KR102703709B1

KR102703709B1 - 차량의 전자 유압식 액추에이터용 dc 모터

Info

Publication number: KR102703709B1
Application number: KR1020220116103A
Authority: KR
Inventors: 서재연; 진종탁; 이창희; 김유혁; 염경준
Original assignee: 효성전기주식회사
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-09-05
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: KR20240037512A

Abstract

본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터는 복수 개의 티스(T)로 이루어지는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 복수 개의 정류자편(C)을 갖는 정류자(13)로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1); 상기 아마추어 어셈블리(1)가 내부에 위치하고, 복수 개의 극수를 갖도록 마그네트(22)가 내측 벽에 일정 간격을 두고 부착되는 요크 어셈블리(2); 상기 상기 정류자(13)와 전기적으로 접촉하도록 복수 개의 브러쉬(34)가 설치되는 브러쉬 카드(3); 및 상기 요크 어셈블리(2)의 상단에 결합되는 엔드 하우징(4);을 포함하고, 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)의 개수는 같고, 상기 마그네트의 극수는 상기 티스(T)의 개수보다 작으며, 상기 브러쉬(34)의 개수는 4 개인 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터{DC MOTOR FOR ELECTRO-HYDRAULIC ACTUACTOR OF VEHICLE}

본 발명은 DC 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 차량의 구동 시스템에 사용되는 전자 유압식 액추에이터가 상시 저전압에서 작동하더라도 DC 모터의 성능이 저하되지 않도록 한 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진이나 구동 모터에서 발생하는 구동력을 전달하기 위한 다양한 구동 시스템이 사용되고 있다. 예를 들어, ATC(Active Transfer Case) 시스템은 후륜 구동 차량에서 엔진이나 변속기의 구동력을 전륜으로 전달시켜 4륜 구동을 구현한다. 반대로, 커플링(coupling) 시스템은 전륜 구동 차량에서 후륜으로 전달되는 구동력을 자동으로 제어하여 주행 성능을 향상시키고 있다. 또한, eLSD(Electronic Limited Slip Differential) 시스템은 좌우 구동륜의 토크 분배를 전자적으로 제어하여 핸들링 및 탈출 성능을 향상시키고 있다.

이러한 차량의 구동 시스템에는 전자 유압식 액추에이터(Electro-hydraulic actuator)를 사용하고 있는데, 전자 유압식 액추에이터는 DC 모터에 의해 구동된다. DC 모터는 영구 자석이 부착된 요크 하우징과, 정류자(commutator)와 코일이 권선되어 회전하는 아마추어(armature) 어셈블리와, 회전하는 정류자와 접촉하는 브러쉬(brush) 및 로 이루어진다.

이러한 DC 모터는 그 구조상 브러쉬와 정류자 사이의 기계식 접점에 의해 전류가 흐르게 되고, 이 접점에서는 전기 아크(불꽃)가 발생한다. 이 불꽃에 의해 거칠어진 정류자 표면에 브러쉬 마모로 인한 피막이 형성되어 접촉 저항이 증가하면서 전압 강하를 유발하며, 이는 모터의 성능 저하로 이어진다. 또한, DC 모터의 작동 과정에서 아크에 의한 브러쉬의 전기적 마모 외에, 기계적 마모가 전기적 마모와 복합적으로 발생한다.

전기적 마모는 브러쉬 마모에서 가장 큰 비중을 차지하며, 전류밀도의 증대, 발열에 의한 브러쉬의 온도상승, 브러쉬의 표면 산화로 조직 붕괴 등의 원인으로 아크를 유발하여 브러쉬의 마모를 가속화 시킨다. 기계적 마모는 브러쉬에 의해 정류자 표면에 피막이 형성되어 모터의 회전 시 윤활 능력을 만들고, 정류자 표면에서의 전기적 작용에 의해 발생된 탄화 등을 제거하는 역할을 한다

앞서 언급한 eLSD와 같은 구동 시스템은 빠른 응답성을 필요로 하기 때문에 상시 약 1 bar의 압력을 형성하기 위해 전자 유압식 액추에이터의 DC 모터는 상시 저전압에서 작동을 한다. 이러한 저전압에서의 연속적인 작동 조건은 DC 모터에 악영향을 미친다. 특히, 저전압에서 연속적으로 DC 모터가 작동하는 경우 정류자 표면에 탄화가 발생하고, 이와 같은 탄화나 피막에 의해 브러쉬와 정류자 사이의 전기적 접속이 파괴되어 모터의 성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.

