WO2018105890A1 - 차량용 직류 모터의 권선 구조 및 권선 방법 - Google Patents

차량용 직류 모터의 권선 구조 및 권선 방법 Download PDF

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WO2018105890A1
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coil
extreme value
winding
coil winding
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PCT/KR2017/012064
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채진원
최철원
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(주)타마스
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle DC motor. Specifically, the present invention relates to a vehicle DC motor having excellent driving efficiency while winding the coil of the coil connecting the extreme value of the armature core of the brush DC motor and the commutator piece easily and efficiently.
  • a DC motor has a configuration in which an armature is rotatably disposed inside a yoke in which a magnet is arranged on an inner circumferential surface thereof.
  • the armature has a plurality of teeth extending radially from the axis of rotation, and a plurality of slots for the armature coil windings are formed in the axial direction between the extreme and other neighboring teeth.
  • a plurality of coils are wound around the slots at predetermined intervals, and each coil is electrically connected to a commutator side of a commutator mounted on a rotating shaft spaced apart from the armature by a predetermined distance.
  • Each commutator piece is connected to a brush so as to be energized.
  • the DC motor disclosed in Korean Patent No. 10-1200505 has a commutator coil wound around an armature core and has 20 commutator pieces, and the armature core has the same number of slots as the commutator piece.
  • one end of the coil connected to the commutator piece is wound at four extremes so as to have 4 pitches through any slot of the armature core, and the other end of the wound coil is connected to the commutator piece and then again 4 Repeatedly winding four poles to have a pitch, and winding the coils to three poles each having three pitches in the opposite direction to the other end of each of the wound coils; It has a winding structure to make the connection, the connection pattern for the arrangement connection of the coil is very complicated and the winding work of the coil is very difficult, so that the rapid assembly process cannot be achieved.
  • An object of the present invention is to provide a DC motor for a vehicle that maximizes the efficiency of the motor by applying a new winding pattern that allows for quick and easy assembly.
  • Another object of the present invention is to provide a high-efficiency vehicle DC motor through the magnetic field enhancement by allowing the distribution of coils to be evenly distributed with respect to the armature core.
  • a yoke assembly 30 having a plurality of exciting poles 32 disposed between the cover assembly 10 and the lower housing 40;
  • An armature core 21 having a plurality of poles 22 to which coils 60 interacting with the excitation pole 32 are wound, and a lower portion of the armature core 21 corresponding to the excitation pole 32.
  • An armature assembly 20 comprising a commutator 24 having a number of commutator pieces 25;
  • the brush 80 selectively contacts the commutator 24 as the armature assembly 20 rotates
  • the coils 60 wound around the extremes 22 are wound around five extremes 22, and one coil winding group wound around five extremes 22 at intervals of seven extremes 22 corresponds to each other.
  • the coil winding group connected to the commutator piece 25 and connected to the commutator piece 25 is characterized in that the structure is continuously repeated through the next slot of the armature core 21.
  • the coil winding group is composed of the first to nth coil winding group (where n is a natural number of 12 or less),
  • the n-th coil winding group starts with the n-th commutator section, provided that the n-th coil winding group starts with the ⁇ 24- (n-2) ⁇ commutator section when n is 2 or more. Connected at least two times at an interval of five pitches from the extreme a, where a is n when n is 1 and ⁇ 24- (n-2) ⁇ when n is 2 or more; It is preferable to be wound at least twice from the b-th pole at five pitch intervals (where b is (14-n)) and connected to the ⁇ 24- (n-1) ⁇ commutator pieces.
  • the winding of the 5 pitch interval is wound in the reverse direction.
  • the coil is wound at least twice from the a extreme at five pitch intervals, where a is n when n is 1 and ⁇ 24- (n-2) ⁇ when n is 2 or more; Winding at least two times at intervals of five pitches from where b is (14-n); And
  • the distribution of the coil is balanced By maximizing the output and efficiency of the motor according to the magnetic field can be maximized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motor according to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the motor of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the cover assembly with the motor of FIG. 1 removed.
  • Figure 4 is a plan view of the main parts excerpts showing the excitement, amateur core, brush to explain the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view of the armature core and the commutator combined state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of the armature core and the commutator in combination with the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a coil wound on the armature core of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing a commutator of the present invention.
  • FIG. 9 is a coil connection diagram for explaining the coil winding method of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary motor according to the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the motor of Figure 1
  • Figure 3 is a perspective view of the cover assembly removed from the motor of Figure 1
  • 4 is to illustrate the present invention
  • Fig. 5 is a plan view showing excerpts showing an excitement and an armature core and a brush
  • Fig. 5 is a perspective view of a state in which an armature core and a commutator are coupled according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a plan view showing a coil wound around the armature core of the present invention
  • Figure 8 is a plan view showing a commutator of the present invention.
  • a motor according to an embodiment of the present invention includes a cover assembly 10, an armature assembly 20, a yoke assembly 30, and a lower housing 40.
  • 50 is a blower fan added to the DC motor of the present invention.
  • the yoke assembly 30 includes a plurality of excitation poles 32 inside the yoke cylinder 31.
  • the excitation pole 32 includes two pairs of four-pole magnets, that is, a first N pole P1, a first S pole P2, a second N pole P3, and a second S pole P4.
  • the inner surface of the yoke cylindrical body 31 is disposed sequentially while maintaining a predetermined interval along the circumference.
  • the armature assembly 20 has an armature core 21 having a plurality of extremes 22 to which coils 60 interacting with the plurality of excitation poles 32 are wound, and located below the armature core 21. And a commutator 24 having the same number of commutator pieces 25 corresponding to the extreme value 22, and a coil connection hook 25A bent outwardly on the upper part of each commutator piece 25. Is formed.
  • the coil connection hook 25A to which the coil 60 is connected is electrically connected to the commutator piece 25, and in practice, even though the coil 60 is connected to the coil connection hook 25A, the commutator piece ( 25).
  • the axis of rotation 26 passes through the center of the armature core 21 and the commutator 24.
  • the armature core 21 and the commutator 24 rotate together with the rotation shaft 26.
  • a bearing for rotatably supporting the rotating shaft 26 may be provided on the lower and the rotating shaft 26.
  • the armature core 21 includes extremes 22 extending radially from the base, as shown in FIGS. 4 to 6.
  • the extreme value 22 may be configured in total of 24, and the second extreme value T2 and the third extreme value T3 may be spaced apart at a predetermined interval in a clockwise direction (or counterclockwise direction) based on the first extreme value T1.
