KR101022629B1 - Winding Structure of Motor and Generator Coil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수개의 영구자석과 코일을 다수개의 동심원 상에 배치시킨 모터 및 발전기에 있어서 코일을 신속하고 용이하게 권선하는 방법에 관한 것으로서, 중심축, 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 회전자는 동심원을 이루며 배치되는 복수의 영구자석을 갖으며, 상기 고정자는 동심원을 이루며 배치되는 복수의 고정링, 상기 고정링을 중심으로 서로 대향하여 위치하는 외부 슬롯 및 내부 슬롯을 갖는 모터에 있어서, 코일을 권선하는 방법으로서, 상기 외부 슬롯의 둘레와 상기 내부 슬롯의 둘레의 합과 같은 둘레로 코일을 권선하는 단계; 상기 권선된 코일의 일부를 서로 대향하는 상기 외부 슬롯 및 상기 내부 슬롯 중 하나에 걸치는 단계; 및 상기 권선된 코일의 나머지를 상기 외부 슬롯 및 상기 내부 슬롯 중 다른 하나에 걸치는 단계를 포함하는 모터 및 발전기 코일 권선 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 영구자석이 고정자에 고정되고 슬롯이 회전자에 위치하는 경우에도 적용된다.The present invention relates to a method for quickly and easily winding a coil in a motor and a generator in which a plurality of permanent magnets and coils are disposed on a plurality of concentric circles. The present invention includes a central axis, a rotor and a stator, and the rotor includes concentric circles. In the motor having a plurality of permanent magnets arranged in a constituent shape, the stator is a plurality of fixed rings arranged in a concentric circle, the outer slot and the inner slot positioned opposite to each other about the fixing ring, winding the coil A method, comprising: winding a coil about a perimeter such as the sum of a perimeter of the outer slot and a perimeter of the inner slot; Spreading a portion of the wound coil over one of the outer slot and the inner slot facing each other; And extending the rest of the wound coil to the other one of the outer slot and the inner slot. The invention also applies to the case where the permanent magnet is fixed to the stator and the slot is located on the rotor.
모터, 코일, 권선 Motor, coil, winding
Description
본 발명은 다수개의 영구자석과 코일을 다수개의 동심원 상에 배치시킨 모터 및 발전기에 있어서 코일을 용이하게 권선하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of easily winding a coil in a motor and a generator in which a plurality of permanent magnets and coils are disposed on a plurality of concentric circles.
기존 모터 및 발전기의 경우 모터 또는 발전기의 중심축과 회전하는 회전자와 고정된 고정자로 나눌 수 있다.Conventional motors and generators can be divided into a central axis of the motor or generator and a rotating rotor and a fixed stator.
일예로서, 모터의 회전자 또는 고정자에 영구자석 또는 자기장을 발생시키는 여자코일이 부착된다. 통상적인 모터의 경우 중심축을 기준으로 안쪽에 여자코일이 위치하면 바깥쪽은 영구자석이 위치하거나 반대로 안쪽에 영구자석이 위치하면 바깥쪽은 여자코일이 위치하는 구조로 되어 있다. As an example, an excitation coil for generating a permanent magnet or a magnetic field is attached to the rotor or stator of the motor. In the case of a conventional motor, if the excitation coil is located inside the center axis, the permanent magnet is located outside, or if the permanent magnet is located inside, the excitation coil is located outside.