일본 공개특허공보 제2009-112177호에서는 브러쉬의 접촉 부위에서 발생하는 아크와 작동 노이즈를 감소시키기 위해서 정류자 세그먼트 사이의 폭(피치)을 일정하게 하지 않고 변화된 수치로 불규칙하게 적용하는 구조에 대하여 개시하고 있다. 이러한 선행기술에 의하면 정류자를 정밀 가공하는데 어려움이 있고 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. 또한, 여러개의 브러쉬 중에서 하나의 브러쉬와 정류자의 접점에서 통전이 안되는 문제가 발생하는 경우 일부의 회로가 개방되어 출력이 감소하는 문제가 발생한다.

이에 본 발명에서는 새로운 권선 구조를 통해 상시 저전압에서 작동하는 구동 시스템의 액추에이터에 사용되는 DC 모터의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 새로운 권선 구조를 통해 상시 저전압에서 작동하는 구동 시스템의 액추에이터에 사용되는 DC 모터의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 여러 개의 브러쉬 중에서 하나의 브러쉬가 정류자와 통전이 안되는 문제가 발생한 경우에도 모터의 출력이 저하되지 않도록 한 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터는 복수 개의 티스(T)로 이루어지는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 복수 개의 정류자편(C)을 갖는 정류자(13)로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1);

상기 아마추어 어셈블리(1)가 내부에 위치하고, 복수 개의 극수를 갖도록 마그네트(22)가 내측 벽에 일정 간격을 두고 부착되는 요크 어셈블리(2);

상기 상기 정류자(13)와 전기적으로 접촉하도록 복수 개의 브러쉬(34)가 설치되는 브러쉬 카드(3); 및

상기 요크 어셈블리(2)의 상단에 결합되는 엔드 하우징(4);

을 포함하고, 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)의 개수는 같고, 상기 마그네트의 극수는 상기 티스(T)의 개수보다 작으며, 상기 브러쉬(34)의 개수는 4 개인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 극수는 4 인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 4 개의 브러쉬(34)의 각각은 서로 90 도의 간격으로 설치되는 것이 좋다.

본 발명에서, 상기 티스(T)와 정류자편(C)의 개수는 12 개이며, 인접한 두 티스 사이의 공간은 슬롯(S)을 이루고,

상기 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 제L 번 티스를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되고, 이어서 제Q 정류자편에 결선되어 제P 정류자편과 제Q 정류자편 사이에서 제R 등전위선을 이루게 되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 1을 만족하는 권선 패턴을 갖는 것이 바람직하다:

[조건 1]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우 L=(K-2)+12 이다)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우 M=(K+9)-12 이다)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우 P=12)

(5) Q=P-6 인 자연수 (단, P≤6 인 경우 Q=P+6)

(6) R은 1≤R≤6 범위의 자연수.

상기 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 2를 만족하는 권선 패턴을 갖되,

서로 마주보는 정류자편 사이에 제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)이 상기 코일(13B)의 권선과는 별도로 형성되어도 좋다:

[조건 2]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1인 경우에는 P=12).

본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법은,

제1 내지 제12 티스(T1, T2, ... , T12)와 인접하는 티스 사이의 공간인 제1 내지 제12 슬롯(S1, S2, ... , S12)을 갖는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 제1 내지 제12 정류자편(C1, C2, ... , C12)을 갖는 정류자(13)로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1)를 갖고, 상기 정류자편(C)과 접촉하는 4 개의 브러쉬(34)를 포함하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법에 있어서,

상기 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되고 이어서 Q번 정류자편에 결선되어 제P 정류자편과 제Q 정류자편 사이에서 제R 등전위선을 이루게 되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 1을 만족하는 권선 패턴을 형성한다:

[조건 1]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우에는 P=12)

(5) Q=P-6 인 자연수 (단, P≤6 인 경우에는 Q=P+6)

(6) R은 1≤R≤6 범위의 자연수.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법은,

서로 마주보는 정류자편 사이에 제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)이 상기 코일(13B)의 권선과는 별도로 형성된다:

[조건 2]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12 이다)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12 이다)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K= 1인 경우에는 P=12).

