KR20210087838A - 이중권선모터 - Google Patents

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KR20210087838A
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inverter
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김태식
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주식회사 만도
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Abstract

이중권선모터가 개시된다. 본 실시 예에 따른 이중권선모터는 하우징과 상기 하우징의 내주면에 고정되며, 복수의 슬롯이 구비되고, 자기장을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자의 내부에서 회전 가능하도록 상기 하우징에 결합되고, 상기 고정자의 자기장에 의해 회전되는 회전자와, 상기 복수의 슬롯에 각각 분리 권선되는 제1 코일과 제2 코일 및 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대향하며, 상기 하우징의 외측에서 상기 하우징을 지지하는 한 쌍의 제1 구속부재를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

이중권선모터{DUAL WINDING MOTOR}
본 발명은 이중권선모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리던던시 모드 구현시 발생하는 편측 진동에 대비할 수 있는 이중권선모터에 관한 것이다.
조향 장치는 운전자가 원하는 방향으로 차량의 진행 방향을 바꿔주는 장치이다. 일반적으로 조향 장치는 유압의 힘으로 조타력을 보조하는 유압식 조향 장치(HPS) 또는 모터(구동부)의 힘으로 조타력을 보조하는 전동식 조향 장치(EPS) 등으로 구분될 수 있다.
한편, 전동식 조향 장치는 구동의 신뢰성과 안전성의 확보가 필요하다. 만일, 전동식 조향장치의 적용된 모터(구동부)에 고장이 발생할 경우, 모터의 토크가 조향축에 전달되지 않으므로 않으므로 운전자에게 급격한 조향 부담이 발생되어 주행 안전성의 문제가 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해 이중권선모터는 2개 이상의 인버터와 연결됨으로써 어느 한 인버터와 연결된 모터의 일부 구성이나 또는 모터에 권선된 코일이 단선되더라도 나머지 인버터를 통해 모터를 회전시킬 수 있다. 따라서, 이중권선모터는 어느 한 전원을 사용하지 못한다 하더라도 나머지 전원만으로 모터의 구동이 가능한 리던던시(Reduandancy) 모드를 구현할 수 있어 구동의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 10-2004720호(2019년 05월 03일, 공개)
본 실시 예는 리던던시 모드 구현시 발생하는 편측 진동에 대비할 수 있는 이중권선모터를 제공하고자 함이다.
본 실시 예는 리던던시 모드 구현으로 모터의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 실시 예는 편측 진동에 대비할 수 있으므로 이중권선모터의 유지성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 하우징; 상기 하우징의 내주면에 고정되며, 복수의 슬롯이 구비되고, 자기장을 발생시키는 고정자; 상기 고정자의 내부에서 회전 가능하도록 상기 하우징에 결합되고, 상기 고정자의 자기장에 의해 회전되는 회전자; 상기 복수의 슬롯에 각각 분리 권선되는 제1 코일과 제2 코일; 및 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대향하며, 상기 하우징을 지지하는 한 쌍의 제1 구속부재;를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 반경 방향으로 확장 형성되며, 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대향하는 한 쌍의 제1 결합부가 구비되며, 상기 한 쌍의 제1 구속부재는 상기 한 쌍의 결합부에 체결될 수 있다.
상기 복수의 슬롯은 방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비되며, 상기 제1 코일 및 제2 코일은 반시계 방향으로 각각 1 내지 2n 번째 및 2n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯에 권선되고, 상기 한 쌍의 제1 구속부재는 각각 n 번째 상기 슬롯과 n+1 번째 상기 슬롯 사이의 외측과, 3n 번째 상기 슬롯과 3n+1 번째 상기 슬롯 사이의 외측에 배치될 수 있다.
상기 복수의 슬롯은 방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비되며, 상기 제1 코일은 반시계 방향으로 n+1 내지 2n 번째 및 3n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯에 권선되고, 상기 제2 코일은 반시계 방향으로 1 내지 n 번째 및 2n+1 내지 3n 번째 상기 슬롯에 권선되며, 상기 한 쌍의 제1 구속부재는 각각 n+1 내지 2n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측과, 3n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측에 배치될 수 있다.
