KR20210101616A

KR20210101616A - 전동기 및 이를 구비한 전기차량

Info

Publication number: KR20210101616A
Application number: KR1020200015796A
Authority: KR
Inventors: 박동혁; 김미정; 민병욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-19

Abstract

본 발명은 전동기 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다. 본 발명의 전동기는, 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 스테이터코어는, 상기 로터가 수용되는 로터수용공; 상기 로터수용공의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯; 및 복수의 티스;를 구비하고, 상기 복수의 티스에는 상기 복수의 티스의 자성체의 단면적이 각각 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿이 각각 구비되게 구성된다. 이에 의해, 티스를 통과하는 자속밀도를 증가시켜 고조파 자속이 티스를 통과하는 것을 억제시킬 수 있다.

Description

전동기 및 이를 구비한 전기차량{ELECTRIC MOTOR AND ELECTRIC VEHICLE HAVING THE SAME}

본 발명은, 전동기 및 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 전동기는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치이다.

상기 전동기는, 통상 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터를 구비하여 구성된다.

상기 전동기는 사용되는 전원에 따라 직류 전동기 및 교류 전동기로 구분된다.

상기 교류전동기는 구조에 따라 동기전동기 및 유도전동기로 구분된다.

상기 유도전동기는 구조가 간단하고 외부 충격에 강하고 가격이 저렴하여 널리 이용된다.

상기 동기전동기는 효율이 높고 제어가 용이한 반면, 제작이 용이하지 아니하고 가격이 상대적으로 높은 편이다.

최근에는 상기 전동기중 일부는 전기차량에 구비되어 상기 전기차량의 구동원으로 이용된다.

상기 전기차량의 구동원으로 이용되는 전동기는 통상 고속 및 고출력 전동기가 주로 이용된다.

그런데, 이러한 종래의 전기차량용 전동기에 있어서는, 전동기의 구동속도가 증가할수록 손실(동손(copper loss) 및/또는 철손(iron loss))이 증가하게 되고, 이에 기인하여 운전 효율이 저하된다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 고려하여 일부에는 스테이터코어의 티스에 전기강판의 고정을 위한 클램프부를 형성하여 상기 스테이터코어의 티스(치)의 폭을 조절하고, 이에 의해 운전 중 손실(동손 및 철손)이 저감되도록 한 전동기가 고안되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 클램프부를 구비한 전동기에 있어서는, 스테이터코어의 티스의 폭 조절을 위한 클램프부의 형성에 기인하여 상기 스테이터의 제작이 용이하지 아니하게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 클램프부를 구비한 전동기에 있어서는, 티스를 통과하는 자속을 감소시키기 위해 티스에 상측에서 함몰되고 하측으로 돌출되는 클램프부를 형성하고, 상기 클램프부의 형성시 변형(소성변형)시 발생된 응력(잔류응력)에 기인하여 자속의 통과를 억제하도로고 하고 있으나, 상기 클램프부의 형성에 의한 자속감소에는 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.

또한, 상기 클램프부의 형성에 의해 자속 감소를 증가시키기 위해서는 상기 클램프부의 길이가 길어지게 된다고 하는 문제점이 있다. 이에 따라 상기 스테이터의 제작공정이 복잡하게 된다고 하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 클램프부를 구비한 전동기에 있어서는, 전동기의 속도를 증가하여 고속운전을 실시할 경우, 진동에 기인한 클램프부의 분리가 쉽게 발생되는 등 진동에 취약하다고 하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 전동기에 있어서는, 상대적으로 운전 속도가 높고 출력이 큰 고속 및 고출력 전동기에 있어서는, 운전 시 상기 스테이터코일의 발열 작용에 기인하여 공극 영역의 온도가 과도하게 상승되고, 이에 기인하여 운전 효율이 저해된다고 하는 문제점이 있다.

JP

6044787

B2

따라서, 본 발명은, 티스를 통과하는 자속밀도를 증가시켜 고조파 자속이 티스를 통과하는 것을 억제할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 로터의 누설자속을 억제하여 로터의 누설자속에 기인한 스테이터코일의 동손 발생을 억제할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 고속 운전 시 동손 및 철손 발생을 억제하여 고속 운전에 적합한 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 운전 시 공극영역의 냉각을 촉진할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 조립을 용이하게 할 수 있고 고속 운전 시 진동에 기인한 분리 발생을 억제할 수 있는 전동기 및 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 과제의 해결을 위한 본 발명에 따른 전동기는, 스테이터코어의 티스의 자성체의 단면적이 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿(slit)이 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

구체적으로, 로터수용공의 둘레에 교호적으로 복수의 슬롯(slot) 및 티스가 형성되고, 상기 티스에는 축방향으로 관통된 슬릿(slit)이 구비됨으로써, 상기 티스의 자성체의 단면적이 감소되어 상기 티스를 통과하는 자속밀도를 증가시켜 고조파자속이 티스를 통과하는 것을 억제(필터링)시킬 수 있다.

이에 의해, 고조파자속에 기인한 철손 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 티스를 통해 유체가 통과함으로써 상기 티스의 냉각이 촉진될 수 있다.

상기 전동기는, 스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및 상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고, 상기 스테이터코어는, 상기 로터가 수용되는 로터수용공; 상기 로터수용공의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯; 및 복수의 티스;를 구비하고, 상기 복수의 티스에는 상기 복수의 티스의 폭이 각각 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿이 각각 구비되게 구성된다.

상기 슬릿은 폭에 비해 긴 길이를 구비하게 형성된다.

상기 슬릿은 상기 스테이터코어의 반경방향을 따라 이격되게 복수 개로 형성될 수 있다.

상기 슬릿은 상기 슬롯으로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성된다.

이에 의해, 상기 티스를 통과하는 자속의 유로가 감소됨으로써 자기포화가 발생되고, 이에 기인하여 고조파 자속이 필터링(티스의 통과억제)될 수 있다.

상기 슬릿은 원주방향을 따라 상기 티스의 양 측에 각각 형성된다.

이에 의해, 상기 티스를 통과하는 자속의 유로가 더욱 효과적으로 감소되고, 자기포화에 기인한 고조파자속의 필터링이 더욱 촉진될 수 있다.

또한, 상기 슬릿에 의해 자기저항이 증가되어 상기 로터의 자속 누설이 억제될 수 있다.

상기 스테이터코일은 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 이격 배치되는 사각 단면의 복수의 도체를 구비하고,

상기 슬릿은 상기 사각 단면의 도체의 가로폭의 0.09 내지 0.11의 폭을 구비하게 형성된다.

상기 슬릿은 상기 사각 단면의 도체의 세로폭 이상의 길이를 구비하게 형성된다.

이에 의해, 상기 슬릿에 기인한 자기저항 증가에 기인하여 상기 슬롯의 내부 도체를 통과하는 자속이 감소되어 상기 도체의 동손 발생이 억제될 수 있다.

상기 슬릿은 상기 슬롯의 내부의 사각 단면의 도체의 개수의 절반에 대응되는 길이 이하의 길이를 구비하게 형성된다.

보다 구체적으로, 상기 슬롯의 내부에 사각 단면의 도체가 반경방향을 따라 8개 배치되는 경우, 상기 슬릿은 상기 사각 단면의 도체의 개수의 절반인 4개의 상하폭의 총합에 대응되는 길이 이하의 길이를 구비하게 구성될 수 있다.