이는 영구자석의 단면과 여자코일의 단면이 일대일(1:1)로 대응하여 여자코일에서 발생하는 전기자기장과 대응하는 영구자석의 인력 또는 척력을 이용하여 모터의 회전자를 구동하게 되어 있다. 이는 영구자석과 여자코일이 발생시킬 수 있는 자력의 한쪽 면만을 사용하므로 자석과 여자코일이 발생할 수 있는 최대 자력의 50% 정도의 자력만을 사용한다 하겠다. 이는 기존의 모터가 가지고 있는 구조적인 형태에 기인하므로 인하여 영구자석의 크기를 무한히 크게 제작하는데 한계가 있고 일정크기 이상이 되면 자력의 세기 역시 증가하지 않으므로 인하여 고효율,고출력, 대용량의 모터 제작에 한계가 있어 왔다.This is because the cross section of the permanent magnet and the cross section of the excitation coil correspond to one-to-one (1: 1) to drive the rotor of the motor using the attraction or repulsive force of the permanent magnet corresponding to the electric magnetic field generated from the excitation coil. It uses only one side of the magnetic force that the permanent magnet and the excitation coil can generate, so it uses only about 50% of the maximum magnetic force that the magnet and the excitation coil can generate. Due to the structural shape of the existing motor, there is a limit to making the size of the permanent magnet infinitely large, and if it exceeds a certain size, the strength of the magnetic force does not increase. It has been.
이러한 문제를 극복하기 위하여 다수개의 영구자석과 코일을 다수의 동심원 상에 방사형으로 배치시키는 모터를 고려하여 볼 수 있다. 그러나, 이러한 모터의 경우 다수개의 코일을 권선하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다. 이러한 문제점은 다수개의 영구자석과 코일을 다수의 동심원 상에 배치시키는 발전기에서도 동일하다.In order to overcome this problem, it is possible to consider a motor in which a plurality of permanent magnets and coils are radially disposed on a plurality of concentric circles. However, such a motor has a problem that it is not easy to winding a plurality of coils. This problem is the same for a generator that places a plurality of permanent magnets and coils on a plurality of concentric circles.
본 발명은 다수개의 영구자석과 코일을 다수개의 동심원 상에 방사형으로 배치시킨 모터 및 발전기에 있어서 코일을 신속하고 용이하게 권선하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for quickly and easily winding a coil in a motor and a generator in which a plurality of permanent magnets and coils are radially disposed on a plurality of concentric circles.
상술한 문제점을 극복하기 위해 본 발명은, 중심축, 회전자 및 고정자를 포함하고, 상기 회전자는 동심원을 이루며 배치되는 복수의 영구자석을 갖으며, 상기 고정자는 동심원을 이루며 배치되는 복수의 고정링, 상기 고정링을 중심으로 서로 대향하여 위치하는 외부 슬롯 및 내부 슬롯을 갖는 모터 및 발전기에 있어서, 코일을 권선하는 방법으로서, 상기 외부 슬롯의 둘레와 상기 내부 슬롯의 둘레의 합과 같은 둘레로 코일을 권선하는 단계; 상기 권선된 코일의 일부를 서로 대향하는 상기 외부 슬롯 및 상기 내부 슬롯 중 하나에 걸치는 단계; 및 상기 권선된 코일의 나머지를 상기 외부 슬롯 및 상기 내부 슬롯 중 다른 하나에 걸치는 단계를 포함하는 모터 및 발전기 코일 권선 방법을 제공한다.In order to overcome the above-mentioned problems, the present invention includes a central axis, a rotor and a stator, the rotor has a plurality of permanent magnets arranged in a concentric circle, the stator is a plurality of fixed rings arranged in a concentric circle A motor and a generator having an outer slot and an inner slot positioned opposite each other with respect to the fixing ring, wherein the coil is wound, wherein the coil is wound around the outer slot and the sum of the circumferences of the inner slot. Winding the wire; Spreading a portion of the wound coil over one of the outer slot and the inner slot facing each other; And extending the rest of the wound coil to the other one of the outer slot and the inner slot.
또한, 본 발명은 영구자석이 고정자에 고정되고 외부 슬롯 및 내부 슬롯가 회전자에 위치하는 경우에도 적용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied even when the permanent magnet is fixed to the stator and the outer slot and the inner slot are located in the rotor.
코일을 권선하는 단계 이후에, 권선된 코일을 '8'자로 꼬는 단계를 더 포함할 수 있다.After winding the coil, the method may further include twisting the wound coil as '8'.
그리고, 서로 대향되어 위치하는 외부 슬롯 및 내부 슬롯에 걸쳐진 코일의 말단을 다른 서로 대향되어 위치하는 외부 슬롯 및 내부 슬롯에에 걸쳐진 코일의 말단과 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include connecting the ends of the coils that extend across the outer and inner slots facing each other with the ends of the coils that span the outer and inner slots that face each other.