1 내지 n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측과, 2n+1 내지 3n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측에 배치되는 한 쌍의 제2 구속부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 고정자는 수평축과 수직축을 기준으로 구획되는 사분면에 상기 슬롯이 각각 구비되며, 상기 제1 코일은 상기 고정자의 내주면 중 제2, 3 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되며, 상기 제2 코일은 상기 고정자의 내주면 중 제1, 4 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되고, 상기 한 쌍의 제1 구속부재는 상기 수평축 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치될 수 있다.
상기 고정자는 수평축과 수직축을 기준으로 구획되는 사분면에 상기 슬롯이 각각 구비되며, 상기 제1 코일은 상기 고정자의 내주면 중 제1, 3 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되며, 상기 제2 코일은 상기 고정자의 내주면 중 제2, 4 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되고, 상기 한 쌍의 제1 구속부재는 각각 상기 제1 사분면 및 제3 사분면 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 구속부재는 상기 고정자의 중심을 기준으로 동축상에 배치될 수 있다.
상기 제2 사분면 및 제3 사분면 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 제2 구속부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 구속부재는 상기 제1 코일 또는 제2 코일의 비통전시 발생되는 편측 진동을 지지할 수 있다.
상기 한 쌍의 제2 구속부재는 상기 제2 코일의 비통전시 발생되는 편측 진동을 지지할 수 있다.
상기 제1 코일 및 제2 코일은 각각 제1 인버터 및 제2 인버터와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 코일과 제2 코일의 통전 여부를 감지하며, 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 코일의 비통전시 상기 제1 인버터의 동작을 중지하며 상기 제2 인버터는 동작되도록 하며, 상기 제2 코일의 비통전시 상기 제2 인버터의 동작을 중지하며 상기 제1 인버터는 동작되도록 할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 구속부재는 상기 한 쌍의 제1 결합부에 각각 삽입된 후 상대부품에 체결됨으로써 상기 하우징이 고정되도록 할 수 있다.
본 실시 예에 의한 이중권선모터는 리던던시 모드 구현으로 모터 구동의 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 실시 예에 의한 이중권선모터는 간단한 구조를 통해 편측 진동에 대비할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이중권선모터의 하우징의 몸통부와 덮개부를 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이중권선모터의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이중권선모터의 제1 코일과 제2 코일의 권선된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이중권선모터의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이중권선모터의 제1 코일과 제2 코일의 권선된 상태를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1 내지 7과 같이 본 발명의 이중권선모터는 하우징(100)과, 하우징(100)의 내주면에 고정되며, 복수의 슬롯(220)이 구비되고, 자기장을 발생시키는 고정자(200)와, 하우징(100)에 수용되며, 고정자(200)의 내부에서 회전 가능하도록 하우징(100)에 결합되고, 고정자(200)의 자기장에 의해 회전되는 회전자(230)와, 복수의 슬롯(220)에 각각 분리 권선되는 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2) 및 하우징(100)의 중심을 기준으로 서로 대향하며, 하우징(100)을 지지하는 한 쌍의 제1 구속부재(400)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 원통 형상으로 마련될 수 있다. 하우징(100)은 몸통부(110)와 덮개부(120)가 마련될 수 있다. 하우징(100)의 몸통부(110)는 후술하는 고정자(200)와 회전자(230)가 수용될 수 있다. 그리고 하우징(100)의 덮개부(120)는 고정자(200)와 회전자(230)에 이물질이 들어가지 않도록 몸통부(110)를 밀폐할 수 있다. 또한, 하우징(100)의 덮개부(120)는 후술하는 회전자(230)의 회전축(235)이 관통하는 홀이 형성될 수 있다. 하우징(100)의 덮개부(120)는 반경 방향으로 돌출 형성되는 한 쌍의 제1 결합부(121)가 구비될 수 있다.
고정자(stator)는 하우징(100)의 내주면에 고정되도록 마련된다. 고정자(200)는 금속 재질의 원통 형상으로 구비될 수 있으며, 고정자(200)의 내주면에는 회전자(230)를 향하는 방향으로 복수의 슬롯(220)이 일정 간격으로 구비된다. 복수의 슬롯(220)은 방사상으로 일정 간격 서로 이격될 수 있다. 고정자(200)의 복수의 슬롯(220)에는 후술하는 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)이 각각 분리되어 권선된다.