이에 의해, 상기 스테이터코일의 동손 발생이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

상기 스테이터코일은 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 이격되는 복수의 턴(turns)을 구비하고,

상기 복수의 턴은 원형 단면의 복수의 도체를 각각 구비하며,

상기 슬릿은 반경방향을 따라 상기 스테이터코일의 1턴이 배치되는 길이 이상의 길이를 구비하게 형성된다.

이에 의해, 상기 슬릿에 기인한 자기저항 증가에 기인하여 상기 1턴의 도체를 통과하는 자속 발생이 억제되어 상기 도체의 동손 발생이 억제될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 스테이터코일이 8턴을 구비하고, 각 턴은 9개의 환형(원형) 도체를 각각 구비할 경우, 상기 슬릿은 1턴의 9개의 도체가 권선되는 반경방향 길이에 대응되는 길이와 동일하거나 더 긴 길이를 구비하게 구성될 수 있다.

상기 슬릿은 상기 슬롯의 길이의 절반 이하의 길이를 구비하게 형성된다.

이에 의해, 상기 로터의 자속 누설을 더욱 효과적으로 억제할 수 있고, 상기 로터의 누설 자속에 기인한 상기 스테이터코일의 동손 발생이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

상기 슬릿은 상기 복수의 턴의 절반의 턴의 복수의 도체가 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이를 구비하게 형성될 수 있다.

상기 슬롯은 반경방향을 따라 원주방향의 폭이 확장되는 단면을 구비하고, 상기 슬릿은 상기 슬롯과 나란하게 형성된다.

보다 구체적으로, 상기 슬롯의 내부에 사각 단면의 도체가 삽입되는 경우, 상기 슬롯은 동일한 폭을 구비하게 구성되고, 상기 티스는 공극측으로 향할수록 원주방향의 폭이 감소되는 형상을 구비하게 구성되므로, 상기 티스의 양 측에 각각 형성되는 슬릿은 상기 2개의 슬릿간의 내폭이 상기 공극측으로 향할수록 감소되게 배치된다.

또한, 상기 슬롯의 내부에 환형 단면의 도체가 삽입되는 경우, 상기 슬롯은 상기 공극측으로 향할수록 내폭이 감소되는 형상을 구비하고, 상기 티스는 폭이 동일한 형상을 구비하게 구성되므로, 상기 티스의 양 측에 각각 형성되는 슬릿은 상기 슬릿간의 내폭이 동일하게 구성된다.

상기 슬릿은 상기 공극에 근접하게 상기 티스의 공극측 단부에 배치되게 구성된다.

이에 의해, 상기 티스를 통과하는 자속의 자로가 감소되어 고조파 자속의 통과가 억제될 수 있다.

또한, 상기 슬릿에 의한 자기저항 증가에 기인하여 상기 슬롯의 내부 도체를 통과하는 자속 발생이 억제되고, 이에 의해 상기 도체의 동손 발생이 억제될 수 있다.

또한, 상기 슬릿을 냉각유체가 통과함으로써 상기 티스의 온도 상승이 억제될 수 있다.

또한, 상기 슬릿이 상기 공극에 근접하게 배치됨으로써 상기 공극 영역의 냉각이 촉진될 수 있다.

상기 슬릿은 반경방향을 따라 상기 티스의 단부로부터 미리 설정된 거리로 이격되게 형성된다.

상기 티스의 단부에는 원주방향을 따라 양측으로 각각 연장된 슈를 구비하고, 상기 슬릿은 원주방향을 따라 서로 연속된 상기 티스와 슈의 경계지점들을 통과하는 선상에 대응되게 배치된다.

이에 의해, 철손 및 동손 발생을 억제할 수 있고, 상기 티스의 단부영역의 손상 발생이 억제될 수 있다.

상기 슬릿은 상기 슬롯으로부터 1.0mm 이내에 배치되게 구성된다.

상기 슬릿은 1.0mm 이하의 폭을 구비하게 구성된다.

상기 슬릿은 폭이 0.3mm 이하이고, 길이는 5.0mm이하로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 슬릿은, 상기 슬롯으로부터 1.0mm 이내에 배치되고, 폭이 0.3mm 이하이고, 길이는 5.0mm이하로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 차량바디; 상기 차량바디에 주행가능하게 구비되는 복수의 휠; 상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및 상기 배터리에 연결되고, 상기 복수의 휠에 구동력을 제공하는 상기 전동기;를 포함하는 전기차량이 제공된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 티스의 폭이 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿을 구비함으로써, 티스를 통과하는 자속밀도를 증가시켜 고조파 자속을 필터링할 수 있다.

이에 의해, 고조파자속에 기인한 스테이터코어의 철손 발생을 억제할 수 있다.

또한, 티스에 관통된 슬릿에 의해 자기저항이 증가됨으로써, 로터의 누설자속을 억제하여 상기 로터의 누설자속에 기인한 스테이터코일의 동손 발생을 억제할 수 있다.

또한, 티스에 관통된 슬릿에 의해 고속 운전 시 동손 및 철손 발생이 효과적으로 억제될 수 있어 고속 운전에 적합한 전동기가 제공될 수 있다.

또한, 티스에 관통 형성된 슬릿을 통해 냉각유체가 통과됨으로써, 운전 시 티스의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 티스에 관통 형성된 슬릿은 티스의 공극측 단부영역에 형성함으로써, 공극영역(스테이터 및 로터)의 냉각을 촉진할 수 있다.

또한, 스테이터코어의 티스를 관통하여 형성된 슬릿을 구비함으로써, 스테이터코어의 전기강판의 적층시 각 티스는 면접촉된 상태로 적층 및 고정되므로 조립이 용이하게 될 수 있고, 고속 운전에 기인한 진동 증가시 티스의 분리 발생이 억제될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기를 구비한 전기차량의 사시도,
도 2는 도 1의 전동기의 단면도,
도 3은 도 2의 요부확대도,
도 4는 도 3의 부분확대도,
도 5는 도 4의 슬릿영역의 확대도,
도 6은 도 2의 전동기의 최대토크 운전점의 자속밀도를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 슬릿영역을 확대한 도면,
도 8은 도 3의 슬릿이 형성되지 아니한 전동기의 최대토크 운전점의 자속밀도를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 티스의 단부영역을 확대도시한 도면,
도 10은 도 2의 전동기의 최고속도 운전점의 자속밀도를 도시한 도면,
도 11은 도 10의 슬릿영역을 확대도시한 도면,
도 12는 도 3의 슬릿이 형성되지 아니한 전동기의 최고속도 운전점의 자속밀도를 도시한 도면,
도 13은 도 12의 티스의 단부영역을 확대도시한 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 전동기의 각 실시예 및 종래 전동기의 최대토크 운전점의 손실을 각각 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 전동기의 각 실시예 및 종래 전동기의 고속 운전점의 손실을 각각 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 전동기 및 종래 전동기의 최대토크 운전점 및 고속 운전점에서의 총손실을 각각 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 단면도,
도 21은 도 20의 부분확대도,
도 22는 도 21의 요부확대도,
도 23은 도 22의 슬릿영역의 확대도,
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면,
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기를 구비한 전기차량의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전기차량은, 차량바디(110), 배터리(120) 및 전동기(200)를 구비한다.

상기 차량바디(110)는 주행 및 탑승이 가능하게 구성될 수 있다. 도면에는 도시하지 아니하였으나, 상기 차량바디(110)의 상측에는 탑승공간을 형성하는 캐빈이 구비될 수 있다.

