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KR102886001B1 - 블록코일 모터 - Google Patents

블록코일 모터

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KR102886001B1
KR102886001B1 KR1020230194098A KR20230194098A KR102886001B1 KR 102886001 B1 KR102886001 B1 KR 102886001B1 KR 1020230194098 A KR1020230194098 A KR 1020230194098A KR 20230194098 A KR20230194098 A KR 20230194098A KR 102886001 B1 KR102886001 B1 KR 102886001B1
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홍창우
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현대위아 주식회사
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Abstract

본 발명은 기존의 개별적 블록 방식에서 하나의 연속적인 블록 형태로 변경할 수 있어 개별적 블록 사출 시 공차에 따른 영향으로 발생 할 수 있는 회전체와 간극 문제 해결에 연속적인 블록 구성 방식은 효과적인 대처 가능하고, 사출 방식에 따라 하나의 판으로 제작 할 수도 있고 앞면 뒷면으로 분리하여 제작 후 조립도 가능하며, 회전자 축 방향 마그넷 크기에 따라 코일부의 사출 양 또한 조절이 가능하여 제조비용을 절감할 수 있는 블록코일모터에 대한 발명이다.

Description

블록코일 모터{Blockcoil motor}
본 발명은 권선 코일을 개별적으로 블록화하여 사출하는 방식에서 하나의 연속적인 블록다발 형태로 사출하는 방식으로 변경하여 권선코일 조립시 공차의 영향으로 발생 할 수 있는 문제에 대해 효과적인 대처가 가능하고, 회전자 축 방향 마그넷 길이에 따라 코일부의 사출량 또한 조절이 가능하여 제조비용 또한 절감할 수 있는 블록코일모터에 대한 발명이다.
온실가스 저감 규제 시행과 자동차의 연비 향상에 대한 국제적인 요구에 맞춰, 자동차 산업 분야에서는 전기 모터를 이용하여 구동력을 발생시키는 친환경 자동차 관련 부품의 연구 개발 및 실용화가 활발히 진행되고 있다.
일반적인 모터에서 고정자는 코일이 감기는 부분인 슬롯과 코일에서 발생한 자속의 통로 역할을 하도록 철심으로 이루어진 치를 갖는다. 이러한 슬롯 구조는 퍼미언스(permeance)가 최대화되어 높은 공극자속 밀도를 얻게 해 주지만, 코깅 토크의 발생이 불가피하다.
따라서 슬롯 구조와 로터의 영구자석의 상호작용에 의하여 발생하는 코깅토크를 없애고, 일정한 토크를 발생시키고자 슬롯이 없는 구조, 즉 슬롯리스 구조를 가지는 모터가 개발되고 있다. 슬롯리스 구조는 소음 및 진동 측면에서 우수하고 철심의 사용량이 대폭 감소하기 때문에 철손이 적고 기계적 시상수가 작아 제어성이 좋다. 하지만, 이러한 블록코일모터의 권선은 철심에 감기지 않는 공심 구조로서, 코일 자체의 형태만으로 고정자에 결합되어야 하기 때문에 코어 타입 모터와 대비하여 제작성이 떨어진다는 문제점이 있어 슬롯리스 모터는 고가의 모터로 분류되어지고 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 방식의 코일 권선 구조가 연구되고 있다. 가장 최근의 기술으로는 권선되는 코일을 블록화하여 조립하여 제작성을 향상시키는 방법으로, 자세하게는 권선된 코일을 인서트 사출을 통해 블록화 하여 블록코일모터 내부에 조립하는 방식을 이용하는 블록코일모터가 소개되고 있다.
특히, 중량 감소 및 내부 공간의 확보를 위하여 구동 모터에 헤어핀 형태로 코일을 블록화 하여 슬롯리스 모터의 점적률을 향상시키는 기술이 개발되고 있다. 헤어핀 형태의 코일을 적용하는 경우 모터의 효율 및 출력 밀도가 향상되는 효과가 발생하지만, 제조 및 품질 관리에 어려움이 존재하고, 엔드턴 부분으로 인한 불필요한 중량 증가 및 내부 공간 증가가 발생할 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 권선 코일을 개별적으로 블록화하여 사출하는 방식에서 하나의 연속적인 블록다발 형태로 사출하는 방식으로 변경하여 권선코일 조립시 공차의 영향으로 발생 할 수 있는 문제에 대해 효과적인 대처가 가능하고, 회전자 축 방향 마그넷 길이에 따라 코일부의 사출량 또한 조절이 가능하여 제조비용 또한 절감할 수 있는 블록코일모터를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 블록코일모터는 마그넷이 원주방향을 따라 배치되어 있는 회전자; 및 복수의 블록셀로 구성되고 각각의 블록셀에는 코일이 인서트 되며, 복수의 블록셀은 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출되어 블록다발을 구성하고, 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 고정자;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 마그넷의 길이방향 길이와 블록셀의 길이방향 길이는 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 블록셀은 길이방향으로 연장된 기둥 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 블록셀의 길이방향에 수직하는 단면은 밑변 보다 윗변의 길이가 짧으며 밑변과 윗변이 평행한 사다리꼴 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 윗변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 밑변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 복수의 상판셀이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 상판부와 복수의 하판셀이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 하판부가 조립되어 블록다발을 이루고, 코일은 상판셀과 하판셀 사이에 위치하도록 인서트되는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상판셀의 일면과 하판셀의 일면에는 코일이 인서트될 수 있는 홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 홈은 길이방향으로 연장된 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상판셀과 하판셀의 갯수는 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 상판셀과 하판셀의 길이방향 길이는 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 블록다발의 길이방향 말단에 결합되어, 내부 회로를 통해 블록다발의 각각의 블록셀을 전기적으로 상호연결하는 기판부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 기판부는 링 형상으로 블록다발의 길이방향 말단을 커버하는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 기판부는 블록다발의 길이방향 상부 말단과 하부 말단 모두에 결합되어 블록다발의 길이방향 말단을 커버하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 권선 코일을 하나의 연속적인 블록다발 형태로 사출하여 권선코일 조립시 공차의 영향으로 발생 할 수 있는 문제에 대해 효과적인 대처가 가능하고, 회전자 축 방향 마그넷 길이에 따라 코일부의 사출량 또한 조절이 가능하여 제조비용 또한 절감할 수 있는 블록코일모터에 대한 발명을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 블록코일모터의 일 실시예의 상부를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 블록코일모터의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 블록코일모터의 또 다른 실시예의 블록다발의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 기판부의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 블록코일모터의 일 실시예의 상부를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 블록코일모터의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 일부를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 블록코일모터의 또 다른 실시예의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 기판부의 평면도이다.