회전자(rotor)는 하우징(100)에 수용된다. 회전자(230)는 고정자(200)의 내부에서 회전 가능하도록 하우징에 결합되며, 고정자(200)의 자기장에 의해 회전될 수 있다. 회전자(230)는 영구자석의 N, S극이 방사상으로 연속적으로 배치될 수 있다. 그리고, 회전자(230)는 회전축(235)과 연결되며, 이 회전축(235)은 덮개부(120)의 외측으로 돌출되도록 마련된다. 회전자(230)의 회전에 따라서 함께 회전되는 회전축(235)은 운전자의 조향을 보조하는 구동력(회전력)을 제공할 수 있다.
한편, 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)은 각각 복수의 슬롯(220)에 분리되어 권선될 수 있다. 그리고 제1 코일(C1)은 제1 인버터(L1)와 전기적으로 연결되며, 제2 코일(C2)은 제2 인버터(L2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)은 각각 제1 인버터(L1)와 제2 인버터(L2)에 의해 교류 전류가 인가될 수 있다. 제1, 2 코일(C1, C2)에 전원이 인가되면, 고정자(200)는 자기장을 발생시킬 수 있다. 그리고 고정자(200)는 교류 전류가 인가되어 연속적인 회전자계를 형성함으로써 회전자(230)가 고속으로 회전될 수 있다. 한편, 도 3을 참조하면 회전자(230)는 제1 인버터(L1) 및 제2 인버터(L2)의 동작에 따라서 "T1" 방향(반시계 방향) 또는 "T2" 방향(시계 방향)으로 회전될 수 있다.
제1 코일(C1)은 U상, V상, W상의 3상 코일로 구비되어 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다. 그리고 제1 코일(C1)의 각 상은 하나 이상의 슬롯(220)이 직렬 연결되도록 권선될 수 있다. 도 4를 참조하면, Y 결선 방식의 3상 코일이 도시되었으나, 이에 한정하지 않으며 △ 결선 방식의 3상 코일로 마련될 수도 있다. 제2 코일(C2)도 3상 코일로 구비되어 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다.
본 발명의 이중권선모터는 제1, 2 인버터(L1, L2)가 마련된다. 따라서 어느 한 인버터가 고장나거나 또는 어느 한 인버터와 연결된 코일이 단선되는 경우, 나머지 인버터의 입력만으로도 자기장을 발생시켜 이중권선모터의 회전자가 회전될 수 있다. 즉, 본 발명의 이중권선모터는 어느 한 인버터와 연결 불량이라 하더라도, 리던던시(Reduandancy) 모드가 구현 가능하므로 조향 안전성이 확보될 수 있다.
예를 들어, 제1 인버터(L1)가 고장나거나 또는 제1 코일(C1)이 단선된 경우, 제2 코일(C2)과 제2 인버터(L2)가 유효하므로 정상적으로 회전자계를 형성할 수 있다. 반대의 경우에도 이와 마찬가지이다.
한편, 제2 코일(C2)이 단선되거나 제2 인버터(L2)가 고장난 경우를 예로 들면, 제1 코일(C1)과 제1 인버터(L1)를 통해 형성된 회전자계를 통해서만 회전자가 회전될 수 있다. 이 경우, 제1 코일(C1) 및 제2 코일(C2)이 슬롯에 배치된 상태에 따라서 고정자(200)의 특정지점에 회전자의 회전으로 인한 힘이 집중될 수 있다. 즉, 회전자(230)의 회전에 의한 관성이 고정자(200)의 어느 일측에 치우치게 작용함으로써 고정자(200) 또는 고정자(200)를 수용하는 하우징(100)의 특정지점에 지속적인 편측 진동이 작용할 수 있다.
즉, 이중권선모터는 제1 코일(C1)에 의해서만 회전자(230)가 회전되므로 회전자의 회전에 진동은 방사상으로 균일하게 작용되지 않으며 특정지점에 집중될 수 있다. 따라서 하우징(100) 또는 고정자(200)의 특정지점에 편측 진동이 발생할 수 있다. 따라서 하우징(100)과 고정자(200)는 지속적으로 편측 진동에 노출되어 고장 또는 결함의 우려가 있을 수 있다.
