KR100927874B1 - Process for inserting insulating film into stator core - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절연 필름을 삽입하는 공법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 스테이터 코어의 슬롯에 절연 필름을 자동으로 삽입하는 공법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of inserting an insulating film. More specifically, the present invention relates to a method for automatically inserting an insulating film into a slot of a stator core.
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.In general, a motor used in a drum washing machine or the like has a rotor (rotor) located outside and a stator (stator) located inside. The stator is manufactured by covering the core made of multiple layers of thin metal sheets or electrical steel sheets with an insulator molding, and then winding a coil around the teeth protruding outward. FIG. 6 shows a part of the stator core in an insulator molding (ie, before winding the coil).
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.As shown in FIG. 6, an
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.On the other hand, the coil wound on the
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.However, aluminum can reduce raw material costs than copper, but in terms of physical properties, specific gravity and electrical conductivity are lower than copper, so more windings are required than copper under the same conditions to meet the physical properties required by the stator core. Do. Thus, when using aluminum wires, the number of windings wound on the
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.Therefore, as illustrated in FIG. 7, the insulating film having a much thinner thickness than that of the insulator molding is not covered with the insulator molding without covering the portion where the slot of the tooth is formed (a portion indicated by the thick dotted line in a 'c' shape in FIG. 7). If inserted, the number of turns of the aluminum wire can be increased while the overall physical properties can be satisfied in the same way as for the copper wire.
그런데, 이러한 형태의 스테이터 코어의 각각 슬롯에 절연 필름을 삽입하기란 쉽지가 않다. 슬롯의 크기가 작고 절연 필름이 양 끝단이 절곡되어 있기 때문이기도 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 발명자는 절연 필름을 스테이터 코어의 슬롯에 자동으로 삽입하는 공법을 제안하게 된 것이다.However, it is not easy to insert an insulating film into each slot of the stator core of this type. This is because the size of the slot is small and the insulation film is bent at both ends, but it must be firmly inserted so that the position of the insulation film is not moved or dislodged. Thus, there is a need for an apparatus capable of automatically and automatically inserting an insulating film. In response to this demand, the inventors have proposed a method of automatically inserting an insulating film into a slot of a stator core.
본 발명의 목적은 절연 필름을 스테이터 코어의 슬롯에 자동으로 삽입할 수 있는 공법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a process by which an insulating film can be automatically inserted into a slot of a stator core.
본 발명의 다른 목적은 절연 필름이 견고하게 결합되어 이탈되지 않도록 초음파 융착을 통해 고정시킬 수 있는 절연 필름 삽입 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an insulation film insertion method that can be fixed by ultrasonic welding so that the insulation film is firmly bonded and not separated.
상술한 본 발명의 목적 및 기타 본 명세서에 내재되어 있는 목적들은 아래 기술되고 있는 본 발명의 내용에 의하여 달성될 수 있다.The above object of the present invention and other objects inherent in the present specification can be achieved by the contents of the present invention described below.
본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법은
코어 지그(1)에 코어(200)을 안착시키는 제1 단계;
절연 필름(100)을 소정의 크기로 절단하여 삽입헤드에 삽입하는 제2 단계;
삽입 헤드의 상승 운동에 의하여 상기 코어의 슬롯(202)에 삽입하는 제3 단계; 및
초음파 융착기(4)의 융착 헤드(41)에 의하여 절연 필름을 융착시키는 제4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Insulation film insertion method according to the invention is
A first step of seating the
A second step of cutting the
Inserting into the
And a fourth step of fusing the insulating film by the
본 발명은 상기 제4 단계 이후에 상기 코어 지그(1)가 한 스텝 회전한 뒤 다시 상기 제1 단계를 수행하는 제5 단계를 더 포함하도 좋다.The present invention may further include a fifth step of performing the first step after the
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본 발명은 알루미늄 코일을 권선하는 스테이터 코어의 슬롯에 절연 필름을 보다 정확하고 견고하게 자동으로 삽입할 수 있는 절연 필름 삽입 방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing an insulation film insertion method capable of automatically inserting the insulation film more accurately and robustly into the slot of the stator core winding the aluminum coil.
이하에서, 본 발명의 상세한 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the details of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 위한 전체 장치의 평면도이다.1 is a plan view of the entire apparatus for an insulation film insertion method according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 위한 장치는 크게 코어 지그(1), 코어 고정체(2), 절연 필름 삽입부(3) 및 초음파 융착기(4)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the apparatus for the insulation film insertion method according to the present invention is composed of a
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.The
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.The
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.The insulating
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.The
도 2는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 절연 필름 삽입부(3)에 대한 평면도이고, 도 3은 측단면도이다.FIG. 2 is a plan view of the
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.As shown in Figs. 2 and 3, the insulating film insert 3 of the present invention is largely composed of an
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. The
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.Although only one
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.The
도 5는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법에 사용되는 초음파 융착기의 융착 헤드(41)의 작동을 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing the operation of the
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.As shown in FIG. 5, the fusion head of the
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.Like the
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.The scope of the present invention as described above will be clearly defined by the claims defined below. Nevertheless, modifications or variations within the equivalent scope of the invention described in the claims below should also be considered to fall within the scope defined in the claims below, without departing from the spirit of the invention.
도 1은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 평면도이다.1 is a plan view of an apparatus for performing an insulation film insertion method according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 절연 필름 삽입부에 대한 평면도이다.2 is a plan view of an insulation film insert of an apparatus for performing the insulation film insertion method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 절연 필름 삽입부에 대한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view of an insulation film insert of an apparatus for performing the insulation film insertion method according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 삽입 헤드를 나타낸 도면으로서, (a)도는 측면도를, (b)도는 평면도를 도시하고 있다.Figure 4 is a view showing the insertion head of the device for performing the method for inserting the insulating film according to the present invention, (a) is a side view, (b) is a plan view.
도 5는 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법을 수행하는 장치의 초음파 융착기의 작동을 나타내는 개념도이다.Figure 5 is a conceptual diagram showing the operation of the ultrasonic fusion machine of the apparatus for performing the insulation film insertion method according to the present invention.
도 6는 종래의 스테이터 코어의 인슐레이터 몰딩의 결합 상태를 보여주고 있는 부분 단면도이다.FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a coupling state of an insulator molding of a conventional stator core. FIG.
도 7은 본 발명에 따른 절연 필름 삽입 방법에 적용되는 스테이터 코어의 티스에 절연 필름이 삽입된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.7 is a partial cross-sectional view illustrating a state in which an insulating film is inserted into a tooth of a stator core applied to the insulating film inserting method according to the present invention.
* 도면 부호에 대한 간단한 설명 ** Brief description of the reference numbers *
1 : 코어 지그 2 : 코어 고정체1: core jig 2: core fixture
3 : 절연 필름 삽입부 4 : 초음파 융착기3: insulation film insertion part 4: ultrasonic welding machine
31 : 삽입 헤드 32 : 삽입 통로31: insertion head 32: insertion passage
33 : 삽입바 34 : 커터33: Insertion bar 34: Cutter
41 : 융착 헤드 100 : 절연 필름41: fusion head 100: insulating film
200 : 코어 201 : 티스200: core 201: tooth
202 : 슬롯 203 : 인슐레이터 몰딩202: slot 203: insulator molding
311 : 필름 가이드부311: film guide portion
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