  • a coil 60 is wound around each extreme 22, and when a current is applied to the coil 60, torque is generated through interaction with the excitation pole 32.
  • a specific winding method in this regard will be described later with reference to FIG. 9.
  • one slot is formed between the extreme value 22 and the extreme value 22. That is, a first slot S1 is formed between the first extreme value T1 and the second extreme value T2, and a second slot S2 is formed between the second extreme value T2 and the third extreme value T3. Is formed.
  • the commutator 24 may be composed of a commutator piece 25 including the coil connection hook 25A, and the commutator 24 may be disposed below the lower armature core 21.
  • the commutator pieces 25 may be configured in the same number, that is, 24 pieces corresponding to the extreme value 22. Specifically, based on the first commutator piece C1 positioned below the first extreme value T1, the second commutator piece C2 may be spaced in a clockwise or counterclockwise direction similarly to the extreme value 22.
  • a power supply connector 70 may be installed below one side of the yoke cylindrical body 31.
  • the brush 80 is fixedly installed inside the yoke assembly 30.
  • the brush 80 is selectively in contact with the commutator 24 as the armature assembly 20 rotates, and is connected to the pin of the power supply connector 70 to contact the commutator 24. Allow current to flow in the coil (60).
  • the brush 80 includes a pair of first brushes 81 and a second brush 82, and the first brushes 81 and the second brushes 82 are disposed at an angle of 90 ° to each other. .
  • the coil winding structure according to the embodiment of the present invention has first to twelfth coil winding groups N1 to N12, and each coil winding group Nn has four steps (n-1, n-2, n). -3, n-4) to form one winding group.
  • the first coil winding group N1 is the first step, and the coil starts from the first commutator piece C1 (winding step 1-1).
  • the coil starting from the first commutator piece C1 is connected to the thirteenth commutator piece C13 (winding step 1-2).
  • a third step at intervals of 5 pitches from the first extreme value T1, that is, the first extreme value T1, the 24th extreme value T24, the 23rd extreme value T23, the 22nd extreme value T22 and the 21st extreme value Winding T21 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at the fifth pitch interval from the thirteenth extreme value T13, that is, the thirteenth extreme value T13, the twelfth extreme value T12, and the eleventh extreme value T11. ),
  • the tenth extreme value T10 and the ninth extreme value T9 are wound by the number of windings (winding steps 1-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the 24th commutator piece C24 (winding steps 1-4).
  • the winding advancement direction of the coil is preferably a reverse winding which proceeds in the opposite direction from the numbered direction of each extreme, slot and commutator piece.
  • the number of windings wound at five pitches is not particularly limited, but is preferably wound two or more times.
  • the second coil winding group N2 is the first step, and the coil starts from the 24th commutator piece C24 (winding step 2-1). In a second step, the coil starting from the 24th commutator piece C24 is connected to the twelfth commutator piece C12 (winding step 2-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the twenty-fourth extreme value T24, that is, the twenty-fourth extreme value T24, the twenty-third extreme value T23, the twenty-second extreme value T22, the twenty-first extreme value T21 and the twentieth extreme value Winding (T20) by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at the 5th pitch interval from the twelfth extreme value (T12), that is, the twelfth extreme value (T12), eleventh extreme value (T11), and tenth extreme value (T10). ),
  • the ninth extreme value T9 and the eighth extreme value T8 are wound by the number of windings (winding steps 2-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the 23rd commutator piece C23 (winding steps 2-4). In this way, the second coil winding group N2 is achieved.
  • the third coil winding group N3 is the first step, and the coil starts from the twenty-third commutator piece C23 (winding step 3-1). In a second step, the coil starting from the twenty-third commutator piece C23 is connected to the eleventh commutator piece C11 (winding step 3-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the twenty-third extreme value T23, that is, the twenty-third extreme value T23, the twenty-second extreme value T22, the twenty-first extreme value T21, the twentieth extreme value T20, and the nineteenth Wind the extreme value T19 by the number of turns, skip the seven pitch interval, and then again at the fifth pitch interval from the eleventh extreme value T11, that is, the eleventh extreme value T11, the tenth extreme value T10, and the ninth extreme value ( T9), the eighth extreme value T8 and the seventh extreme value T7 are wound by the number of windings (winding step 3-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the 22nd commutator piece C22 (winding step 3-4). In this way, the third coil winding group N3 is achieved.
  • the fourth coil winding group N4 is the first step, and the coil starts from the twenty-second commutator piece C22 (winding step 4-1). In a second step, the coil starting from the twenty-second commutator piece C22 is connected to the tenth commutator piece C10 (winding step 4-2).
  • a third step at intervals of 5 pitches from the 22nd extreme value T22, that is, the 22nd extreme value T22, the 21st extreme value T21, the 20th extreme value T20, the 19th extreme value T19 and the 18th extreme value Winding (T18) by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at the 5th pitch interval from the tenth extreme value T10, that is, the tenth extreme value T10, the ninth extreme value T9, and the eighth extreme value T8. ),
  • the seventh extreme value T7 and the sixth extreme value T6 are wound by the number of windings (winding step 4-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the 21st commutator piece C21 (winding steps 4-4). In this way, the fourth coil winding group N4 is achieved.
  • the fifth coil winding group N5 is the first step, and the coil starts from the twenty-first commutator piece C21 (winding step 5-1). In a second step, the coil starting from the twenty-first commutator piece C21 is connected to the ninth commutator piece C9 (winding step 5-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the twenty-first extreme value T21, that is, the twenty-first extreme value T21, the twentieth extreme value T20, the nineteenth extreme value T19, the eighteenth extreme value T18, and the seventeenth extreme value Winding T17 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at the 5th pitch interval from the ninth extreme value T9, that is, the ninth extreme value T9, the eighth extreme value T8, and the seventh extreme value T7. ),
  • the sixth extreme value T6 and the fifth extreme value T5 are wound by the number of windings (winding step 5-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the 20th commutator piece C20 (winding step 5-4).
  • the fifth coil winding group N5 is formed.
  • the sixth coil winding group N6 is the first step, and the coil starts from the twentieth commutator piece C20 (winding step 6-1). In a second step, the coil starting from the twentieth commutator piece C20 is connected to the eighth commutator piece C8 (winding step 6-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the twentieth extreme value T20, that is, the twentieth extreme value T20, the nineteenth extreme value T19, the eighteenth extreme value T18, the seventeenth extreme value T17, and the sixteenth extreme value Winding T16 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals and then again at 5 pitch intervals from the eighth extreme value T8, i.e., the eighth extreme value T8, the seventh extreme value T7, and the sixth extreme value T6 ),
  • the fifth extreme value T5 and the fourth extreme value T4 are wound by the number of windings (winding step 6-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the nineteenth commutator piece C19 (winding step 6-4).
