KR100985339B1

KR100985339B1 - 모터 고정자 및 모터 고정자 제조 방법

Info

Publication number: KR100985339B1
Application number: KR1020087031899A
Authority: KR
Inventors: 가쯔히꼬 다떼베
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2010-10-04
Also published as: WO2008062633A3; CN101485067A; KR20090048548A; EP2084807A2; US20090230808A1; WO2008062633A2; JP2008131826A

Abstract

본 발명에 따르면, 내주연에 복수의 슬롯(24)이 형성된 고정자 코어(10)와, 각각의 슬롯(24) 내에 복수의 적층 박판(30)을 각각 포함하는 복수의 제1 적층 전도체(11)와, 각각의 슬롯(24) 내에 삽입된 복수의 적층 박판(31)을 각각 포함하는 복수의 제2 적층 전도체(12)와, 하나의 슬롯의 제1 적층 전도체의 각각의 적층 박판의 단부와 다른 슬롯의 제2 적층 전도체의 각각의 적층 박판의 단부를 연결하기 위한 연결부를 각각 구비하는 복수의 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체(13)를 포함한다. 박판(30, 31)과 각각의 연결판(32)의 연결부(13a)는 두께가 테이퍼링된다.

고정자 코어, 적층 전도체, 적층 박판, 슬롯, 단부 접속 전도체

Description

모터 고정자 및 모터 고정자 제조 방법{MOTOR STATOR AND MOTOR STATOR MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 모터에 사용되는 고정자의 구조, 더 구체적으로는 적층 전도체를 사용하는 모터 고정자 구조에 관한 것이다.

종래, 모터에 사용하기 위한 고정자의 주류는 고정자 코어의 내주연 내의 슬롯 내에 에나멜 피복 구리 배선이 삽입되고 슬롯 사이에 형성된 치부 주위에 에나멜 피복 구리 배선이 권취되는 권취형 고정자였다. 최근에는, 일본특허출원공개 제2001-178053A호에 개시된 바와 같이 고정자 소형화 및 고출력화의 목적을 위해 적층 전도체를 사용하는 고정자도 제안되었다.

적층 전도체를 사용하는 고정자는 권취형 고정자보다 2가지 점에 있어서 더욱 우수하다. 첫번째 장점은, 슬롯 내에 삽입되는 적층 전도체가 박판의 적층체로 형성된 단부 접속 전도체를 사용하여 결합하는 방법을 채택함으로써, 권취형의 경우에서는 확대하는 코일 단부의 두께가 감축될 수 있고, 그로 인해 고정자 소형화에 기여한다.

두번째 장점은 다음과 같다. 모터의 고출력화와 관련하여, 에나멜 피복 구리 배선이 고정자의 치부 주위에 권취되는 권취형 고정자는 에나멜 피복에 균열이 생기는 것을 방지하기 위해 최소 굽힘 반경을 제공하여야 하고, 그로 인해 적층체는 권선 자체의 굵기를 소정 수준보다 더 두껍게 할 수 없는 단점이 있다. 반면, 적층형 고정자는 단부를 연결하기 위한 별도의 부재로서 접속 전도체를 사용하도록 구성되고, 이는 슬롯의 내측의 단면적을 더 넓게 할 수 있고 슬롯 내의 전도체의 점유율은 증가하여서 전류 밀도를 증가시킬 수 있다는 것을 의미한다.

도21은 적층형 고정자의 일예로서 개시된 일본특허공개 제2001-178053A호의 모터의 분해 사시도이다.

일본특허공개 제2001-178053A호의 모터는 고정자 코어(110)에 적층 코일편(120)과, 환형의 제1 연결 코일편(130)과, 제2 연결 코일편(140)과, 연결 링(150)을 조합하여 구성된다. 각각의 적층 코일편(120)은 절연 수지로 2셋트의 선형 적층 박판 전도체를 일체로 성형함으로써 형성된다. 제1 연결 코일편(130)과 제2 연결 코일편(140)은 절연 수지로 적층 박판 전도체를 일체로 성형함으로써 형성된다. 연결 링(150)은 U, V 및 W 위상용 연결 배선을 중립 배선과 결합시키고 환형 패턴 내에 그들을 배열시키고 절연 수지로 그들을 일체로 성형함으로써 형성된다.

그리고, 고정자 코어(110)의 슬롯(114) 내에 삽입되는 하나의 적층 코일편(120)의 기계 가공된 단부와, 다른 슬롯(114) 내에 삽입된 다른 적층 코일편(120)의 단부는, 제1 연결 코일편(130)과 제2 연결 코일편(140)을 구성하는 박판의 기계 가공된 단부들과 서로 맞대어지고, 용접 접합하여 전기적으로 접속한다.

