WO2021133029A1 - 전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터 - Google Patents

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WO2021133029A1
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slot
slots
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electric motor
stator
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PCT/KR2020/018891
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김병수
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주식회사 아모텍
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    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electric motor and an electric motor including the same.
  • An electric motor is a device that uses electric energy to generate a driving force. Such electric motors are widely applied to various electronic devices, home appliances, automobiles, and the like.
  • an electric motor is applied to an automobile engine to provide a driving force for driving an intake valve.
  • the intake valve is opened and closed by reciprocating a driving rod connected to the intake valve through driving of a motor.
  • an electric motor for operating the driving rod of the intake valve is installed in the engine room.
  • the rotor shaft 22 of the rotor 20 is a worm wheel 3 and as shown in FIG.
  • the driving rod 2 via the worm gear 4 there is a limit in that it cannot but be eccentrically connected to the driving rod 2 via the worm gear 4 .
  • the slot 32 on which the coil 40 is wound in the stator 30 is one side of the housing 10 when considering the connection between the rotor shaft 22 and the driving rod 2 due to space constraints in the engine room. There is a limit in that it cannot but be formed in a direction biased toward
  • the conventional electric motor 1 for driving a vehicle valve has problems in output and efficiency.
  • the size of the housing 10 to which the stator 30 is fixed is changed in consideration of the eccentric connection between the rotor shaft 22 and the driving rod 2 or the mounting position of the housing 10 mounted in the engine room If you change , interference with various other parts installed in the engine room may occur, or the arrangement position of various other parts must be changed.
  • An object of the present invention is to provide a stator and an electric motor including the same.
  • the present invention provides at least one coil; and a stator core including a yoke formed in a closed loop shape and a slot portion extending a predetermined length from the yoke, wherein the slot portion includes at least one first slot in which the coil is wound and at least one in which the coil is not wound. and one second slot, wherein the at least one first slot and the at least one second slot form a single phase identical to each other.
  • first slot and the second slot may be formed to extend inwardly from the yoke by a predetermined length.
  • first slot and the second slot may be formed to extend outwardly by a predetermined length from the yoke.
  • the slot part may form a polyphase including a first phase and a second phase different from the first phase, and the slot part includes a plurality of first slots in which the coil is wound and a plurality of first slots in which the coil is not wound. It may include a second slot.
  • the slot forming the first phase among the slot parts may include at least one of the first slot and at least one of the second slots, and forming the second phase among the slot parts.
  • the slot may include at least one of the first slot and at least one of the second slot.
  • the number of first slots forming the first phase and the number of first slots forming the second phase may be the same number, and the length of the first slot forming the first phase and the number of the first slots forming the first phase The lengths of the first slots forming the two phases may be formed to have the same length.
  • the slot unit may include a plurality of first slots in which the coil is wound and a plurality of second slots in which the coil is not wound, and at least some of the second slots among the plurality of second slots are the first slots. It may be formed to have a length different from that of the slot.
  • the yoke may be formed in a circular shape.
  • the yoke may be formed non-circularly comprising at least one straight portion.
  • the yoke may include: at least one arc part formed to have a predetermined curvature; and at least one straight part connected to an end of the arc part.
  • the first slot may be a slot extending by a predetermined length from the arc portion
  • the second slot may be a slot extending by a predetermined length from the straight portion
  • the yoke may include a first arc part and a second arc part that are not connected to each other, and the straight part connects one end of the first arc part and the second arc part to each other. It may include a second straight line connecting the other ends of the first arc portion and the second arc portion to each other.
  • the second straight portion may include a first portion connected to the end of the first arc portion and a second portion connected to the end of the first portion and connected to the end of the second arc portion,
  • the part may be connected to one end of the first part to have a predetermined angle with the first part except for 0 degrees.
  • the present invention is a housing; a rotor including a rotor shaft rotatably mounted to the housing and a plurality of magnets disposed along a circumferential direction of the rotor shaft; and a stator fixed to the housing and having a coil wound in at least one slot, wherein the stator is a stator for the electric motor described above.
  • the rotor shaft may be gear-coupled to the driving rod entering the interior of the housing and the gear unit, and the driving rod may be eccentrically connected to the rotor shaft and the gear unit.
  • FIG. 1 is a view showing a stator for an electric motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a state in which the coil is removed in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view showing the arrangement relationship between the slot part of the stator core and the magnet of the rotor in the stator for an electric motor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing another form of a stator core that can be applied to FIG. 4;
  • FIG. 6 is a view showing another form of a stator core that can be applied to FIG. 4;
  • FIG. 7 is a view showing a stator for an electric motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the coil is removed in FIG. 7;
  • FIG. 9 is a view showing the arrangement relationship between the slot part of the stator core and the magnet of the rotor in the stator for the electric motor of FIG. 7;
  • FIG. 10 is a view showing another winding method of the coil that can be applied to FIG.
  • FIG. 11 is a view showing another winding method of the coil that can be applied to FIG.
  • FIG. 12 is a view showing a stator for an electric motor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a state in which the coil is removed in FIG. 12;
  • FIG. 14 is a view showing the arrangement relationship between the slot part of the stator core and the magnet of the rotor in the stator for the electric motor of FIG. 12;
  • FIG. 15 is a view showing another winding method of the coil that can be applied to FIG.
  • FIG. 16 is a view showing another winding method of a coil that can be applied to FIG. 12;
  • 17 is a view showing an electric motor to which a stator for an electric motor according to an embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 19 is a view schematically showing a state in which the electric motor of FIG. 17 is connected to a driving rod;
  • FIG. 20 is a view taken from the rotor, the stator and the driving rod in FIG. 19, and,
  • 21 is a schematic diagram illustrating a connection relationship between a driving rod and a rotor shaft in a conventional electric motor.
  • the stators 100, 200, and 300 for an electric motor may include at least one coil 110 and stator cores 120, 220, 320 as shown in FIGS. 1, 7 and 12, and the at least One coil 110 may be wound around the stator cores 120 , 220 , and 320 .
  • stator cores 120 , 220 , and 320 may include yokes 121 and 221 and slot parts 122 and 222 , and the coil 110 may be wound around the slot parts 122 and 222 .
  • the stator cores 120, 220, and 320 may have a plurality of metal sheets each including the yokes 121 and 221 and the slot portions 122 and 222 stacked in a multi-layered form.
  • the present invention is not limited thereto and may be formed as a single member.
  • the yokes 121 and 221 may be formed in a closed loop shape. That is, the yokes 121 and 221 may be formed in a non-circular shape including at least one straight line portion or in a circular shape having a predetermined curvature.
  • the yoke 121 may include at least one straight line portion 121a, 121b and at least one arc portion 121c, 121d formed to have a predetermined curvature as shown in FIGS. 1 to 6 .
  • the straight portions 121a and 121b and the arc portions 121c and 121d may be connected to each other.
  • the yoke 121 may have a non-circular closed loop shape by connecting the straight portions 121a and 121b and the arc portions 121c and 121d.
  • the yoke 121 in the stator cores 120, 120', 120" includes a first arc part 121c and a second arc part 121d.
  • a non-circular closed loop shape may be formed through the arc portions 121c and 121d and the straight portions 121a and 121b including the first and second straight lines 121a and 121b.
  • first arc part 121c and the second arc part 121d may not be connected to each other, and the first straight part 121a and the second straight part 121b are the first arc part
  • the ends of the (121c) and the second arc portion (121d) may be connected to each other.
  • the first arc part 121c and the second arc part 121d may be formed to have the same length, but FIGS. 5 and FIG. 6, in the stator cores 120' and 120", the first arc portion 121c and the second arc portion 121d may be formed to have different lengths.
  • At least one of the first straight part 121a and the second straight part 121b in the stator cores 120 , 120 ′, and 120 ′′ is a length of a portion that is not a straight line. (121b') may be formed to have a predetermined angle with respect to the remaining length (121b").
  • the yoke 121 is the arrangement position of the first straight part 121a and/or the second straight part 121b that interconnects the first arc part 121c and the second arc part 121d, It can be changed into various shapes according to the length and shape.
  • the first arc part 121c and the second arc part 121d may be formed to have the same length, and the first arc part
  • the first straight part 121a connecting one end of the 121c and the second arc part 121d to each other may be formed in a straight line, and the other ends of the first arc part 121c and the second arc part 121d are formed in a straight line.
  • the second straight portion 121b connecting the ends may include a first portion 121b ′ and a second portion 121b′′ connected to form a predetermined angle.
  • the first part 121b' may have one end connected to the end of the first arc part 121c and the other end connected to the second part 121b'', and the second part 121b may be connected to the second part 121b'. "), one end may be connected to the end of the second arc portion 121d and the other end may be connected to the first portion 121b'.
  • the second part 121b" may be connected to one end of the first part 121b' to have a predetermined angle with the first part 121b' except for 0 degrees, and the first part ( A portion where 121b′) and the second portion 121b′′ are connected to each other may be connected to protrude inward of the yoke 121 .
  • the first arc portion 121c and the second arc portion 121d may be formed to have different lengths, and the first arc portion 121d may have different lengths.
  • the first straight portion 121a interconnecting one end of the portion 121c and the second arc portion 121d may be formed in a straight line, and the first and second arc portions 121c and 121d may be formed in a straight line.
  • the second straight portion 121b connecting the other ends may include a first portion 121b ′ and a second portion 121b′′ connected to form a predetermined angle.
  • the first part 121b' may have one end connected to the end of the first arc part 121c and the other end connected to the second part 121b'', and the second part 121b may be connected to the second part 121b'. "), one end may be connected to the end of the second arc portion 121d and the other end may be connected to the first portion 121b'.
  • the second part 121b" may be connected to one end of the first part 121b' to have a predetermined angle with the first part 121b' except for 0 degrees, and the first part ( A portion where 121b′) and the second portion 121b′′ are connected to each other may be connected to protrude inward of the yoke 121 .
  • the first arc portion 121c and the second arc portion 121d may be formed to have different lengths, and the first arc portion 121c and the second arc portion 121d may have different lengths.