본 발명은 상시 저전압에서 작동하는 구동 시스템의 액추에이터에 사용되는 DC 모터가 정류자 편의 탄화 현상 등에 의해 브러쉬와의 접촉 불량에 따라 발생할 수 있는 모터의 성능 저하를 방지하고, 또한 여러 개의 브러쉬 중에서 하나의 브러쉬가 정류자와 통전이 안되는 문제가 발생한 경우에도 모터의 출력이 저하되지 않도록 한 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터를 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 아마추어 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 브러쉬 카드를 아래로부터 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 아마추어 어셈블리를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 권선 패턴도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 실시예에 따른 권선 테이블이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 다른 실시예에 의한 권선 테이블이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)를 분해하여 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 아마추어 어셈블리(1)를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 브러쉬 카드(3)를 아래로부터 바라본 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)는 아마추어 어셈블리(1), 요크 하우징(2), 브러쉬 카드(3) 및 엔드 커버(4)를 포함하여 이루어진다.

아마추어 어셈블리(1)는 코어(11), 샤프트(12) 및 정류자(13)를 포함한다. 코어(11)는 얇은 전기 강판을 적층하여 제조되며, 코어(11)의 중심으로는 샤프트(12)가 관통하여 결합된다. 코어(11)는 방사상으로 돌출되어 형성된 다수 개의 티스(T)를 가지며, 코어(11)의 상부 및 하부에는 절연 재질의 인슐레이터가 결합된다. 정류자(13)는 코어(11)의 상부에 위치하여 샤프트(12)에 결합된다. 정류자(13)는 다수 개의 정류자편(C)으로 이루어지며, 각각의 정류자편(C)에는 코일(13B)이 결선되기 위한 정류자 후크(13A)가 형성되어 있다. 샤프트(12)의 아래 부분은 하부 베어링(14)에 의하여 그 회전이 지지되며, 샤프트(12)의 윗 부분은 상부 베어링(도시되지 않음)에 의하여 그 회전이 지지된다.

요크 어셈블리(2)는 아마추어 어셈블리(1)가 내부에 위치하도록 상부가 개방된 컵 형상의 요크 하우징(21)과, 요크 하우징(21)의 내측 벽면에 일정 간격을 두고 부착되는 복수 개의 마그네트(22)를 포함한다. 마그네트(22)의 개수는 전체 마그네트의 극수를 만족하는 한 특별히 한정되지 아니한다. 예를 들어, 4 극 모터인 경우 4 개의 마그네트를 사용할 수도 있고, 2 개의 마그네트를 착자하여 4 극으로 형성할 수도 있다.

요크 하우징(21)의 상단에는 그 둘레를 따라 샤프트(12)의 반대 방향으로 연장된 형상의 플랜지(21A)가 형성되며, 플랜지(21A)에는 엔드 하우징(4)이 결합된다.

브러쉬 카드(3)는 브러쉬 카드 본체(31), 커넥터 연결부(32), 브러쉬 홀더(33) 및 브러쉬(34)를 포함하여 이루어진다. 브러쉬 카드 본체(31)는 원판 형상으로 요크 하우징(21)의 상부에 결합되는 형상을 가지며, 브러쉬 카드 본체(31)의 일측으로 커넥터 연결부(32)가 브러쉬 카드 본체(31)와 일체로 형성되거나 별도의 부품으로 결합될 수 있다. 브러쉬 홀더(33)는 브러쉬 카드 본체(31)의 아랫면에 복수 개로 형성되며, 브러쉬(34)를 수용하면서 브러쉬(34)가 정류자편(C)과 접촉을 유지할 수 있도록 한다. 도 4에서는 4 개의 브러쉬(34A, 34B, 34C, 34D)가 순차적으로 서로 90 도의 간격으로 설치되도록 도시하고 있다.

엔드 하우징(4)은 요크 하우징(21)의 상부에 결합되며, 브러쉬 카드(4)는 엔드 하우징(4) 내측에 위치한다. 샤프트(12)의 상부 쪽을 지지하기 위한 상부 베어링(도시되지 않음)은 엔드 하우징(4)에 설치된다.