  • the sixth coil winding group N6 is formed.
  • the seventh coil winding group N7 is the first step, and the coil starts from the nineteenth commutator piece C19 (winding step 7-1).
  • the coil starting from the nineteenth commutator piece C19 is connected to the seventh commutator piece C7 (winding step 7-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the nineteenth extreme T19, that is, the nineteenth extreme T19, the eighteenth extreme T18, the seventeenth extreme T17, the sixteenth extreme T16, and the fifteenth extreme Winding T15 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at 5 pitch intervals from the seventh extreme value T7, ie, the seventh extreme value T7, the sixth extreme value T6, and the fifth extreme value T5.
  • the fourth extreme value T4 and the third extreme value T3 are wound by the number of windings (winding step 7-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the eighteenth commutator piece C18 (winding steps 7-4).
  • the seventh coil winding group N7 is formed.
  • the eighth coil winding group N8 is the first step, and the coil starts from the eighteenth commutator piece C18 (winding step 8-1). In a second step, the coil starting from the eighteenth commutator piece C18 is connected to the sixth commutator piece C6 (winding step 8-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the eighteenth extreme T18, that is, the eighteenth extreme T18, the seventeenth extreme T17, the sixteenth extreme T16, the fifteenth extreme T15, and the fourteenth extreme Winding T14 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at the fifth pitch interval from the sixth extreme value T6, ie, the sixth extreme value T6, the fifth extreme value T5, and the fourth extreme value T4.
  • the third extreme value T3 and the second extreme value T2 are wound by the number of windings (winding step 8-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the seventeenth commutator piece C17 (winding steps 8-4).
  • the eighth coil winding group N8 is formed.
  • the ninth coil winding group N9 is the first step, and the coil starts from the seventeenth commutator piece C17 (winding step 9-1).
  • the coil starting from the seventeenth commutator piece C17 is connected to the fifth commutator piece C5 (winding step 9-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the seventeenth extreme value T17, that is, the seventeenth extreme value T17, the sixteenth extreme value T16, the fifteenth extreme value T15, the fourteenth extreme value T14, and the thirteenth extreme value Winding T13 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at 5 pitch intervals from the fifth extreme value T5, ie, the fifth extreme value T5, the fourth extreme value T4, and the third extreme value T3.
  • the second extreme value T2 and the first extreme value T1 are wound by the number of windings (winding step 9-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the sixteenth commutator piece C16 (winding steps 9-4).
  • the ninth coil winding group N9 is formed.
  • the tenth coil winding group N10 is a first step, and the coil starts from the sixteenth commutator piece C16 (winding step 10-1). In a second step, the coil starting from the sixteenth commutator piece C16 is connected to the fourth commutator piece C4 (winding step 10-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the sixteenth extreme value T16, that is, the sixteenth extreme value T16, the fifteenth extreme value T15, the fourteenth extreme value T14, the thirteenth extreme value T13, and the twelfth extreme value Winding T12 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at 4 pitch intervals from the fourth extreme value T4, that is, the fourth extreme value T4, the third extreme value T3, and the second extreme value T2. ),
  • the first extreme value T1 and the 24th extreme value T24 are wound by the number of windings (winding step 10-3).
  • the coil is wound at 5 pitch intervals and then connected to the fifteenth commutator piece C15 (winding step 10-4). In this manner, the tenth coil winding group N10 is achieved.
  • the eleventh coil winding group N11 is a first step, and the coil starts from the fifteenth commutator piece C15 (winding step 11-1). In a second step, the coil starting from the fifteenth commutator piece C15 is connected to the third commutator piece C3 (winding step 11-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the fifteenth extreme T15, that is, the fifteenth extreme T15, the fourteenth extreme T14, the thirteenth extreme T13, the twelfth extreme T12, and the eleventh extreme Winding (T11) by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at 5 pitch intervals from the third extreme value (T3), that is, the third extreme value (T3), the second extreme value (T2), and the first extreme value (T1). ),
  • the 24th extreme value T24 and the 23rd extreme value T23 are wound by the number of windings (winding step 11-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the fourteenth commutator piece C14 (winding step 11-4). In this way, the eleventh coil winding group N10 is achieved.
  • the twelfth coil winding group N12 is the first step, and the coil starts from the fourteenth commutator piece C14 (winding step 12-1). In a second step, the coil starting from the fourteenth commutator piece C14 is connected to the second commutator piece C2 (winding step 12-2).
  • a third step at intervals of five pitches from the fourteenth extreme T14, that is, the fourteenth extreme T14, the thirteenth extreme T13, the twelfth extreme T12, the eleventh extreme T11, and the tenth extreme Winding T10 by the number of turns, skipping 7 pitch intervals, and then again at 5 pitch intervals from the second extreme value T2, ie, the second extreme value T2, the first extreme value T1, and the 24th extreme value T24. ),
  • the twenty-third extreme value T23 and the twenty-second extreme value T22 are wound by the number of windings (winding step 12-3).
  • the coil is wound at five pitch intervals and then connected to the thirteenth commutator piece C13 (winding step 12-4).
  • the twelfth coil winding group N10 is achieved.
  • the coil is connected from the thirteenth commutator piece C13 to the first commutator piece C1 so that the first to twelfth coil winding groups are all electrically connected.
  • a winding pattern is achieved.
  • the windings of the entire coil winding group may be repeated as required or required by the motor.
  • the coil winding pattern as shown in the table is as follows.
  • n is a natural number and has a value from 1 to 12.
  • Coil 60 wound on each pole 22 of the present invention is wound 5 pitches, skipping 7 pitches, and then again winding the pole having the interval of 5 pitches each one coil winding group as a commutator group ( 25), the coil winding group connected to the commutator piece 25 may be sequentially and sequentially repeated through the next slot of the armature core 21 to provide a winding structure of the Nth coil winding group.
  • the coil 60 connected to the commutator piece 25 passes through the slot of the armature core 21, but is continuously wound on the extreme value 22 to form a coil winding group. 25) and coil winding groups which are different in the order of slots by the number of slots (extreme dimensions) of the armature core 21 in the sequential and reverse directions as described above to coil up and down the corresponding pole 22. It will provide a winding pattern for winding the wire. Therefore, the winding work wound on each extreme value 22 through each slot can be performed step by step and in sequence, so that the winding work of the coil 60 can be performed very easily and quickly, thereby improving motor assembly.