  • the first straight portion 121a connecting one end of the arc portion 121c and the second arc portion 121d to each other may be formed in a straight line, and the first arc portion 121c and the second arc portion 121d may be formed in a straight line.
  • the second straight portion 121b interconnecting the other ends of the may include a first portion 121b ′ and a second portion 121b′′ connected to form a predetermined angle.
  • the first part 121b' may have one end connected to the end of the first arc part 121c and the other end connected to the second part 121b'', and the second part 121b may be connected to the second part 121b'. "), one end may be connected to the end of the second arc portion 121d and the other end may be connected to the first portion 121b'.
  • the second part 121b" may be connected to one end of the first part 121b' to have a predetermined angle with the first part 121b' except for 0 degrees, and the first part ( A portion where 121b′) and the second portion 121b′′ are connected to each other may be connected to protrude outward of the yoke 121 .
  • the yoke 121 may have a closed-loop shape of various shapes including a straight part instead of a circular shape.
  • the yoke 221 may be formed in a circular shape having a predetermined curvature as shown in FIGS. 7 to 16 .
  • the present invention is not limited thereto, and the yoke may be formed in a form in which at least two parts having different curvatures are interconnected.
  • the slot portions 122 and 222 may be wound with a coil 110 that generates a magnetic field when power is applied.
  • the slot parts 122 and 222 may extend a predetermined length inward or outward from the yokes 121 and 221 so that the coil 110 can be wound with a predetermined number of turns.
  • the slot part 122 may extend inwardly by a predetermined length from the yoke 121 as shown in FIGS. 1 to 6 .
  • the slot portion 122 may include a plurality of slots 122a and 122b that are spaced apart along the edge of the yoke 121 and protrude inward by a predetermined length from the edge of the yoke 121 , As shown in FIG. 3 , the slots 122a and 122b may be arranged to form an isometric angle with respect to a virtual center point.
  • the electric motor 1000 when the rotor 1200 constituting the electric motor 1000 is disposed to be located in the center of the yoke 121 together with the magnet 1220 as shown in FIGS. 4 to 6, the plurality of slots ( 122a and 122b may be disposed to surround the rotor 1200 , and the plurality of slots 122a and 122b may be disposed at an even angle along the circumference of the rotor 1200 . Accordingly, the electric motor 1000 may be implemented as an internal type motor.
  • the slot part 222 may extend outwardly by a predetermined length from the yoke 221 as shown in FIGS. 7 to 16 .
  • the slot portion 222 may include a plurality of slots 222a and 222b that are spaced apart along the edge of the yoke 221 and protrude outward by a predetermined length from the edge of the yoke 221 ,
  • the slots 222a and 222b may be arranged to form an isometric angle with respect to the center point of the yoke 221 .
  • the magnet 1220 constituting the rotor 1200 as shown in FIGS. 9, 10, and 14 to 16 is disposed to surround the slot part 222 from the outside of the yoke 221.
  • the rotor shaft constituting the rotor 1200 may be disposed to be located in the central portion of the yoke 221 .
  • the electric motor may be implemented as an external type motor.
  • the coil 110 wound on the slot portions 122 and 222 may be wound only on some of the slots 122a and 222a among the plurality of slots 122a, 122b, 222a, 222b constituting the slot portions 122 and 222. have.
  • the slot parts 122 and 222 may include at least one first slot 122a and 222a in which the coil 110 is wound and at least one second slot 122b and 222b in which the coil 110 is not wound.
  • first slots (122a, 222a) and the second slots (122b, 222b) are formed at the ends of the teeth (T) and the teeth (T) extending a predetermined length inward or outward from the yokes (121 and 221), respectively.
  • Each of the shoes S may be included, and the coil 110 may be wound around the teeth T of the first slots 122a and 222a.
  • the at least one first slot (122a, 222a) and the at least one second slot (122b, 222b) may form the same image.
  • the first slots 122a and 222a and the second slots 122b and 222b may form the same phase. Also, when a plurality of the first slots 122a and 222a are provided, the plurality of first slots 122a and 222a may be formed such that the teeth T have the same length.
  • the stator core 120 when the stator core 120 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of slots extending inward by a predetermined length from the yoke 121 formed in a non-circular shape, the The first slot 122a may be formed to extend a predetermined length inward from the arc portions 121c and 121d of the yoke 121 , and the second slot 122b is the straight portion of the yoke 121 . (121a, 121b) may be formed to extend inward a predetermined length.
  • the lengths of each of the first slots 122a can have the same length.
  • the first slot 122a and the second slot 122b may be formed such that a shoe S formed at an end portion is positioned on an imaginary circumference.
  • the first slot 122a and the second slot 122b constituting the slot part 122 may form a circumferential surface of the rotor 1200 . It may be arranged to wrap.
  • the slot part 222 has the same phase as each other. It may include a plurality of slots (222a, 222b), the plurality of slots (222a, 222b) is at least one first slot (222a) in which the coil 110 is wound and at least one in which the coil 110 is not wound.
  • One second slot 222b may be included.
  • the stator core 220 includes four slots extending outward by a predetermined length from the yoke 221 formed in a circle, and a magnet
  • the four slots have the same phase and at least one first slot 222a in which the coil 110 is wound. and at least one second slot 222b in which the coil 110 is not wound.
  • the degree of design freedom is increased by winding the coil 110 only in some of the plurality of slots to configure the first slot 222a.
  • the slot parts 122 and 222 may include a plurality of first slots 122a and 222a and a plurality of second slots. (122b, 222b) may be included, and the slot portions 122 and 222 may be formed to have a polyphase including a first phase and a second phase different from the first phase.
  • some of the plurality of first slots 122a and 222a may have the first phase, and some of the plurality of first slots 122a and 222a may have the second phase.
  • some of the plurality of second slots 122b and 222b may have the first phase, and some of the plurality of second slots 122b and 222b may have the second phase.
  • the slots forming the first phase among the slot portions 122 and 222 include at least one first slot 122a and 222a and at least one second slot. (122b, 222b), the slot forming the second phase among the slot portions 122 and 222 also includes at least one first slot (122a, 222a) and at least one second slot (122b, 222b). may include
  • the number of first slots 122a and 222a forming the first phase and the number of first slots 122a and 222a forming the second phase may be the same as each other, and the first phase
  • the length of the teeth (T) of the first slots (122a, 222a) forming the first slot (122a, 222a) and the length of the teeth (T) of the first slot (122a, 222a) forming the second phase may be the same as each other.
  • the first slot 122a is The yoke 121 may be formed to extend inwardly by a predetermined length from the arc portions 121c and 121d of the yoke 121 , and the second slot 122b may be formed inside the straight portions 121a and 121b of the yoke 121 . It may be formed to extend by a predetermined length.
  • each of the first slots 122a may have the same length as each other, and the plurality of first slots (122a) and second slots (122b) are formed so that the shoe (S) portion formed at the end is located on an imaginary circumference.
  • the rotor 1200 when the rotor 1200 is disposed inside the yoke 121 as shown in FIGS. 4 to 6 , the plurality of first slots 122a and the second slots constituting the slot part 122 .
  • the slot 122b may be disposed to surround the circumferential surface of the rotor 1200 .
  • the first slot 222a and the second slot 222b are the edges of the yoke 221 . It may be formed to extend outward by a predetermined length, and the teeth T of the first slot 222a and the teeth T of the second slot 222b may be formed to have the same length.
  • a plurality of first slots 222a and second slots may be formed to be located on an imaginary circumference.
  • each of the first slot 222a and the second slot 222b may be disposed to face the magnet 1220 .
  • the slot portions 122 and 222 may be formed in three phases including a first phase, a second phase, and a third phase, and the slot portions 122 and 222 may include a plurality of first slots 122a, 222a) and a plurality of second slots 122b and 222b, wherein the first, second, and third phases each have the same number of first slots 122a and 222a and second slots ( 122b, 222b) may be configured to have.
  • the yoke 121 is formed in a non-circular closed loop shape and the total number of slots 122a and 122b extended by a predetermined length from the yoke 121 is nine.
  • the first phase may include U. U' and U
  • the The second phase may include V, V' and V
  • the third phase may include W, W' and W".
  • each of the first phase, the second phase, and the third phase may be formed through three slots 122a and 122b, and each phase has two first slots 122a and one second phase. It may include a slot 122b.
  • U and U' constituting the first phase may be formed through two first slots 122a, and the remaining U′′ constituting the first phase may be formed through one second slot 122b. can be formed.
  • V′ and V′′ constituting the second phase may be formed through two first slots 122a, and the remaining V constituting the second phase may be formed through one second slot 122b. can be formed.
  • W and W′′ constituting the third phase may be formed through two first slots 122a, and the remaining W′ constituting the third phase may be formed through one second slot 122b. can be formed.
  • the length of the second slot 122b forming the U", V and W' is the same as that of the first slot 122a forming the U, U', V', V", W and W".
  • the length may be relatively shorter than the length, and the first slots 122a forming the U, U', V', V", W and W" may have the same length.
  • first slots 122a forming the U, U', V', V", W and W" may be formed to extend from the arc portions 121c and 121d of the yoke 121
  • the second slots 122b forming the U′′, V, and W′ may be formed to extend from the straight portions 121a and 121b of the yoke 121 .
  • the shoe S of each of the first slots 122a and the shoes S of each of the second slots 122b are arranged to surround the magnet 1220 provided in the rotor 1200 by the same distance.
  • the shoe S of each of the first slot 122a and the shoe S of each of the second slots 122b have an imaginary circumference with the rotor shaft 1210 provided in the rotor 1200 as the center point. It may be arranged to be positioned on the
  • the coil 110 may be wound in the same number of turns in each of the first slots 122a formed to have the same length as each other, and the first slot ( Since the 122a) and the second slots 122b may be disposed to surround the magnet 1220 of the rotor 1200 by the same distance, a uniform driving force may be implemented.
  • the yoke 121 is formed in a non-circular closed loop shape and the total number of slots 122a and 122b extended by a predetermined length from the yoke 121 is nine stator 100 .
  • the first phase may include U. U' and U
  • the second phase is V , V' and V
  • the third phase may include W, W' and W".