상기 차량바디(110)에는 복수의 휠(115)이 구비될 수 있다. 상기 복수의 휠(115)은 좌우방향 및 전후방향을 따라 각각 이격되게 배치될 수 있다. 상기 차량바디(110)에는 배터리(120)가 구비될 수 있다. 상기 배터리(120)는 주지된 바와 같이 충전이 가능하게 2차 전지로 구성될 수 있다. 상기 차량바디(110)에는 상기 휠(115)에 구동력을 제공할 수 있게 전동기(200)가 구비될 수 있다.

상기 전동기(200)는, 예를 들면, 상기 배터리(120)로부터 전력을 공급받을 수 있게 구성될 수 있다. 상기 배터리(120)와 상기 전동기(200) 사이에는 인버터장치(130)가 구비될 수 있다. 상기 인버터장치(130)는 상기 배터리(120)로부터 직류 전력을 공급받아 교류전력으로 변환한 후 상기 전동기(200)에 공급할 수 있게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 인버터장치(130)는 입력케이블(132) 및 출력케이블(134)을 구비할 수 있다. 상기 입력케이블(132)은 상기 배터리(120)에 연결될 수 있다. 상기 출력케이블(134)은 상기 전동기(200)에 연결될 수 있다.

상기 전동기(200)는, 외관을 형성하는 케이스(210) 및 상기 케이스(210)의 내부에 구비되는 스테이터 및 로터(230)를 구비한다.

도 2는 도 1의 전동기의 단면도이고, 도 3은 도 2의 요부확대도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전동기(200)는, 스테이터(300) 및 상기 스테이터(300)에 대해 회전가능하게 배치되는 로터(230)를 구비한다.

상기 스테이터(300)는, 스테이터코어(310) 및 상기 스테이터코어(310)에 권선되는 스테이터코일(370)을 구비한다. 상기 스테이터코어(310)는, 예를 들면, 상기 케이스(210)의 내면에 고정결합될 수 있다. 상기 스테이터코어(310)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(312)을 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 복수의 전기강판(312)은 주지된 바와 같이 자성체로 구성된다.

상기 스테이터코어(310)는 내부에 상기 로터(230)가 미리 설정된 공극(air gap: G)을 두고 회전 가능하게 수용될 수 있게 로터수용공(314)이 구비될 수 있다. 상기 로터수용공(314)은, 예를 들면, 축방향을 따라 관통 형성될 수 있다. 상기 스테이터코어(310)는 상기 로터수용공(314)의 둘레에 교호적으로 배치되는 복수의 슬롯(318) 및 복수의 티스(320)를 구비한다. 상기 스테이터코일(370)은 상기 복수의 슬롯(318)의 내부를 경유하여 권선된다.

한편, 본 실시예의 상기 스테이터코어(310)는 상기 티스(320)의 자성체의 폭이 감소될 수 있게 축방향으로 관통형성되는 슬릿(350)을 구비하여 구성될 수 있다.

이에 의해, 상기 티스(320)를 통과하는 자속밀도가 증가되어 고조파자속이 상기 티스(320)를 통과하는 것이 억제될 수 있다.

또한, 상기 슬롯(318)의 내부를 통과하는 누설자속이 억제되어 상기 누설자속에 기인한 상기 스테이터코일(370)의 동손 발생이 저감될 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)을 통해 냉각유체가 이동됨으로써, 상기 슬릿(350) 주변(스테이터(300) 및 로터(230))의 냉각이 촉진될 수 있다.

상기 로터(230)는, 예를 들면, 회전축(235), 상기 회전축(235)에 결합되는 로터코어(240) 및 상기 로터코어(240)에 결합되는 복수의 영구자석(250)을 구비하여 구성된다. 상기 회전축(235)은 상기 로터코어(240)의 양 측으로 각각 돌출되게 구성될 수 있다. 상기 회전축(235)은 적어도 일 단부가 상기 케이스(210)가 외부로 노출되게 구성될 수 있다.

상기 로터코어(240)는, 예를 들면, 복수의 전기강판(242)을 절연 적층하여 형성될 수 있다. 상기 로터(230)는 원주방향을 따라 서로 다른 자극(N극, S극)이 서로 교호적으로 형성되게 구성될 수 있다. 상기 로터(230)는 각 1극(N극, S극)당 복수의 영구자석(250)을 각각 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 로터(230)는 각 1극당 2개의 영구자석(250)이 구비된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 각 1극당 구비되는 2개의 영구자석(250)은 원주에 근접한 단부(외측단부)가 벌어지게 "V" 형상으로 각각 배치될 수 있다.

상기 로터코어(240)의 중앙에는 상기 회전축(235)이 삽입될 수 있게 축방향으로 관통된 회전축공(244)이 형성될 수 있다. 상기 로터코어(240)는 상기 복수의 영구자석(250)이 결합될 수 있게 복수의 영구자석삽입부(246)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 영구자석삽입부(246)는, 예를 들면, 축방향을 따라 관통되게 각각 형성될 수 있다. 상기 복수의 영구자석삽입부(246)는 "V" 형상을 구비하게 각각 구성된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 티스(320)는 공극(G)을 향할수록 내폭이 점진적으로 감소되게 각각 구성될 수 있다. 상기 복수의 슬롯(318)은 내폭이 동일하게 각각 형성될 수 있다. 상기 각 티스(320)의 공극(G)측 단부에는 원주방향을 따라 양측으로 연장된 슈(322)가 각각 구비될 수 있다.

상기 스테이터코일(370)은 상기 복수의 슬롯(318)의 내부에 반경방향을 따라 이격배치되는 복수의 도체(371)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 복수의 도체(371)는 사각 단면 형상을 각각 구비할 수 있다. 상기 스테이터코일(370)은, 예를 들면, 소위 헤어핀(hairpin)이라고 하는 대략 "V" 형상의 복수의 도체(371)를 미리 설정된 패턴(직렬, 병렬)으로 연결(용접)하여 구성될 수 있다.

상기 각 티스(320)에는 상기 각 티스(320)의 자성체의 단면적이 감소될 수 있게 축방향을 따라 관통된 슬릿(350)이 각각 형성될 수 있다.

이에 의해, 상기 각 티스(320)에는 복수의 자속 이동경로(Pa)가 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 티스(320)의 자성체의 단면적이 실질적으로 감소되고, 상기 티스(320)를 통과하는 자속밀도가 증가되어 고조파자속이 상기 티스(320)를 통과하여 이동하는 것이 억제될 수 있다. 이에 의해, 상기 스테이터코어(310)의 철손 발생이 억제될 수 있다.

또한, 상기 케이스(210)의 내부의 냉각유체가 상기 슬릿(350)을 통과하게 되어 상기 슬릿(350) 주변의 냉각이 촉진될 수 있다.

이에 의해, 상기 티스(320)의 온도가 과도하게 상승되는 것이 억제될 수 있다.

상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 상기 각 티스(320)의 양 측에 각각 형성될 수 있다.

이에 의해, 상기 각 티스(320)에는 3개의 자속 이동경로(Pa)가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 3개의 자속 이동경로(Pa)는, 예를 들면, 상기 슬릿(350)과 슬릿(350) 사이에 형성되는 제1이동경로(Pa1) 및 상기 슬릿(350)과 상기 슬롯(318) 사이에 형성되는 한 쌍의 제2이동경로(Pa2)를 구비할 수 있다.

