KR102487169B1

KR102487169B1 - 구동모터의 스테이터

Info

Publication number: KR102487169B1
Application number: KR1020160171859A
Authority: KR
Inventors: 한동연; 심요섭; 이정우; 조형준
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2023-01-10
Also published as: DE102017222612A1; CN108233564B; US20200212748A1; US11038393B2; CN108233564A; US20180175692A1; US10637316B2; KR20180069561A

Abstract

구동모터의 스테이터가 개시된다. 개시된 구동모터의 스테이터는 8극 48슬롯의 스테이터 코어에서, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정할 때, U1, U4, V1, V4, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, U2, U3, V2, V3, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향일 수 있다.

Description

구동모터의 스테이터 {STATOR FOR DRIVING MOTOR}

본 발명의 실시 예는 친환경 차량용 구동모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차 및 하이브리드 자동차의 동력원으로 사용되는 구동모터의 스테이터에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 자동차로 불리우는 하이브리드 차량 또는 전기 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 전기 모터(이하에서는 "구동모터" 라고 한다)에 의해 구동력을 발생시킬 수 있다.

하이브리드 차량은 구동모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나 엔진과 모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다.

예를 들면, 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 구동모터는 대부분 영구자석형 동기모터(permanent magnet synchronous motor: PMSM)를 사용한다.

이와 같이 친환경 자동차의 동력원으로 이용되는 영구자석형 동기모터로서의 구동모터는 기본적으로, 자속을 발생시키는 스테이터와, 그 스테이터와 일정 공극을 두고 배치되며 회전 운동을 하는 로터와, 그 로터에 설치되는 영구자석으로 구성된다.

여기서, 스테이터는 스테이터 코어의 내주 측에 다수의 슬롯들을 형성하고 있으며, 그 슬롯 내에는 스테이터 코일이 권선되어 있다. 이에 스테이터 코일에 교류 전류를 인가하게 되면, 스테이터 코어가 전자석화 되고, 그 전자석화 된 스테이터 코어와 영구자석의 N극 S극에 의한 스테이터 코어와 영구자석의 인력 및 척력으로서 구동모터는 회전토크를 발생시킬 수 있다.

한편, 스테이터에 구비되는 스테이터 코일의 권선 경로는 구동모터의 설계에 따라 직렬 또는 병렬회로를 구성한다. 또한, 스테이터가 교번자장을 발생시키도록 스테이터 코일의 권선 경로를 따라 흐르는 전류의 방향이 반전될 수 있다.