  • each of the first phase, the second phase, and the third phase may be formed through three slots 122a and 122b, and each phase has one first slot 122a and two second phases. It may include a slot 122b.
  • U' constituting the first phase may be formed through one first slot 122a, and the remaining U and U" constituting the first phase may be formed through two second slots 122b. can be formed.
  • V′′ constituting the second phase may be formed through one first slot 122a, and the remaining V and V′ constituting the second phase may be formed through two second slots 122b. can be formed.
  • W constituting the third phase may be formed through one first slot 122a, and the remaining W′ and W′′ constituting the third phase may be formed through two second slots 122b. can be formed.
  • the length of the second slot 122b forming the U, U", V, V', W' and W" is the same as that of the first slot 122a forming the U', V" and W.
  • the length may be relatively shorter than the length, and the first slots 122a forming the U', V" and W may have the same length.
  • first slots 122a forming the U', V" and W may be formed to extend from the arc portions 121c and 121d of the yoke 121, and the U, U", V, The second slots 122b forming V′, W′ and W′′ may be formed to extend from the straight portions 121a and 121b of the yoke 121 .
  • the shoe S of each of the first slots 122a and the shoes S of each of the second slots 122b are arranged to surround the magnet 1220 provided in the rotor 1200 by the same distance.
  • the shoe S of each of the first slot 122a and the shoe S of each of the second slots 122b have an imaginary circumference with the rotor shaft 1210 provided in the rotor 1200 as the center point. It may be arranged to be positioned on the
  • the coil 110 may be wound in the same number of turns in each first slot 122a formed to have the same length as each other, and the first slot ( Since the 122a) and the second slots 122b may be disposed to surround the magnet 1220 of the rotor 1200 by the same distance, a uniform driving force may be implemented.
  • the rotor shaft 1210 constituting the electric motor 1000 as shown in FIG. 17 .
  • the plurality of first slots 122a and second slots 122b may be disposed to completely surround the circumference of the rotor 1200 .
  • the electric motor 1000 to which the stator 100 for an electric motor according to an embodiment of the present invention is applied is mounted in a limited space having a fixed size and shape, and the rotor shaft 1210 is Even if it is eccentrically connected to the driving rod 2 , the plurality of first slots 122a and second slots 122b may be disposed to completely surround the circumference of the rotor 1200 .
  • the yoke 121 is formed in a non-circular shape, so that the overall shape can be variously changed, and even if the shape of the yoke 121 is changed, the coil 110 Since the length of each of the first slots 122a to be wound can be formed to have the same length as each other, there is an advantage in that the efficiency of the motor can be prevented from being lowered while increasing the degree of freedom in design.
  • the yoke 221 is formed in a circular closed loop shape and the total number of slots 222a and 222b extending outward by a predetermined length from the yoke 221 is
  • the first phase may include U, U' and U"
  • the second phase may include V, V' and V
  • the third phase may include W, W' and W".
  • each of the first phase, the second phase, and the third phase may be formed through three slots 222a and 222b, and each phase includes at least one first slot 222a and at least one A second slot 222b may be included.
  • U′ and U′′ constituting the first phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining U constituting the first phase is one product. It may be formed through two slots 222b.
  • V and V' constituting the second phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining V′′ constituting the second phase may be formed through one second slot 222b. can be formed.
  • W and W' constituting the third phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining W′′ constituting the third phase may be formed through one second slot 222b. can be formed.
  • the six first slots 222a and the three second slots 222b forming each phase may have teeth T of the same length.
  • the shoe S of each of the first slot 222a and the shoe S of each of the second slots 222b are positioned on a virtual circumference with respect to the center point of the yoke 221 .
  • U' and U" constituting the first phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining U constituting the first phase is one It may be formed through the second slot 222b.
  • V′ and V′′ constituting the second phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining V constituting the second phase may be formed through one second slot 222b. can be formed.
  • W' and W" constituting the third phase may be formed through two first slots 222a, and the remaining W constituting the third phase may be formed through one second slot 222b. can be formed.
  • the six first slots 222a and the three second slots 222b forming each phase may have teeth T of the same length.
  • the shoe S of each of the first slot 222a and the shoe S of each of the second slots 222b are positioned on a virtual circumference with respect to the center point of the yoke 221 .
  • U' constituting the first phase may be formed through one first slot 222a, and the remaining U and U" constituting the first phase are It may be formed through two second slots 222b.
  • V′′ constituting the second phase may be formed through one first slot 222a, and the remaining V and V′ constituting the second phase may be formed through two second slots 222b. can be formed.
  • W' constituting the third phase may be formed through one first slot 222a, and the remaining W and W′′ constituting the third phase may be formed through two second slots 222b. can be formed.
  • the three first slots 222a and the six second slots 222b forming each phase may have teeth T of the same length.
  • the shoe S of each of the first slot 222a and the shoe S of each of the second slots 222b are positioned on a virtual circumference with respect to the center point of the yoke 221 .
  • the coil 110 is wound even if the plurality of slots 222a and 222b extend to the same length from the yoke 221 formed in a circle.
  • the position at which the coil 110 is wound may be variously changed through the slot 222a and the second slot 222b in which the coil 110 is not wound.
  • the coil 110 is wound only in some of the plurality of slots to the first slot ( 222a) can increase the degree of freedom in design. That is, when a fastening member such as a bolt is fastened to the side of the yoke 221 in the process of mounting the stator 300 in the housing of the electric motor, the coil ( The first slot 222a on which the 110 is wound may be configured in various ways.
  • the stators 100 and 300 for electric motors according to an embodiment of the present invention are applied to a polyphase motor, the total number of slots 122a and 122b is 9, and the total number of magnets 1220 of the rotor 1200 is 9.
  • a polyphase motor having a 9:10 structure in which the number is 10 or a polyphase motor having a 3:4 structure in which the total number of slots 222a and 222b is 9 and the total number of magnets 1220 of the rotor 1200 is 12 was illustrated, The present invention is not limited thereto, and may be applied without limitation if the total number of slots is 6 or more.
  • the total number of slots is 9, and the total number of slots is 9 as well as the electric motor of 3:2 structure in which the total number of magnets is 6 It can also be applied to electric motors such as a 9:8 structure in which the total number of magnets is 8.
  • stators 100 and 300 for electric motors may be applied to a multi-phase motor having a different structure as well as a three-phase motor having the above-described structure.
  • the total number of the first slots 122a in which the coil 110 is wound and the second slot 122b in which the coil 110 is not wound may be equal to or different from each other.
  • the stators 100 , 200 , and 300 for the electric motor described above may be implemented as the electric motor 1000 .
  • the electric motor 1000 may be applied to various devices such as industrial equipment, home equipment, and vehicles.
  • the electric motor 1000 may be used to open and close a valve installed in a vehicle, and the valve may be an engine intake valve for controlling an intake air amount to the engine of the vehicle.
  • the valve may be opened and closed through the driving rod 2 , and the electric motor 1000 may provide a driving force for the driving rod 2 to move.
  • the application target of the electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention is used as an electric motor for driving a vehicle valve.
  • the electric motor 1000 may include a housing 1100, a rotor 1200, and a stator 100 as shown in FIG. 17, and the stator 100 is shown in FIG. It may be a stator 100 for an electric motor shown in FIGS. 1 to 4 .
  • stator 100 for the electric motor is not limited thereto, and the stators 200 and 300 shown in FIGS. 5 to 16 may be equally applied, and the rotor 1200 may be appropriately selected according to the shape of the stator 100 , 200 , 300 . can be changed to That is, the rotor 1200 may be changed to an internal type rotor or an external type rotor according to the shape of the stator.
  • the housing 1100 may be mounted in a vehicle such as an engine room of the vehicle, and the rotor 1200 and the stator 100 may be installed therein.
  • Such a housing 1100 may have a coupling portion 1110 formed on one side so that the driving rod 2 coupled to the rotor 1200 and gear enters therein.
  • the housing 1100 may include a connector unit 1120 for electrical connection with a circuit board (not shown) installed therein to control the driving of the rotor 1200 and the stator 100 .
  • a connector unit 1120 for electrical connection with a circuit board (not shown) installed therein to control the driving of the rotor 1200 and the stator 100 .
  • Such a housing 1100 may be made of a material having heat dissipation so as to radiate heat generated during operation to the outside.
  • the housing 1100 may be made of a known heat-dissipating plastic material.
  • the rotor 1200 may include a plurality of magnets 1220 disposed around the rotor shaft 1210 having a predetermined length, and may be rotatably mounted to the housing 1100 .
  • the rotor 1200 may include a rotor shaft 1210 rotatably mounted to the housing 1100 and a rotor core 1230 formed to surround the periphery of the rotor shaft 1210 , and the plurality of The magnets 1220 may be disposed along the circumferential direction of the rotor core 1230 .
  • Such a rotor 1200 may be disposed to be located inside the stator 100 as shown in FIG. 18 . Through this, when current is supplied to the coil 110 of the stator 100, the rotor 1200 may be rotated through interaction with the magnetic field generated from the coil 110.
  • the rotor shaft 1210 may be gear-coupled to the drive rod 2 entering the inside of the housing 1100 through the coupling part 1110 and the gear part as a medium, and the rotor shaft 1210 is It may be eccentrically connected to the driving rod 2 inside the housing 1100 .
  • the gear unit may be a worm wheel 3 and a worm gear 4 .
  • the rotor shaft 1210 may be rotatably mounted at a position eccentric from the center of the housing 1100 as shown in FIGS. 19 and 20, and the driving rod 2 is the housing ( 1100) may be disposed in a direction coincident with the virtual central axis.
  • the worm wheel 3 may be shaft-coupled to the end side of the rotor shaft 1210 as shown in FIGS. 18 and 20 , and the worm wheel 3 may be shaft-coupled to the driving rod 2 side as shown in FIG. 20 .
  • (3) and the worm gear (4) gear-coupled may be provided.
  • the rotor shaft 1210 and the driving rod 2 may be eccentrically connected to each other through the worm wheel 3 and the worm gear 4, and when the rotor shaft 1210 rotates, the driving rod 2 is It may reciprocate according to the rotation direction of the rotor shaft 1210 .