상기 티스(320)의 양 측에 형성되는 슬릿(350)에 의해 상기 티스(320)의 자성체의 단면적이 더욱 감소되고, 이에 의해 상기 고조파자속의 상기 티스(320)의 통과가 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 폭(w)에 비해 긴 길이(ℓ)를 구비하게 구성될 수 있다.

이에 의해, 원주방향을 따라 서로 인접한 2 티스(320)를 연결하는 방향(또는 슬롯(318)을 통과하는 방향)으로의 자속 이동이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 원주방향을 따라 서로 인접한 티스(320)를 연결하는 방향으로 이동되는 자속에 기인한 상기 슬롯(318)의 내부의 도체(371)의 동손 발생이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

도 4는 도 3의 부분확대도이고, 도 5는 도 4의 슬릿영역의 확대도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯(318)의 내부에는 복수의 도체(371)가 수용될 수 있다. 상기 복수의 도체(371)는 반경방향을 따라 이격배치될 수 있다. 상기 복수의 도체(371)는 상기 공극(G)측에 배치되는 제1도체(371a), 상기 제1도체(371a)의 외측에 배치되는 제2도체(371b), 상기 제2도체(371b)의 외측에 차례로 배치되는 제3도체(371c), 제4도체(371d), 제5도체(371e), 제6도체(371f), 제7도체(371g) 및 제8도체(371h)를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제1도체(371a) 내지 제8도체(371h)는 실질적으로 동일한 사각 단면 형상을 각각 구비할 수 있다. 상기 제1도체(371a) 내지 제8도체(371h)는, 예를 들면, 가로폭(Wh) 및 세로폭(길이, 높이, Wv)를 구비한 직사각형 단면 형상을 구비할 수 있다. 상기 제1도체(371a) 내지 제8도체(371h)는, 예를 들면, 가로폭(Wh)은 3.0mm 이고, 세로폭(Wv)은, 2.5mm로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 가로폭(Wh)은 상기 스테이터코어(310)의 원주방향을 따른 상기 도체(371)의 폭을 의미할 수 있다. 상기 세로폭(Wv)은 상기 스테이터코어(310)의 반경방향을 따른 상기 도체(371)의 폭을 의미할 수 있다.

상기 슬릿(350)은 상기 슬롯(318)으로부터 미리 설정된 거리(s) 이격되게 형성될 수 있다. 상기 슬롯(318)으로부터 이격되게 미리 설정된 거리(s)는, 예를 들면, 1.0mm 이하로 설정될 수 있다. 이에 의해, 상기 슬롯(318)과 상기 슬릿(350) 사이(제2이동통로(P2))로 자속이 이동되는 것을 억제할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 로터(230)의 자속 누설이 억제될 수 있다. 이에 의해 상기 로터(230)의 누설 자속에 기인한 상기 슬롯(318)의 내부 도체(371)의 동손 발생이 억제될 수 있다.

상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 상기 복수의 도체(371)의 가로폭(Wh)의 0.09 내지 0.11에 대응되는 폭(w)을 구비할 수 있다. 바람직하게 상기 슬릿(350)은 상기 도체(371)의 가로폭(Wh)의 0.10에 대응되는 폭(w)을 구비하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 도체(371)의 가로폭(Wh)이 3.0mm이므로, 상기 슬릿(350)의 폭(w)은, 예를 들면, 0.3mm로 형성될 수 있다.

상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 상기 복수의 도체(371)중 1개 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 길이(ℓ)와 동일하거나 더 크게 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 도체(371)의 세로폭(Wv)은 2.5mm이므로, 상기 슬릿(350)은 2.5mm의 길이(ℓ)를 구비하거나 더 크게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 슬릿(350)은 상기 도체(371)의 세로폭(Wv)의 2개의 길이에 대응되는 길이(ℓ)로 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ)는, 예를 들면, 5.0mm일 수 있다.

상기 슬릿(350)은 상기 티스(320)의 공극(G)측 단부에 구비될 수 있다.

이에 의해, 상기 로터(230)의 자속 누설이 더욱 효과적으로 억제될 수 있다.

또한, 상기 로터(230)와 근접되어 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 상대적으로 동손 발생이 큰 상기 공극(G)측에 배치되는 도체(371)의 동손 발생이 효과적으로 억제될 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)을 냉각유체가 통과함으로써, 상기 스테이터(300) 및 상기 로터(230)의 상기 공극(G) 영역의 온도 상승이 효과적으로 억제될 수 있다.

상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 일 단부(공극(G)측 단부, 도면상 하측 단부)가 동일한 슬롯(318)의 양 측에 각각 배치된 티스(320)와 슈(322)의 경계(경계지점(P))를 연결한 선상에 배치되게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 티스(320)와 슈(322)의 경계(P)를 연결한 선(Lc)은, 예를 들면, 직선 또는 상기 스테이터코어(310)의 중심으로 동일한 반경을 가지는 호로 구성될 수 있다.

이에 의해, 상기 티스(320)의 단부영역의 강도(형상유지강도)의 저하 발생을 억제할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 티스(320)의 내측 단부(슈(322))의 진동 발생이 효과적으로 억제될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되고 상기 스테이터(300)에 전원이 인가되면 상기 스테이터코일(370)에 의해 형성된 자계 및 상기 영구자석(250)에 의해 형성된 자계가 상호 작용함으로써, 상기 로터(230)는 상기 회전축(235)을 중심으로 회전된다.

상기 스테이터(300)는 상기 슬릿(350)에 의해 철손 및 동손 발생이 억제됨과 아울러 고조파자속의 통과가 억제될 수 있어 운전효율이 제고될 수 있으며, 특히 고속 운전 시 운전 효율이 더욱 제고될 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)을 통해 냉각유체가 이동됨으로써 상기 슬릿(350)의 주변의 냉각이 촉진될 수 있다.

한편, 상기 회전축(235)이 회전되면 도면에 도시되지 아니한 동력전달장치에 의해 상기 복수의 휠(115)에 구동력이 전달되고, 이에 의해 상기 차량바디(110)가 주행을 개시할 수 있다.

도 6은 도 2의 전동기의 최대토크 운전점의 자속밀도를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 슬릿영역을 확대한 도면이며, 도 8은 도 3의 슬릿이 형성되지 아니한 전동기의 최대토크 운전점의 자속밀도를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 티스의 단부영역을 확대도시한 도면이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전동기(200)의 운전 시, 상기 스테이터코어(310)에는 상기 로터(230)측으로 이동되는 자속(예를 들면, N극 자속) 및 상기 로터(230)로부터 상기 스테이터코어(310)로 이동되는 자속(예를 들면, S극 자속)이 각각 형성될 수 있다.