커넥터 연결부(32)에 전기적으로 연결되는 커넥터(도시되지 않음)를 통해 외부의 전원이 인가되면 브러쉬(34)와 정류자(13)를 통해 코일에 전류가 공급되고, 코일에 흐르는 전류는 자기장의 변화를 일으키게 되어 마그네트(22)에서 발생하는 자기장과의 상호 작용에 의해 아마추어 어셈블리(1)가 회전한다.

도 5는 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 아마추어 어셈블리를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 권선 패턴도이다.

코일(13B)은 아마추어 어셈블리(1)의 티스(T)와 정류자편(C)에 일정한 패턴을 가지며 권선되는데, 도 5에서는 본 발명에 따른 모터(100)가 12 개의 티스(T1, T2, ... , T12)를 가지며, 12 개의 정류자편(C1, C2, ... , C12)을 갖는 것으로 도시하고 있다. 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 4 극, 12 슬롯, 12 정류자편을 가지는 것이 바람직하며, 4 개의 브러쉬(34A, 34B, 34C, 34D)가 12 개의 정류자편과 순차적으로 접촉되도록 설치된다. 티스와 티스 사이의 공간을 슬롯(S)이라 하며, 도 5 및 도 6에서는 12 개의 슬롯(S1, S2, ... , S12)을 도시하고 있다.

본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 권선 패턴은 도 5의 평면도를 기준으로 서로 마주보는 두 정류자편이 등전위선으로 연결되어 있는 것이 특징이다. 즉, 제1 정류자편(C1)과 제7 정류자편(C7)은 서로 제1 등전위선(E1)으로 연결되어 있고, 제2 정류자편(C2)과 제8 정류자편(C8)은 서로 제2 등전위선(E2)으로 연결되어 있으며, 제3 정류자편(C3)과 제9 정류자편(C9)은 서로 제3 등전위선(E3)으로 연결되어 있고, 제4 정류자편(C4)과 제10 정류자편(C10)은 서로 제4 등전위선(E4)으로 연결되어 있으며, 제5 정류자편(C5)과 제11 정류자편(C11)은 서로 제5 등전위선(E5)으로 연결되어 있고, 제6 정류자편(C6)과 제12 정류자편(C12)은 서로 제6 등전위선(E6)으로 연결되어 있다.

본 발명의 실시예에서, 제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)은 코일(13B)을 정류자편(C)과 티스(T)에 권선하면서 순차적으로 각각의 등전위선을 형성한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 정류자 편에 미리 코일 등에 의해 전기적으로 연결해 놓은 상태에서 정류자편(C)과 티스(T)에만 코일(13B)을 권선을 하여도 좋다.

본 발명에서, 코일(13B)이 정류자편(C)에 연결될 때, 엄밀하게는 정류자편(C)의 정류자 후크(13A)에 연결되는 것이지만 편의를 위해 정류자편(C)에 연결되는 것으로 설명한다. 예를 들어, '제1 정류자편(C1)에 코일(13B)이 연결된다'는 것은 제1 정류자편(C1)의 정류자 후크에 코일이 걸리는 것을 의미한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 실시예에 따른 권선 순서를 나타낸 테이블이다. 본 실시예에서는 등전위선이 순차적으로 코일 권선과 함께 이루어지는 패턴을 갖는다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)는 12 단계의 권선 순서를 따라 코일(13B)이 권선된다. K 번째 단계에서, 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되고 이어서 제Q 정류자편에 결선되어 제P 정류자편과 제Q 정류자편 사이에서 제R 등전위선을 이루게 된다. 이러한 단계를 순차적으로 12 번 반복하는 경우 권선패턴이 완성된다. 이 경우 아래의 조건 1을 만족하여야 한다.

[조건 1]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우 L=(K-2)+12 이다)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우 M=(K+9)-12 이다)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우 P=12)

(5) Q=P-6 인 자연수 (단, P≤6 인 경우 Q=P+6)

(6) R은 1≤R≤6 범위의 자연수

위 조건을 따라 권선 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1 단계에서 시작점인 제1 정류자편(C1)에 연결되어 있는 코일(13B)은 제1 슬롯(S1)으로 인입되어 제1 티스(T1), 제12 티스(T12) 및 제11 티스(T11)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제10 슬롯(S10)으로 인출되어 제12 정류자편(C12)에 결선되고, 제12 정류자편(C12)에 결선된 코일(13B)은 제6 등전위선(E6)을 만들면서 제6 정류자편(C6)에 결선된다.