  • the valve connected to the driving rod 2 may be opened and closed according to the moving direction of the driving rod 2 .
  • the stator 100 may be disposed to surround the magnet 1220 of the rotor 1200 .
  • the stator 100 may include at least one coil 110 and a stator core 120, and the stator core 120 may include a yoke 121 and a slot part 122, The coil 110 may be wound around the slot part 122 .
  • the stator 100 described above with reference to FIGS. 1 to 4 may be applied to the stator 100 for an electric motor as it is.
  • the yoke 121 may be formed in a non-circular closed loop shape as described above, and the slot portion 122 includes at least one first slot 122a in which the coil 110 is wound and the coil ( The at least one coil 110 in which the 110 is not wound may be configured.
  • the rotor shaft 1210 is located inside the housing 1100 , not at the center of the housing 1100 , but on one side.
  • the plurality of first slots 122a on which the coil 110 is wound even if the driving rod 2 and the rotor shaft 1210 are eccentrically connected to each other may be disposed to surround the circumference of the rotor shaft 1210. have.
  • the first slot 122a in which the coil 110 is wound is relatively longer than the length of the second slot 122b in which the coil 110 is not wound, and can be disposed on both sides with respect to the rotor shaft 1210, thereby realizing maximum torque and maximum efficiency. have.
  • the conventional electric motor ( 1) is arranged so that the plurality of slots 122a and 122b in which the coil is wound surround only a part of the entire circumference of the rotor 20, the electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
  • a plurality of first slots 122a on which the coil 110 is wound by maximizing the space utilization in the housing 1100 using the first straight part 121a wraps around the entire circumference of the rotor 1200 . It can be arranged to
  • the electric motor 1000 is a product in which the coil 110 is wound even if the rotor shaft 1210 and the driving rod 2 are eccentrically connected to each other in a limited space where the size and shape are determined.
  • One slot 122a may be disposed to surround the entire circumference of the rotor 1200 .
  • the electric motor 1000 is generated during operation of the motor while maintaining the size, mounting position, and eccentric connection between the driving rod 2 and the rotor shaft 1210 of the existing housing 1100 .
  • the electric motor 1000 is generated during operation of the motor while maintaining the size, mounting position, and eccentric connection between the driving rod 2 and the rotor shaft 1210 of the existing housing 1100 .
  • the efficiency of the electric motor 1000 according to an embodiment of the present invention can be improved when compared to a conventional electric motor.
  • Comparative Examples 1 and 2 are the specifications and motor efficiency compared to the required specifications of the conventional electric motor 1 shown in FIG. 21, and Examples 1 and 2 are the stator for an electric motor according to an embodiment of the present invention. (100) is the specification and efficiency of the motor compared to the required specification of the electric motor 1000 to which it is applied.
  • the electric motor 1000 to which the stator 100 for an electric motor according to an embodiment of the present invention is applied realizes the same level of torque as compared to the conventional general electric motor 1 and 8 % or more can be implemented.
  • the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention have the same idea.
  • Other embodiments can be easily proposed by adding, changing, deleting, or adding components within the scope of the present invention, but this will also fall within the scope of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

전기모터용 스테이터가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전기모터용 스테이터는 적어도 하나의 코일; 및 폐루프 형상으로 형성되는 요크와, 상기 요크로부터 일정길이 연장되는 슬롯부를 포함하는 스테이터 코어;를 포함하고, 상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 적어도 하나의 제2슬롯은 서로 동일한 하나의 상을 형성한다.

Description

전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터
본 발명은 전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터에 관한 것이다.
전기모터는 전기에너지를 이용하여 구동력을 발생시키는 장치이다. 이러한 전기모터는 다양한 전자기기나 가전제품, 자동차 등에 폭넓게 적용되고 있다.
일례로, 전기모터는 자동차 엔진에 적용되어 흡기 밸브를 구동하기 위한 구동력을 제공하는데 적용되고 있다.
한편, 최근 자동차 엔진은 출력 및 효율을 향상시키기 위한 다양한 노력들이 시도되고 있으며, 흡기 밸브 타이밍을 조절하여 흡기효율을 향상시키는 것 또한 이러한 노력의 일환이다.
이러한 흡기 밸브는 모터의 구동을 통해 흡기 밸브와 연결된 구동로드가 왕복운동함으로써 개폐된다. 이를 위해, 흡기 밸브의 구동로드를 작동시키기 위한 전기모터가 엔진룸에 설치된다.
그러나 차량의 엔진룸은 다양한 부품들이 설치되기 때문에 설치공간상의 제약이 따른다.
이에 따라, 로터(20)와 스테이터(30)를 포함하는 종래의 차량 밸브 구동용 전기모터(1)는 도 21에 도시된 바와 같이 로터(20)의 로터축(22)이 웜휠(3) 및 웜기어(4)를 매개로 구동로드(2)와 편심 연결될 수밖에 없는 한계가 있다.
즉, 스테이터(30)에서 코일(40)이 감기는 슬롯(32)은 엔진룸에서의 공간상의 제약으로 인하여 로터축(22)과 구동로드(2)의 연결을 고려할 때 하우징(10)에서 한쪽으로 치우친 방향으로 형성될 수밖에 없는 한계가 있다.
이로 인해, 종래의 차량 밸브 구동용 전기모터(1)는 출력 및 효율이 떨어지는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여, 로터축(22)과 구동로드(2)의 편심연결을 고려하여 스테이터(30)가 고정되는 하우징(10)의 크기를 변경하거나 엔진룸에 장착되는 하우징(10)의 장착위치를 변경하면 엔진룸에 설치되는 다른 다양한 부품과 간섭이 발생하거나 다른 다양한 부품의 배치위치가 모두 변경되어야 한다.
이는 자동차 엔진룸의 전체 설계를 재설계해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 엔진룸과 같이 제한된 설치공간에 장착되더라도 기존의 장착위치를 변경하지 않고 모터의 효율을 향상시킬 수 있고 설계자유도를 확보할 수 있는 전기모터용 스테이터 및 이를 포함하는 전기모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 적어도 하나의 코일; 및 폐루프 형상으로 형성되는 요크와, 상기 요크로부터 일정길이 연장되는 슬롯부를 포함하는 스테이터 코어;를 포함하고, 상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 적어도 하나의 제2슬롯은 서로 동일한 하나의 상을 형성하는 전기모터용 스테이터를 제공한다.
또한, 상기 제1슬롯 및 제2슬롯은 상기 요크로부터 내측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있다.
대안으로, 상기 제1슬롯 및 제2슬롯은 상기 요크로부터 외측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬롯부는 제1상과 상기 제1상과 다른 제2상을 포함하는 다상을 형성할 수 있고, 상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 슬롯부 중 상기 제1상을 형성하는 슬롯은, 적어도 하나의 상기 제1슬롯과 적어도 하나의 상기 제2슬롯을 포함할 수 있으며, 상기 슬롯부 중 상기 제2상을 형성하는 슬롯은, 적어도 하나의 상기 제1슬롯과 적어도 하나의 상기 제2슬롯을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1상을 형성하는 제1슬롯의 개수와 상기 제2상을 형성하는 제1슬롯의 개수는 서로 동일한 개수일 수 있고, 상기 제1상을 형성하는 제1슬롯의 길이와 상기 제2상을 형성하는 제1슬롯의 길이는 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 제2슬롯 중 적어도 일부의 제2슬롯은 상기 제1슬롯과 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 요크는 원형으로 형성될 수 있다.
대안으로, 상기 요크는 적어도 하나의 직선부를 포함하는 비원형으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 요크는, 소정의 곡률을 갖도록 형성되는 적어도 하나의 원호부; 및 상기 원호부의 단부에 연결되는 적어도 하나의 직선부;를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1슬롯은 상기 원호부로부터 일정길이 연장형성되는 슬롯일 수 있고, 상기 제2슬롯은 상기 직선부로부터 일정길이 연장형성되는 슬롯일 수 있다.
또한, 상기 요크는, 상기 원호부는 서로 연결되지 않는 제1원호부 및 제2원호부를 포함할 수 있고, 상기 직선부는 상기 제1원호부 및 제2원호부의 일단부를 상호 연결하는 제1직선부 및 상기 제1원호부 및 제2원호부의 타단부를 상호 연결하는 제2직선부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2직선부는 상기 제1원호부의 단부와 연결되는 제1부분과 상기 제1부분의 단부와 연결되면서 상기 제2원호부의 단부와 연결되는 제2부분을 포함할 수 있고, 상기 제2부분은 상기 제1부분과 0도를 제외한 소정의 각도를 갖도록 상기 제1부분의 일단부에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 회전가능하게 장착되는 로터축과 상기 로터축의 둘레방향을 따라 배치된 복수 개의 마그네트를 포함하는 로터; 및 상기 하우징에 고정되고, 적어도 하나의 슬롯에 코일이 권선되는 스테이터;를 포함하고, 상기 스테이터는 상술한 전기모터용 스테이터인 전기모터를 제공한다.
또한, 상기 로터축은 상기 하우징의 내부로 진입하는 구동로드와 기어부를 매개로 기어결합될 수 있고, 상기 구동로드는 상기 로터축과 기어부를 매개로 편심연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진룸과 같이 제한된 설치공간에서도 주변 관련부품을 재설계하지 않으면서 기존과 동일한 위치에 장착되더라도 높은 출력 및 효율을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 스테이터에서 코일이 권선되는 슬롯의 위치를 자유롭게 변경할 수 있어 설계자유도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터에서 스테이터 코어의 슬롯부와 로터의 마그네트 간의 배치관계를 나타낸 도면,
도 5는 도 4에 적용될 수 있는 스테이터 코어의 다른 형태를 나타낸 도면,
도 6은 도 4에 적용될 수 있는 스테이터 코어의 또 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기모터용 스테이터를 나타낸 도면,
도 8은 도 7에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 9는 도 7의 전기모터용 스테이터에서 스테이터 코어의 슬롯부와 로터의 마그네트 간의 배치관계를 나타낸 도면,
도 10은 도 9에 적용될 수 있는 코일의 다른 권선방식을 나타낸 도면,
도 11은 도 9에 적용될 수 있는 코일의 또 다른 권선방식을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기모터용 스테이터를 나타낸 도면,
도 13은 도 12에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 14는 도 12의 전기모터용 스테이터에서 스테이터 코어의 슬롯부와 로터의 마그네트 간의 배치관계를 나타낸 도면,
도 15는 도 12에 적용될 수 있는 코일의 다른 권선방식을 나타낸 도면,
도 16은 도 12에 적용될 수 있는 코일의 또 다른 권선방식을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터가 적용된 전기모터를 나타낸 도면,
도 18은 도 17에서 로터 및 스테이터를 발췌한 도면,
도 19는 도 17의 전기모터가 구동로드와 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 20은 도 19에서 로터, 스테이터 및 구동로드를 발췌한 도면, 그리고,
도 21은 종래의 전기모터에서 구동로드와 로터축의 연결관계를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,200,300)는 도 1, 도 7 및 도 12에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 코일(110) 및 스테이터 코어(120,220,320)를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 코일(110)은 상기 스테이터 코어(120,220,320)에 권선될 수 있다.