  • Each slot 60 of the upper, lower, and armature cores 21 having five, seven, and five pitch intervals designed for each coil 60 connected to the commutator piece 25 to reduce the manufacturing cost of the motor.
  • the winding distribution of the coil 60 is concentrated and evenly distributed on the upper, lower and respective slots of the corresponding poles 22 having a predetermined interval. Since it is distributed, the magnetic field generated by the association with the excitation pole 32 is further strengthened to maximize the output and efficiency of the motor.

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조는 커버 어셈블리(10); 상기 커버 어셈블리(10)와 하부 하우징(40) 사이에 배치되는 복수 개의 여자극(32)을 갖는 요크 어셈블리(30); 상기 여자극(32)과 상호 작용하는 코일(60)들이 감기는 복수 개의 극치(22)를 갖는 아마추어 코어(21)와, 상기 아마추어 코어(21) 하부에 상기 여자극(32)과 대응하여 동일한 개수의 정류자편(25)을 갖는 정류자(24)를 포함하는 아마추어 어셈블리(20); 및 상기 정류자(24) 둘레에 배치되며, 상기 아마추어 어셈블리(20)가 회전함에 따라 상기 정류자(24)와 선택적으로 접촉되는 브러쉬(80);를 포함하여 이루어지는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조에 있어서, 상기 각 극치(22)에 권선 되는 코일(60)은 5개의 극치(22)에 권선되고, 7개의 극치(22)의 간격으로 다시 5개의 극치(22)에 권선된 하나의 코일 권선군이 해당 정류자편(25)과 연결되고, 상기 정류자편(25)과 접속된 상기 코일 권선군을 아마추어 코어(21)의 다음 슬롯을 통하여 연속적으로 반복된 구조인 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 직류 모터의 권선 구조 및 권선 방법
본 발명은 차량용 직류 모터에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 브러쉬 직류 모터의 아마추어 코어의 극치와 정류자편을 연결하는 코일의 권선을 수월하고도 능률적으로 권선 시켜 새로운 패턴의 권선 구조를 가지면서 구동효율이 뛰어난 차량용 직류 모터에 관한 것이다.
일반적으로 직류 모터는, 내주면에 자석이 배치된 요크(yoke)의 안쪽에 아마추어(armature)가 회전 자유롭게 배치되는 구성으로 이루어져 있다. 상기 아마추어는 회전축으로부터 방사상으로 뻗은 복수의 극치(teeth)를 가지며, 극치와 이웃하는 다른 극치 사이에는 아마추어 코일 권선을 위한 슬롯(slot)이 축방향으로 길게 복수개 형성되어 있다.
슬롯에는 소정간격을 두고 복수의 코일(coil)이 권선되며, 각각의 코일은 상기 아마추어와 소정거리 이격된 회전축에 장치되는 정류자의 정류자편에 통전 가능하게 연결되어 있다. 또한 각각의 정류자편은 브러쉬(brush)와 통전 가능하게 접속되어 있다. 따라서 상기 브러쉬(brush)로부터 정류자로 전류가 제공되면, 각각의 코일에 전기장이 형성되고, 이처럼 발생된 전기장과 상기 요크에 부착된 자석의 상호작용으로 아마추어 및 정류자가 장치된 상기 회전축이 회전하고 구동력이 발생하게 된다.
특히, 최근에는 차량용 직류 모터 시장의 요구에 따라 모터의 소형화와 구동효율의 극대화를 위해 다양한 구조의 모터가 연구 개발되고 있다. 일례로, 대한민국 등록특허 제10-1200505호에서 개시된 직류 모터는 아마추어 코어에 권선된 코일은 정류자가 20개의 정류자편으로 구성되며 아마추어 코어는 정류자편과 같은 수의 슬롯을 구비하고 있다.
이와 같이 구성된 종래의 직류 모터는 정류자편에 접속한 코일의 일단을 아마추어 코어의 어느 슬롯을 통하여 4피치를 갖도록 4개의 극치에 권선하고, 권선된 코일의 타단을 해당 정류자편에 접속한 후 재차 4피치를 갖도록 4개의 극치에 권선하는 것을 반복적으로 수행하되, 상기 권선된 코일 각각의 타단과 다시 반대방향으로 3피치를 가지는 3개의 극치에 코일을 각각 권선하여, 상기 4피치 간격으로 권선된 코일과 접속하게 하는 와인딩 구조를 가지고 있어 상기 코일의 배치 접속을 위한 접속 패턴이 매우 복잡하고 코일의 권선작업이 매우 어려워 신속한 조립공정을 도모할 수 없다. 이로 인하여 모터의 제작원가 상승요인이 발생하고, 아마추어 코어 슬롯 및 극치에 권선되는 코일이 아마추어 코어 각 슬롯 및 극치에 골고루 분포되지 못하므로 아마추어 코어의 각 극치의 둘레면과 이에 대응 설치한 여자극과의 자기장 발생이 약화 되어 모터 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 신속하고도 수월한 조립이 이루어지게 하는 새로운 와인딩 패턴을 적용하여 모터의 효율을 극대화 시킨 차량용 직류 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아마추어 코어에 대하여 코일의 분포가 골고루 분포될 수 있도록 하여 자기장 강화를 통한 효율이 높은 차량용 직류 모터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조는
커버 어셈블리(10);
상기 커버 어셈블리(10)와 하부 하우징(40) 사이에 배치되는 복수 개의 여자극(32)을 갖는 요크 어셈블리(30);
상기 여자극(32)과 상호 작용하는 코일(60)들이 감기는 복수 개의 극치(22)를 갖는 아마추어 코어(21)와, 상기 아마추어 코어(21) 하부에 상기 여자극(32)과 대응하여 동일한 개수의 정류자편(25)을 갖는 정류자(24)를 포함하는 아마추어 어셈블리(20); 및
상기 정류자(24) 둘레에 배치되며, 상기 아마추어 어셈블리(20)가 회전함에 따라 상기 정류자(24)와 선택적으로 접촉되는 브러쉬(80);를 포함하여 이루어지는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조에 있어서,
상기 각 극치(22)에 권선 되는 코일(60)은 5개의 극치(22)에 권선되고, 7개의 극치(22)의 간격으로 다시 5개의 극치(22)에 권선된 하나의 코일 권선군이 해당 정류자편(25)과 연결되고, 상기 정류자편(25)과 접속된 상기 코일 권선군을 아마추어 코어(21)의 다음 슬롯을 통하여 연속적으로 반복된 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서,
상기 코일 권선군은 제1 내지 제n 코일 권선군으로 이루어지며(여기서 n은 12 이하의 자연수),