그 다음, 제2 단계에서 제6 정류자편(C6)에서 시작한 코일(13B)은 제6 슬롯(S6)으로 인입되어 제6 티스(T6), 제5 티스(T5) 및 제4 티스(T4)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제3 슬롯(S3)으로 인출되어 제5 정류자편(C5)에 결선되고, 제5 정류자편(C5)에 결선된 코일(13B)은 제5 등전위선(E5)을 만들면서 제11 정류자편(C11)에 결선된다.

제3 단계에서, 제11 정류자편(C11)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제11 슬롯(S11)으로 인입되어 제11 티스(T11), 제10 티스(T10) 및 제9 티스(T9)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제8 슬롯(S8)으로 인출되어 제10 정류자편(C10)에 결선되고, 제10 정류자편(C10)에 결선된 코일(13B)은 제4 등전위선(E4)을 만들면서 제4 정류자편(C4)에 결선된다.

제4 단계에서, 제4 정류자편(C4)에서 시작한 코일(13B)은 제4 슬롯(S4)으로 인입되어 제4 티스(T4), 제3 티스(T3) 및 제2 티스(T2)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제1 슬롯(S1)으로 인출되어 제3 정류자편(C3)에 결선되고, 제3 정류자편(C3)에 결선된 코일(13B)은 제3 등전위선(E3)을 만들면서 제9 정류자편(C9)에 결선된다.

제5 단계에서, 제9 정류자편(C9)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제9 슬롯(S9)으로 인입되어 제9 티스(T9), 제8 티스(T8) 및 제7 티스(T7)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제6 슬롯(S6)으로 인출되어 제8 정류자편(C8)에 결선되고, 제8 정류자편(C8)에 결선된 코일(13B)은 제2 등전위선(E2)을 만들면서 제2 정류자편(C2)에 결선된다.

제6 단계에서, 제2 정류자편(C2)에서 시작한 코일(13B)은 제2 슬롯(S2)으로 인입되어 제2 티스(T2), 제1 티스(T1) 및 제12 티스(T12)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제11 슬롯(S11)으로 인출되어 제1 정류자편(C1)에 결선되고, 제1 정류자편(C1)에 결선된 코일(13B)은 제1 등전위선(E1)을 만들면서 제7 정류자편(C7)에 결선된다.

제7 단계에서, 제7 정류자편(C7)에서 시작한 코일(13B)은 제7 슬롯(S7)으로 인입되어 제7 티스(T7), 제6 티스(T6) 및 제5 티스(T5)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제4 슬롯(S4)으로 인출되어 제6 정류자편(C6)에 결선되고, 제6 정류자편(C6)에 결선된 코일(13B)은 제6 등전위선(E6)을 다시 만들면서 제12 정류자편(C12)에 결선된다.

제8 단계에서, 제12 정류자편(C12)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제12 슬롯(S12)으로 인입되어 제12 티스(T12), 제11 티스(T11) 및 제10 티스(T10)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제9 슬롯(S9)으로 인출되어 제11 정류자편(C11)에 결선되고, 제11 정류자편(C11)에 결선된 코일(13B)은 제5 등전위선(E5)을 다시 만들면서 제5 정류자편(C5)에 결선된다.

제9 단계에서, 제5 정류자편(C5)에서 시작한 코일(13B)은 제5 슬롯(S5)으로 인입되어 제5 티스(T5), 제4 티스(T4) 및 제3 티스(T3)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제2 슬롯(S2)으로 인출되어 제4 정류자편(C4)에 결선되고, 제4 정류자편(C4)에 결선된 코일(13B)은 제4 등전위선(E4)을 다시 만들면서 제10 정류자편(C10)에 결선된다.

제10 단계에서, 코일(13B)은 제10 정류자편(C10)에서 시작하여, 제10 슬롯(S10)으로 인입되어 제10 티스(T10), 제9 티스(T9) 및 제8 티스(T8)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제7 슬롯(S7)으로 인출되어 제9 정류자편(C9)에 결선되고, 제9 정류자편(C9)에 결선된 코일(13B)은 제3 등전위선(E3)을 다시 만들면서 제3 정류자편(C3)에 결선된다.