상기 각 티스(320)에는 상기 슬릿(350)이 각각 형성되어 있어, 상기 슬롯(318)과 상기 슬릿(350)의 사이의 자속 이동경로(제2이동경로(Pa2))는 실질적으로 자기 저항이 증가될 수 있다. 이에 의해 상기 슬롯(318)과 상기 슬릿(350) 사이의 자속 이동이 억제될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)는, 복수의 슬롯(32) 및 티스(34)를 구비한 스테이터코어(30) 및 상기 복수의 슬롯(32)의 내부를 경유한 사각 단면의 복수의 도체(40a)(제1도체(40a1 내지 제8도체(40a8))를 구비한 스테이터코일(40)을 구비하여 구성된다. 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기는 스테이터코어(30) 및 스테이터코일(40)은 슬릿(350)이 형성되지 아니한 점을 제외하고 본 실시예의 전동기(200)와 실질적으로 동일한 구성을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)는 운전 시 상기 스테이터코어(30)에 상기 스테이터(20)로부터 상기 로터측으로 이동되는 자속(예를 들면, N극) 및 상기 로터로부터 상기 스테이터(20)로 이동되는 자속(예를 들면, S극)이 각각 분포된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 최대토크 운전점에서의 자속밀도 분포를 살펴보면, 상기 슬롯(32)의 내부의 상기 제1도체(40a1), 제2도체(40a2) 및 제3도체(40a3)에는 원주방향을 따라 상기 슬롯(32)의 일 측으로부터 타측으로 이동되는 누설자속이 각각 분포된다.

상기 슬릿(350)이 구비되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)에 있어서, 상기 제1도체(40a1)에는, 예를 들면, 3개의 누설 자속선(F2), 상기 제2도체(40a2)에는 2개의 누설 자속선(F2), 그리고 상기 제3도체(40a3)에는 2개의 누설 자속선(F2)이 각각 분포됨을 알 수 있다.

이에 의해, 상기 슬릿(350)이 구비되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)에 있어서, 상기 제1도체(40a1), 제2도체(40a2) 및 제3도체(40a3)의 동손이 상대적으로 크게 발생될 수 있고, 이에 기인하여 최대토크 운전점에서 출력(토크)이 상대적으로 감소됨을 확인할 수 있다.

이에 반해, 본 실시예의 전동기(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯(318)의 양 측에 각각 형성되는 슬릿(350)에 의해 상기 제2이동경로(Pa2)의 자기저항이 각각 증가됨으로써, 상기 제1도체(371a)에는 2개의 누설 자속선(F1), 상기 제2도체(371b)에는 1개의 누설 자속선(F1)이 분포되고, 상기 제3도체(371c)에는 1개의 누설 자속선(F1)이 분포되어 누설자속이 현저하게 감소됨을 알 수 있다.

이에 의해, 본 실시예의 전동기(200)에 있어서는, 최대토크 운전점에서, 상기 스테이터코일(370)의 복수의 도체(371)의 누설 자속에 기인한 동손 발생이 현저하게 감소됨을 확인할 수 있다.

도 10은 도 2의 전동기의 최고속도 운전점의 자속밀도를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 슬릿영역을 확대도시한 도면이며, 도 12는 도 3의 슬릿이 형성되지 아니한 전동기의 최고속도 운전점의 자속밀도를 도시한 도면이고, 도 13은 도 12의 티스의 단부영역을 확대도시한 도면이다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전동기(200)의 최고속도 운전점에서 자속밀도 분포를 살펴보면, 상기 슬롯(318)의 내부에 배치된 상기 제1도체(371a), 제2도체(371b), 제3도체(371c)에는 누설 자속선(F1)이 각각 분포된다. 상기 제1도체(371a)에는 2개의 누설 자속선(F1)이 분포되고, 상기 제2도체(371b)에는 1개의 누설 자속선(F1)이 분포된다. 그리고, 상기 제3도체(371c)에는 1개의 누설 자속선(F1)이 분포된다.

이에 반해, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)의 최고속도 운전점에서 자속밀도 분포를 살펴보면, 상기 슬롯(318)의 내부의 제1도체(40a1), 제2도체(40a2) 및 제3도체(40a3)에는 각각 누설 자속선(F2)이 각각 분포된다. 상기 제1도체(40a1)에는 2개의 누설 자속선(F2)이 분포되어 있으며, 상기 제2도체(40a2)에는 2개의 누설 자속선(F2)이 분포된다. 또한 상기 제3도체(40a3)에는 2개의 누설 자속선(F2)이 분포됨을 알 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 스테이터(20)에 있어서는 최고속도 운전점에서 누설자속이 상대적으로 크게 발생되므로 운전 효율이 저감됨을 확인할 수 있다.

이에 반해, 본 실시예의 전동기(200)는, 최고속도 운전점에서 상기 슬릿(350)의 형성에 기인한 상기 제2이동경로(Pa2)의 자기저항 증가에 기인하여 누설자속이 현저하게 저감됨을 알 수 있다.

이에 의해, 본 실시예의 전동기(200)는 최고속도 운전점에서 운전효율이 제고됨을 확인할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면이며, 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이, 상기 각 실시예의 전동기(200)는, 상기 스테이터(300) 및 상기 로터(230)를 구비한다.

상기 로터(230)는, 회전축(235), 상기 회전축(235)에 결합되는 로터코어(240) 및 상기 로터코어(240)에 결합되는 복수의 영구자석(250)을 구비한다.

상기 스테이터(300)는, 스테이터코어(310) 및 스테이터코일(370)을 구비한다.

상기 스테이터코어(310)는, 로터수용공(314), 상기 로터수용공(314)의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯(318) 및 복수의 티스(320)를 구비한다.

상기 스테이터코일(370)은 상기 슬롯(318)의 내부에 구비되는 복수의 도체(371)를 구비한다.

상기 복수의 도체(371)는, 예를 들면, 상기 슬롯(318)의 내부의 내부에 반경방향을 따라 배치되는 제1도체(371a) 내지 제8도체(371h)를 구비한다.

한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기(200)는, 상기 티스(320)의 자성체의 단면적이 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿(3501)을 구비하여 구성된다.

상기 슬릿(3501)은, 예를 들면, 상기 복수의 도체(371) 중 1개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 길이(ℓ1)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(3501)은, 예를 들면, 2.5mm의 길이(ℓ1)를 구비하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기(200)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 도체(371) 중 3개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 길이(ℓ2)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ2)는, 예를 들면, 7.5mm의 길이(ℓ2)를 구비하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기(200)는, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 도체(371) 중 4개의 도체의 세로폭(Wv)에 대응되는 길이(ℓ3)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(350)은, 예를 들면, 10.0mm의 길이(ℓ3)를 구비하게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 도 14 내지 도 16에 각각 도시된 상기 각 슬릿(3501,3502,3503)은, 예를 들면, 상기 슬롯(318)으로부터 1.0mm 이하의 이격 거리(s)를 구비하게 각각 구성될 수 있다.

상기 각 슬릿(3501,3502,3503)은, 예를 들면, 상기 복수의 도체(371)의 가로폭(Wh)의 0.09 내지 0.11에 대응되는 폭(w)을 각각 구비하게 구성될 수 있다.

도 17은 본 발명의 전동기 및 종래 전동기의 최대토크 운전점의 손실을 각각 도시한 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 최대토크 운전점에서 동손 및 철손을 각각 1로 표시할 경우, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ1)가 상기 스테이터코일(370)의 복수의 도체(371) 중 1개의 도체(371)의 세로폭(Wv)인 2.5mm인 실시예의 최대토크 운전점에서의 동손은 0.99로 감소되었고, 최대토크 운전점에서의 철손은 0.84로 현저하게 감소됨을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ)가 상기 스테이터코일(370)의 도체 중 2개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 5.0mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 동손은 0.99로 감소되었고, 최대토크 운전점에서의 철손은 0.78로 현저하게 감소되었음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ2)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 3개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 7.5mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 동손은 0.98로 감소되었고, 최대토크 운전점에서의 철손은 0.77로 현저하게 감소되었음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ3)가 상기 스테이터코일(370)의 도체 중 4개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 10.0mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 동손은 0.97로 감소되었고, 최대토크 운전점에서의 철손은 0.82로 현저하게 감소되었음을 확인할 수 있다.

