쪽 면이 노출된 상태가 되도록 하여 제2고정부재(23)에 삽입되어 설치되고, 신호 선(24)과 함께, 이 신호 선이 연결된 온도검출소자(21) 또한 제2고정부재(23)에 삽입된 상태가 되도록 제2고정부재(23)가 성형될 수 있다.

또한, 일단부가 온도검출소자(21)에 접속된 신호 선(24)의 반대쪽 단부는 외부로 노출된 상태가 되도록 제2고정부재(23)가 성형되며, 상기 노출된 신호 선(24)의 반대쪽 단부는 제1고정부재(22)를 관통하여 제1고정부재(22)에 일체로 고정된 커넥터(25)에 연결된다.

상기 제1고정부재(22) 또한 코일(12b-1,12b-2,12b-3)의 외주면을 둘러쌀 수 있는 형상을 가지도록 수지로 성형하여 제조될 수 있고, 이러한 제1고정부재(22)가 커넥터(25)와 일체로 성형될 수 있다.

또한, 도 3의 실시예에서는 커넥터(25)가 제1고정부재(22)에 일체로 되어 있으나, 커넥터(25)가 제1고정부재(22)가 아닌 제2고정부재(23)와 일체로 구비될 수도 있으며, 이때 제2고정부재(23)가 커넥터(25)와 일체로 성형된다.

그리고, 도 3은 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-3) 3개를 횡방향으로 단면한 단면도로서, 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)는 3상의 코일 3개를 횡방향으로 가로지르는 방향을 길게 배치될 수 있는 형상으로 성형될 수 있다.

상기 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)는 상호 접합면에 테이프나 접착면을 사용하여 접합될 수 있고, 또는 판 상의 두 고정부재를 도면과 같이 접합된 상태로 서로 일체화시킬 수 있는 것이라면 공지의 체결수단 중 선택된 것이 사용될 수 있다.

이와 같이, 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)가 하나의 코일만이 아닌, 적어도 2상 이상의 코일(12b-1,12b-2,12b-3)들, 즉 적어도 2개 이상의 코일들을 함께 결속하는 구조로 형성됨으로써, 온도검출소자(21)를 보다 확실히 코일에 고정할 수 있다.

이와 함께, 온도검출소자(21)의 신호 선(14) 등의 배선(wiring)을 모두 제2고정부재(23) 내부에 삽입하여 일체화하고, 커넥터(25) 역시 제1고정부재(22) 또는 제2고정부재(23)에 일체화하므로, 별도의 와이어링 하니스가 삭제될 수 있고, 따라서 종래와 같은 하이스 파손 및 센서 파손의 문제가 해소될 수 있다.

또한, 고정자 코일의 인출부(12b)에 온도검출소자(21)가 설치되어 온도검출소자(21)가 모터 본체에서 떨어진 곳에 설치되면서도, 복수 개의 코일(12b-1,12b-2,12b-3), 즉 적어도 2상 이상의 코일(2개 이상의 코일)들을 일체로 결속하는 고정부재(22,23)들에 의해 온도검출소자(21)가 고정되므로, 모터 케이스의 설치시 코일이 말려 들어가는 것을 방지할 수 있고, 이로써 작업성 및 조립성이 향상되는 것과 더불어, 조립 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-3) 3개가 고정자 코어(11) 외측으로 인출되어 있으며, 코어(11) 외측으로 인출되어 있는 각 코일의 인출부(12b)의 종단부에는 외부 접속을 위한 도전 금속 재질의 접속단자(13)가 설치되어 있다.

도 4는 코일(12b-1)을 접속단자(13)를 이용하여 단자대(30)에 접속하는 예를 도시한 사시도로, 도시된 바와 같이 볼트(31)를 이용하여 접속단자(13)를 단자대(30)에 체결할 수 있다.

이때, 본 발명의 온도센서는 상기 접속단자(13)에 온도검출소자(21)를 부착하여서 구성될 수도 있다.