종래 기술의 스테이터 코일 권선은 일정한 규칙으로 교번자장을 발생시킬 수 있도록 코일의 in/out 방향이 설정된다. 하지만 상기와 같이 in/out 방향이 설정된 스테이터 코일의 권선은 그 스테이터 코일의 상 인출부 저항이 지나치게 높을 수 있다. 또한 상 인출부 저항의 편차 발생 시에는 스테이터 코일의 상 간 인가전원 불균형(전류 불균형), 저항 불균형, 토크 불균형 및 토크 리플에 의한 모터의 성능 저하를 초래할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선함으로써 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 구동모터의 스테이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터는, 8극 48슬롯의 스테이터 코어에서, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정할 때, U1, U4, V1, V4, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, U2, U3, V2, V3, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, 상기 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4) 스테이터 코일의 인출부 길이(mm)가 인출부 저항과 동일할 때, U,V 상의 병렬 권선에서, 상기 U1,V1 상의 인출 길이는 118이고, 상기 U2,V2 상의 인출 길이는 196이며, 상기 U3,V3 상의 인출 길이는 511이고, 상기 U4,V4 상의 인출 길이는 432일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, U,V 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 (U3,V3 상의 인출 길이-U1,V1 상의 인출 길이)의 393일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, 상기 V,W 상의 병렬 권선에서, 상기 V1,W1 상의 인출 길이는 92이고, 상기 V2,W2 상의 인출 길이는 223이며, 상기 V3,W3 상의 인출 길이는 537이고, 상기 V4,W4 상의 인출 길이는 406일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, V,W 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 (V3,W3 상의 인출 길이-V1,W1 상의 인출 길이)의 445일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, 상기 U,W 상의 병렬 권선에서, 상기 U1,W1 상의 인출 길이는 105이고, 상기 U2,W2 상의 인출 길이는 209이며, 상기 U3,W3 상의 인출 길이는 524이고, 상기 U4,W4 상의 인출 길이는 419일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, U,W 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 (U3,W3 상의 인출 길이-U1,W1 상의 인출 길이)의 419일 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터는, 8극 48슬롯의 스테이터 코어에서, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정할 때, 상기 U1, U4, V2, V3, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, 상기 U2, U3, V1, V4, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, 상기 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4) 스테이터 코일의 인출부 길이(mm)가 인출부 저항과 동일할 때, U,V 상의 병렬 권선에서, 상기 U1,V1 상의 인출 길이는 641이고, 상기 U2,V2 상의 인출 길이는 615이며, 상기 U3,V3 상의 인출 길이는 615이고, 상기 U4,V4 상의 인출 길이는 641일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, U,V 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 (U1,V1 상의 인출 길이-U2,V2 상의 인출 길이), (U1,V1 상의 인출 길이-U3,V3 상의 인출 길이), (U4,V4 상의 인출 길이-U2,V2 상의 인출 길이) 및 (U4,V4 상의 인출 길이-U3,V3 상의 인출 길이)의 26일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, 상기 V,W 상의 병렬 권선에서, 상기 V1,W1 상의 인출 길이는 615이고, 상기 V2,W2 상의 인출 길이는 641이며, 상기 V3,W3 상의 인출 길이는 641이고, 상기 V4,W4 상의 인출 길이는 615일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터에 있어서, V,W 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 (V2,W2 상의 인출 길이-V1,W1 상의 인출 길이), (V2,W2 상의 인출 길이-V4,W4 상의 인출 길이), (V3,W3 상의 인출 길이-V1,W1 상의 인출 길이) 및 (V3,W3 상의 인출 길이-V4,W4 상의 인출 길이)의 26일 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 각 상의 인출부 길이가 최소이고 인출부 저항 또한 최소치인 결선 방향으로 각 상의 코일을 결선 함에 따라, 각 상의 병렬 권선 간 인출부 저항을 최소화하며, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선함으로써 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 각 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 편차를 최소화하는 결선 방향으로 각 상의 코일을 결선 함에 따라, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선하여 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터에 적용되는 스테이터 코일의 결선 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터에 적용되는 스테이터 코일의 권선 방향 별 인출부 길이를 나타내 보인 표이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터에 적용되는 스테이터 코일의 인출부 저항 최소화 결선 패턴을 나타내 보인 표이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터에 적용되는 스테이터 코일의 인출부 저항 편차 최소화 결선 패턴을 나타내 보인 표이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터에 적용되는 스테이터 코일의 결선 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터(100)는 친환경 자동차에서 전기 에너지로 구동력을 얻는 하이브리드 차량 및/또는 전기 자동차용 구동모터에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 구동모터는 영구자석형 동기모터(permanent magnet synchronous motor: PMSM)에 적용될 수 있다. 이러한 구동모터는 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터(100)와, 그 스테이터(100)와 일정 공극을 두고 배치되는 로터(도면에 도시되지 않음)와, 그 로터에 설치되는 다수 개의 영구자석(도면에 도시되지 않음)을 포함하고 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예가 친환경 자동차에 채용되는 구동모터로서 영구자석형의 동기모터에 적용되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 영구자석형 동기모터라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다

여기서, 상기 스테이터(100)는 다수 매의 강판들이 적층된 스테이터 코어(10)를 포함하고 있다. 상기 스테이터 코어(10)는 중공의 원통 형상으로 형성된다. 상기 스테이터 코어(10)의 중공에는 로터(도면에 도시되지 않음)가 배치된다.

