KR100900763B1 - 스테이터 코어의 절연 필름 삽입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치는 코어가 안착되어 슬롯의 크기만큼 한 스텝씩 회전 운동을 하는 코어 지그(1); 및 중간 부분에 돌출된 필름 가이드부(311)가 형성되고 상기 슬롯 내부로 상하 운동을 하는 삽입 헤드(31), 절연 필름을 절단하기 위한 커터(34) 및 절단된 절연 필름을 삽입 통로(32)로 밀어 넣기 위한 삽입 바(33)로 이루어지는 절연 필름 삽입부(3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

코어, 스테이터 코어, 절연 필름, 지그, 아우터 슬롯

Description

스테이터 코어의 절연 필름 삽입 장치{Apparatus for Inserting Insulating Film into Stator Core}

본 발명은 절연 필름을 삽입하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스테이터 코어의 슬롯에 절연 필름을 자동으로 삽입하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 드럼 세탁기 등에 사용되는 모터는 로터(rotor, 회전자)가 외측에 위치하고 스테이터(stator, 고정자)가 내측에 위치한다. 스테이터는 금속 박판 또는 전기강판을 여러겹으로 적층하여 만든 코어의 둘레를 인슐레이터 몰딩으로 씌운 다음, 외측으로 돌출된 티스에 코일을 권선하여 제작된다. 도 6에는 인슐레이터 몰딩을 씌운 상태(즉, 코일을 권선하기 전의 상태)의 스테이터 코어의 일부를 도시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, (스테이터) 코어(200)의 외주면에 형성되어 있는 티스(201)의 둘레에는 인슐레이터 몰딩(203)이 씌워져 있다. 티스(201)는 코일(도시되지 않음)이 권선되는 부분이며, 티스와 티스 사이의 공간을 슬롯(202)이라고 하는데 코일이 권선된 이후에도 자기력선이 통과하는 공간을 이루게 된다.

한편, 티스(201)에 권선되는 코일은 보통 구리 와이어를 사용한다. 그런데, 원자재 비용이 상승하는 경우 전체 스테이터 코어의 비용이 상승되어, 제조 단가 및 마진을 맞추기 어려운 단점이 있다. 특히, 대한민국과 같이 원자재의 대부분을 수입에 의존하는 경우, 환율이나 원자재의 국제 거래가가 증가하면 더욱 부담이 가중될 수 있다. 따라서, 구리 와이어 대신에 알루미늄 와이어를 사용하면 상술한 부담이 완화되는 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 알루미늄의 경우 구리 보다 원자재 비용을 줄일 수 있지만, 물리적 특성에 있어서, 구리 보다 비중과 전기 전도율이 낮기 때문에, 스테이터 코어에서 요구하는 물리적 특성을 만족시키기 위해서는 같은 조건 하에서 구리보다 더 많은 권선수가 필요하다. 따라서, 알루미늄 와이어를 사용하는 경우, 티스(201)에 권선되는 권선수가 구리의 경우보다 증가되어, 결국 슬롯(202)의 공간이 감소되는 결과를 초래한다. 슬롯의 공간이 감소되면 스테이터 코어에서 요구되는 물리적 특성에 변화가 생기게 되어 동일한 물리적 조건을 만족시킬 수 없게 된다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 티스의 슬롯이 형성되는 부분(도 7에서 'ㄷ'자 형태로 굵은 점선으로 표시된 부분)에는 인슐레이터 몰딩을 씌우지 않고, 인슐레이터 몰딩 보다 두께가 훨씬 얇은 절연 필름을 삽입한다면, 알루미늄 와이어의 권선수를 증가시킬 수 있으면서도 전체적인 물리적인 특성을 구리 와이어의 경우와 동일하게 만족시킬 수 있다.

그런데, 이러한 형태의 스테이터 코어의 각각 슬롯에 절연 필름을 삽입하기란 쉽지가 않다. 슬롯의 크기가 작고 절연 필름이 양 끝단이 절곡되어 있기 때문이 기도 하지만, 절연 필름이 삽입된 상태에서 위치가 움직이거나 이탈되지 않도록 견고하게 삽입되어야 하기 때문이다. 따라서, 절연 필름을 견고하게 자동으로 삽입될 수 있는 장치에 대한 요구가 생기게 되었다. 이러한 요구에 따라, 본 발명자들은 절연 필름을 스테이터 코어의 슬롯에 자동으로 삽입하는 장치를 제안하게 된 것이다.