상기 제n 코일 권선군은 제n 정류자편에서 시작하여(단, n이 2이상인 경우 제{24-(n-2)} 정류자편에서 시작함), 제{12-(n-2)} 정류자편으로 연결되어, 제a 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되어 있고[여기서, a는 n이 1인 경우 n이고, n이 2 이상인 경우 {24-(n-2)}임], 제b 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되어{여기서, b는 (14-n)}, 제{24-(n-1)} 정류자편으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 5 피치 간격의 권선은 역방향으로 권선되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 차량용 직류 모터의 코일 권선 방법은
n 개의 정류자편과 n 개의 극치를 갖는 차량용 직류 모터의 코일 권선 방법에 있어서(여기서 n은 자연수임),
제n 정류자 박막에서 코일이 시작되는 단계(단, n이 2이상인 경우 제{24-(n-2)} 정류자편에서 시작함);
제{12-(n-2)} 정류자편으로 상기 코일이 연결되는 단계;
상기 코일이 제a 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되고[여기서, a는 n이 1인 경우 n이고, n이 2 이상인 경우 {24-(n-2)}임], 제b 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되는 단계{여기서, b는 (14-n)}; 및
상기 코일이 제{24-(n-1)} 정류자편으로 연결되는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 직류 모터에 의하면, 4극 모터를 구현함에 있어서 개선된 와인딩 패턴을 적용하여 와인딩 작업을 신속하게 수행하여 조립성을 향상시켜 모터의 제조원가를 절감하게 하고, 코일의 분포가 균형적으로 이루게 함으로써 자기장 강화에 따른 모터의 출력 및 효율을 극대화 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 모터에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 모터에서 커버 어셈블리를 제거하고 바라본 사시도이다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위하여 여자극 및 아마추어 코어, 브러쉬를 보인 요부 발췌 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아마추어 코어와 정류자를 결합한 상태의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 아마추어 코어와 정류자를 결합한 상태의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 아마추어 코어에 코일이 권선된 상태를 보인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 정류자를 보인 평면도이다.
도 9는 본 발명의 코일 권선 방법을 설명하기 위한 코일 결선도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 예시 모터의 사시도 이고, 도 2는 도 1의 모터에 대한 분해 사시도, 도 3은 도 1의 모터에서 커버 어셈블리를 제거하고 바라본 사시도, 4는 본 발명을 설명하기 위하여 여자극 및 아마추어 코어, 브러쉬를 보인 요부 발췌 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아마추어 코어와 정류자를 결합한 상태의 사시도, 도 6은 본 발명의 아마추어 코어와 정류자를 결합한 상태의 평면도, 도 7은 본 발명의 아마추어 코어에 코일이 권선된 상태를 보인 평면도이고, 도 8은 본 발명의 정류자를 보인 평면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터는 커버 어셈블리(10), 아마추어 어셈블리(20) 및 요크 어셈블리(30) 및 하부 하우징(40)을 포함하여 구성되며, 도 2에 도시된 50은 본 발명의 직류 모터에 부가시킨 블로워 팬이다.
상기 요크 어셈블리(30)는 요크 원통체(31) 내부에 복수 개의 여자극(32)을 포함한다.
상기 여자극(32)은 2쌍의 4극 마그네트 즉, 제1 N극(P1), 제1 S극(P2), 제2 N극(P3), 제2 S극(P4)으로 구성되며, 상기 요크 원통체(31)의 내측면을 둘레를 따라 일정 간격을 유지하며 순차적으로 배치된다.
상기 아마추어 어셈블리(20)는 상기 복수 개의 여자극(32)과 상호 작용하는 코일(60)들이 감기는 복수 개의 극치(22)를 갖는 아마추어 코어(21)와, 상기 아마추어 코어(21) 하부에 위치하며 상기 극치(22)와 대응하여 동일한 개수의 정류자편(25)을 갖는 정류자(24)를 포함하여 구성하며, 상기 각 정류자편(25)의 상부에는 외측으로 절곡시킨 코일 접속 후크(25A)가 형성된다.
이하 후술에서는 코일(60)이 접속되는 코일 접속 후크(25A)는 정류자편(25)과 전기적으로 연결되어 있어 실제적으로는 코일(60)이 코일 접속 후크(25A)에 접속되더라도 설명에서는 정류자편(25)에 접속하는 것으로 대체 설명한다.
상기 아마추어 코어(21)와 정류자(24)의 중앙에는 회전축(26)이 관통하게 되며, 모터가 작동되면 상기 아마추어 코어(21)와 정류자(24)는 회전축(26)과 함께 회전한다. 이때, 상기 회전축(26)을 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링이 상기 회전축(26) 상, 하부에 구비될 수 있다.
상기 아마추어 코어(21)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스에서 방사상으로 연장 형성되는 극치(22)를 포함한다. 상기 극치(22)는 총 24개로 구성될 수 있으며, 제1 극치(T1)를 기준으로 시계 방향(또는 반시계 방향)으로 일정 간격을 두고 제2 극치(T2), 제3 극치(T3), 제4 극치(T4), 제5 극치(T5), 제6 극치(T6), 제7 극치(T7), 제8 극치(T8), 제9 극치(T9), 제10 극치(T10), 제11 극치(T11), 제12 극치(T12) 및 제13 극치(T13), 제14 극치(T14), 제15 극치(T15), 제16 극치(T16), 제17 극치(T17), 제18 극치(T18), 제19 극치(T19), 제20 극치(T20), 제21 극치(T21), 제22 극치(T22), 제23 극치(T23), 제24 극치(T24)가 형성된다.
각각의 극치(22)에는 코일(60)이 감겨 지며, 상기 코일(60)에 전류가 인가될 때, 상기 여자극(32)과의 상호 작용을 통해 토크를 발생시키게 된다. 이와 관련한 구체적인 권선 방법은 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 상기 극치(22)와 극치(22) 사이에는 하나의 슬롯이 각각 형성된다. 즉, 제1 극치(T1)와 제2 극치(T2) 사이에는 제1 슬롯(S1)이 형성되고, 상기 제2 극치(T2)와 제3 극치(T3) 사이에는 제2 슬롯(S2)이 형성된다. 마찬가지로 상기 이웃하는 극치(22)와 극치(22) 사이에 제3 슬롯(S3), 제4 슬롯 (S4), 제5 슬롯(S5), 제6 슬롯(S6), 제7 슬롯(S7), 제8 슬롯(S8), 제9 슬롯(S9), 제10 슬롯(S10), 제11 슬롯(S11), 제12 슬롯(S12), 제13 슬롯(S13), 제14 슬롯(S14), 제15 슬롯(S15),제16 슬롯(S16), 제17 슬롯(S17), 제18 슬롯(S18), 제19 슬롯(S19), 제20 슬롯(S20), 제21 슬롯(S21), 제22 슬롯(S22), 제23 슬롯(S23), 및 제24 슬롯(S24)이 각각 형성된다.