즉, 상기 스테이터 코어(120,220,320)는 요크(121,221) 및 슬롯부(122,222)를 포함할 수 있으며, 상기 코일(110)은 상기 슬롯부(122,222)에 권선될 수 있다.
이와 같은 스테이터 코어(120,220,320)는 도 2, 도 8 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 요크(121,221) 및 슬롯부(122,222)를 각각 포함하는 복수 개의 금속시트가 다층으로 적층된 형태일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 하나의 부재로 형성될 수도 있다.
이때, 상기 요크(121,221)는 폐루프 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 요크(121,221)는 적어도 하나의 직선부를 포함하는 비원형으로 형성되거나 소정의 곡률을 가지는 원형으로 형성될 수 있다.
일례로, 상기 요크(121)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 직선부(121a,121b)와 소정의 곡률을 갖도록 형성되는 적어도 하나의 원호부(121c,121d)를 포함할 수 있으며, 상기 직선부(121a,121b) 및 원호부(121c,121d)는 서로 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(121)는 상기 직선부(121a,121b) 및 원호부(121c,121d)가 연결되어 비원형의 폐루프 형상을 가질 수 있다.
비제한적인 일례로써, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 스테이터 코어(120,120',120")에서 상기 요크(121)는 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)를 포함하는 원호부(121c,121d)와, 제1직선부(121a) 및 제2직선부(121b)를 포함하는 직선부(121a,121b)를 통해 비원형의 폐루프 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 연결되지 않을 수 있고, 상기 제1직선부(121a) 및 제2직선부(121b)는 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 단부를 각각 연결할 수 있다.
이때, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120)에서 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수도 있지만, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120',120")에서 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수도 있다.
더불어, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120,120',120")에서 상기 제1직선부(121a) 및 제2직선부(121b) 중 적어도 어느 하나는 일직선이 아닌 일부의 길이(121b')가 나머지 길이(121b")에 대해서 소정의 각도를 갖도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(121)는 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)를 상호 연결하는 제1직선부(121a) 및/또는 제2직선부(121b)의 배치위치, 길이, 형상에 따라 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
구체적인 일례로써, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120)에서 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있고, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 일단부를 상호 연결하는 제1직선부(121a)는 일직선으로 형성될 수 있으며, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 타단부를 상호 연결하는 제2직선부(121b)는 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제1부분(121b')과 제2부분(121b")을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1부분(121b')은 일단부가 상기 제1원호부(121c)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제2부분(121b")과 연결될 수 있고, 상기 제2부분(121b")은 일단부가 상기 제2원호부(121d)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제1부분(121b')과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제2부분(121b")은 상기 제1부분(121b')과 0도를 제외한 소정의 각도를 갖도록 상기 제1부분(121b')의 일단부에 연결될 수 있으며, 상기 제1부분(121b')과 제2부분(121b")이 서로 연결되는 부분은 상기 요크(121)의 내측으로 돌출되도록 연결될 수 있다.
다른 예로써, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120')에서 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있고, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 일단부를 상호 연결하는 제1직선부(121a)는 일직선으로 형성될 수 있으며, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 타단부를 상호 연결하는 제2직선부(121b)는 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제1부분(121b')과 제2부분(121b")을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1부분(121b')은 일단부가 상기 제1원호부(121c)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제2부분(121b")과 연결될 수 있고, 상기 제2부분(121b")은 일단부가 상기 제2원호부(121d)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제1부분(121b')과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제2부분(121b")은 상기 제1부분(121b')과 0도를 제외한 소정의 각도를 갖도록 상기 제1부분(121b')의 일단부에 연결될 수 있으며, 상기 제1부분(121b')과 제2부분(121b")이 서로 연결되는 부분은 상기 요크(121)의 내측으로 돌출되도록 연결될 수 있다.
또 다른 예로서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스테이터 코어(120")에서 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)는 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있고, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 일단부를 상호 연결하는 제1직선부(121a)는 일직선으로 형성될 수 있으며, 상기 제1원호부(121c) 및 제2원호부(121d)의 타단부를 상호 연결하는 제2직선부(121b)는 소정의 각도를 이루도록 연결되는 제1부분(121b')과 제2부분(121b")을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1부분(121b')은 일단부가 상기 제1원호부(121c)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제2부분(121b")과 연결될 수 있고, 상기 제2부분(121b")은 일단부가 상기 제2원호부(121d)의 단부와 연결되고 타단부가 상기 제1부분(121b')과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제2부분(121b")은 상기 제1부분(121b')과 0도를 제외한 소정의 각도를 갖도록 상기 제1부분(121b')의 일단부에 연결될 수 있으며, 상기 제1부분(121b')과 제2부분(121b")이 서로 연결되는 부분은 상기 요크(121)의 외측으로 돌출되도록 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(121)는 원형이 아닌 직선부를 포함하는 다양한 형상의 폐루프형상을 가질 수 있다.
다른 예로써, 상기 요크(221)는 도 7 내지 도 16에 도시된 바와 같이 소정의 곡률을 가지는 원형으로 형성될 수도 있다.
그러나 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 요크는 서로 다른 곡률을 가지는 적어도 두 개의 부분이 상호 연결된 형태로 형성될 수도 있다.
상기 슬롯부(122,222)는 전원인가시 자기장을 발생시키는 코일(110)이 권선될 수 있다. 이를 위해, 상기 슬롯부(122,222)는 상기 코일(110)이 소정의 턴수로 권선될 수 있도록 상기 요크(121,221)로부터 내측 또는 외측으로 일정길이 연장될 수 있다.
일례로, 상기 슬롯부(122)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 요크(121)로부터 내측으로 일정길이 연장될 수 있다.
이와 같은 슬롯부(122)는 상기 요크(121)의 테두리를 따라 이격 배치되면서 상기 요크(121)의 테두리로부터 내측으로 일정길이 돌출되는 복수 개의 슬롯(122a,122b)을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 슬롯(122a,122b)은 도 3에 도시된 바와 같이 가상의 중심점을 기준으로 서로 등각도를 이루도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 전기모터(1000)를 구성하는 로터(1200)가 마그네트(1220)와 함께 상기 요크(121)의 중앙부에 위치하도록 배치되면, 상기 복수 개의 슬롯(122a,122b)은 상기 로터(1200)를 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 슬롯(122a,122b)은 상기 로터(1200)의 둘레를 따라 균등한 각도로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 전기모터(1000)는 내전형 모터로 구현될 수 있다.
다른 예로써, 상기 슬롯부(222)는 도 7 내지 도 16에 도시된 바와 같이 상기 요크(221)로부터 외측으로 일정길이 연장될 수 있다.
이와 같은 슬롯부(222)는 상기 요크(221)의 테두리를 따라 이격 배치되면서 상기 요크(221)의 테두리로부터 외측으로 일정길이 돌출되는 복수 개의 슬롯(222a,222b)을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 슬롯(222a,222b)은 상기 요크(221)의 중심점을 기준으로 서로 등각도를 형성하도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 도 9, 도 10, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 로터(1200)를 구성하는 마그네트(1220)는 상기 요크(221)의 외측에서 상기 슬롯부(222)를 감싸도록 배치될 수 있으며, 상기 로터(1200)를 구성하는 로터축은 상기 요크(221)의 중앙부에 위치하도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 전기모터는 외전형 모터로 구현될 수 있다.
이때, 상기 슬롯부(122,222)에 권선되는 코일(110)은 상기 슬롯부(122,222)를 구성하는 복수 개의 슬롯(122a,122b,222a,222b) 중 일부의 슬롯(122a,222a)에만 권선될 수 있다.
즉, 상기 슬롯부(122,222)는 코일(110)이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯(122a,222a)과 코일(110)이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯(122b,222b)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1슬롯(122a,222a) 및 제2슬롯(122b,222b) 각각은 상기 요크(121,221)로부터 내측 또는 외측으로 일정길이 연장되는 티스(T)와 상기 티스(T)의 단부에 형성되는 슈(S)를 각각 포함할 수 있으며, 상기 코일(110)은 상기 제1슬롯(122a,222a)의 티스(T)에 권선될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 적어도 하나의 제1슬롯(122a,222a)과 상기 적어도 하나의 제2슬롯(122b,222b)은 서로 동일한 상을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,200)가 단상모터에 적용되는 경우, 상기 제1슬롯(122a,222a) 및 제2슬롯(122b,222b)은 서로 동일한 상을 형성할 수 있고, 상기 제1슬롯(122a,222a)이 복수 개로 구비되는 경우 복수 개의 제1슬롯(122a,222a)은 티스(T)가 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어(120)가 비원형으로 형성된 요크(121)로부터 내측으로 일정길이 연장되는 복수 개의 슬롯을 포함하는 경우, 상기 제1슬롯(122a)은 상기 요크(121) 중 상기 원호부(121c,121d)에서 내측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있으며, 상기 제2슬롯(122b)은 상기 요크(121) 중 상기 직선부(121a,121b)에서 내측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(121)가 상술한 바와 같이 비원형의 폐루프 형상으로 형성되고 제1슬롯(122a)이 복수 개로 구비되더라도 각각의 제1슬롯(122a)의 길이는 서로 동일한 길이를 가질 수 있으며, 상기 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)은 단부에 형성된 슈(S) 부분이 가상의 원주상에 위치하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 요크(121)의 내측에 로터(1200)가 배치되더라도 상기 슬롯부(122)를 구성하는 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)은 상기 로터(1200)의 둘레면을 감싸도록 배치될 수 있다.