제11 단계에서, 제3 정류자편(C3)에서 시작한 코일(13B)은 제3 슬롯(S3)으로 인입되어 제3 티스(T3), 제2 티스(T2) 및 제1 티스(T1)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제12 슬롯(S12)으로 인출되어 제2 정류자편(C2)에 결선되고, 제2 정류자편(C2)에 결선된 코일(13B)은 제2 등전위선(E2)을 다시 만들면서 제8 정류자편(C8)에 결선된다.

제12 단계에서, 제8 정류자편(C8)에서 시작한 코일(13B)은 제8 슬롯(S8)으로 인입되어 제8 티스(T8), 제7 티스(T7) 및 제6 티스(T6)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제5 슬롯(S5)으로 인출되어 제7 정류자편(C7)에 결선되고, 제7 정류자편(C7)에 결선된 코일(13B)은 제1 등전위선(E1)을 다시 만들면서 제1 정류자편(C1)에 결선된다.

제12 단계에서 만들어지는 제1 등전위선(E1)은 제12 단계에서 형성하지 않고, 제1 단계에서 제7 정류자편(C7)에서 시작하여 제1 정류자편(C1)으로 먼저 형성하고 제12 단계에서는 코일(13B)이 제7 정류자편(C7)에서 결선되어 종료되도록 하여도 좋다.

도 8은 본 발명에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)의 다른 실시예에 의한 권선 순서를 나타낸 테이블이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터(100)는 12 단계의 권선 순서를 따라 코일(13B)이 권선된다. K 번째 단계에서, 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선된다. 이러한 단계를 순차적으로 12 번 반복하는 경우 권선패턴이 완성된다. 이 경우 아래의 조건 2를 만족하여야 한다.

[조건 2]

(1) 1≤K≤12 인 자연수

(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우 L=(K-2)+12 이다)

(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우 M=(K+9)-12 이다)

(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우 P=12)

제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)은 코일(13B)의 권선과는 별도로 서로 마주보는 정류자편 사이에 미리 또는 코일 권선 후에 연결되는데, 제1 등전위선(E1)은 제1 정류자편(C1)과 제7 정류자편(C7)을 등전위로 연결하고, 제2 등전위선(E2)은 제2 정류자편(C2)과 제8 정류자편(C8)을 등전위로 연결하며, 제3 등전위선(E3)은 제3 정류자편(C3)과 제9 정류자편(C9)을 등전위로 연결하고, 제4 등전위선(E4)은 제4 정류자편(C4)과 제10 정류자편(C10)을 등전위로 연결하며, 제5 등전위선(E5)은 제5 정류자편(C5)과 제11 정류자편(C11)을 등전위로 연결하고, 제6 등전위선(E6)은 제6 정류자편(C6)과 제12 정류자편(C12)을 등전위로 연결한다.

위 조건 2를 따라 권선 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

제1 단계에서 시작점인 제1 정류자편(C1)에 연결되어 있는 코일(13B)은 제1 슬롯(S1)으로 인입되어 제1 티스(T1), 제12 티스(T12) 및 제11 티스(T11)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제10 슬롯(S10)으로 인출되어 제12 정류자편(C12)에 결선된다.

그 다음의 제2 단계에서, 제12 정류자편(C12)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제12 슬롯(S12)으로 인입되어 제12 티스(T12), 제11 티스(T11) 및 제10 티스(T10)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제9 슬롯(S9)으로 인출되어 제11 정류자편(C11)에 결선된다.

제3 단계에서, 제11 정류자편(C11)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제11 슬롯(S11)으로 인입되어 제11 티스(T11), 제10 티스(T10) 및 제9 티스(T9)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제8 슬롯(S8)으로 인출되어 제10 정류자편(C10)에 결선된다.

제4 단계에서, 코일(13B)은 제10 정류자편(C10)에서 시작하여, 제10 슬롯(S10)으로 인입되어 제10 티스(T10), 제9 티스(T9) 및 제8 티스(T8)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제7 슬롯(S7)으로 인출되어 제9 정류자편(C9)에 결선된다.

제5 단계에서, 제9 정류자편(C9)이 시작점이 되어, 코일(13B)은 제9 슬롯(S9)으로 인입되어 제9 티스(T9), 제8 티스(T8) 및 제7 티스(T7)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제6 슬롯(S6)으로 인출되어 제8 정류자편(C8)에 결선된다.