상기 스테이터 코어(10)에는 원주 방향을 따라 다수 개의 슬롯들이 중심 축을 향해 형성된다. 즉, 상기 스테이터 코어(10)에는 자극의 수 곱하기 상의 수의 배수개의 슬롯들을 포함하고 있다. 그리고 상기 슬롯들에는 분포권 타입의 스테이터 코일이 권선된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 구동모터의 스테이터(100)는 일 예로서, 8극 48슬롯의 스테이터 코어(10)를 포함하며, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일을 스테이터 코어(10)의 슬롯들에 권선한 구조로 이루어진다.

상기 48개의 슬롯(1~48)은 스테이터 코어(10)의 중공으로부터 방사 상으로 형성된다. 또한 상기 48 개의 슬롯(1~48) 각각의 형상은 동일할 수 있다.

그리고 상기 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)은 스테이터 코일에 서로 다른 경로로 전류가 흐름으로써 전자석화 된 스테이터 코어(10)의 N극 및 S극의 위치가 서로 다른 상을 의미한다.

본 발명의 실시 예에서는 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 각각 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정하였을 때를 기준으로 한다.

예를 들어, 상기 U1 상의 코일은 1번 슬롯에 인서트 되고, V1 상의 코일은 5번 슬롯에 인서트 되며, W1 상의 코일은 9번 슬롯에 인서트 된다. 상기 U2 상의 코일은 13번 슬롯에 인서트 되고, V2 상의 코일은 17번 슬롯에 인서트 되며, W2 상의 코일은 21번 슬롯에 인서트 된다. 상기 U3 상의 코일은 25번 슬롯에 인서트 되고, V3 상의 코일은 29번 슬롯에 인서트 되며, W3 상의 코일은 33번 슬롯에 인서트 된다. 그리고 상기 U4 상의 코일은 37번 슬롯에 인서트 되고, V4 상의 코일은 41번 슬롯에 인서트 되며, W4 상의 코일은 45번 슬롯에 인서트 된다.

또한, 상기에서와 같은 U1~U4 상을 포함하는 U 상의 코일은 6번 슬롯으로 인출되며, V1~V4 상을 포함하는 V 상의 코일은 9번 슬롯으로 인출되고, W1~W4 상을 포함하는 W 상의 코일은 12번 슬롯으로 인출될 수 있다.

도 2에서는 U1~U4, V1~V4, W1~W4 상의 코일이 상기한 바와 같은 각각의 슬롯으로 인서트 되며, 3상(U,V,W) 상의 각 인출 슬롯으로 인출될 때의 코일 결선 방향(시계 방향 및 반 시계 방향)에 따른 인출부 피치 및 인출부 길이(mm)를 나타내고 있다. 여기서 상기 인출부 길이는 각 상 코일의 병렬 권선 간 인출부 저항과 동일함을 의미한다.

상기에서와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터(100)는 스테이터 코일의 각 상 병렬 권선 간 인출부 저항을 최소화하며, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선함으로써 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있는 스테이터 코일의 결선 구조를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 도 2 및 도 3에서와 같이, U1, U4, V1, V4, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, U2, U3, V2, V3, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향으로 설정할 수 있다.

상기와 같은 U,V 상의 병렬 권선에서, U1,V1 상의 인출 길이는 118이고, U2,V2 상의 인출 길이는 196이며, U3,V3 상의 인출 길이는 511이고, U4,V4 상의 인출 길이는 432이다.
즉, 인출 길이를 피치(pitch)로 설정할 때, 상기 U, V 상의 병렬 권선에서, U1, V1 상의 인출 길이는 9이고, U2, V2 상의 인출 길이는 15이며, U3, V3 상의 인출 길이는 39이고, U4, V4 상의 인출 길이는 33이다.

상기 U1,V1 상의 병렬 권선에서는 U1 상의 코일을 1번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V1 상의 코일을 5번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 118이다(도면에서의 케이스 1). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

상기 U2,V2 상의 병렬 권선에서는 U2 상의 코일을 13번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V2 상의 코일을 17번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 196이다(도면에서의 케이스 4). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또는 최소치임을 알 수 있다.