적층형 고정자는 이와 같이 수지 성형에 의해 적층 전도체를 결합하고 용접 에 의해 그들을 전기적으로 접속시켜 구성되므로, 고정자의 단부는 제1 연결 코일편(130), 제2 연결 코일편(140) 및 연결 링(150)의 두께와 동일한 두께이며, 이는 고정자를 소형화하는 장점을 제공한다. 또한, 각 슬롯(114) 내에 삽입될 적층 코일편(120) 각각은 박판을 적층함으로써 구성되고, 따라서 슬롯(114)의 점유율이 증가되어 전류 밀도를 증가시킬 수 있고, 이는 고정자 출력을 증가시키는 장점을 제공한다.

그러나, 일본특허공개 제2001-178053A호에 개시된 바와 같은 모터 고정자를 제조함에 있어서, 박판 사이에 400개만큼 많은 접합부가 요구된다. 따라서, 일본특허공개 제2001-178053A호에 개시된 바와 같이 박판 사이에 접합부가 용접하려면, TIG용접 또는 레이저 용접과 같은 용접 기술이 채택되더라도 TIG 용접 토치 또는 레이저 용접 스팟의 위치가 모든 접합부에 정확하게 조정되어야 하고, 그로 인해 용접 시간이 길어지고 비용이 높아진다.

추가로, 용접 동안 발생한 열은 박판을 덮고 있는 에나멜을 연소시킬 수 있다. 게다가, 박판 단부는 기계 가공되기 때문에 가공 비용이 요구되며, 또한 용접에 대해서도 적층 코일편(120), 제1 연결 코일편(130) 및 제2 연결 코일편(140)이 높은 정밀도로 위치 설정되어야 한다.

일본특허공개 제2001-178053A호에서 발생할 수 있는 문제들을 해결하기 위해, 본 출원인은 일본특허공개 제2005-137174A호에 고정자 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 모터 고정자를 제안하였다. 이 방법은 박판을 연결하기 위해 전도성 접착제를 사용한다. 더 구체적으로는, 박판이 프레스 성형된 후에, 적어도 하나의 박판의 단부는 전도성 접착제로 피복되고, 조립된 후, 압력이 결합판에 가해진다. 이 방법에 따르면, 연결에 요구되는 시간은 단축될 수 있다.

그러나, 일본특허공개 제2005-137174A호는 단부의 조립 가능성에 대한 문제를 갖는다. 더 구체적으로는, 일본특허공개 제2005-137174A호에 제안된 바와 같이 박판 단부의 한 쪽 연결 표면이 전도성 접착제로 피복될 때, 다른 박판의 에지가 전도성 접합제로 피복된 표면을 긁으면, 전도성 접착제는 박리될 수 있다. 이를 피하기 위해, 부품 제조 정밀도를 향상시키고 부품들이 적절한 상대 위치에 있는 것이 보장되도록 부품들을 조립하는 것이 요구된다. 그러나, 이러한 요구는 모두 비용을 증가시킨다.

한편, 박판 단부의 연결 표면 상에 피복된 전도성 접착제가 박리되면, 접촉 영역은 감소되고 그에 따라 접촉면에서의 저항이 더 커질 수 있다. 접촉면에서의 저항이 더 크게 되면, 모터는 더욱 발열할 것이다.

특히, 하이브리드 차량용 주행 모터는 종래의 모터보다 더 고출력 고밀도를 제공할 것이 요구된다. 고전압 전류가 고밀도 모터 고정자를 통해 흐르면, 모터는 더욱 발열하고 모터의 내구성 등에 문제를 야기할 수 있다.

일본특허공개 제2001-178053A호에 개시된 기술에서, 적층 코일편(120) 각각은 절연 수지로 2셋트의 선형 적층 전도체를 일체로 성형함으로써 형성된다. 이 방법에서 부품을 일체로 성형하는 것은 추가 성형 단계이며, 이는 비용 상승의 문제를 야기할 수 있다.

본 발명은 전술한 상황을 고려하여 만들어졌으며, 고효율 및 저비용으로 조립할 수 있는 모터 고정자 및 모터 고정자를 제조하는 방법을 제공하는 목적을 갖는다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 제공한다.

(1) 모터용 고정자는,

내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와,

복수의 박판을 각각 포함하고, 각각의 슬롯 내에 삽입되는 복수의 적층 전도체와,

적층 전도체 중 하나의 단부와 다른 적층 전도체의 단부를 연결하기 위한 연결부를 각각 구비하는 복수의 적층 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체를 포함하고,

각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 단부는 두께가 테이퍼링된다.

(2) (1)의 모터용 고정자에서, 각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 연결부는 두께가 테이퍼링되어 일측 상에 경사면을 갖고,

각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 연결부에는 비경사면 상에 절연층이 제공되고,

접속 전도체의 연결 박판의 연결부의 경사면과 각각의 적층 전도체의 박판의 단부의 경사면 중 하나 이상의 층에 접착제가 도포된다.