또한, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어(220)에서 상기 요크(221)가 원형으로 형성되는 경우, 상기 슬롯부(222)는 서로 동일한 상을 갖는 복수 개의 슬롯(222a,222b)을 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 슬롯(222a,222b)은 코일(110)이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯(222a)과 코일(110)이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯(222b)을 포함할 수 있다.
구체적인 일례로써, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어(220)가 원형으로 형성된 요크(221)로부터 외측으로 일정길이 연장되는 4개의 슬롯을 포함하고, 마그네트(1220)의 전체개수가 4개인 4극-4슬롯 방식의 단상모터에 적용되는 경우, 상기 4개의 슬롯은 서로 동일한 상을 가지면서도 코일(110)이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯(222a)과 코일(110)이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯(222b)으로 구성될 수 있다.
이에 따라, 상기 스테이터 코어(220)를 고정하는 과정에서 기구적인 간섭 문제가 발생하더라도 복수 개의 슬롯들 중 일부의 슬롯에만 코일(110)을 권선하여 제1슬롯(222a)을 구성함으로써 설계자유도를 높일 수 있다. 즉, 상기 스테이터(200)를 전기모터의 하우징 내에 장착하는 과정에서 상기 요크(221) 측에 볼트와 같은 체결부재가 체결되는 경우 상기 요크(221)가 체결되는 체결부위와의 간섭을 피하여 코일(110)이 권선되는 제1슬롯(222a)을 구성할 수 있다.
다른 예로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,300)가 다상모터에 적용되는 경우, 상기 슬롯부(122,222)는 복수 개의 제1슬롯(122a,222a)과 복수 개의 제2슬롯(122b,222b)을 포함할 수 있으며, 상기 슬롯부(122,222)는 제1상 및 상기 제1상과 다른 제2상을 포함하는 다상을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 복수 개의 제1슬롯(122a,222a) 중 일부는 상기 제1상을 가질 수 있고 상기 복수 개의 제1슬롯(122a,222a) 중 일부는 상기 제2상을 가질 수 있다.
마찬가지로, 상기 복수 개의 제2슬롯(122b,222b) 중 일부는 상기 제1상을 가질 수 있고 상기 복수 개의 제2슬롯(122b,222b) 중 일부는 상기 제2상을 가질 수 있다.
즉, 상기 슬롯부(122,222)가 다상을 가지도록 형성되는 경우, 상기 슬롯부(122,222) 중 제1상을 형성하는 슬롯은 적어도 하나의 제1슬롯(122a,222a)과 적어도 하나의 제2슬롯(122b,222b)을 포함할 수 있으며, 상기 슬롯부(122,222) 중 제2상을 형성하는 슬롯 역시 적어도 하나의 제1슬롯(122a,222a)과 적어도 하나의 제2슬롯(122b,222b)을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1상을 형성하는 제1슬롯(122a,222a)의 개수와 상기 제2상을 형성하는 제1슬롯(122a,222a)의 개수는 서로 동일한 개수일 수 있고, 제1상을 형성하는 제1슬롯(122a,222a)의 티스(T)의 길이와 제2상을 형성하는 제1슬롯(122a,222a)의 티스(T)의 길이는 서로 동일할 수 있다.
이때, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 요크(121)가 적어도 하나의 직선부(121a,121b)를 포함하는 비원형의 폐루프 형상으로 형성되는 경우, 상기 제1슬롯(122a)은 상기 요크(121) 중 상기 원호부(121c,121d)에서 내측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있으며, 상기 제2슬롯(122b)은 상기 요크(121) 중 상기 직선부(121a,121b)에서 내측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(121)가 상술한 바와 같이 비원형의 폐루프 형상으로 형성되고 상기 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)이 각각 복수 개로 구비되더라도 각각의 제1슬롯(122a)들의 티스(T)의 길이는 서로 동일한 길이를 가질 수 있으며, 복수 개의 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)은 단부에 형성된 슈(S) 부분이 가상의 원주상에 위치하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 요크(121)의 내측에 로터(1200)가 배치되는 경우, 상기 슬롯부(122)를 구성하는 복수 개의 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)은 상기 로터(1200)의 둘레면을 감싸도록 배치될 수 있다.
또한, 도 12 내지 도 16에 도시된 바와 같이 상기 요크(221)가 원형의 폐루프 형상으로 형성되는 경우, 상기 제1슬롯(222a) 및 제2슬롯(222b)은 상기 요크(221)의 테두리로부터 외측으로 일정길이 연장되도록 형성될 수 있으며, 상기 제1슬롯(222a)의 티스(T)와 상기 제2슬롯(222b)의 티스(T)는 서로 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 요크(221)가 원형의 폐루프 형상으로 형성되고 상기 제1슬롯(222a) 및 제2슬롯(222b)이 각각 복수 개로 구비되더라도, 복수 개의 제1슬롯(222a) 및 제2슬롯(222b)의 단부에 형성된 슈(S) 부분은 가상의 원주상에 위치하도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 마그네트(1220)가 상기 슬롯부(222)를 둘러싸도록 상기 요크(221)의 외측에 배치되는 경우, 상기 슬롯부(222)를 구성하는 복수 개의 제1슬롯(222a) 및 제2슬롯(222b) 각각의 슈(S)는 상기 마그네트(1220)와 대면하도록 배치될 수 있다.
비제한적인 일례로써, 상기 슬롯부(122,222)는 제1상, 제2상 및 제3상을 포함하는 3상으로 형성될 수 있고, 상기 슬롯부(122,222)는 복수 개의 제1슬롯(122a,222a)과 복수 개의 제2슬롯(122b,222b)을 포함할 수 있으며, 상기 제1상, 제2상, 제3상 각각은 서로 동일한 개수의 제1슬롯(122a,222a) 및 제2슬롯(122b,222b)을 갖도록 구성될 수 있다.
구체적인 일례로써, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 요크(121)가 비원형의 폐루프 형상으로 형성되고 상기 요크(121)로부터 일정길이 연장된 슬롯(122a,122b)의 총개수가 9개인 스테이터(100)와 마그네트(1220)의 총개수가 10개인 로터(1200)를 포함하는 9:10 구조의 전기모터인 경우, 상기 제1상은 U. U' 및 U"을 포함할 수 있고, 상기 제2상은 V, V' 및 V"을 포함할 수 있으며, 상기 제3상은 W, W' 및 W"을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1상, 제2상 및 제3상 각각은 3개의 슬롯(122a,122b)을 통해 형성될 수 있으며, 각각의 상들은 2개의 제1슬롯(122a)과 1개의 제2슬롯(122b)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1상을 구성하는 U 및 U'은 두 개의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제1상을 구성하는 나머지 U"은 하나의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2상을 구성하는 V' 및 V"은 두 개의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제2상을 구성하는 나머지 V는 하나의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3상을 구성하는 W 및 W"은 두 개의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제3상을 구성하는 나머지 W'은 하나의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 U", V 및 W'를 형성하는 제2슬롯(122b)의 길이는 상기 U,U',V',V",W 및 W"을 형성하는 제1슬롯(122a)의 길이보다 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있고, 상기 U,U',V',V",W 및 W"을 형성하는 제1슬롯(122a)은 서로 동일한 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 U,U',V',V",W 및 W"을 형성하는 제1슬롯(122a)은 상기 요크(121) 중 상기 원호부(121c,121d)로부터 연장되도록 형성될 수 있고, 상기 U", V 및 W'를 형성하는 제2슬롯(122b)은 상기 요크(121) 중 상기 직선부(121a,121b)로부터 연장되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1슬롯(122a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(122b) 각각의 슈(S)는 상기 로터(1200)에 구비되는 마그네트(1220)를 동일한 거리로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1슬롯(122a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(122b) 각각의 슈(S)는 상기 로터(1200)에 구비되는 로터축(1210)을 중심점으로 하는 가상의 원주 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 요크(121)가 비원형으로 형성되더라도 서로 동일한 길이를 갖도록 형성된 각각의 제1슬롯(122a)에 코일(110)이 동일한 턴수로 권선될 수 있으며, 각상을 형성하는 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)들이 로터(1200)의 마그네트(1220)를 동일한 거리로 둘러싸도록 배치될 수 있기 때문에, 균일한 구동력을 구현할 수 있다.