제6 단계에서, 제8 정류자편(C8)에서 시작한 코일(13B)은 제8 슬롯(S8)으로 인입되어 제8 티스(T8), 제7 티스(T7) 및 제6 티스(T6)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제5 슬롯(S5)으로 인출되어 제7 정류자편(C7)에 결선된다.

제7 단계에서, 제7 정류자편(C7)에서 시작한 코일(13B)은 제7 슬롯(S7)으로 인입되어 제7 티스(T7), 제6 티스(T6) 및 제5 티스(T5)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제4 슬롯(S4)으로 인출되어 제6 정류자편(C6)에 결선된다.

제8 단계에서, 제6 정류자편(C6)에서 시작한 코일(13B)은 제6 슬롯(S6)으로 인입되어 제6 티스(T6), 제5 티스(T5) 및 제4 티스(T4)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제3 슬롯(S3)으로 인출되어 제5 정류자편(C5)에 결선된다.

제9 단계에서, 제5 정류자편(C5)에서 시작한 코일(13B)은 제5 슬롯(S5)으로 인입되어 제5 티스(T5), 제4 티스(T4) 및 제3 티스(T3)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제2 슬롯(S2)으로 인출되어 제4 정류자편(C4)에 결선된다.

제10 단계에서, 제4 정류자편(C4)에서 시작한 코일(13B)은 제4 슬롯(S4)으로 인입되어 제4 티스(T4), 제3 티스(T3) 및 제2 티스(T2)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제1 슬롯(S1)으로 인출되어 제3 정류자편(C3)에 결선된다.

제11 단계에서, 제3 정류자편(C3)에서 시작한 코일(13B)은 제3 슬롯(S3)으로 인입되어 제3 티스(T3), 제2 티스(T2) 및 제1 티스(T1)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제12 슬롯(S12)으로 인출되어 제2 정류자편(C2)에 결선된다.

제12 단계에서, 제2 정류자편(C2)에서 시작한 코일(13B)은 제2 슬롯(S2)으로 인입되어 제2 티스(T2), 제1 티스(T1) 및 제12 티스(T12)를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제11 슬롯(S11)으로 인출되어 제1 정류자편(C1)에 결선된다.

이와 같은 권선 패턴을 갖는 본 발명에 따르면 일부의 브러쉬와 정류자편에 접촉 불량 등의 문제가 발생해도 전압이 일정하게 유지되기 때문에 모터의 출력이 저하되지 않고 유지될 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며 이 범위 내에서 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 아마추어 어셈블리 2 : 요크 어셈블리
3 : 브러쉬 카드 4 : 상부 커버
11 : 코어 11A : 상부 인슐레이터
11B : 하부 인슐레이터 12 : 샤프트
13 : 정류자 13A: 정류자 후크
13B : 코일 14 : 하부 베어링
21 : 요크 하우징 21A : 플랜지
22 : 마그네트 31 : 브러쉬 카드 본체
31A : 중앙홀 32 : 커넥터 연결부
33 : 브러쉬 홀더 34 : 브러쉬
41 : 축 관통홀 100 : 모터
C : 정류자 편 E : 등전위선
T : 티스