상기 U3,V3 상의 병렬 권선에서는 U3 상의 코일을 25번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V3 상의 코일을 29번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 511이다(도면에서의 케이스 2). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

그리고, U4,V4 상의 병렬 권선에서는 U4 상의 코일을 37번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V4 상의 코일을 41번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 432이다(도면에서의 케이스 3). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

더 나아가, 상기한 바와 같은 U,V 상의 병렬 권선에서 인출부 저항 최소 편차는 {U3,V3 상의 인출 길이(511)-U1,V1 상의 인출 길이(118)}의 393임을 알 수 있다.

상기와 같은 V,W 상의 병렬 권선에서, V1,W1 상의 인출 길이는 92이고, V2,W2 상의 인출 길이는 223이며, V3,W3 상의 인출 길이는 537이고, V4,W4 상의 인출 길이는 406이다.
즉, 인출 길이를 피치(pitch)로 설정할 때, 상기 V, W 상의 병렬 권선에서, V1, W1 상의 인출 길이는 7이고, V2, W2 상의 인출 길이는 17이며, V3, W3 상의 인출 길이는 41이고, V4, W4 상의 인출 길이는 31이다.

상기 V1,W1 상의 병렬 권선에서는 V1 상의 코일을 5번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W1 상의 코일을 9번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 92이다(도면에서의 케이스 1). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

상기 V2,W2 상의 병렬 권선에서는 V2 상의 코일을 17번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W2 상의 코일을 21번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 223이다(도면에서의 케이스 4). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

상기 V3,W3 상의 병렬 권선에서는 V3 상의 코일을 29번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W3 상의 코일을 33번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 537이다(도면에서의 케이스 4). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

그리고, V4,W4 상의 병렬 권선에서는 V4 상의 코일을 41번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W4 상의 코일을 45번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 406이다(도면에서의 케이스 1). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

더 나아가, 상기한 바와 같은 V,W 상의 병렬 권선에서 인출부 저항 최소 편차는 {V3,W3 상의 인출 길이(537)-V1,W1 상의 인출 길이(92)}의 445임을 알 수 있다.

상기와 같은 U,W 상의 병렬 권선에서, U1,W1 상의 인출 길이는 105이고, U2,W2 상의 인출 길이는 209이며, U3,W3 상의 인출 길이는 524이고, U4,W4 상의 인출 길이는 419이다.
즉, 인출 길이를 피치(pitch)로 설정할 때, 상기 U, W 상의 병렬 권선에서, U1, W1 상의 인출 길이는 8이고, U2, W2 상의 인출 길이는 16이며, U3, W3 상의 인출 길이는 40이고, U4, W4 상의 인출 길이는 32이다.

상기 U1,W1 상의 병렬 권선에서는 U1 상의 코일을 1번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W1 상의 코일을 9번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 105이다(도면에서의 케이스 1). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

상기 U2,W2 상의 병렬 권선에서는 U2 상의 코일을 13번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W2 상의 코일을 21번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 209이다(도면에서의 케이스 4). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

상기 U3,W3 상의 병렬 권선에서는 U3 상의 코일을 25번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W3 상의 코일을 33번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 524이다(도면에서의 케이스 2). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

그리고, 상기 U4,W4 상의 병렬 권선에서는 U4 상의 코일을 37번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W4 상의 코일을 45번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 419이다(도면에서의 케이스 3). 이 경우 본 케이스에서는 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들 대비 최소 길이이며, 인출부 저항 또한 최소치임을 알 수 있다.

더 나아가, 상기한 바와 같은 U,W 상의 병렬 권선에서 인출부 저항 최소 편차는 {U3,W3 상의 인출 길이(524)-U1,W1 상의 인출 길이(105)}의 419임을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일 결선 구조에서와 같이, 각 상의 인출부 길이가 최소이고 인출부 저항 또한 최소치인 결선 방향(인출 방향)으로 각 상의 코일을 결선 함에 따라, 각 상의 병렬 권선 간 인출부 저항을 최소화하며, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선함으로써 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 구동모터의 스테이터(100)는 스테이터 코일의 각 상 병렬 권선 간 인출부 저항 편차를 최소화하며, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선함으로써 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있는 스테이터 코일의 결선 구조를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 도 2 및 도 4에서와 같이, U1, U4, V2, V3, W1, W4 상의 권선 인출 방향을 시계 방향으로 설정하고, U2, U3, V1, V4, W2, W3 상의 권선 인출 방향을 반 시계 방향으로 설정할 수 있다.