상기 정류자(24)는 상기 코일 접속 후크(25A)를 포함한 정류자편(25)으로 이루어지고, 상기 정류자(24)는 하부 아마추어 코어(21)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 정류자편(25)은 상기 극치(22)에 대응하여 동일한 개수, 즉 24개로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 극치(T1)의 하부에 위치하는 제1 정류자편(C1)을 기준으로 상기 극치(22)와 마찬가지로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 일정 간격을 두고 제2 정류자편(C2), 제3 정류자편(C3), 제4 정류자편(C4), 제5 정류자편(C5), 제6 정류자편(C6), 제7 정류자편(C7), 제8 정류자편(C8), 제9 정류자편(C9), 제10 정류자편(C10), 제11 정류자편(C11), 제12 정류자편(C12), 제13 정류자편(C13), 제14 정류자편(C14), 제15 정류자편(C15), 제16 정류자편(C16), 제17 정류자편(C17), 제18 정류자편(C18), 제19 정류자편(C19), 제20 정류자편(C20), 제21 정류자편(C21), 제22 정류자편(C22), 제23 정류자편(C23), 및 제24 정류자편(C24)이 형성된다. 상기 정류자편(25)들은 전기적으로는 서로 절연되어 있으며, 상기 정류자편(25)들의 상부에 방사상으로 형성된 코일(60)이 걸리게 되는 코일 접속 후크(25A)와 상기 해당 정류자편(25)은 전기적으로 연결되어 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 4개의 여자극(32), 24개의 극치(22) 및 24개의 정류자편(25)을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 여자극(32), 극치(22), 정류자편(25)의 개수는 가변할 수 있다.
그리고, 상기 요크 원통체(31) 일측 하방에는 전원 공급용 컨넥터(70)가 설치될 수 있다. 상기 요크 어셈블리(30)의 내측에는 브러쉬(80)가 고정 설치된다. 상기 브러쉬(80)는 상기 아마추어 어셈블리(20)가 회전함에 따라 상기 정류자(24)와 선택적으로 접촉하게 되며, 상기 전원 공급용 컨넥터(70)의 핀과 연결되어 접촉된 정류자(24)를 통해 상기 코일(60)에 전류가 흐를 수 있도록 한다. 상기 브러쉬(80)는 한 쌍의 제1 브러쉬(81)와 제2 브러쉬(82)로 구성되며, 상기 제1 브러쉬(81)와 제2 브러쉬(82)는 서로 90°의 각을 이루며 배치된다.
이와 같은 구성의 직류 모터에 있어서, 코일(60)의 권선 구조 및 그 방법을 도 7 내지 도 9를 통하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 코일 권선 구조는 제1 내지 제12 코일 권선군(N1 내지 N12)을 가지며, 각각의 코일 권선군(Nn)은 네 단계(n-1, n-2, n-3, n-4)를 통해 하나의 권선군을 이루게 된다.
구체적으로, 제1 코일 권선군(N1)은 첫 번째 단계로, 코일은 제1 정류자편(C1)에서 출발한다(권선 제1-1 단계). 두 번째 단계로, 제1 정류자편(C1)에서 출발한 코일은 제13 정류자편(C13)으로 연결된다(권선 제1-2 단계). 세 번째 단계로, 제1 극치(T1)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제1 극치(T1), 제24 극치(T24), 제23 극치(T23), 제22 극치(T22) 및 제21 극치(T21)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너 뛴 다음 다시 제13 극치(T13)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제13 극치(T13), 제12 극치(T12), 제11 극치(T11), 제10 극치(T10), 및 제9 극치(T9)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제1-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제24 정류자편(C24)로 연결된다(권선 제1-4 단계). 이렇게 제1 코일 권선군(N1)을 이루게 된다. 본 발명에서, 코일의 권선 진행 방향은 각 극치, 슬롯 및 정류자편의 번호가 매겨진 방향으로부터 반대방향으로 진행되는 역방향 권선이 바람직하다. 5 피치로 권선되는 권선수는 특별히 한정되지는 않으나 2 회 이상 권선되는 것이 바람직하다.
제2 코일 권선군(N2)은 첫 번째 단계로, 코일은 제24 정류자편(C24)에서 출발한다(권선 제2-1 단계). 두 번째 단계로, 제24 정류자편(C24)에서 출발한 코일은 제12 정류자편(C12)으로 연결된다(권선 제2-2 단계). 세 번째 단계로, 제24 극치(T24)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제24 극치(T24), 제23 극치(T23), 제22 극치(T22), 제21 극치(T21) 및 제20 극치(T20)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너 뛴 다음 다시 제12 극치(T12)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제12 극치(T12), 제11 극치(T11), 제10 극치(T10), 제9 극치(T9) 및 제8 극치(T8)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제2-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제23 정류자편(C23)로 연결된다(권선 제2-4 단계). 이렇게 하여, 제2 코일 권선군(N2)을 이루게 된다.
제3 코일 권선군(N3)은 첫 번째 단계로, 코일은 제23 정류자편(C23)에서 출발한다(권선 제3-1 단계). 두 번째 단계로, 제23 정류자편(C23)에서 출발한 코일은 제11 정류자편(C11)으로 연결된다(권선 제3-2 단계). 세 번째 단계로, 제23 극치(T23)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제23 극치(T23), 제22 극치(T22), 제21 극치(T21), 제20 극치(T20), 및 제19 극치(T19)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제11 극치(T11)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제11 극치(T11), 제10 극치(T10), 제9 극치(T9), 제8 극치(T8), 및 제7 극치(T7)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제3-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제22 정류자편(C22)로 연결된다(권선 제3-4 단계). 이렇게 하여, 제3 코일 권선군(N3)을 이루게 된다.