본 발명의 목적은 절연 필름을 스테이터 코어의 슬롯에 자동으로 삽입할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절연 필름이 견고하게 결합되어 이탈되지 않도록 초음파 융착을 통해 고정시킬 수 있는 절연 필름 삽입 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적 및 기타 본 명세서에 내재되어 있는 목적들은 아래 기술되고 있는 본 발명의 내용에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치는 코어가 안착되어 슬롯의 크기만큼 한 스텝씩 회전 운동을 하는 코어 지그(1); 및 중간 부분에 돌출된 필름 가이드부(311)가 형성되고 상기 슬롯 내부로 상하 운동을 하는 삽입 헤드(31), 절연 필름을 절단하기 위한 커터(34) 및 절단된 절연 필름을 삽입 통로(32)로 밀어 넣기 위한 삽입 바(33)로 이루어지는 절연 필름 삽입부(3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 코어 지그(1)의 중앙 상부에 코어를 고정하기 위하여 상하 운동을 하는 코어 고정체(2)를 더 포함하여도 좋다.

본 발명에서 상기 슬롯의 일측으로 좌우 운동을 하는 융착 헤드(41)를 포함하는 초음파 융착기(4)를 더 포함하여 구성함으로써 절연 필름이 슬롯 내에 보다 견고하게 삽입되도록 할 수 있다.

본 발명은 필요에 따라 상기 초음파 융착기(4)를 서로 대칭되는 위치에 2 내지 4개 또는 그 이상 설치함으로써 단위 시간당 생산량을 증대시킬 수 있다.

마찬가지로 상기 절연 필름 삽입부(3)를 서로 대칭되는 위치에 2 내지 4개 또는 그 이상 설치함으로써 단위 시간당 생산량을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 알루미늄 코일을 권선하는 스테이터 코어의 슬롯에 절연 필름을 보다 정확하고 견고하게 자동으로 삽입할 수 있는 절연 필름 삽입 장치를 제공하는 효과를 갖는다.

이하에서, 본 발명의 상세한 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치는 크게 코어 지그(1), 코어 고정체(2), 절연 필름 삽입부(3) 및 초음파 융착기(4)로 이루어진다.

코어 지그(1)는 (스테이터) 코어(200)가 안착되는 곳으로, 서보 모터 등과 같은 회전 수단(도시되지 않음)에 의하여 하나의 슬롯 크기(이하 본 명세서에서 " 스텝"으로 정의하여 사용한다)만큼씩 회전하도록 구성된다.

코어 고정체(2)는 코어 지그(1)의 중앙 상부에 위치하며, 코어(200)가 안착된 상태에서 하강하여, 코어(200)가 코어 지그(1)에 고정되도록 한다. 따라서, 코어 지그(1)가 한 스텝씩 회전할 때 코어(200)가 견고하게 고정된 상태에서 코어(200)도 함께 회전하도록 한다. 이 코어 고정체(2)는 실린더 등으로 구동되는 상하 운동 수단(도시되지 않음)에 의하여 상하 운동을 하도록 구성된다.

절연 필름 삽입부(3)는 하부(도 1에서 지면으로 들어가는 방향)로부터 공급되는 절연 필름(100)을 소정의 크기로 절단하여 슬롯(202)에 삽입하는 부분이다. 소정의 크기로 절단된 절연 필름은 도 1에 도시된 코어 지그(1)의 검은색 색칠 부분의 하부로부터 상승하여 슬롯에 삽입된다. 절연 필름 삽입부(3)에 관한 자세한 사항은 도 2 및 도 3을 참조하여 다시 설명하도록 한다.

초음파 융착기(4)는 초음파를 발생하여 융착 헤드(41)를 통해 슬롯에 삽입된 절연 필름에 융착시키는 장치이다. 초음파 융착기(4)는 통상의 초음파 발생 장치를 포함하며, 융착 헤드(41)의 끝단에서 초음파 융착(ultralsonic welding)이 가능하도록 설계된다. 융착 헤드(41)는 좌우로 움직이면서 코어의 슬롯 내부로 왕복운동을 한다. 융착 헤드(41)가 우측으로 최대한 이동한 지점에서 슬롯 내의 코어 부분과 접하게 되며, 이 때 초음파 융착을 함으로써 절연 필름과 코어가 융착되도록 한다. 자세한 사항은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 절연 필름 삽입부(3)에 대한 평면도이고, 도 3은 측단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절연 필름 삽입부(3)는 크게 삽입 헤드(31), 삽입 통로(32), 삽입 바(33) 및 커터(34)로 이루어진다.

장치의 하부로부터 공급되는 절연 필름(100)은 커터(34)에 의하여 소정의 길이, 바람직하게 슬롯의 높이와 실질적으로 같거나 다소 작은 길이로 절단된다. 절단된 절연 필름(100)은 삽입 바(33)가 우측으로 운동함에 따라 삽입 통로(32)를 지나면서 절연 필름(100)의 양쪽 부분이 절곡된다. 삽입 통로(32)의 우측 끝부분으로 이송된 절연 필름(100)은 하부로 부터 상승운동을 하는 삽입 헤드(31)에 끼워져 상승하여 코어의 슬롯에 위치할 때까지 계속 상승한다. 즉, 삽입 헤드(31)는 상하 운동(도면에서 지면으로 들어가거나 나오는 방향)을 하며, 절연 필름을 상하로 운송하는 역할을 한다.