상기와 같은 U,V 상의 병렬 권선에서, U1,V1 상의 인출 길이는 641이고, U2,V2 상의 인출 길이는 615이며, U3,V3 상의 인출 길이는 615이고, U4,V4 상의 인출 길이는 641이다.
즉, 인출 길이를 피치(pitch)로 설정할 때, 상기 U, V 상의 병렬 권선에서, U1, V1 상의 인출 길이는 49이고, U2, V2 상의 인출 길이는 47이며, U3, V3 상의 인출 길이는 47이고, U4, V4 상의 인출 길이는 49이다.

상기 U1,V1 상의 병렬 권선에서는 U1 상의 코일을 1번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V1 상의 코일을 5번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 641이다(도면에서의 케이스 2).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 1, 케이스 3)에서 U1,V1 상의 인출부 길이가 641보다 작음에도 U1,V1 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 U1,V1 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 3의 경우는 U1 상의 인출부 길이가 케이스 2 보다 길기 때문에, U1,V1 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 U2,V2 상의 병렬 권선에서는 U2 상의 코일을 13번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V2 상의 코일을 17번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 615이다(도면에서의 케이스 3).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스 4에서 U2,V2 상의 인출부 길이가 615보다 작음에도 U2,V2 상의 병렬 결선 방향을 그 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 U2,V2 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 2의 경우는 U2 상의 인출부 길이가 케이스 3 보다 길기 때문에, U2,V2 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 U3,V3 상의 병렬 권선에서는 U3 상의 코일을 25번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V3 상의 코일을 29번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 615이다(도면에서의 케이스 1).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스 2에서 U3,V3 상의 인출부 길이가 615보다 작음에도 U3,V3 상의 병렬 결선 방향을 그 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 U3,V3 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 4의 경우는 U3 상의 인출부 길이가 케이스 1 보다 길기 때문에, U3,V3 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 U4,V4 상의 병렬 권선에서는 U4 상의 코일을 37번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, V4 상의 코일을 41번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 641이다(도면에서의 케이스 4).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 1, 케이스 3)에서 U4,V4 상의 인출부 길이가 641보다 작음에도 U4,V4 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 U4,V4 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 1의 경우는 U4 상의 인출부 길이가 케이스 4 보다 길기 때문에, U4,V4 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

여기서, 상기한 바와 같은 U,V 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 {U1,V1 상의 인출 길이(641)-U2,V2 상의 인출 길이(615)}, (U1,V1 상의 인출 길이(641)-U3,V3 상의 인출 길이(615)}, (U4,V4 상의 인출 길이(641)-U2,V2 상의 인출 길이(615)} 및 {U4,V4 상의 인출 길이(641)-U3,V3 상의 인출 길이(615)}의 26임을 알 수 있다.

상기와 같은 V,W 상의 병렬 권선에서, V1,W1 상의 인출 길이는 615이고, V2,W2 상의 인출 길이는 641이며, V3,W3 상의 인출 길이는 641이고, V4,W4 상의 인출 길이는 615이다.
즉, 인출 길이를 피치(pitch)로 설정할 때, 상기 V, W 상의 병렬 권선에서, V1, W1 상의 인출 길이는 47이고, V2, W2 상의 인출 길이는 49이며, V3, W3 상의 인출 길이는 49이고, V4, W4 상의 인출 길이는 47이다.