제4 코일 권선군(N4)은 첫 번째 단계로, 코일은 제22 정류자편(C22)에서 출발한다(권선 제4-1 단계). 두 번째 단계로, 제22 정류자편(C22)에서 출발한 코일은 제10 정류자편(C10)으로 연결된다(권선 제4-2 단계). 세 번째 단계로, 제22 극치(T22)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제22 극치(T22), 제21 극치(T21), 제20 극치(T20), 제19 극치(T19) 및 제18 극치(T18)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제10 극치(T10)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제10 극치(T10), 제9 극치(T9), 제8 극치(T8), 제7 극치(T7) 및 제6 극치(T6)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제4-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제21 정류자편(C21)로 연결된다(권선 제4-4 단계). 이와 같은 방법으로, 제4 코일 권선군(N4)을 이루게 된다.
제5 코일 권선군(N5)은 첫 번째 단계로, 코일은 제21 정류자편(C21)에서 출발한다(권선 제5-1 단계). 두 번째 단계로, 제21 정류자편(C21)에서 출발한 코일은 제9 정류자편(C9)으로 연결된다(권선 제5-2 단계). 세 번째 단계로, 제21 극치(T21)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제21 극치(T21), 제20 극치(T20), 제19 극치(T19), 제18 극치(T18) 및 제17 극치(T17)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제9 극치(T9)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제9 극치(T9), 제8 극치(T8), 제7 극치(T7), 제6 극치(T6) 및 제5 극치(T5)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제5-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제20 정류자편(C20)로 연결된다(권선 제5-4 단계). 이렇게 제5 코일 권선군(N5)을 이루게 된다.
제6 코일 권선군(N6)은 첫 번째 단계로, 코일은 제20 정류자편(C20)에서 출발한다(권선 제6-1 단계). 두 번째 단계로, 제20 정류자편(C20)에서 출발한 코일은 제8 정류자편(C8)으로 연결된다(권선 제6-2 단계). 세 번째 단계로, 제20 극치(T20)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제20 극치(T20), 제19 극치(T19), 제18 극치(T18), 제17 극치(T17) 및 제16 극치(T16)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제8 극치(T8)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제8 극치(T8), 제7 극치(T7), 제6 극치(T6), 제5 극치(T5) 및 제4 극치(T4)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제6-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제19 정류자편(C19)로 연결된다(권선 제6-4 단계). 이와 같이 제6 코일 권선군(N6)을 이루게 된다.
제7 코일 권선군(N7)은 첫 번째 단계로, 코일은 제19 정류자편(C19)에서 출발한다(권선 제7-1 단계). 두 번째 단계로, 제19 정류자편(C19)에서 출발한 코일은 제7 정류자편(C7)으로 연결된다(권선 제7-2 단계). 세 번째 단계로, 제19 극치(T19)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제19 극치(T19), 제18 극치(T18), 제17 극치(T17), 제16 극치(T16) 및 제15 극치(T15)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제7 극치(T7)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제7 극치(T7), 제6 극치(T6), 제5 극치(T5), 제4 극치(T4) 및 제3 극치(T3)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제7-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제18 정류자편(C18)로 연결된다(권선 제7-4 단계). 이렇게 제7 코일 권선군(N7)을 이루게 된다.
제8 코일 권선군(N8)은 첫 번째 단계로, 코일은 제18 정류자편(C18)에서 출발한다(권선 제8-1 단계). 두 번째 단계로, 제18 정류자편(C18)에서 출발한 코일은 제6 정류자편(C6)으로 연결된다(권선 제8-2 단계). 세 번째 단계로, 제18 극치(T18)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제18 극치(T18), 제17 극치(T17), 제16 극치(T16), 제15 극치(T15) 및 제14 극치(T14)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제6 극치(T6)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제6 극치(T6), 제5 극치(T5), 제4 극치(T4), 제3 극치(T3) 및 제2 극치(T2)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제8-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제17 정류자편(C17)로 연결된다(권선 제8-4 단계). 이렇게 제8 코일 권선군(N8)을 이루게 된다.
제9 코일 권선군(N9)은 첫 번째 단계로, 코일은 제17 정류자편(C17)에서 출발한다(권선 제9-1 단계). 두 번째 단계로, 제17 정류자편(C17)에서 출발한 코일은 제5 정류자편(C5)으로 연결된다(권선 제9-2 단계). 세 번째 단계로, 제17 극치(T17)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제17 극치(T17), 제16 극치(T16), 제15 극치(T15), 제14 극치(T14) 및 제13 극치(T13)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제5 극치(T5)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제5 극치(T5), 제4 극치(T4), 제3 극치(T3), 제2 극치(T2) 및 제1 극치(T1)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제9-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제16 정류자편(C16)로 연결된다(권선 제9-4 단계). 이와 같이, 제9 코일 권선군(N9)을 이루게 된다.
제10 코일 권선군(N10)은 첫 번째 단계로, 코일은 제16 정류자편(C16)에서 출발한다(권선 제10-1 단계). 두 번째 단계로, 제16 정류자편(C16)에서 출발한 코일은 제4 정류자편(C4)으로 연결된다(권선 제10-2 단계). 세 번째 단계로, 제16 극치(T16)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제16 극치(T16), 제15 극치(T15), 제14 극치(T14), 제13 극치(T13) 및 제12 극치(T12)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제4 극치(T4)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제4 극치(T4), 제3 극치(T3), 제2 극치(T2), 제1 극치(T1) 및 제24 극치(T24)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제10-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제15 정류자편(C15)로 연결된다(권선 제10-4 단계). 이와 같은 방식으로 제10 코일 권선군(N10)을 이루게 된다.
제11 코일 권선군(N11)은 첫 번째 단계로, 코일은 제15 정류자편(C15)에서 출발한다(권선 제11-1 단계). 두 번째 단계로, 제15 정류자편(C15)에서 출발한 코일은 제3 정류자편(C3)으로 연결된다(권선 제11-2 단계). 세 번째 단계로, 제15 극치(T15)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제15 극치(T15), 제14 극치(T14), 제13 극치(T13), 제12 극치(T12) 및 제11 극치(T11)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제3 극치(T3)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제3 극치(T3), 제2 극치(T2), 제1 극치(T1), 제24 극치(T24) 및 제23 극치(T23)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제11-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제14 정류자편(C14)으로 연결된다(권선 제11-4 단계). 이와 같이, 제11 코일 권선군(N10)을 이루게 된다.