본 발명의 이중권선모터는 이를 방지하기 위해 한 쌍의 제1 구속부재(400)가 마련될 수 있다. 즉, 리던던시 모드 구현시 발생하는 편측 진동에 대비하여 한 쌍의 제1 구속부재(400)가 하우징(100)을 지지할 수 있다. 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 중심을 기준으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 리던던시 모드 구현시 발생하는 편측 진동의 방향으로 마련될 수 있다. 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 덮개부(120) 중 한 쌍의 제1 결합부(121)에 체결될 수 있다. 또한 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 한 쌍의 제1 결합부(121)에 각각 삽입된 후 상대부품(미도시)에 체결됨으로써 하우징(100)이 고정되도록 할 수 있다. 상대부품은 하우징(100)이 결합되는 차체나 전동식 조향장치의 기타 부품을 말한다. 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 한 쌍의 제1 결합부(121)에 삽입된 후 상대부품(차체나 기타 전동식 조향장치의 기타부품)에 체결됨으로써 하우징(100)이 고정되도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 리던던시 모드 구현시 발생할 수 있는 편측 진동과 편측 진동에 대비하기 위한 구속부재에 대해 살펴본다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 이중권선모터의 복수의 슬롯(220)은 방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비될 수 있다. 한편, 도 2 내지 3을 참고하면, 제1 코일(C1)은 1 내지 2n 번째 슬롯(220)에 권선되고, 제2 코일(C2)은 2n+1 내지 4n 번째 슬롯(220)에 권선될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 각각 n 번째 슬롯(220)과 n+1 번째 슬롯(220) 사이의 외측과, 3n 번째 슬롯(220)과 3n+1 번째 슬롯(220) 사이의 외측에 배치될 수 있다.
제1 실시 예의 설명의 편의를 위해 k는 1인 경우(즉, n=3이며 복수의 슬롯이 총 12개인 경우)를 예로 들어 설명한다. 즉, 1 내지 6 번째 슬롯(220)에 제1 코일(C1)이 권선되며, 7 내지 12 번째 슬롯에 제2 코일(C2)이 권선된다. 도 2는 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)의 U상의 권선 방식만 나타낸 것이며, V상 및 W상의 경우도 U상과 동일한 방식으로 권선될 수 있다. 도 4의 경우, 도면에 기재된 알파벳(U, V, W)의 아래첨자에 기재된 숫자는 고정자(200)의 n 번째 슬롯(220)에 연결된 것을 나타낸다(예를 들어, 도 5의 "U1"은 1 번째 슬롯에 권선된 제1 코일의 U상을 나타낸다).
도 2 및 4를 참조하면, 제1 코일(C1)의 U상은 1 및 4 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다. 제1 코일(C1)의 V상은 2 및 5 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다. 제1 코일(C1)의 W상은 3 및 6 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다.
제2 코일(C2)의 U상은 7 및 10 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다. 제2 코일(C2)의 V상은 8 및 11 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다. 제2 코일(C2)의 W상은 9 및 12 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다.
제1 실시 예의 경우, 제2 코일(C2)의 비통전시 이중권선모터는 제1 인버터(L1)와 연결된 제1 코일(C1)과, 1 내지 6 번째 슬롯(220)만으로도 회전자계를 형성할 수 있으므로, 모터의 구동이 가능하다. 한편, 도 3을 참조하면 제1 코일(C1)만을 사용해서 회전자(230)를 회전시키는 경우, 회전자(230)는 "T1" 방향 또는 "T2" 방향으로 회전될 수 있다.
그리고 1 내지 6 번째 슬롯(220)에서만 회전자(230)를 회전시키는 자기장을 발생시킴으로써 회전자(230)의 회전력으로 인한 편측 진동은 3 내지 4 번째 슬롯의 가운데 부위에 집중될 수 있다. 따라서, 이 부분이 강성에 취약해지는 것을 방지하고자 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 3 내지 4 번째 슬롯(220) 사이의 외측과, 9 내지 10 번째 슬롯(220) 사이의 외측에 각각 마련될 수 있다.
또한, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 제1 코일(C1)의 비통전시 제2 코일(C2)만을 사용해서 모터를 구동시키는 경우에 발생하는 편측 진동도 이와 마찬가지로 대비할 수 있다. 제2 코일(C2)만을 사용하는 경우 9 내지 10 번째 슬롯(220)의 가운데 부위에 편측 진동이 집중될 수 있다.