상기 V1,W1 상의 병렬 권선에서는 V1 상의 코일을 5번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W1 상의 코일을 9번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 615이다(도면에서의 케이스 3).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스 1에서 V1,W1 상의 인출부 길이가 615보다 작음에도 V1,W1 상의 병렬 결선 방향을 그 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 V1,W1 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 2의 경우는 W1 상의 인출부 길이가 케이스 3 보다 길기 때문에, V1,W1 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 V2,W2 상의 병렬 권선에서는 V2 상의 코일을 17번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W2 상의 코일을 21번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 641이다(도면에서의 케이스 2).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 3, 케이스 4)에서 V2,W2 상의 인출부 길이가 641보다 작음에도 V2,W2 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 V2,W2 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 3의 경우는 W2 상의 인출부 길이가 케이스 2 보다 길기 때문에, V2,W2 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 V3,W3 상의 병렬 권선에서는 V3 상의 코일을 29번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W3 상의 코일을 33번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 641이다(도면에서의 케이스 2).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 3, 케이스 4)에서 V3,W3 상의 인출부 길이가 641보다 작음에도 V3,W3 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 V3,W3 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 3의 경우는 W3 상의 인출부 길이가 케이스 2 보다 길기 때문에, V3,W3 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

상기 V4,W4 상의 병렬 권선에서는 V4 상의 코일을 41번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 9번 슬롯의 V상 인출부로 인출하고, W4 상의 코일을 45번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 615이다(도면에서의 케이스 3).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스 1에서 V4,W4 상의 인출부 길이가 615보다 작음에도 V4,W4 상의 병렬 결선 방향을 그 케이스로 설정하지 않은 이유는 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스를 V4,W4 상의 병렬 결선 방향으로 설정하기 위함이다.

그리고 상기 인출부 저항의 최소 편차를 갖는 케이스 2의 경우는 W4 상의 인출부 길이가 케이스 3 보다 길기 때문에, V4,W4 상의 병렬 결선 방향으로 설정하지 않은 것이다.

여기서, 상기한 바와 같은 V,W 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 {V2,W2 상의 인출 길이(641)-V1,W1 상의 인출 길이(615)}, (V2,W2 상의 인출 길이(641)-V4,W4 상의 인출 길이(615)}, (V3,W3 상의 인출 길이(641)-V1,W1 상의 인출 길이(615)} 및 {V3,W3 상의 인출 길이(641)-V4,W4 상의 인출 길이(615)}의 26임을 알 수 있다.

상기 U1,W1 상의 병렬 권선에서는 U1 상의 코일을 1번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W1 상의 코일을 9번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 105이다(도면에서의 케이스 1).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 2, 케이스 3)에서와 같이, U1,W1 상의 인출부 길이에 따른 저항 편차가 작음에도 U1,W1 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 이들 케이스에 따른 U1,W1 상의 코일 결선 시, 다른 상의 코일과 꼬이는 문제가 발생하기 때문이다.

상기 U2,W2 상의 병렬 권선에서는 U2 상의 코일을 13번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W2 상의 코일을 21번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 209이다(도면에서의 케이스 4).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 2, 케이스 3)에서와 같이, U2,W2 상의 인출부 길이에 따른 저항 편차가 작음에도 U2,W2 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 이들 케이스에 따른 U2,W2 상의 코일 결선 시, 다른 상의 코일과 꼬이는 문제가 발생하기 때문이다.

상기 U3,W3 상의 병렬 권선에서는 U3 상의 코일을 25번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W3 상의 코일을 33번 슬롯에서 반 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 524이다(도면에서의 케이스 2).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 1, 케이스 4)에서와 같이, U3,W3 상의 인출부 길이에 따른 저항 편차가 작음에도 U3,W3 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 이들 케이스에 따른 U3,W3 상의 코일 결선 시, 다른 상의 코일과 꼬이는 문제가 발생하기 때문이다.

상기 U4,W4 상의 병렬 권선에서는 U4 상의 코일을 37번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 6번 슬롯의 U상 인출부로 인출하고, W4 상의 코일을 45번 슬롯에서 시계 방향으로 결선하며, 12번 슬롯의 W상 인출부로 인출할 때의 인출부 길이가 419이다(도면에서의 케이스 3).