(3) 모터용 고정자는,

내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와,

복수의 적층 박판을 각각 포함하고, 동일 슬롯 내에 삽입되는 제1 적층 전도체 및 제2 적층 전도체를 포함하고,

제1 및 제2 적층 전도체 사이에 절연판이 개재되고, 제1 및 제2 적층 전도체는 절연 케이스 내에 수용된다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 다음의 구성을 제공한다.

(4) 모터용 고정자 제조 방법은,

내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와, 복수의 박판을 각각 구비하고 각각의 슬롯 내에 삽입되는 복수의 적층 전도체와, 적층 전도체 중 하나의 단부를 다른 적층 전도체의 단부에 연결하기 위한 연결부를 각각 구비하는 복수의 적층 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체를 포함하는 모터용 고정자 제조 방법이며,

각각의 연결 박판의 연결부와 각각의 박판의 단부는 두께가 테이퍼링되고, 복수의 박판은 서로 두께가 다르며, 복수의 연결 박판은 동일한 두께를 갖고,

적층 전도체 중 하나의 박판들 사이와 전자에 연결될 다른 적층 전도체의 박판들 사이에 안내부를 사용하여 연결 박판의 위치를 조정하는 단계와, 적층 전도체에 단부 접속 전도체를 조립하는 단계를 포함한다.

전술한 바와 같이 구성된 모터 고정자의 기능 및 장점이 아래에 설명된다.

구성 (1)에 따르면, 각 박판의 단부와 각 연결 박판의 연결부는 모두 두께가 테이퍼링된다. 따라서, 복수의 적층 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체를 상이한 슬롯 내에 삽입된 복수의 박판을 각각 포함하는 적층 전도체에 조립하여 상이한 적층 전도체의 단부를 연결하는 공정에서, 테이퍼부의 경사면은 조립의 마지막 단계까지 서로 접촉하지 않는다. 따라서, 각 테이퍼부 상의 접착층 등이 박리되지 않는다.

구성 (2)에 따르면, 각 박판의 단부와 각 연결 박판의 연결부는 일측 상에 경사면을 갖도록 두께가 테이퍼링되고, 각 박판의 단부와 각 연결 박판의 연결부는 비경사면 상에 절연층을 구비하고, 접착제가 적어도 연결 박판의 연결부의 경사면 상에 층에 도포된다. 따라서, 경사면의 영역이 더 커져서 접착제가 더 넓게 도포될 수 있고, 이는 전도체끼리의 결합부에서 접촉 저항을 감소시킨다. 또한, 절연층이 비경사면 상에 형성되므로, 각 적층 전도체의 박판 사이의 절연이 용이하게 보장될 수 있다.

특히, 각 박판의 단부와 각 연결 박판의 연결부는 두께가 전부 테이퍼링되어 경사면을 갖는다. 이는 경사면이 서로 접촉하는 범위를 감소시킬 수 있다.

구성 (3)에 따르면, 모터용 고정자는 그 내주연 내의 복수의 슬롯과, 각각 동일한 슬롯 내에 삽입되는 복수의 적층 박판을 포함하는 제1 및 제2 적층 전도체로 형성된 고정자 코어를 포함한다. 제1 및 제2 적층 전도체는 절연판이 제1 및 제2 적층 전도체 사이에 개재되면서 절연 케이스 내에 수용된다. 따라서, 제1 및 제2 적층 전도체는 그들 사이에 절연이 보장되면서, 성형 공정이 필요없이 간단한 조립에 의해 일체로 결합될 수 있다.

(4)에 개시된 모터용 고정자 제조 방법의 기능 및 장점이 이하에 설명된다.

적층 전도체의 각 박판의 모든 단부와 단부 접속 전도체의 각 연결판의 모든 연결부는 두께가 테이퍼링된다. 복수의 박판은 일단부에 배치된 하나의 박판으로부터 적층 방향으로 타단부에 배치된 다른 박판까지 두께가 점차적으로 상이하게 된다.

한편, 복수의 연결 박판은 동일한 두께를 갖고, 그에 따라 연결 박판이 동일한 두께를 갖는 경우와 비교하여 적층 전도체에 단부 접속 전도체를 조립하는 것은 어렵다.

또한, 복수의 박판의 폭이 서로 상이하므로, 박판은 동일한 단면적을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 단부 접속 전도체를 상이한 적층 전도체에 조립함에 있어서, 상이한 적층 전도체의 박판 사이에 연결 박판의 위치를 조정하기 위해 안내부가 사용된다. 따라서, 조립의 마지막 단계까지는 테이퍼부의 경사면끼리 서로 접촉하지 않는다. 따라서, 각 테이퍼부의 접착층 등이 박리되지 않는다.