본 발명은 권선 코일을 개별적으로 블록화하여 사출하는 방식에서 하나의 연속적인 블록다발 형태로 사출하는 방식으로 변경하여 권선코일 조립시 공차의 영향으로 발생 할 수 있는 문제에 대해 효과적인 대처가 가능하고, 회전자 축 방향 마그넷 길이에 따라 코일부의 사출량 또한 조절이 가능하여 제조비용 또한 절감할 수 있는 블록코일모터에 대한 발명이다.
본 발명의 블록코일모터는 마그넷(210)이 원주방향을 따라 배치되어 있는 회전자(200); 및 복수의 블록셀(101)로 구성되고 각각의 블록셀(101)에는 코일(102)이 인서트되며, 복수의 블록셀(101)은 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출되어 블록다발(100)을 구성하고, 블록다발(100)의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 고정자;를 포함할 수 있다.
코일이 인서트 된 블록이 개별적인 사출 방식으로 제작되는 블록코일모터의 경우 치수 공차의 범위가 제조 공정에 영향을 많이 받으며 이는 조립 공차로 연결되어 블록과 회전자(200) 사이의 간극 문제와 블록이 고정자에 고정되지 않고 회전하는 거동 문제 등이 발생하였다.
하지만 본 발명의 블록코일모터의 코일이 인서트 된 블록은 개별적으로 사출되는 방식이 아닌 하나의 연속적인 복수의 블록셀(101)이 연결된 블록다발(100)의 형태로 사출된다.
이러한 구조를 통해 코일이 인서트 된 블록의 치수 공차를 감소시키고 이로 인한 조립 공차를 감소시켜 블록과 회전자(200) 사이의 간극 문제와 블록이 고정자에 고정되지 않고 회전하는 거동 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 코일이 인서트된 블록셀(101)을 개별적으로 사출하는 것이 아닌 복수의 블록셀(101)이 연결된 하나의 연속적인 블록다발(100)의 형태로 사출하기 때문에 사출과정의 간소화와 제조과정의 단순화 및 비용 절감이 가능하다.
한편, 도 1은 본 발명의 블록코일모터의 일 실시예의 상부를 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 일부를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 블록코일모터의 블록다발의 정면도이다. 이를 참조하여 본 발명의 블록코일모터를 계속 설명한다.
도 1과 같이 본 발명의 블록코일모터의 일 실시예에서 고정자를 이루는 블록다발의 연속적으로 사출된 블록셀(101)들은 양 단부가 상호 연결되어, 회전자의 마그넷(210)을 감싸는 링 형상을 형성할 수 있다.
도 3과 같이 코일이 블록셀에 인서트 되고, 블록다발을 이루는 블록셀들은 코일(102)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 각각의 블록셀은 U+, U-, V+, V-, W+, W-에 연결되어, 3상 모터를 제조하는데 이용될 수 있다.
한편, 블록다발을 이루는 블록셀의 길이방향(S) 단면은 다양한 형상일 수 있으며, 도 1과 같이 링 형상의 일부분을 구성하는 형태일 수 있다.
또한, 도 4와 같이 윗변과 밑변이 평행하고 윗변의 길이보다 밑변의 길이가 긴 사다리꼴일 수 있으며, 이때, 윗변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성할 수 있으며, 밑변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성할 수 있다.
또한, 블록셀의 내부에 길이방향(S)으로 코일(102)이 인서트 될 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 블록코일모터의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 기판부의 평면도이다. 이를 참조하여 본 발명의 블록코일모터를 계속 설명한다.
도 2와 같이 본 발명의 블록코일모터의 다른 실시예에서 고정자를 이루는 블록다발의 블록셀(101)은 길이방향(S)으로 연장된 기둥형상일 수 있다.
또한, 각각의 블록셀(101)의 길이방향(S) 길이는 동일할 수 있으며, 블록셀(101)의 길이방향(S) 길이와 회전자의 마그넷(210)의 길이방향(S) 길이는 동일할 수 있다.
이는 블록다발을 이루는 각각의 블록셀(101)이 코일(102) 또는 기판부(300)에 의해 연결되어, 각각의 블록셀을 연결하는 엔드턴 부위가 필요없기 때문일 수 있으며, 이를 통해 블록다발의 사출량 절감과 이로 인한 재료비용의 감소와 모터의 불필요한 내부공간을 감소시킬 수 있다.
블록다발을 이루는 블록셀(101)의 길이방향(S) 상부 말단과 하부 말단 각각에 기판부(300)이 결합되어 블록셀들을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 도 6과 같이 기판부(300)는 링 형상일 수 있으며, 도 2와 같이 블록다발의 양 단부가 연결되어 형성되는 링 형상에 대응되는 크기의 링 형상일 수 있다.
이러한 구조를 통해 블록다발(100)들 간의 물리적 결합과 전기적 연결을 더욱 견고하게 할 수 있으며, 블록다발의 링 형상의 형성을 가이드하여 조립성을 향상시킬 수 있고, 외부의 충격으로부터 일정부분 블록다발(100)을 보호할 수 있다.
도 5는 본 발명의 블록코일모터의 또 다른 실시예의 블록다발을 나타낸 도면이다. 이를 참조하여 본 발명의 블록코일모터를 계속 설명한다.
복수의 상판셀(111)이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 상판부(110)와 복수의 하판셀(131)이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 하판부(130)가 조립되어 블록다발을 이루고, 코일(102)은 상판셀(111)과 하부셀(131) 사이에 위치하도록 인서트될 수 있다.
상판셀의 일면과 하판셀의 일면에는 코일이 인서트될 수 있는 홈이 형성될 수 있으며, 해당 홈은 길이방향(S)을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상판셀(111)과 하판셀(131)의 갯수는 동일할 수 있고, 길이방향(S) 길이또한 동일할 수 있다.
이러한 구조를 통해 상판셀(111)이 상호 연결된 상판부(110)과 하판셀(131)이 연결된 하판부(130)는 빈틈없이 조립되어 블록다발을 구성할 수 있다.
이와 같이 형성된 블록다발은 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 이룰 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
블록다발: 100
블록셀: 101
코일: 102
상판부: 110
상판셀: 111
하판부: 130
하판셀: 131
회전자: 200
마그넷: 210
기판부: 300
길이방향: S