유사하게, 도 6에 도시된 바와 같이 요크(121)가 비원형의 폐루프 형상으로 형성되고 상기 요크(121)로부터 일정길이 연장된 슬롯(122a,122b)의 총개수가 9개인 스테이터(100)와 마그네트(1220)의 총개수가 10개인 로터(1200)를 포함하는 9:10 구조의 전기모터인 경우, 상기 제1상은 U. U' 및 U"을 포함할 수 있고, 상기 제2상은 V, V' 및 V"을 포함할 수 있으며, 상기 제3상은 W, W' 및 W"을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1상, 제2상 및 제3상 각각은 3개의 슬롯(122a,122b)을 통해 형성될 수 있으며, 각각의 상들은 하나의 제1슬롯(122a)과 두 개의 제2슬롯(122b)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1상을 구성하는 U'은 하나의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제1상을 구성하는 나머지 U 및 U"은 두 개의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2상을 구성하는 V"은 하나의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제2상을 구성하는 나머지 V 및 V'은 두 개의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3상을 구성하는 W는 하나의 제1슬롯(122a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제3상을 구성하는 나머지 W' 및 W"은 두 개의 제2슬롯(122b)을 통해 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 U,U",V,V',W' 및 W"를 형성하는 제2슬롯(122b)의 길이는 상기 U',V" 및 W를 형성하는 제1슬롯(122a)의 길이보다 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있고, 상기 U',V" 및 W를 형성하는 제1슬롯(122a)은 서로 동일한 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 U',V" 및 W를 형성하는 제1슬롯(122a)은 상기 요크(121) 중 상기 원호부(121c,121d)로부터 연장되도록 형성될 수 있고, 상기 U,U",V,V',W' 및 W"를 형성하는 제2슬롯(122b)은 상기 요크(121) 중 상기 직선부(121a,121b)로부터 연장되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 제1슬롯(122a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(122b) 각각의 슈(S)는 상기 로터(1200)에 구비되는 마그네트(1220)를 동일한 거리로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1슬롯(122a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(122b) 각각의 슈(S)는 상기 로터(1200)에 구비되는 로터축(1210)을 중심점으로 하는 가상의 원주 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 요크(121)가 비원형으로 형성되더라도 서로 동일한 길이를 갖도록 형성된 각각의 제1슬롯(122a)에 코일(110)이 동일한 턴수로 권선될 수 있으며, 각상을 형성하는 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)들이 로터(1200)의 마그네트(1220)를 동일한 거리로 둘러싸도록 배치될 수 있기 때문에, 균일한 구동력을 구현할 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100)가 적용된 전기모터(1000)를 이용하면, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 전기모터(1000)를 구성하는 로터축(1210)이 하우징(1100)의 중심으로부터 일측에 치우친 위치에 배치되더라도 복수 개의 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)이 상기 로터(1200)의 둘레를 전체적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 도 19에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100)가 적용된 전기모터(1000)는 사이즈 및 형상이 정해진 제한된 공간에 장착되고 상기 로터축(1210)이 구동로드(2)와 편심연결되더라도 복수 개의 제1슬롯(122a) 및 제2슬롯(122b)이 상기 로터(1200)의 둘레를 전체적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100)는 요크(121)가 비원형으로 형성되어 전체적인 형상을 다양하게 변경할 수 있으며, 요크(121)의 형상이 변경되더라도 코일(110)이 권선되는 각각의 제1슬롯(122a)의 길이가 서로 동일한 길이로 형성될 수 있기 때문에 모터의 효율저하를 방지하면서도 설계자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또 다른 예로써, 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이 요크(221)가 원형의 폐루프 형상으로 형성되고 상기 요크(221)로부터 일정길이 외측으로 연장된 슬롯(222a,222b)의 총개수가 9개인 스테이터(300)와 마그네트(1220)의 총개수가 12개인 로터(1200)를 포함하는 3:4 구조의 전기모터인 경우, 상기 제1상은 U, U' 및 U"을 포함할 수 있고, 상기 제2상은 V, V' 및 V"을 포함할 수 있으며, 상기 제3상은 W, W' 및 W"을 포함할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1상, 제2상 및 제3상 각각은 3개의 슬롯(222a,222b)을 통해 형성될 수 있으며, 각각의 상들은 적어도 하나의 제1슬롯(222a)과 적어도 하나의 제2슬롯(222b)을 포함할 수 있다.
즉, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 제1상을 구성하는 U' 및 U"은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제1상을 구성하는 나머지 U는 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2상을 구성하는 V 및 V'은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제2상을 구성하는 나머지 V"은 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3상을 구성하는 W 및 W'은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제3상을 구성하는 나머지 W"은 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 각 상을 형성하는 6개의 제1슬롯(222a)과 3개의 제2슬롯(222b)은 서로 동일한 길이의 티스(T)를 가질 수 있다.
이를 통해, 상기 제1슬롯(222a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(222b) 각각의 슈(S)는 상기 요크(221)의 중심점을 기준으로 가상의 원주 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
유사하게, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 제1상을 구성하는 U' 및 U"은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제1상을 구성하는 나머지 U는 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2상을 구성하는 V' 및 V"은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제2상을 구성하는 나머지 V는 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3상을 구성하는 W' 및 W"은 두 개의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제3상을 구성하는 나머지 W는 하나의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 각 상을 형성하는 6개의 제1슬롯(222a)과 3개의 제2슬롯(222b)은 서로 동일한 길이의 티스(T)를 가질 수 있다.
이를 통해, 상기 제1슬롯(222a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(222b) 각각의 슈(S)는 상기 요크(221)의 중심점을 기준으로 가상의 원주 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
또 다른 예로써, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 제1상을 구성하는 U'은 하나의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제1상을 구성하는 나머지 U 및 U"은 두 개의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2상을 구성하는 V"은 하나의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제2상을 구성하는 나머지 V 및 V'은 두 개의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3상을 구성하는 W'은 하나의 제1슬롯(222a)을 통해 형성될 수 있고, 상기 제3상을 구성하는 나머지 W 및 W"은 두 개의 제2슬롯(222b)을 통해 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 각 상을 형성하는 3개의 제1슬롯(222a)과 6개의 제2슬롯(222b)은 서로 동일한 길이의 티스(T)를 가질 수 있다.
이를 통해, 상기 제1슬롯(222a) 각각의 슈(S)와 상기 제2슬롯(222b) 각각의 슈(S)는 상기 요크(221)의 중심점을 기준으로 가상의 원주 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(300)는 원형으로 형성된 요크(221)로부터 복수 개의 슬롯들(222a,222b)이 동일한 길이로 연장되더라도 코일(110)이 권선되는 제1슬롯(222a)과 코일(110)이 권선되지 않는 제2슬롯(222b)을 통해 코일(110)이 권선되는 위치를 다양하게 변경할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(300)를 고정하는 과정에서 기구적인 간섭 문제가 발생하더라도 복수 개의 슬롯들 중 일부의 슬롯에만 코일(110)을 권선하여 제1슬롯(222a)을 구성함으로써 설계자유도를 높일 수 있다. 즉, 상기 스테이터(300)를 전기모터의 하우징 내에 장착하는 과정에서 상기 요크(221) 측에 볼트와 같은 체결부재가 체결되는 경우 상기 요크(221)가 체결되는 체결부위와의 간섭을 피하여 코일(110)이 권선되는 제1슬롯(222a)을 다양하게 구성할 수 있다.
도면과 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,300)가 다상모터에 적용되는 경우, 슬롯(122a,122b)의 총개수가 9개이고 로터(1200)의 마그네트(1220)의 총개수가 10개인 9:10 구조의 다상모터 또는 슬롯(222a,222b)의 총개수가 9개이고 로터(1200)의 마그네트(1220)의 총개수가 12개인 3:4 구조의 다상모터를 예시하였으나, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 슬롯의 총 개수가 6개 이상이라면 제한없이 적용될 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,300)는 슬롯의 총 개수가 9개이고 마그네트의 총개수가 6개인 3:2 구조의 전기모터는 물론, 슬롯의 총 개수가 9개이고 마그네트의 총개수가 8개인 9:8 구조 등의 전기모터에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,300)는 상술한 구조의 3상 모터는 물론, 다른 구조의 다상 모터에 적용될 수 있다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100,300)에서 코일(110)이 권선되는 제1슬롯(122a)의 총개수와 코일(110)이 권선되지 않는 제2슬롯(122b)의 총개수는 서로 동일할 수도 있지만 서로 다를 수도 있다.
한편, 상술한 전기모터용 스테이터(100,200,300)는 전기모터(1000)로 구현될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예 따른 전기모터(1000)는 산업용 기기, 가정용 기기, 차량 등과 같은 다양한 장치에 적용될 수 있다.
비제한적인 일례로써, 상기 전기모터(1000)는 차량에 설치되는 밸브를 개폐조작하기 위한 용도로 사용될 수 있으며, 상기 밸브는 차량의 엔진에 흡기량을 조절하는 엔진의 흡기밸브일 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 밸브는 구동로드(2)를 통해 개폐가 조작될 수 있으며, 상기 전기모터(1000)는 상기 구동로드(2)가 이동할 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)의 적용대상을 이에 한정하는 것은 아니다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)가 차량 밸브 구동용 전기모터로 사용되는 것으로 설명하기로 하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 도 17에 도시된 바와 같이 하우징(1100), 로터(1200) 및 스테이터(100)를 포함할 수 있으며, 상기 스테이터(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 전기모터용 스테이터(100)일 수 있다.
그러나 상기 전기모터용 스테이터(100)를 이에 한정하는 것은 아니며, 도 5 내지 도 16에 도시된 스테이터(200,300) 역시 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 로터(1200)는 스테이터(100,200,300)의 형태에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 즉, 상기 로터(1200)는 상기 스테이터의 형태에 따라 내전형 로터 또는 외전형 로터로 변경될 수 있다.
상기 하우징(1100)은 차량의 엔진룸과 같은 차량에 장착될 수 있으며, 그 내부에 상기 로터(1200) 및 스테이터(100)가 설치될 수 있다.
이와 같은 하우징(1100)은 상기 로터(1200)와 기어결합되는 구동로드(2)가 진입할 수 있도록 일측에 결합부(1110)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징(1100)은 상기 로터(1200) 및 스테이터(100)의 구동을 제어하기 위하여 그 내부에 설치되는 회로기판(미도시)과의 전기적인 연결을 위한 커넥터부(1120)를 포함할 수 있다.
이와 같은 하우징(1100)은 작동시 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 방열성을 가지는 재질로 이루어질 수도 있다. 일례로, 상기 하우징(1100)은 공지의 방열 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 로터(1200)는 일정길이를 갖는 로터축(1210)의 둘레에 배치되는 복수 개의 마그네트(1220)를 포함할 수 있고, 상기 하우징(1100)에 회전가능하게 장착될 수 있다.
즉, 상기 로터(1200)는 상기 하우징(1100)에 회전가능하게 장착되는 로터축(1210)과 상기 로터축(1210)의 둘레를 감싸도록 형성된 로터코어(1230)를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개의 마그네트(1220)는 상기 로터코어(1230)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다.
이와 같은 로터(1200)는 도 18에 도시된 바와 같이 상기 스테이터(100)의 내측에 위치하도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 스테이터(100)의 코일(110)에 전류가 공급되면 상기 코일(110)로부터 발생된 자기장과의 상호작용을 통해 상기 로터(1200)는 회전될 수 있다.