한편, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 중심 또는 회전자(230)의 중심을 지나는 동축 상에 배치될 수 있다. 따라서, 회전자(230)의 회전축(235)이 흔들리지 않음으로써 이중권선모터의 안정적인 회전 출력이 가능하다. 그리고 제1 실시 예의 경우, 한 쌍의 제1 결합부(121)는 편측 진동이 발생되는 방향으로 구비될 수 있다. 즉, 제1 실시 예의 경우 발생하는 편측 진동이 작용하는 지점을 지지할 수 있게 한 쌍의 제1 결합부(121)가 구비되는 것이다.
한편, 제1 실시 예의 경우 복수의 슬롯을 k는 1인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 k는 2, 3 또는 4 이상의 정수로 마련될 수 있다.
도 5 내지 7과 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이중권선모터는 복수의 슬롯(220)은 방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비되며, 제1 코일(C1)은 반시계 방향으로 n+1 내지 2n 번째 및 3n+1 내지 4n 번째 슬롯(220)에 권선되고, 제2 코일(C2)은 반시계 방향으로 1 내지 n 번째 및 2n+1 내지 3n 번째 슬롯(220)에 권선되며, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 각각 n+1 내지 2n 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 위치된 슬롯(220)의 외측과, 3n+1 내지 4n 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 위치된 슬롯(220)의 외측에 배치될 수 있다.
제2 실시 예의 설명의 편의를 위해 k는 1인 경우(즉, n=3이며 복수의 슬롯이 총 12개인 경우)를 예로 들어 설명한다. 즉, 4 내지 6 번째 슬롯(220)과 10 내지 12 번째 슬롯(220)에 제1 코일(C1)이 권선되며, 1 내지 3 번째 슬롯(220)과 7 내지 9 번째 슬롯(220)에 제2 코일(C2)이 권선된다. 도 5는 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)의 U상의 권선 방식만 나타낸 것이며, V상 및 W상의 경우도 U상과 동일한 방식으로 권선될 수 있다. 도 7의 경우, 도면에 기재된 알파벳(U, V, W)의 아래첨자에 기재된 숫자는 고정자(200)의 n 번째 슬롯(220)에 연결된 것을 나타낸다(예를 들어, 도 7의 "U4"은 4 번째 슬롯에 권선된 제1 코일의 U상을 나타낸다).
제1 코일(C1)의 U상은 4 및 10 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다. 제1 코일(C1)의 V상은 5 및 11 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다. 제1 코일(C1)의 W상은 6 및 12 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제1 인버터(L1)와 연결될 수 있다.
제2 코일(C2)의 U상은 1 및 7 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다. 제2 코일(C2)의 V상은 2 및 8 번째 슬롯을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다. 제2 코일(C2)의 W상은 3 및 9 번째 슬롯(220)을 직렬로 연결하도록 권선되며, 제2 인버터(L2)와 연결될 수 있다.
제2 실시 예의 경우, 제2 코일(C2)의 비통전시 이중권선모터는 제1 인버터(L1)와 연결된 제1 코일(C1)과 고정자(200)만으로도 회전자계를 형성할 수 있으므로, 모터의 구동이 가능하다. 한편, 도 5 내지 7을 참조하면 제1 코일(C1)만을 사용해서 회전자(230)를 회전시키는 경우, 회전자(230)는 시계 방향("T2") 또는 반시계 방향("T1")으로 회전될 수 있다. 그리고 4 내지 6 번째 슬롯과, 10 내지 12 번째 슬롯에서만 회전자(230)를 회전시키는 자기장을 발생시킴으로써 회전자(230)의 회전력으로 인한 편측 진동은 5 번째 슬롯(220)과, 11 번째 슬롯(220)에 집중될 수 있다. 따라서, 이 부분이 강성에 취약해지는 것을 방지하고자 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 4 내지 6 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 5 번째 슬롯(220)과, 10 내지 12 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 11 번째 슬롯(220)의 외측에 각각 배치될 수 있다.
한편, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 중심 또는 회전자(230)의 중심을 지나는 동축 상에 배치될 수 있다. 따라서, 회전자(230)의 회전축(235)이 흔들리지 않음으로써 이중권선모터의 안정적인 회전 출력이 가능하다.