제12 코일 권선군(N12)은 첫 번째 단계로, 코일은 제14 정류자편(C14)에서 출발한다(권선 제12-1 단계). 두 번째 단계로, 제14 정류자편(C14)에서 출발한 코일은 제2 정류자편(C2)으로 연결된다(권선 제12-2 단계). 세 번째 단계로, 제14 극치(T14)로 부터 5 피치 간격으로, 즉 제14 극치(T14), 제13 극치(T13), 제12 극치(T12), 제11 극치(T11) 및 제10 극치(T10)를 권선 수만큼 권선하고, 7 피치 간격을 건너뛴 다음 다시 제2 극치(T2)로부터 5 피치 간격으로, 즉 제2 극치(T2), 제1 극치(T1), 제24 극치(T24), 제23 극치(T23) 및 제22 극치(T22)를 권선 수만큼 권선한다(권선 제12-3 단계). 네 번째 단계로, 코일은 5 피치 간격으로 권선된 후에 제13 정류자편(C13)으로 연결된다(권선 제12-4 단계). 이와 같이, 제12 코일 권선군(N10)을 이루게 된다.
이렇게 제12 코일 권선군(N10)까지 권선이 완료되면 코일은 제13 정류자편(C13)에서 제1 정류자편(C1)으로 연결되어 제1 내지 제12 코일 권선군은 모두 전기적으로 연결되어 하나의 권선 패턴을 이루게 된다. 모터의 사양 또는 필요에 따라, 코일 권선군 전체의 권선을 반복하여도 좋다. 이와 같은 코일 권선 패턴을 표로 나타내면 다음과 같다.
[표 1] 코일 권선 패턴표
Figure PCTKR2017012064-appb-I000001
상술한 코일의 권선 패턴 구조를 일반화하면 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
[표 2] 일반화된 권선 패턴표
Figure PCTKR2017012064-appb-I000002
여기서, n은 자연수이며, 1에서 12의 값을 갖는다.
본 발명의 각 극치(22)에 권선 되는 코일(60)은 5피치를 권선하고, 7피치를 건너 뛴 다음 다시 5피치 각각의 간격을 가지는 극치를 감아 하나의 코일 권선군으로 하여 해당 정류자편(25)과 접속하되, 상기 정류자편(25)과 접속된 코일 권선군을 아마추어 코어(21)의 다음 슬롯을 통하여 연속적으로 순차 반복하여 제N 코일 권선군의 권선구조를 제공할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명은 해당 정류자편(25)에 연결한 코일(60)을 해당 아마추어 코어(21)의 슬롯을 통하게 하되, 코일 권선군을 이루도록 극치(22)에 연속적으로 권선 하여 해당 정류자편(25)과 연결하고, 상기 아마추어 코어(21)의 슬롯수(극치수) 만큼 슬롯 순서대로 다른 코일 권선군을 상기와 같이 순차적, 역방향으로 와인딩 하여 해당 극치(22) 상, 하방으로 코일(60)을 권선 하는 와인딩 패턴을 제공하게 된다. 따라서, 각각의 슬롯을 통해 각각의 극치(22)에 감는 와인딩 작업이 단계적이면서 순서대로 이루어질 수 있어 매우 수월하고도 신속하게 코일(60)의 권선작업이 수행되고, 이로 인하여 모터 조립성을 향상시켜 모터의 제조원가를 절감하게 하고, 정류자편(25)과 접속되는 각각의 코일(60)을 설계된 5피치, 7피치, 5피치 간격을 갖는 각각의 극치 상, 하방 및 아마추어 코어(21)의 각 슬롯을 제1 내지 제N 코일 권선군에 의하여 균형적으로 코일(60)을 분포 권선 하게 함으로써 코일(60)의 권선분포가 일정한 간격을 갖는 해당 극치(22) 상, 하부 및 각 슬롯에 집중적이면서도 골고루 분포시키게 되므로 여자극(32)과의 연관성에 의하여 발생하는 자기장이 더욱 강화되어 모터의 출력 및 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위를 정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (4)

  1. 커버 어셈블리(10);
    상기 커버 어셈블리(10)와 하부 하우징(40) 사이에 배치되는 복수 개의 여자극(32)을 갖는 요크 어셈블리(30);
    상기 여자극(32)과 상호 작용하는 코일(60)들이 감기는 복수 개의 극치(22)를 갖는 아마추어 코어(21)와, 상기 아마추어 코어(21) 하부에 상기 여자극(32)과 대응하여 동일한 개수의 정류자편(25)을 갖는 정류자(24)를 포함하는 아마추어 어셈블리(20); 및
    상기 정류자(24) 둘레에 배치되며, 상기 아마추어 어셈블리(20)가 회전함에 따라 상기 정류자(24)와 선택적으로 접촉되는 브러쉬(80);를 포함하여 이루어지는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조에 있어서,
    상기 각 극치(22)에 권선 되는 코일(60)은 5개의 극치(22)에 권선되고, 7개의 극치(22)의 간격으로 다시 5개의 극치(22)에 권선된 하나의 코일 권선군이 해당 정류자편(25)과 연결되고, 상기 정류자편(25)과 접속된 상기 코일 권선군을 아마추어 코어(21)의 다음 슬롯을 통하여 연속적으로 반복된 구조인 것을 특징으로 하는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 권선군은 제1 내지 제n 코일 권선군으로 이루어지며(여기서 n은 12 이하의 자연수),
    상기 제n 코일 권선군은 제n 정류자편에서 시작하여(단, n이 2이상인 경우 제{24-(n-2)} 정류자편에서 시작함), 제{12-(n-2)} 정류자편으로 연결되어, 제a 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되어 있고[여기서, a는 n이 1인 경우 n이고, n이 2 이상인 경우 {24-(n-2)}임], 제b 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되어{여기서, b는 (14-n)}, 제{24-(n-1)} 정류자편으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 5 피치 간격의 권선은 역방향으로 권선되는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 모터의 코일 권선 구조.
  4. n 개의 정류자편과 n 개의 극치를 갖는 차량용 직류 모터의 코일 권선 방법에 있어서(여기서 n은 자연수임),
    제n 정류자 박막에서 코일이 시작되는 단계(단, n이 2이상인 경우 제{24-(n-2)} 정류자편에서 시작함);
    제{12-(n-2)} 정류자편으로 상기 코일이 연결되는 단계;
    상기 코일이 제a 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되고[여기서, a는 n이 1인 경우 n이고, n이 2 이상인 경우 {24-(n-2)}임], 제b 극치로부터 5 피치 간격으로 최소한 2회 이상 권선되는 단계{여기서, b는 (14-n)}; 및
    상기 코일이 제{24-(n-1)} 정류자편으로 연결되는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 모터의 코일 권선 방법.
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