이때, 상기 로터축(1210)은 상기 결합부(1110)를 통하여 상기 하우징(1100)의 내부로 진입하는 구동로드(2)와 기어부를 매개로 기어결합될 수 있으며, 상기 로터축(1210)은 상기 하우징(1100)의 내부에서 상기 구동로드(2)와 편심연결될 수 있다. 일례로, 상기 기어부는 웜휠(3)과 웜기어(4)일 수 있다.
구체적으로, 상기 로터축(1210)은 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 상기 하우징(1100)의 중심으로부터 편심된 위치에 회전가능하게 장착될 수 있으며, 상기 구동로드(2)는 상기 하우징(1100)의 가상의 중심축과 일치하는 방향으로 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 도 18 및 도 20에 도시된 바와 같이 상기 로터축(1210)의 단부측에는 웜휠(3)이 축결합될 수 있으며, 상기 구동로드(2) 측에는 도 20에 도시된 바와 같이 상기 웜휠(3)과 기어결합되는 웜기어(4)가 구비될 수 있다.
이에 따라, 상기 로터축(1210) 및 구동로드(2)는 상기 웜휠(3) 및 웜기어(4)를 통해 서로 편심연결될 수 있으며, 상기 로터축(1210)이 회전하면 상기 구동로드(2)는 상기 로터축(1210)의 회전방향에 따라 왕복 이동할 수 있다. 이를 통해, 상기 구동로드(2)와 연결된 밸브는 상기 구동로드(2)의 이동방향에 따라 개폐될 수 있다.
상기 스테이터(100)는 상기 로터(1200)의 마그네트(1220)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 스테이터(100)는 적어도 하나의 코일(110) 및 스테이터 코어(120)를 포함할 수 있고, 상기 스테이터 코어(120)는 요크(121) 및 슬롯부(122)를 포함할 수 있으며, 상기 코일(110)은 상기 슬롯부(122)에 권선될 수 있다.
이와 같은 스테이터(100)는 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 상술한 전기모터용 스테이터(100)가 그대로 적용될 수 있다.
즉, 상기 요크(121)는 상술한 바와 같이 비원형의 폐루프 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 슬롯부(122)는 코일(110)이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯(122a)과 코일(110)이 권선되지 않는 적어도 하나의 코일(110)로 구성될 수 있다.
이와 같은 요크(121) 및 슬롯부(122)의 구체적인 내용은 상술한 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 도 19에 도시된 바와 같이 상기 로터축(1210)이 하우징(1100)의 내부에서 하우징(1100)의 중앙부가 아닌 일측에 치우친 위치에 장착되고 상기 구동로드(2)와 로터축(1210)이 서로 편심연결되더라도 코일(110)이 권선된 복수 개의 제1슬롯(122a)은 상기 로터축(1210)의 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
특히, 도 17 및 도 19에 도시된 바와 같이 상술한 제1직선부(121a)가 상기 하우징(1100)의 내벽면과 평행하도록 상기 스테이터 코어(120)가 하우징(1100)의 내부에 장착되면, 제한된 공간 내에서 공간 활용을 극대화할 수 있다.
즉, 상기 로터축(1210)이 상기 구동로드(2)와 편심연결될 수 있도록 하우징(1100)의 중심으로부터 일측에 치우진 위치에 배치되더라도, 코일(110)이 권선되는 제1슬롯(122a)의 길이는 코일(110)이 권선되지 않는 제2슬롯(122b)의 길이보다 상대적으로 긴 길이를 가지면서도 상기 로터축(1210)을 기준으로 양측에 배치될 수 있음으로써 최대 토크 및 최대 효율을 구현할 수 있다.
이로 인해, 상기 로터축(1210)이 상기 구동로드(2)와 편심연결될 수 있도록 하우징(1100)의 중심으로부터 일측에 치우진 위치에 배치되는 경우, 도 21에 도시된 바와 같이 종래의 전기모터(1)는 코일이 권선된 복수 개의 슬롯(122a,122b)이 로터(20)의 전체 둘레 중 일부 둘레만을 감싸도록 배치되지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 도 19에 도시된 바와 같이 상기 제1직선부(121a)를 이용하여 하우징(1100) 내의 공간활용을 극대화하여 코일(110)이 권선된 복수 개의 제1슬롯(122a)이 상기 로터(1200)의 전체둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 사이즈 및 형상이 정해진 제한된 공간에서 상기 로터축(1210)과 구동로드(2)가 서로 편심연결되더라도 코일(110)이 권선된 제1슬롯(122a)이 상기 로터(1200)의 전체 둘레를 감싸도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 기존 하우징(1100)의 사이즈, 장착위치 및 구동로드(2)와 로터축(1210)간의 편심연결을 유지하면서도 모터의 작동시 발생되는 발열량을 줄여 열손실에 의한 효율 저하를 방지할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터(1000)는 종래의 전기모터와 비교할 때 효율이 향상될 수 있다.
이는, 하기 표 1의 결과로부터 확인할 수 있다.
비교예 1 및 비교예 2는 도 21에 도시된 종래의 전기모터(1)의 요구스펙 대비 사양 및 모터의 효율이고 실시예 1 및 실시예 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100)가 적용된 전기모터(1000)의 요구스펙 대비 사양 및 모터의 효율이다.
사양 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
코일 코일지름/턴수 0.26/300 0.26/300 0.28/150 0.28/150
저항 옴 2.3 2.3 1.96 1.96
자석 P9 P9 P11 28AZ
스테이터코어 50H11200 적층 5t 50H11200 적층 5t 50H11200 적층 5t 50H470 적층 5t
Back yoke t - - 1.0t 1.0t
Back emf V 3.06 3.06 3.99 5.37
상전류 500mA 710 490 490 490
RPM 4000 4000 4000 4000 4000
토크 13mNm 이상 15.5 10.8 13.7 15.3
상전압 5.2Volt 6.5 5.3 5.2 5.1
Iron loss Watt 0.44 0.34 0.58 0.38
효율 % 54.9 59.7 67.8 72.3
위의 표 1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터용 스테이터(100)가 적용된 전기모터(1000)는 종래의 일반적인 전기모터(1)에 비하여 동등 수준의 토크를 구현하면서도 8% 이상의 높은 효율을 구현할 수 있다.이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 코일; 및
    폐루프 형상으로 형성되는 요크와, 상기 요크로부터 일정길이 연장되는 슬롯부를 포함하는 스테이터 코어;를 포함하고,
    상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 적어도 하나의 제2슬롯을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제1슬롯과 상기 적어도 하나의 제2슬롯은 서로 동일한 하나의 상을 형성하는 전기모터용 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1슬롯 및 제2슬롯은 상기 요크로부터 내측으로 일정길이 연장되도록 형성된 것인 전기모터용 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1슬롯 및 제2슬롯은 상기 요크로부터 외측으로 일정길이 연장되도록 형성된 것인 전기모터용 스테이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯부는 제1상과 상기 제1상과 다른 제2상을 포함하는 다상을 형성하고,
    상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함하며,
    상기 슬롯부 중 상기 제1상을 형성하는 슬롯은, 적어도 하나의 상기 제1슬롯과 적어도 하나의 상기 제2슬롯을 포함하며,
    상기 슬롯부 중 상기 제2상을 형성하는 슬롯은, 적어도 하나의 상기 제1슬롯 과 적어도 하나의 상기 제2슬롯을 포함하는 전기모터용 스테이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯부는 제1상과 상기 제1상과 다른 제2상을 포함하는 다상을 형성하고,
    상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함하며,
    상기 제1상을 형성하는 제1슬롯의 개수와 상기 제2상을 형성하는 제1슬롯의 개수는 서로 동일한 개수인 전기모터용 스테이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯부는 제1상과 상기 제1상과 다른 제2상을 포함하는 다상을 형성하고,
    상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함하며,
    상기 제1상을 형성하는 제1슬롯의 길이와 상기 제2상을 형성하는 제1슬롯의 길이는 서로 동일한 길이를 갖도록 형성되는 전기모터용 스테이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯부는 상기 코일이 권선되는 복수 개의 제1슬롯과 상기 코일이 권선되지 않는 복수 개의 제2슬롯을 포함하고,
    상기 복수 개의 제2슬롯 중 적어도 일부의 제2슬롯은 상기 제1슬롯과 다른 길이를 갖도록 형성되는 전기모터용 스테이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 요크는 원형으로 형성되는 전기모터용 스테이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 요크는 적어도 하나의 직선부를 포함하는 비원형으로 형성되는 전기모터용 스테이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 요크는,
    소정의 곡률을 갖도록 형성되는 적어도 하나의 원호부; 및
    상기 원호부의 단부에 연결되는 적어도 하나의 직선부;를 포함하는 전기모터용 스테이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1슬롯은 상기 원호부로부터 일정길이 연장형성되는 슬롯이고,
    상기 제2슬롯은 상기 직선부로부터 일정길이 연장형성되는 슬롯인 전기모터용 스테이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 요크는,
    상기 원호부는 서로 연결되지 않는 제1원호부 및 제2원호부를 포함하고,
    상기 직선부는 상기 제1원호부 및 제2원호부의 일단부를 상호 연결하는 제1직선부 및 상기 제1원호부 및 제2원호부의 타단부를 상호 연결하는 제2직선부를 포함하는 전기모터용 스테이터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2직선부는 상기 제1원호부의 단부와 연결되는 제1부분과 상기 제1부분의 단부와 연결되면서 상기 제2원호부의 단부와 연결되는 제2부분을 포함하고,
    상기 제2부분은 상기 제1부분과 0도를 제외한 소정의 각도를 갖도록 상기 제1부분의 일단부에 연결되는 전기모터용 스테이터.
  14. 하우징;
    상기 하우징에 회전가능하게 장착되는 로터축과 상기 로터축의 둘레방향을 따라 배치된 복수 개의 마그네트를 포함하는 로터; 및
    상기 하우징에 고정되고, 적어도 하나의 슬롯에 코일이 권선되는 스테이터;를 포함하고,
    상기 스테이터는 청구항 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 전기모터용 스테이터인 전기모터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 로터축은 상기 하우징의 내부로 진입하는 구동로드와 기어부를 매개로 기어결합되고,
    상기 구동로드는 상기 로터축과 기어부를 매개로 편심연결되는 전기모터.
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