한편, 제2 실시 예의 경우 한 쌍의 제2 구속부재(500)를 더 포함할 수 있다. 한 상의 제2 구속부재(500)는 1 내지 n 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 위치된 슬롯(220)의 외측과, 2n+1 내지 3n 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 위치된 슬롯(220)의 외측에 배치될 수 있다.
제2 실시 예의 경우, 제1 코일(C1)의 비통전시 이중권선모터는 제2 인버터(L2)와 연결된 제2 코일(C2)과 고정자(200)만으로도 회전자계를 형성할 수 있으므로, 모터의 구동이 가능하다. 한편, 도 5 내지 7을 참조하면 제2 코일(C2)만을 사용해서 회전자(230)를 회전시키는 경우, 회전자(230)는 시계 방향("T2") 또는 반시계 방향("T1")으로 회전될 수 있다. 그리고 1 내지 3 번째와, 7 내지 9 번째 슬롯(220)에서만 회전자(230)를 회전시키는 자기장을 발생시킴으로써 회전자(230)의 회전력으로 인한 편측 진동은 2 번째 슬롯(220)과, 8 번째 슬롯(220)에 집중될 수 있다. 따라서, 이 부분이 강성에 취약해지는 것을 방지하고자 한 쌍의 제2 구속부재(500)는 1 내지 3 번째 슬롯 중 중앙측에 2 번째 슬롯(220)과, 7 내지 9 번째 슬롯(220) 중 중앙측에 8 번째 슬롯(220)의 외측에 각각 배치될 수 있다.
제2 실시 예의 경우, 한 쌍의 제1 구속부재(400)가 마련됨으로써 제2 코일(C2)의 비통전시 발생되는 편측 진동을 방지할 수 있으며, 한 쌍의 제2 구속부재(500)가 마련됨으로써 제1 코일(C1)의 비통전시 발생되는 편측 진동을 방지할 수 있다. 그리고 제2 실시 예의 경우 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 중심을 기준으로 동일한 선상에 배치될 수 있고, 한 쌍의 제2 구속부재(500)도 하우징(100)의 중심을 기준으로 동일한 선상에 배치될 수 있다. 한편, 제2 실시 예의 경우 복수의 슬롯(220)을 k는 1인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며 2, 3 또는 4 이상의 정수로 마련될 수 있다.
한편, 한 쌍의 제1 구속부재(400) 및 한 쌍의 제2 구속부재(500)는 볼트 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 다양한 체결 방식으로 마련될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 한 쌍의 제2 구속부재(500)는 하우징(100)의 덮개부(120)에 마련된 한 쌍의 제2 결합부(미도시)에 체결될 수 있다. 한 쌍의 제2 결합부(미도시)는 한 쌍의 제1 결합부(121)와 동일한 형상으로 마련될 수 있다. 한편, 한 쌍의 제1 구속부재(400) 및 한 쌍의 제2 구속부재(500)가 고정자(200)의 외측 또는 슬롯(220)의 외부에 배치된다는 것은 한 쌍의 제1 결합부(121) 또는 한 쌍의 제2 결합부(미도시)에 체결된다는 것이다.
이하, 본 발명의 이중권선모터의 제1, 2 실시 예를 다른 관점에서 살펴보기로 한다.
고정자(200)의 내, 외부 영역(공간)은 수평축 및 수평축과 직교하는 수직축을 기준으로 구획되는 사분면으로 각각 구분될 수 있다. 한편, 수평축 및 수직축의 직교점은 회전자(230)의 회전축(235)에 위치될 수 있다.
제1 실시 예의 경우, 도 3과 같이 제1 코일(C1)은 고정자(200)의 내주면 중 제2, 3 사분면(P2, P3)에 위치된 슬롯(220)에 권선되며, 제2 코일(C2)은 고정자의 내주면 중 제1, 4 사분면(P1, P4)에 위치된 슬롯(220)에 권선될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 수평축 상에서 고정자(200)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 코일(C1) 및 제2 코일(C2)이 각각 제2, 3 사분면(P2, P3) 및 제1, 4 사분면(P1, P4)에 권선되므로 리던던시 모드 구현시 편측 진동은 수평축 상에서 발생한다. 따라서, 제1 실시 예의 경우 편측 진동을 지지하기 위해 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 수평축 상에 배치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 덮개부(120)에 마련된 한 쌍의 제1 결합부(121)에 체결됨으로써 고정자(200)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고 고정자(200)의 외측에서 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 편측 진동을 지지할 수 있는 것이다. 한편, 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 제1 코일(C1)만 동작되거나 또는 제2 코일(C2)만 동작되는 경우 발생하는 편측 진동에 모두 대비할 수 있다.