상술한 본 발명에 따르면, 다수의 슬롯에 신속하고 용이하게 코일을 권선할 수 있다.According to the present invention described above, the coil can be wound quickly and easily in a plurality of slots.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 모터 및 발전기 코일 권선 방법이 수행되는 장치의 일예로서 모터의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 모터(100)는 중심축(110), 중심축(110)에 고정되어 중심축(110)을 회전시키는 회전자(120), 및 고정자(130)를 포함한다. 모터(100)의 내부 구조를 상세하게 기술하기 위하여 모터 케이스 등은 도시되지 않는다.1 is an exploded perspective view of a motor as an example of an apparatus in which a motor and a generator coil winding method according to the present invention are performed. Referring to FIG. 1, the
도 2는 회전자(120)를 상세하게 도시한다. 도 2를 참조하면, 회전자(120)는 중심축(110)에 고정되는 회전 원반(121), 회전 원반(121) 상에서 중심축(110)을 중심으로 다수의 동심원을 이루며 돌출된 복수의 회전 돌출부(122)를 포함한다. 각각의 회전 돌출부(122) 사이에는 서로 이격된 복수의 영구자석(123)이 고정된다. 즉, 영구자석(123)들은 중심축(110)을 중심으로 복수의 동심원을 이루며 배치된다. 그리고, 영구자석(123)들은 중심축(110)을 중심으로 방사상으로 배치된다.2 shows the
도 3은 고정자(130)를 상세하게 도시한다. 설명의 편의를 위해 고정자(130)의 일부만이 도시된다. 도 3을 참조하면, 고정자(130)는 모터 케이스 등에 고정되 는 고정 링(131), 고정 링(131)에서 외측으로 돌출되어 형성된 외부 슬롯(132) 및 고정 링(131)에서 내측으로 돌출되어 형성된 내부 슬롯(133)을 포함한다. 외부 슬롯(132) 및 내부 슬롯(133)들은 중심축(110)을 중심으로 복수의 동심원을 이루며 배치된다. 외부 슬롯(132)은 내부 슬롯(133)에 비해 약간 큰 크기를 갖는다. 외부 슬롯(132) 및 내부 슬롯(133)에는 후술할 코일(140)이 권선된다. 3 shows the
도 1 내지 도 3의 구성을 갖는 모터(100)에서 복수의 영구자석(123)이 위치하는 동심원과 복수의 코일(140)이 위치하는 동심원은 교대로 배치된다. 코일(140)에 전원이 인가되면, 인접한 영구자석(123)과 코일(140)은 인력 또는 척력을 발생시키고, 전기 에너지가 회전 에너지로 변환된다. 이러한 구성의 모터(100)에서 영구자석(123)의 양면에서의 자기장을 이용할 수 있어 높은 효율을 얻을 수 있고, 각각의 코일(140)의 크기가 작아져서 대형 모터를 제작할 수 있다.In the
도 1 내지 도 3에서 영구자석(123)은 회전자(120)에 고정되고 코일(140)은 고정자(130)에 권선되는 것으로 기재되었지만, 영구자석이 고정자에 고정되고 코일이 회전자에 권선되는 것도 가능하다.1 to 3, the
이하에서는 상술한 구성을 가진 모터(100)에서 코일(140)을 권선하는 과정의 일 실시예를 개시한다.Hereinafter, an embodiment of a process of winding the
도 4a를 참조하면, 코일(140)은 임시 코일 권선심(150) 둘레에 고리 모양으로 권선된다. 임시 코일 권선심(150)의 둘레는 외부 슬롯(132)의 둘레와 내부 슬롯(133)의 둘레의 합과 같다. 권선이 완료되면, 코일(140)은 임시 코일 권선심(150)으로부터 벗겨진다.Referring to FIG. 4A, the
도 4b를 참조하면, 임시 코일 권선심(150)으로부터 벗겨진 코일(140)의 일부는 서로 대향하는 외부 슬롯(132) 및 내부 슬롯(133) 중 하나에 걸쳐진다. 그리고, 도 4c를 참조하면, 코일(140)의 나머지는 외부 슬롯(132) 및 내부 슬롯(133) 중 다른 하나에 걸쳐진다. 코일(140)의 양 말단은 전원 또는 다른 외부 슬롯 및 내부 슬롯에 걸쳐진 코일의 말단과 연결된다. Referring to FIG. 4B, a portion of the
상술한 도 4a 내지 4c의 경우는 서로 대칭되어 위치하는 슬롯(132, 133)에 대향하는 영구자석의 자극이 서로 같은 경우 적용된다. 이러한 경우, 외부 슬롯(132)과 외부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에 인력이 작용하면 내부 슬롯(133)과 내부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에도 인력이 작용하고, 외부 슬롯(132)과 외부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에 척력이 작용하면 내부 슬롯(133)과 내부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에도 척력이 작용한다.4A to 4C described above, the magnetic poles of the permanent magnets facing the