비록 도 1에서 절연 필름 삽입부(3)를 하나만 도시하고 있지만, 생산량을 증대시키기 위하여, 필요에 따라 절연 필름 삽입부(3)를 대칭으로 2개, 3개, 4개 또는 그 이상 설치할 수도 있다.

도 4에 삽입 헤드(31)를 도시하고 있는데, (a)도는 측면도를, (b)도는 평면도를 도시하고 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 삽입 헤드(31)의 대략 중간 부분에 돌출되어 있는 필름 가이드부(311)가 형성되어 있다. 이 필름 가이드부(311)에 절곡된 절연 필름(100)이 끼워져 삽입 헤드(31)와 함께 상승하는 것이다. 삽입 헤드(31)가 슬롯의 높이까지 계속 상승하면, 절연 필름(100)은 슬롯에 삽입된다. 이후 삽입 헤드(31)는 다시 하강하여, 다시 공급되는 절연 필름(31)을 필름 가이드부(311)에 끼우기 위해 상승하는 것을 반복하면서 슬롯에 절연 필름을 계속적으로 삽입한다.

도 5는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 초음파 융착기의 융착 헤드(41)의 작동을 나타내는 개념도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 융착기(4)의 융착 헤드는 화살표 방향, 즉 좌우 방향으로 왕복 운동을 한다. 융착 헤드(41)가 우측으로 이동하여 융착 헤드와 마주보는 슬롯(202)의 내측면에 접하게 되면, 초음파 융착이 일어난다. 즉, 융착 헤드가 슬롯에 접하게 되면, 접점 부분에 스팟(spot)이 형성되면서, 융착 헤드(41)는 다시 좌측으로 이동한다. 이후, 코어는 코어 지그(1)의 한 스텝 회전에 의해 다음 슬롯이 융착 헤드 측에 위치하게 되며, 다시 융착 헤드(41)가 좌우 운동을 하면서 초음파 융착을 반복적으로 하게 된다.

절연 필름 삽입부(3)와 마찬가지로 초음파 융착기(4)도 비록 도 1에서 하나만을 도시하고 있지만, 생산량을 증대시키기 위하여, 필요에 따라 초음파 융착기(4)를 대칭으로 2개, 3개, 4개 또는 그 이상도 설치할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 아래 정의된 특허청구범위에 의하여 그 권리범위가 명확하게 정해질 것이다. 그럼에도 불구하고, 아래 특허청구범위에 기재된 발명의 균등한 범위 내의 변경 또는 변형 또한 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 아래 특허청구범위에서 정의된 범위에 속한다고 보아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 절연 필름 삽입부에 대한 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 절연 필름 삽입부에 대한 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 삽입 헤드를 나타낸 도면으로서, (a)도는 측면도를, (b)도는 평면도를 도시하고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치의 초음파 융착기의 작동을 나타내는 개념도이다.

도 6는 종래의 스테이터 코어의 인슐레이터 몰딩의 결합 상태를 보여주고 있는 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 장치에 적용되는 스테이터 코어의 티스에 절연 필름이 삽입된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.

* 도면 부호에 대한 간단한 설명 *

1 : 코어 지그 2 : 코어 고정체

3 : 절연 필름 삽입부 4 : 초음파 융착기

31 : 삽입 헤드 32 : 삽입 통로

33 : 삽입바 34 : 커터

41 : 융착 헤드 100 : 절연 필름

200 : 코어 201 : 티스

202 : 슬롯 203 : 인슐레이터 몰딩

311 : 필름 가이드부

Claims (5)

1. 코어가 안착되어 슬롯의 크기만큼 한 스텝씩 회전 운동을 하는 코어 지그(1); 및

   중간 부분에 돌출된 필름 가이드부(311)가 형성되고 상기 슬롯 내부로 상하 운동을 하는 삽입 헤드(31), 절연 필름을 절단하기 위한 커터(34) 및 절단된 절연 필름을 삽입 통로(32)로 밀어 넣기 위한 삽입 바(33)로 이루어지는 절연 필름 삽입부(3);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연 필름 삽입 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 코어 지그(1)의 중앙 상부에 코어를 고정하기 위하여 상하 운동을 하는 코어 고정체(2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 필름 삽입 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬롯의 일측으로 좌우 운동을 하는 융착 헤드(41)를 포함하는 초음파 융착기(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 필름 삽입 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 초음파 융착기(4)는 서로 대칭되는 위치에 2 내지 4개가 설치되는 것을 특징으로 하는 절연 필름 삽입 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 절연 필름 삽입부(3)는 서로 대칭되는 위치에 2 내지 4개가 설치되는 것을 특징으로 하는 절연 필름 삽입 장치.

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