제2 실시 예의 경우, 도 6과 같이 제1 코일(C1)은 고정자(200)의 내주면 중 제1, 3 사분면(P1, P3)에 위치된 슬롯(220)에 권선되며, 제2 코일(C2)은 고정자(200)의 내주면 중 제2, 4 사분면(P2, P4)에 위치된 슬롯(220)에 권선될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 제1 사분면(P1) 및 제3 사분면(P3) 상에서 고정자(200)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 한편, 제2 코일(C2)의 비통전시 편측 진동은 제1, 4 사분면(P1, P4) 상에서 발생할 수 있다. 따라서, 제2 실시 예의 경우 제2 코일(C2)의 비통전시 발생GK는 편측 진동을 지지하기 위해 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 제1, 4 사분면(P1, P4)에 배치될 수 있다. 그리고 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 고정자(200)의 중심을 기준으로 동축상에 배치될 수 있다.
한편, 제2 실시 예의 경우 한 쌍의 제2 구속부재(500)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 제2 구속부재(500)는 제2 사분면(P2) 및 제4 사분면(P4) 상에서 고정자(200)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 따라서 제1 코일(C1)의 비통전시 발생하는 편측 진동을 지지할 수 있게 된다. 즉, 제2 실시 예의 경우, 한 쌍의 제1 구속부재(400)가 마련됨으로써 제2 코일(C2)의 비통전시 발생하는 편측 진동을 방지할 수 있으며, 한 쌍의 제2 구속부재(500)가 마련됨으로써 제1 코일(C1)의 비통전시 발생하는 편측 진동을 방지할 수 있다. 그리고 제2 실시 예의 경우 한 쌍의 제1 구속부재(400)는 하우징(100)의 중심을 기준으로 동일한 선상에 배치될 수 있고, 한 쌍의 제2 구속부재(500)도 하우징(100)의 중심을 기준으로 동일한 선상에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예는 제어부(300)가 마련될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 제어부(300)는 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
제어부(300)는 제1 코일(C1)과 제2 코일(C2)의 통전 여부를 감지할 수 있다. 제1 코일(C1)이 단선되거나 또는 제1 인버터(L1)가 고장난 경우, 제1 코일(C1)은 전류가 통전되지 않으며 제어부(300)가 이를 감지할 수 있다. 그리고 제2 코일(C2)이 단선되거나 또는 제2 인버터(L2)가 고장난 경우, 제2 코일(C2)은 전류가 통전되지 않으며 제어부(300)가 이를 감지할 수 있다. 그리고 제어부(300)는 제1 인버터(L1)와 제2 인버터(L2)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 제1 인버터(L1)와 제2 인버터(L2)의 전류의 흐름을 제어할 수 있다.
제어부(300)는 제1 코일(C1)의 비통전시 제1 인버터(L1)의 동작을 중지하며 제2 인버터(L2)는 동작되도록 하며, 제2 코일(C2)의 비통전시 제2 인버터(L2)의 동작을 중지하며 제1 인버터(L1)는 동작되도록 할 수 있다.