도 18은 본 발명의 전동기 및 종래 전동기의 고속 운전점의 손실을 각각 도시한 도면이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 고속 운전점에서 동손 및 철손을 각각 1로 표시할 경우, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ1)가 상기 스테이터코일(370)의 복수의 도체(371) 중 1개의 도체(371)의 세로폭(Wv)인 2.5mm인 실시예의 고속 운전점에서의 동손은 1.00으로 거의 동일한 수준을 나타내었고, 고속 운전점에서의 철손은 0.83으로 현저하게 감소됨을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 2개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 5.0mm인 실시예의 경우, 고속 운전점에서의 동손은 0.99로 감소되었고, 고속 운전점에서의 철손은 0.99로 감소되었음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ2)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 3개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 7.5mm인 실시예의 경우, 고속 운전점에서의 동손은 0.98로 감소되었고, 고속 운전점에서의 철손은 1.22로 증가되었음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ3)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 4개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 10.0mm인 실시예의 경우, 고속 운전점에서의 동손은 0.97로 감소되었고, 고속 운전점에서의 철손은 1.11로 증가되었음을 확인할 수 있다.

도 19는 본 발명의 전동기 및 종래 전동기의 최대토크 운전점 및 고속 운전점에서의 총손실을 각각 도시한 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350)이 형성되지 아니한 종래 전동기의 최대토크 운전점에서의 총손실 및 고속 운전점에서의 총손실을 각각 1로 표시할 경우, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ1)가 상기 스테이터코일(370)의 복수의 도체(371) 중 1개의 도체(371)의 세로폭(Wv)인 2.5mm인 실시예의 최대토크 운전점에서의 총손실은 제1감소폭으로 감소되었고, 고속 운전점에서의 총손실은 상대적으로 큰 폭으로 감소됨을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 2개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 5.0mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 총손실은 상기 제1감소폭보다 큰 제2감소폭으로 감소되었고, 고속 운전점에서의 총손실은 거의 동일한 수준을 나타냄을 확인 할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ2)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 3개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 7.5mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 총손실은 상기 제2감소폭과 유사한 폭으로 감소되었고, 고속 운전점에서의 총손실은 오히려 제1상승폭으로 증가됨을 확인할 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350)의 길이(ℓ3)가 상기 스테이터코일(370)의 도체(371) 중 4개의 도체(371)의 세로폭(Wv)에 대응되는 10.0mm인 실시예의 경우, 최대토크 운전점에서의 총손실은 상기 제2감소폭과 유사한 폭으로 감소되었고, 고속운전점에서의 총손실은 제2상승폭으로 증가되었음을 확인할 수 있다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 단면도이고, 도 21은 도 20의 부분확대도이다. 본 실시예의 전동기(200a)는, 전술한 바와 같이, 케이스(210), 스테이터(300a) 및 로터(230)를 구비한다. 상기 로터(230)는, 회전축(235), 상기 회전축(235)에 결합되는 로터코어(240) 및 상기 로터코어(240)에 결합되는 복수의 영구자석(250)을 구비한다.

상기 스테이터(300a)는, 스테이터코어(310a) 및 상기 스테이터코어(310a)에 권선되는 스테이터코일(370a)을 구비하여 구성된다.

상기 스테이터코어(310a)는, 상기 로터(230)가 회전 가능하게 수용되는 로터수용공(314), 상기 로터수용공(314)의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯(318a) 및 복수의 티스(320a)를 구비한다.

상기 복수의 슬롯(318a)은, 예를 들면, 상기 스테이터코어(310a)의 중심을 향할수록 내폭이 감소되게 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 티스(320a)는, 예를 들면, 양 측면 사이의 폭이 동일하게 구성될 수 있다.

도 22는 도 21의 요부확대도이고, 도 23은 도 22의 슬릿(350)영역의 확대도이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코일(370a)은, 예를 들면, 상기 슬롯(318a)의 내부에 반경방향을 따라 이격되는 복수의 턴(turns)(380)을 구비하여 구성된다.

상기 스테이터코일(370a)의 복수의 턴(380)은 원형 단면을 구비한 복수의 원형 도체(381)를 각각 구비하게 구성된다.

상기 복수의 턴(380) 각각은 제1도체(①) 내지 제9도체(⑨)를 각각 구비하여 구성될 수 있다.

상기 스테이터코일(370a)의 복수의 턴(380)은, 예를 들면, 상기 공극(G)측에 가장 근접하게 배치되는 제1턴(380a), 반경방향을 따라 상기 제1턴(380a)의 외측에 차례로 배치되는 제2턴(380b) 내지 제8턴(380h)을 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 복수의 턴(380)이 8개로 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서, 상기 제1턴(380a) 내지 제8턴(380h)은 9개의 원형 도체(381)(제1도체(①) 내지 제9도체(⑨))를 각각 구비하게 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 전동기(200a)의 스테이터코어(310a)는 상기 티스(320a)의 자성체의 단면적이 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿(350a)을 구비하여 구성될 수 있다.

도 23에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350a)은 폭(w)에 비해 긴 길이(ℓa)를 구비하게 구성될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은 상기 슬롯(318a)으로부터 미리 설정된 거리(s) 이격되게 배치될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은 상기 스테이터코어(310a)의 반경방향을 따라 긴 길이(ℓa)를 가지게 배치될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은 상기 티스(320a)의 공극(G)측 단부에 배치될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은 상기 티스(320a)의 양 측에 각각 형성될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은, 예를 들면, 상기 스테이터코일(370a)의 턴(380)의 원형 도체(381)가 배치되는 길이(또는 복수의 원형 도체(381)가 배치되는 단면의 세로폭)에 대응되는 길이(ℓa)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 스테이터코일(370a)의 각 턴(380)은 상기 슬롯(318a)의 내폭이 상기 스테이터코어(310a)의 반경방향을 따라 가변되게 형성되므로, 상기 각 턴(380)의 복수의 원형 도체(381)가 배치되는 단면의 세로폭의 길이는 각각 상이하게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 22를 참조하면, 상기 스테이터코어(310a)의 슬롯(318a)의 내부 중 상기 공극(G)측에 근접배치되는 제1턴(380a)은, 제1도체(①) 및 제2도체(②)는 제1레이어에 배치되고, 제3도체(③) 및 제4도체(④)는 상기 제1레이어의 외측인 제2레이어에 배치된다.

상기 제5도체(⑤) 및 제6도체(⑥)는 상기 제2레이어의 외측인 제3레이어에 배치되고, 제7도체(⑦) 및 제8도체(⑧)는 상기 제3레이어의 외측인 제4레이어에 배치된다. 제9도체(⑨)는 상기 제4레이어의 외측인 제5레이어에 배치된다. 상기 제9도체(⑨)는 상기 제5레이어의 일 측(도면상 좌측)에 배치된다.

상기 제5레이어의 타 측(도면상 우측)에는 상기 제1턴(380a)의 외측에 배치되는 제2턴(380b)이 배치된다. 상기 제2턴(380b)은 제1도체(①)가 상기 제5레이어의 우측에 배치되고, 제2도체(②) 및 제3도체(③)는 상기 제5레이어의 외측인 제6레이어에 배치된다. 상기 제2턴(380b)의 제4도체(④) 및 제5도체(⑤)는 제7레이어에 배치되고, 상기 제2턴(380b)의 제6도체(⑥) 및 제7도체(⑦)는 제8레이어에 각각 배치될 수 있다. 상기 제2턴(380b)의 제8도체(⑧) 및 제9도체는 제9레이어에 배치될 수 있다.