한편, 이하에서는 상술한 구성을 가진 모터(100)에서 코일(140)을 권선하는 과정의 다른 실시예를 개시한다.Meanwhile, hereinafter, another embodiment of a process of winding the
도 5a를 참조하면, 코일(140)은 임시 코일 권선심(150) 둘레에 고리 모양으로 권선된다. 임시 코일 권선심(150)의 둘레는 외부 슬롯(132)의 둘레와 내부 슬롯(133)의 둘레의 합과 같다. 권선이 완료되면, 코일(140)은 임시 코일 권선심(150)으로부터 벗겨진다.Referring to FIG. 5A, the
도 5b를 참조하면, 임시 코일 권선심(150)으로부터 벗겨진 코일(140)은 '8'자로 꼬아져서 일부가 서로 대향하는 외부 슬롯(132) 및 내부 슬롯(133) 중 하나에 걸쳐진다. 그리고, 도 5c를 참조하면, 코일(140)의 나머지는 외부 슬롯(132) 및 내 부 슬롯(133) 중 다른 하나에 걸쳐진다. 코일(140)의 양 말단은 전원 또는 다른 외부 슬롯 및 내부 슬롯에 걸쳐진 코일의 말단과 연결된다. Referring to FIG. 5B, the
상술한 도 5a 내지 5c의 경우는 서로 대칭되어 위치하는 슬롯(132, 133)에 대향하는 영구자석의 자극이 서로 같은 경우 적용된다. 이러한 경우, 외부 슬롯(132)과 외부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에 인력이 작용하면 내부 슬롯(133)와 내부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에도 인력이 작용하고, 외부 슬롯(132)과 외부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에 척력이 작용하면 내부 슬롯(133)과 내부 슬롯에 대향하는 영구자석 사이에도 척력이 작용한다.5A to 5C described above, the magnetic poles of the permanent magnets facing the
상술한 실시예에 따르면, 다수의 슬롯(133)에 신속하고 용이하게 코일을 권선할 수 있다.According to the embodiment described above, the coil can be wound quickly and easily in the plurality of
상술한 실시예서는 모터에 대하여 기술하였지만, 발전기에 있어서도 동일하게 적용될 수 있다.Although the above embodiment has been described with respect to a motor, the same can be applied to a generator.
비록 본 발명이 상술한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-described preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention, all such changes and modifications being attached It is obvious that it belongs to the scope of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 모터 코일 권선 방법이 수행되는 모터의 분해 사시도,1 is an exploded perspective view of a motor in which a motor coil winding method according to the present invention is performed;
도 2는 도 1에서 회전자의 사시도,Figure 2 is a perspective view of the rotor in Figure 1,
도 3은 도 1에서 고정자의 사시도,3 is a perspective view of the stator in FIG. 1, FIG.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 코일 권선 방법을 설명하는 도면, 및4A to 4C are diagrams for explaining a motor coil winding method according to an embodiment of the present invention, and
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 코일 권선 방법을 설명하는 도면.5a to 5c illustrate a motor coil winding method according to another embodiment of the present invention.
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