즉, 제어부(300)는 제1 코일(C1)의 비통전시 제1 인버터(L1)의 동작을 중지하도록 할 수 있다. 만일, 제1 인버터(L1)와 제2 인버터(L2)가 동일한 전원에 대해 병렬로 접속된 경우라면, 제1 인버터(L1)의 동작을 중지함으로써 전원으로부터의 전류가 모두 제2 인버터(L2)로 흐르도록 함으로써 이중권선모터의 회전 출력을 충분히 확보할 수 있다. 한편, 제1 인버터(L1)와 제2 인버터(L2)가 각각 별개의 전원에 연결된 경우라면, 제1 인버터(L1)의 동작을 중지함으로써 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다. 제어부(300)는 제2 코일(C2)의 비통전시 제2 인버터(L2)의 동작을 중지하며 제2 인버터(L2)는 동작하도록 함으로써 동일한 효과를 가질 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 하우징 200 : 고정자
300 : 제어부 400 : 제1 구속부재
C1 : 제1 코일 C2 : 제2 코일
L1 : 제1 인버터 L2 : 제2 인버터

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내주면에 고정되며, 복수의 슬롯이 구비되고, 자기장을 발생시키는 고정자;
    상기 고정자의 내부에서 회전 가능하도록 상기 하우징에 결합되고, 상기 고정자의 자기장에 의해 회전되는 회전자;
    상기 복수의 슬롯에 각각 분리 권선되는 제1 코일과 제2 코일; 및
    상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대향하며, 상기 하우징을 지지하는 한 쌍의 제1 구속부재;를 포함하는 이중권선모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은
    반경 방향으로 확장 형성되며, 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대향하는 한 쌍의 제1 결합부가 구비되며,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    상기 한 쌍의 결합부에 체결되는 이중권선모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯은
    방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비되며,
    상기 제1 코일 및 제2 코일은
    반시계 방향으로 각각 1 내지 2n 번째 및 2n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯에 권선되고,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    각각 n 번째 상기 슬롯과 n+1 번째 상기 슬롯 사이의 외측과, 3n 번째 상기 슬롯과 3n+1 번째 상기 슬롯 사이의 외측에 배치되는 이중권선모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯은
    방사상으로 동일한 간격으로 이격된 4n(n=3k, k는 1 이상의 정수)개가 구비되며,
    상기 제1 코일은
    반시계 방향으로 n+1 내지 2n 번째 및 3n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯에 권선되고,
    상기 제2 코일은
    반시계 방향으로 1 내지 n 번째 및 2n+1 내지 3n 번째 상기 슬롯에 권선되며,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    각각 n+1 내지 2n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측과, 3n+1 내지 4n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측에 배치되는 이중권선모터.
  5. 제4항에 있어서,
    1 내지 n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측과, 2n+1 내지 3n 번째 상기 슬롯 중 중앙측에 위치된 상기 슬롯의 외측에 배치되는 한 쌍의 제2 구속부재;를 더 포함하는 이중권선모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는
    수평축과 수직축을 기준으로 구획되는 사분면에 상기 슬롯이 각각 구비되며,
    상기 제1 코일은
    상기 고정자의 내주면 중 제2, 3 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되며,
    상기 제2 코일은
    상기 고정자의 내주면 중 제1, 4 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되고,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    상기 수평축 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치되는 이중권선모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는
    수평축과 수직축을 기준으로 구획되는 사분면에 상기 슬롯이 각각 구비되며,
    상기 제1 코일은
    상기 고정자의 내주면 중 제1, 3 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되며,
    상기 제2 코일은
    상기 고정자의 내주면 중 제2, 4 사분면에 위치된 상기 슬롯에 권선되고,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    각각 상기 제1 사분면 및 제3 사분면 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치되는 이중권선모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    상기 고정자의 중심을 기준으로 동축상에 배치되는 이중권선모터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 사분면 및 제3 사분면 상에서 상기 고정자의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 제2 구속부재;를 더 포함하는 이중권선모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    상기 제1 코일 또는 제2 코일의 비통전시 발생되는 편측 진동을 지지하는 이중권선모터.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 구속부재는
    상기 제2 코일의 비통전시 발생되는 편측 진동을 지지하는 이중권선모터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 제2 코일은
    각각 제1 인버터 및 제2 인버터와 전기적으로 연결되는 이중권선모터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 코일과 제2 코일의 통전 여부를 감지하며, 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 이중권선모터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 코일의 비통전시 상기 제1 인버터의 동작을 중지하며 상기 제2 인버터는 동작되도록 하며,
    상기 제2 코일의 비통전시 상기 제2 인버터의 동작을 중지하며 상기 제1 인버터는 동작되도록 하는 이중권선모터.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 구속부재는
    상기 한 쌍의 제1 결합부에 각각 삽입된 후 상대부품에 체결됨으로써 상기 하우징이 고정되도록 하는 이중권선모터.
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