상기 제9레이어가 배치되는 상기 슬롯(318a)의 내부공간은 내폭이 상대적으로 넓으므로 3개의 원형 도체(381)가 배치될 수 있다.

상기 제9레이어에는 상기 스테이터코일(370a)의 제3턴(380c)의 제1도체(①)가 배치될 수 있다.

상기 제3턴(380c)의 제2도체(②) 내지 제4도체(④)는 제10레이어에 배치될 수 있다.

상기 제3턴(380c)의 제5도체(⑤) 내지 제7도체(⑦)는 제11레이어에 배치될 수 있다.

상기 제3턴(380c)의 제8도체(⑧) 및 제9도체(⑨)는 제12레이어에 배치될 수 있다.

상술한 방식으로 상기 스테이터코일(370a)의 제4턴(380d) 내지 제8턴(380h)의 각 제1도체(①) 내지 제9도체(⑨)가 상기 슬롯(318a)의 내부에 반경방향을 따라 제13레이어 내지 제24레이어에 각각 배치될 수 있다.

따라서, 상기 스테이터코일(370a)이 복수의 턴(380)을 구비하고, 복수의 턴(380) 각각이 복수의 원형 도체(381)를 각각 구비하고, 상기 슬롯(318a)이 공극(G)측을 향할수록 내폭이 감소된 형상을 구비하는 경우, 상기 각 턴(380)의 복수의 원형 도체(381)가 배치되는 단면적의 세로폭(길이, 높이)는 서로 상이하게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 슬롯(318a)의 내부 중 내폭이 감소되는 상기 공극(G)측에 배치되는 턴(380)의 원형 도체(381)가 배치되는 단면적에 대응되는 세로폭이 반경방향을 따라 상기 스테이터코어(310a)의 외주측에 배치되는 턴(380)의 원형 도체(381)가 배치되는 단면적에 대응되는 세로폭에 비해 크게 형성될 수 있다.

상기 슬롯(318a)의 내부 공간은 원주방향을 따른 내폭이 원주측은 크고 공극측은 작으므로, 원주측의 내부에는 원주방향을 따라 상대적으로 많은 수의 원형 도체(381)가 배치되므로 세로폭이 작아질 수 있고, 공극측의 내부에는 원주방향을 따라 상대적으로 작은 수의 원형 도체(381)가 배치되므로 세로폭이 길어질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(350a)은 상기 제1턴(380a) 및 제2턴(380b)의 각 제1도체(①) 내지 제9도체(⑨)가 각각 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이(ℓa)를 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(350a)은, 예를 들면, 일 단부(도면상 하측 단부)는 상기 제1턴(380a)의 제1도체(①) 및 제2도체(②)가 배치되는 제1레이어에 대응되고, 타 단부(도면상 상측 단부)는 상기 제2턴(380b)의 제8도체(⑧) 및 제9도체(⑨)가 배치되는 제9레이어 대응되게 형성될 수 있다.

한편, 도 24 내지 도 30은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동기의 슬릿을 도시한 도면이다. 전술한 바와 같이, 상기 각 실시예의 전동기는, 스테이터(300) 및 상기 스테이터(300)에 대해 회전 가능하게 배치되는 로터(230)를 구비한다. 상기 로터(230)는, 회전축(235), 상기 회전축(235)에 결합되는 로터코어(240) 및 상기 로터코어(240)에 결합되는 복수의 영구자석(250)을 구비한다.

상기 스테이터(300)는, 스테이터코어(310a) 및 상기 스테이터코어(310a)에 권선되는 스테이터코일(370a)을 구비하여 구성된다.

상기 복수의 슬롯(318a)은 반경방향을 따라 공극(G)측으로 향할수록 내폭이 점진적으로 감소되게 부채꼴 형상으로 각각 형성될 수 있다.

상기 복수의 티스(320a)는 반경방향을 따라 긴 길이를 구비하며 폭이 동일하게 형성될 수 있다.

상기 스테이터코일(370a)은, 상기 슬롯(318a)의 내부에 반경방향을 따라 이격되는 복수의 턴(380)을 구비한다.

상기 복수의 턴(380)은 원형 단면을 구비한 복수의 원형 도체(381)를 각각 구비하여 구성된다.

상기 스테이터코어(310a)는 상기 티스(320a)의 자성체의 단면적이 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿(350a)을 각각 구비하여 구성된다.

상기 슬릿(350a)은 상기 티스(320a)의 양 측에 각각 배치될 수 있다.

상기 슬릿(350a)은 상기 티스(320a)의 공극(G)측 단부에 각각 배치될 수 있다.

한편, 도 24에 도시된 바와 같이, 슬릿(350a1)은 상기 스테이터코일(370a)의 제1턴(380a)의 복수의 원형 도체(381)의 단면적의 세로폭에 대응되는 길이(ℓa1)를 구비하게 구성될 수 있다.

또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 슬릿(350a2)은 상기 스테이터코일(370a)의 복수의 턴(380) 중 제1턴(380a) 내지 제3턴(380c)의 복수의 원형 도체(381)가 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이(ℓa2)를 구비하게 구성될 수 있다.

또한, 도 26에 도시된 바와 같이, 슬릿(350a3)은 상기 스테이터코일(370a)의 복수의 턴(380) 중 제1턴(380a) 내지 제4턴(380d)의 복수의 원형 도체(381)가 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이(ℓa3)를 구비하게 구성될 수도 있다.

또한, 도 27에 도시된 바와 같이, 슬릿(350a4)은 상기 스테이터코어(310a)의 슬롯(318a)의 반경방향을 따른 길이(Ls)의 절반(1/2)의 길이에 대응되는 길이(ℓa4)를 구비하게 구성될 수도 있다.

또한, 도 28에 도시된 바와 같이, 슬릿(350b)은 상기 스테이터코어(310a)의 반경방향을 따라 이격되게 복수 개로 구성될 수 있다.

이에 의해, 상기 슬릿(350b)의 긴 길이에 기인한 상기 티스(320a)의 강도(강성) 저하 발생을 억제할 수 있다.

상기 슬릿(350b)은, 예를 들면, 상기 공극(G)측에 배치되는 제1슬릿(350b1) 및 상기 제1슬릿(350b1)의 외측에 이격 배치되는 제2슬릿(350b2)을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 제1슬릿(350b1) 및 상기 제2슬릿(350b2)은, 예를 들면, 상기 슬롯(318a)로부터 미리 설정된 거리(s) 이격되게 각각 형성될 수 있다.

상기 제1슬릿(350b1) 및 상기 제2슬릿(350b2)은, 예를 들면, 미리 설정된 폭(w)을 각각 구비하게 구성될 수 있다.

한편, 상기 제1슬릿(350b1) 및 상기 제2슬릿(350b2)은, 예를 들면, 서로 동일한 길이(ℓa1)를 각각 구비하게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1슬릿(350b1)과 상기 제2슬릿(350b2)의 이격 간격(거리)은 미리 설정된 간격(Dp)을 구비할 수 있다.

상기 슬릿(350b)의 미리 설정된 간격(Dp)은, 예를 들면, 자속 포화가 발생될 수 있는 간격으로 설정(형성)될 수 있다.