즉, 서미스터(21)를 접속단자(13)의 표면에 밀착시켜 고정하는 것이며, 이때 서미스터(21)가 직접적으로는 접속단자의 온도를 측정하게 되지만, 코일이 발열할 경우 코일에 접속되어 있는 접속단자 또한 동일한 양상으로 온도가 상승하는 발열 상태를 나타내므로, 접속단자에서 온도를 측정하더라도 그 측정된 온도로부터 코일의 온도를 추정하는 것이 가능하다.

서미스터(21)를 접속단자(13)에 설치하면 접속단자의 평탄면에 설치할 수 있어 서미스터를 접속단자에 완전하게 밀착시킬 수 있고, 서미스터와 접속단자 사이에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

서미스터(21)를 접속단자(13)에 부착하는 방식에서는 도 3에 나타낸 제2고정부재(23)와 동일한 형태의 고정부재가 사용될 수 있다.

즉, 절연 재질의 수지를 사용하여 성형된 고정부재가 3상의 각 코일(12b-1,12b-2,12b-3)에 연결된 접속단자(13)들을 일체로 결속하여 연결하면서 내측면의 서미스터(21)가 코일(12b-1)에 연결된 접속단자의 표면에 밀착되도록 하는 것이다.

이때, 상기 고정부재는 접속단자들 정해진 간격으로 유지하면서 일체로 결속하게 되며, 이는 수지로 성형하여 제조될 수 있고, 이러한 고정부재의 내부에 온도검출소자에 연결되는 전기 도선이 일체로 삽입되어 있을 수 있다.

또한, 상기 고정부재가 접속단자에 접착제나 테이프 등으로 접합 및 고정될 수 있다.

이와 같이 서미스터(21)를 접속단자(13)에 부착하더라도 3상의 코일들을 일체로 결속하는 별도의 결속부재(도 2에서 도면부호 22임)를 설치할 수 있으며, 이때 결속부재는 도 3에 나타낸 바와 같은 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)(도 3의 서미스터와 신호 선 등의 배선은 삭제됨)로 구성될 수 있다.

이로써, 서미스터(21)를 인출부(12b)의 코일 부분에 부착한 경우 및 접속단자(13)에 부착한 경우 모두에서, 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-c)들이 결속부재, 즉 제1고정부재(22)와 제2고정부재(23)에 의해 일정 간격을 유지하면서 결속되어 있게 되므로, 3상 코일(12b-1,12b-2,12b-c)의 종단부와 접속단자(13)들은 그 위치가 어느 정도 규제될 수 있고, 각 접속단자(13)에 형성된 볼트홀(13a) 위치 또한 어느 정도 규제될 수 있다.

따라서, 3상의 각 코일(12b-1,12b-2,12b-c)마다 설치된 접속단자(13)를 1개씩 볼트(31)를 이용하여 모터 케이스의 단자대(30)에 체결할 때, 나머지 다른 코일 및 접속단자들의 위치가 단자대 주변의 위치에 있도록 규제될 수 있고, 따라서 접속단자들을 단자대에 체결하는 조립 과정에서 작업성 및 조립성이 개선될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 코일의 인출부(12b)에서 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-3)에 직접 온도검출소자(21)를 설치하거나, 3상의 코일이 접속된 접속단자(13)에 온도검출소자(21)를 설치하여 온도센서를 구성한다.

상기 3상의 코일(12b-1,12b-2,12b-c) 3개에는 동일한 전류가 흐르게 되므로, 코일 3개 중 어느 하나에 온도검출소자(21)를 설치하여 온도를 측정하면, 측정된 온도가 회전 전기기기의 코일 온도를 대표할 수 있다.

또한, 최대 온도를 나타내는 코일 부분과 본 발명에서 온도검출소자가 설치되는 코일의 인출부(인출부의 코일과 더불어 접속단자를 포함하는 것임) 사이에는 실제 측정시 일정 온도 차이를 나타내지만, 사전 시험 평가 과정에서 두 부분의 온도 차이(온도 경사)를 파악할 수 있으므로, 본 발명에서와 같이 인출부의 코일 부분과 접속단자에서 온도를 측정하더라도 원하는 코일 온도 측정이 가능하고, 부품 보호가 가능하다.