이 경우, 다른 결선 방향(인출 방향)의 케이스들(케이스 1, 케이스 4)에서와 같이, U4,W4 상의 인출부 길이에 따른 저항 편차가 작음에도 U4,W4 상의 병렬 결선 방향을 이들 케이스로 설정하지 않은 이유는 이들 케이스에 따른 U4,W4 상의 코일 결선 시, 다른 상의 코일과 꼬이는 문제가 발생하기 때문이다.

여기서, 상기 U,W 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 최소 편차는 {U3,W3 상의 인출 길이(524)-U1,W1 상의 인출 길이(105)}의 419임을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일 결선 구조에서와 같이, 각 상의 병렬 권선 간 인출부 저항 편차를 최소화하는 결선 방향(인출 방향)으로 각 상의 코일을 결선함에 따라, 각 상의 인출부 저항 불균형을 개선하여 구동모터의 성능을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1~45... 슬롯
10... 스테이터 코어
U, V, W... 3상
U1~U4, V1~V4, W1~W4... 4 병렬

Claims

8극 48슬롯의 스테이터 코어에서, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정할 때,
상기 U1, U4, V1, V4, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, 상기 U2, U3, V2, V3, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향이며,
상기 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4) 스테이터 코일의 인출부 길이의 합이 최소인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제1 항에 있어서,
상기 U, V 상의 병렬 권선에서, 상기 U1, V1 상의 인출 길이는 9이고, 상기 U2, V2 상의 인출 길이는 15이며, 상기 U3, V3 상의 인출 길이는 39이고, 상기 U4, V4 상의 인출 길이는 33인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제2 항에 있어서,
상기 V, W 상의 병렬 권선에서, 상기 V1, W1 상의 인출 길이는 7이고, 상기 V2, W2 상의 인출 길이는 17이며, 상기 V3, W3 상의 인출 길이는 41이고, 상기 V4, W4 상의 인출 길이는 31인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제3 항에 있어서,
상기 U, W 상의 병렬 권선에서, 상기 U1, W1 상의 인출 길이는 8이고, 상기 U2, W2 상의 인출 길이는 16이며, 상기 U3, W3 상의 인출 길이는 40이고, 상기 U4, W4 상의 인출 길이는 32인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
8극 48슬롯의 스테이터 코어에서, 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4)의 스테이터 코일이 시계 방향을 따라 4피치로 설정된 슬롯에 인서트 되며, U1 상이 인서트 되는 슬롯을 1번 슬롯으로 설정하고, 6번, 9번 및 12번 슬롯을 3상(U,V,W)의 각 인출 슬롯으로 설정할 때,
상기 U1, U4, V2, V3, W1, W4 상의 권선 인출 방향이 시계 방향이고, 상기 U2, U3, V1, V4, W2, W3 상의 권선 인출 방향이 반 시계 방향이며,
상기 3상(U,V,W) 4병렬(U1~U4, V1~V4, W1~W4) 스테이터 코일에서 각각의 병렬권선의 인출부 길이의 편차가 최소인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제5 항에 있어서,
상기 U, V 상의 병렬 권선에서, 상기 U1, V1 상의 인출 길이는 49이고, 상기 U2, V2 상의 인출 길이는 47이며, 상기 U3, V3 상의 인출 길이는 47이고, 상기 U4, V4 상의 인출 길이는 49인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제6 항에 있어서,
상기 V, W 상의 병렬 권선에서, 상기 V1, W1 상의 인출 길이는 47이고, 상기 V2, W2 상의 인출 길이는 49이며, 상기 V3, W3 상의 인출 길이는 49이고, 상기 V4, W4 상의 인출 길이는 47인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.
제7 항에 있어서,
상기 U, W 상의 병렬 권선에서, 상기 U1, W1 상의 인출 길이는 8이고, 상기 U2, W2 상의 인출 길이는 16이며, 상기 U3, W3 상의 인출 길이는 40이고, 상기 U4, W4 상의 인출 길이는 32인 것을 특징으로 하는 구동모터의 스테이터.