Claims (14)

  1. 마그넷이 원주방향을 따라 배치되어 있는 회전자; 및
    복수의 블록셀로 구성되고 각각의 블록셀에는 코일이 인서트 되며, 복수의 블록셀은 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출되어 블록다발을 구성하고, 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 고정자;를 포함하고,
    복수의 상판셀이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 상판부와 복수의 하판셀이 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출된 하판부가 조립되어 블록다발을 이루고, 코일은 상판셀과 하판셀 사이에 위치하도록 인서트되는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    마그넷의 길이방향 길이와 블록셀의 길이방향 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    블록셀은 길이방향으로 연장된 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    블록셀의 길이방향에 수직하는 단면은 밑변 보다 윗변의 길이가 짧으며 밑변과 윗변이 평행한 사다리꼴 구조인 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    윗변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  6. 청구항 4에 있어서,
    밑변이 회전자의 중심축을 향하도록 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상판셀의 일면과 하판셀의 일면에는 코일이 인서트될 수 있는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    홈은 길이방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상판셀과 하판셀의 갯수는 동일한 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상판셀과 하판셀의 길이방향 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    블록다발의 길이방향 말단에 결합되어, 내부 회로를 통해 블록다발의 각각의 블록셀을 전기적으로 상호연결하는 기판부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  13. 청구항 12에 있어서,
    기판부는 링 형상으로 블록다발의 길이방향 말단을 커버하는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
  14. 마그넷이 원주방향을 따라 배치되어 있는 회전자; 및
    복수의 블록셀로 구성되고 각각의 블록셀에는 코일이 인서트 되며, 복수의 블록셀은 상호 연결된 상태로 연속하여 배치되도록 함께 사출되어 블록다발을 구성하고, 블록다발의 양 단부가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 고정자;를 포함하고,
    블록다발의 길이방향 말단에 결합되어, 내부 회로를 통해 블록다발의 각각의 블록셀을 전기적으로 상호연결하는 기판부;를 더 포함하며,
    기판부는 블록다발의 길이방향 상부 말단과 하부 말단 모두에 결합되어 블록다발의 길이방향 말단을 커버하는 것을 특징으로 하는 블록코일모터.
KR1020230194098A 2023-12-28 2023-12-28 블록코일 모터 Active KR102886001B1 (ko)

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