Claims

복수 개의 티스(T)로 이루어지는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 복수 개의 정류자편(C)을 갖는 정류자(13) 및 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)에 권선되는 코일로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1);
상기 아마추어 어셈블리(1)가 내부에 위치하고, 4 개의 극수를 갖도록 마그네트(22)가 내측 벽에 일정 간격을 두고 부착되는 요크 어셈블리(2);
상기 정류자(13)와 전기적으로 접촉하도록 복수 개의 브러쉬(34)가 설치되는 브러쉬 카드(3); 및
상기 요크 어셈블리(2)의 상단에 결합되는 엔드 하우징(4);
을 포함하고, 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)의 개수는 같고, 상기 마그네트의 극수는 상기 티스(T)의 개수보다 작으며, 상기 브러쉬(34)는 90 도의 간격으로 4 개이며,
상기 티스(T)와 정류자편(C)의 개수는 12 개이며, 인접한 두 티스 사이의 공간은 슬롯(S)을 이루고,
상기 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 번 티스 3 개를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되고, 이어서 제Q 정류자편에 결선되어 제P 정류자편과 제Q 정류자편 사이에서 제R 등전위선을 이루게 되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 1을 만족하는 권선 패턴을 갖는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터:
[조건 1]
(1) 1≤K≤12 인 자연수
(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우 L=(K-2)+12 이다)
(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우 M=(K+9)-12 이다)
(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우 P=12)
(5) Q=P-6 인 자연수 (단, P≤6 인 경우 Q=P+6)
(6) R은 1≤R≤6 범위의 자연수.
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복수 개의 티스(T)로 이루어지는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 복수 개의 정류자편(C)을 갖는 정류자(13), 및 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)에 권선되는 코일로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1);
상기 아마추어 어셈블리(1)가 내부에 위치하고, 4 개의 극수를 갖도록 마그네트(22)가 내측 벽에 일정 간격을 두고 부착되는 요크 어셈블리(2);
상기 정류자(13)와 전기적으로 접촉하도록 복수 개의 브러쉬(34)가 설치되는 브러쉬 카드(3); 및
상기 요크 어셈블리(2)의 상단에 결합되는 엔드 하우징(4);
을 포함하고, 상기 티스(T)와 상기 정류자편(C)의 개수는 같고, 상기 마그네트의 극수는 상기 티스(T)의 개수보다 작으며, 상기 브러쉬(34)는 90 도의 간격으로 4 개이며,
상기 티스(T)와 정류자편(C)의 개수는 12 개이며, 인접한 두 티스 사이의 공간은 슬롯(S)을 이루고,
상기 코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스 3 개를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 2를 만족하는 권선 패턴을 갖되,
서로 마주보는 정류자편 사이에 제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)이 상기 코일(13B)의 권선과는 별도로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터:
[조건 2]
(1) 1≤K≤12 인 자연수
(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12)
(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12)
(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1인 경우에는 P=12).
제1 내지 제12 티스(T1, T2, ... , T12)와 인접하는 티스 사이의 공간인 제1 내지 제12 슬롯(S1, S2, ... , S12)을 갖는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 제1 내지 제12 정류자편(C1, C2, ... , C12)을 갖는 정류자(13)로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1)를 갖고, 상기 정류자편(C)과 접촉하는 4 개의 브러쉬(34)를 포함하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법에 있어서,
코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스 3 개를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되고 이어서 Q번 정류자편에 결선되어 제P 정류자편과 제Q 정류자편 사이에서 제R 등전위선을 이루게 되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 1을 만족하는 권선 패턴을 형성하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법:
[조건 1]
(1) 1≤K≤12 인 자연수
(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12)
(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12)
(4) P=K-1 인 자연수 (단, K=1 인 경우에는 P=12)
(5) Q=P-6 인 자연수 (단, P≤6 인 경우에는 Q=P+6)
(6) R은 1≤R≤6 범위의 자연수.
제1 내지 제12 티스(T1, T2, ... , T12)와 인접하는 티스 사이의 공간인 제1 내지 제12 슬롯(S1, S2, ... , S12)을 갖는 코어(11), 상기 코어(11)의 중심으로 관통하여 결합되는 샤프트(12), 및 상기 코어(11)의 상부에 위치하도록 상기 샤프트(12)에 결합되고, 제1 내지 제12 정류자편(C1, C2, ... , C12)을 갖는 정류자(13)로 이루어지는 아마추어 어셈블리(1)를 갖고, 상기 정류자편(C)과 접촉하는 4 개의 브러쉬(34)를 포함하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 코일 권선 방법에 있어서,
코일(13B)은 제K 정류자편에서 시작하여 제K 슬롯으로 인입되고, 제K 내지 제L 티스 3 개를 함께 권선수 만큼 권선한 다음 제M 슬롯으로 인출되어 제P 정류자편에 결선되는 단계를 순차적으로 12 번 반복하여 아래의 조건 2를 만족하는 권선 패턴을 갖되,
서로 마주보는 정류자편 사이에 제1 내지 제6 등전위선(E1, E2, ... , E6)이 상기 코일(13B)의 권선과는 별도로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 유압식 액추에이터용 DC 모터의 권선 방법:
[조건 2]
(1) 1≤K≤12 인 자연수
(2) L=K-2 인 자연수 (단, 1≤K≤2 인 경우에는 L=(K-2)+12 이다)
(3) M=K+9 인 자연수 (단, 4≤K≤9 인 경우에는 M=(K+9)-12 이다)
(4) P=K-1 인 자연수 (단, K= 1인 경우에는 P=12).