이에 의해, 상기 제1슬릿(350b1) 및 상기 제2슬릿(350b2) 사이로 자속이 누설되는 것이 억제될 수 있다.

도 29에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(350b)은, 상기 스테이터코어(310a)의 반경방향을 따라 이격된 제1슬릿(350b1) 및 제2슬릿(350b21)을 구비하여 구성될 수 있다.

상기 제1슬릿(350b1) 및 제2슬릿(350b21)은 상기 미리 설정된 간격(Dp)으로 이격 배치될 수 있다.

한편, 상기 제1슬릿(350b1) 및 제2슬릿(350b21)은, 예를 들면, 서로 다른 길이를 각각 구비하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 상기 제2슬릿(350b21)은 상기 제1슬릿(350b1)의 길이(ℓa1)에 비해 작은 길이(ℓa1)를 구비하게 구성될 수 있다.

상기 제2슬릿(350b21)은, 예를 들면, 상기 제2턴(380b)의 원형도체(381)가 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이(ℓa11)를 구비하게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제2슬릿(350b21)의 상단은 상기 제2턴(380b)의 원형도체(381)((제8도체(⑧) 및 제9도체(⑨))의 상단에 대응되게 형성될 수 있다.

또한, 도 30에 도시된 바와 같이, 슬릿(350c)은, 상기 스테이터코어(310)의 반경방향을 따라 이격된 복수 개로 구성될 수 있다.

상기 슬릿(350c)은, 예를 들면, 상기 공극(G)측에 배치되는 제1슬릿(350c1) 및 상기 제1슬릿(350c1)의 외측에 이격 배치되는 제2슬릿(350c2)을 구비하게 구성될 수 있다.

상기 제1슬릿(350c1) 및 상기 제2슬릿(350c2)은, 예를 들면, 상기 슬롯(318)로부터 미리 설정된 거리(s) 이격되게 각각 형성될 수 있다.

상기 제1슬릿(350c1) 및 상기 제2슬릿(350c2)은, 예를 들면, 미리 설정된 폭(w)을 각각 구비하게 구성될 수 있다.

한편, 상기 제1슬릿(350c1) 및 상기 제2슬릿(350c2)은, 예를 들면, 서로 동일한 길이를 구비하게 구성될 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 상기 제1슬릿(350c1) 및 상기 제2슬릿(350c2)은 상기 사각 단면의 도체(371)(제1도체(①), 제2도체(②))의 세로폭(Wv)에 각각 대응되는 길이(ℓ1)를 각각 구비하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 슬릿(350b,350c)이 각각 2개로 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절(예를 들면, 3개 이상)될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 운전이 개시되어 상기 스테이터코일(370a)에 전원이 인가되면, 상기 로터(230)는 상기 스테이터코일(370a)에 의해 형성된 자계와 상기 영구자석(250)에 의하여 생성된 자계가 상호 작용함으로써 상기 회전축(235)을 중심으로 회전된다.

상기 스테이터(300)는 상기 슬릿(350a)에 의해 철손 및 동손 발생이 억제될 수 있고, 특히 고속 운전 시 운전 효율이 제고될 수 있다.

또한, 상기 슬릿(350a)을 통해 냉각유체가 이동됨으로써 상기 슬릿(350a)의 주변의 냉각이 촉진될 수 있다.

한편, 상기 회전축(235)의 회전에 의해 상기 전동기(200a)의 구동력은 상기 복수의 휠(115)에 전달되고, 이에 의해 상기 차량바디(110)의 주행이 개시될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

110: 차량바디
115: 휠
120: 배터리
130: 인버터장치
200, 200a: 전동기
210: 케이스
230: 로터
235: 회전축
240: 로터코어
242, 312: 전기강판
250: 영구자석
300, 300a: 스테이터
310, 310a: 스테이터코어
314: 로터수용공
318, 318a: 슬롯
320, 320a: 티스
322, 322a : 슈
350, 3501,3502,3503, 350a, 350a1,350a2, 350a3, 350a4,350b,350c: 슬릿
370, 370a: 스테이터코일
371: 복수의 도체
380 : 턴
381: 복수의 원형 도체

Claims

스테이터코어 및 상기 스테이터코어에 권선되는 스테이터코일을 구비한 스테이터; 및
상기 스테이터에 대해 미리 설정된 공극을 두고 회전 가능하게 배치되는 로터;를 포함하고,
상기 스테이터코어는,
상기 로터가 수용되는 로터수용공; 상기 로터수용공의 둘레에 교호적으로 형성되는 복수의 슬롯; 및 복수의 티스;를 구비하고,
상기 복수의 티스에는 상기 복수의 티스의 자성체의 단면적이 각각 감소될 수 있게 축방향으로 관통된 슬릿이 각각 구비되는 전동기.
제1항에 있어서,
상기 슬릿은 폭에 비해 긴 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제2항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 스테이터코어의 반경방향을 따라 이격 배치되게 복수 개로 형성되는 전동기.
제2항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 슬롯으로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성되는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 슬릿은 원주방향을 따라 상기 티스의 양 측에 각각 형성되는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 스테이터코일은 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 이격 배치되는 사각 단면의 복수의 도체를 구비하고,
상기 슬릿은 상기 사각 단면의 도체의 가로폭의 0.09 내지 0.11의 폭을 구비하게 형성되는 전동기.
제6항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 사각 단면의 도체의 세로폭 이상의 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제6항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 슬롯의 내부의 사각 단면의 도체의 개수의 절반에 대응되는 길이 이하의 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제4항에 있어서,
상기 스테이터코일은 반경방향을 따라 이격되는 복수의 턴을 구비하고,
상기 복수의 턴은 원형 단면의 복수의 도체를 각각 구비하며,
상기 슬릿은 반경방향을 따라 상기 스테이터코일의 1턴이 배치되는 길이 이상의 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제9항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 슬롯의 길이의 절반 이하의 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제9항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 복수의 턴의 절반의 턴의 복수의 도체가 배치되는 단면적의 세로폭에 대응되는 길이를 구비하게 형성되는 전동기.
제9항에 있어서,
상기 슬롯은 반경방향을 따라 원주방향의 폭이 확장되는 단면을 구비하고,
상기 슬릿은 상기 슬롯과 나란하게 형성되는 전동기.
제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 공극에 근접하게 상기 티스의 공극측 단부에 배치되는 전동기.
제13항에 있어서,
상기 슬릿은 반경방향을 따라 상기 티스의 단부로부터 미리 설정된 거리로 이격되게 형성되는 전동기.
제14항에 있어서,
상기 티스의 단부에는 원주방향을 따라 양측으로 각각 연장된 슈를 구비하고,
상기 슬릿은 원주방향을 따라 서로 연속된 상기 티스와 슈의 경계지점들을 통과하는 선상에 대응되게 배치되는 전동기.
제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿은 상기 슬롯으로부터 1mm 이내에 배치되는 전동기.
제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿은 1.0mm 이하의 폭을 구비하는 전동기.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿은, 상기 슬롯으로부터 1.0mm 이내에 배치되고, 폭이 0.3mm 이하이고, 길이는 5.0mm이하인 전동기.
차량바디;
상기 차량바디에 주행가능하게 구비되는 복수의 휠;
상기 차량바디에 구비되는 배터리; 및
상기 배터리에 연결되고, 상기 복수의 휠에 구동력을 제공하는 제1항의 전동기;를 포함하는 전기차량.