또한, 3상 코일의 인출부는 ATF에 의한 냉각이 이루어지지 않는 부분이므로(오일이 뿌려지지 않음) 온도 측정이 냉각으로 인해 영향을 받지는 않는다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 고정자 11 : 코어
12 : 고정자 코일 12a : 권선부
12b : 인출부 12b-1,12b-2,12b-3 : 인출부의 코일
13 : 접속단자 21 : 온도검출소자(서미스터)
22 : 제1고정부재 23 : 제2고정부재
24 : 신호 선 25 : 커넥터

Claims

코어에 코일이 권선되어 있는 권선형 회전 전기기기에서 상기 코어 내측에 권선되어 있는 코일 부분인 권선부로부터 코어 외측으로 인출되어 있는 코일의 인출부에 코일의 온도를 검출하기 위한 온도검출소자를 부착 및 고정하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 권선형 회전 전기기기는,
고정자와 회전자를 가지며, 상기 고정자가 코어와 이 코어의 티스부에 권선되어 있는 코일을 포함하고, 상기 회전자가 코어와 이 코어에 부착 또는 매입된 영구자석을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 권선형 회전 전기기기는 회전자가 내측에 위치하고 3상의 코일이 권선되어 있는 고정자가 외측에 위치하는 내전형 모터 또는 발전기인 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 권선형 회전 전기기기는 차량 주행을 위한 차량 구동원으로 탑재되는 구동모터인 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 온도검출소자;
상기 인출부에서 온도검출소자가 부착되는 위치의 코일 외주면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되는 제1고정부재; 및
내측면에 상기 온도검출소자가 위치한 상태에서 상기 내측면의 온도검출소자가 상기 코일 외주면에 밀착된 상태를 유지하도록 제1고정부재에 일체로 접합 및 고정되는 제2고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 코일의 인출부에서 코일을 중심으로 양측으로 배치되는 제1고정부재와 제2고정부재가 코일 외주면을 둘러싸도록 설치되고,
상기 제2고정부재의 내측면에 위치한 온도검출소자가 상기 코일 외주면에 밀착된 상태를 유지하도록 하여 제1고정부재와 제2고정부재가 일체로 상호 접합 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 제1고정부재와 제2고정부재는 3상 코일의 인출부에서 3상 코일 3개 중 적어도 2개 이상의 코일들에 걸쳐서 설치되어, 상기 적어도 2개 이상의 코일들을 정해진 간격으로 유지하면서 일체로 결속하도록 된 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 제2고정부재의 내부에는 온도검출소자에 연결되는 전기 도선이 일체로 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 8에 있어서,
상기 전기 도선을 외부에 접속하기 위한 커넥터가 상기 제1고정부재 또는 제2고정부재에 일체로 설치된 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 8에 있어서,
상기 제2고정부재는 전기 도선이 내부에 삽입된 상태가 되도록 수지로 성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 1에 있어서,
상기 인출부에서 코일 단부에 연결된 접속단자에 온도검출소자를 부착 및 고정하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 11에 있어서,
고정부재의 내측면에 위치한 온도검출소자가 상기 접속단자의 표면에 밀착된 상태를 유지하도록 하여 상기 고정부재가 접속단자에 접합 및 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 12에 있어서,
상기 고정부재는 3상 코일의 인출부에서 3상 코일 3개 중 적어도 2개 이상의 코일에 연결된 접속단자들에 걸쳐서 설치되어, 상기 적어도 2개 이상의 코일에 연결된 접속단자들을 정해진 간격으로 유지하면서 일체로 결속하도록 된 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.
청구항 13에 있어서,
상기 고정부재의 내부에는 온도검출소자에 연결되는 전기 도선이 일체로 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 권선형 회전 전기기기의 온도센서.