도1은 제1 적층 전도체, 제2 적층 전도체 및 단부 접속 전도체의 형상을 도시한 사시도이다.

도2는 제1 및 제2 적층 전도체가 끼워 맞춤된 고정자 코어의 사시도이다.

도3은 단부 접속 전도체가 조립된, 도2의 조립체의 사시도이다.

도4는 연결 단자, U-, V-, W-위상 단자 및 중립 단자가 연결된, 도3의 조립체의 사시도이다.

도5는 제1 적층 전도체의 사시도이다.

도6은 제1 및 제2 적층 전도체가 그 사이에 판형 절연 수지 절연체를 개재하 여 배치된 구성을 도시한 사시도이다.

도7은 절연판을 개재한 제1 및 제2 적층 전도체가 절연 케이스로 커버된 구성을 도시한 사시도이다.

도8은 고정자 코어의 사시도이다.

도9a는 단부 접속 전도체의 연결판을 제1 적층 전도체 내에 삽입하기 위한 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.

도9b는 단부 접속 전도체의 연결판을 제1 적층 전도체 내에 삽입하기 위한 장치를 도시한 개략적인 우측면도이다.

도10은 제1 및 제2 적층 전도체의 다른 예를 도시한 사시도이다.

도11은 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제1 단계를 도시한 개략도이다.

도12는 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제2 단계를 도시한 개략도이다.

도13은 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제3 단계를 도시한 개략도이다.

도14는 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제4 단계를 도시한 개략도이다.

도15는 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제5 단계를 도시한 개략도이다.

도16은 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제6 단계를 도시한 개략도이다.

도17은 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제7 단계를 도시한 개략도이다.

도18은 단부 접속 전도체를 제1 및 제2 적층 전도체에 조립하기 위한 공정의 제8 단계를 도시한 개략도이다.

도19는 제2 실시예에서 U형 적층 전도체로 조립된 고정자 코어의 사시도이다.

도20은 단부 접속 전도체가 연결된, 도19의 조립체의 사시도이다.

도21은 종래의 고정자 코어의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

본 발명의 제1 실시예의 모터 고정자가 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 이하의 설명에서 구성 성분의 수 및 각 구성 성분의 크기는 단지 예일 뿐이며 적절하게 변경될 수 있다. 도2는 제1 적층 전도체(11) 및 제2 적층 전도체(12)가 끼워 맞춤된 고정자 코어(10)의 사시도이다.

도8은 고정자 코어(10)의 사시도이다. 고정자 코어(10)는 중공 원통형의 형태를 취하는 복수의 편평 전자기 강판의 적층체이다. 18개의 슬롯(24)과 각각 슬롯(24) 사이에 형성된 18개의 치부(25)가 고정자 코어(10)의 내주연에 제공된다. 고정자 코어(10)는 3개의 볼트 구멍(26)을 갖는다.

도5는 측면도에서 9개의 박판(31)이 각각 (두께가) 경사면(31a)에 의해 테이퍼링된 양단부를 갖고, 그로 인해 각 단부의 두께는 최외단부 쪽으로 점차적으로 감소하는 식으로 형성된 제2 적층 전도체(12)의 사시도를 도시한다. 각 경사면(31a)은 단부의 편평면에 대해 6도의 각도를 형성한다. 박판(31)은 모두 0.5mm 두께를 갖는 동판이다. 각 박판(31)은 경사면(31a)이 형성되지 않은 표면 상에 절연층(31b)을 포함한다. 절연층(31b)을 형성하는 공정은 이하에 설명된다. 폴리이미드 또는 아미도이미드(amidoimide)로 만들어진 절연 테이프의 일측에 열경화성 접착제가 도포된다. 그리고, 열경화성 접착제가 안착되도록 접착제 피복면이 박판(31)에 고착된 상태로 열 롤러가 그 위로 지나가고, 절연층(31b)으로 작용하는 절연 테이프는 박판(31)의 일면에 부착된다. 제1 적층 전도체(11)는 구조적으로 제2 적층 전도체와 동일하므로, 그 상세한 설명은 여기서 생략한다.

도6에 도시된 바와 같이, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)는 수지(절연 물질)로 만들어진 절연판(23)이 그 사이에 개재된 상태로 배열된다. 이들은 도7에 도시된 바와 같이 수지(절연 물질)로 만들어진 절연 케이스 내에 수용된다. 도6에 도시된 바와 같이, 절연판(23)은 얇은 중앙부와 양단에서 더 두꺼운 단차 단부(23b)를 갖는다. 박판(30)의 단부의 측면에는 노치(30c)가 형성된다. 이 노치(30c)를 절연판(23)의 단차부(23b)에 결합함으로써, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 절연체(12)는 길이 방향으로 제 위치에 위치 설정된다. 절연 케이스(28)의 일단부에는 플랜지(28a)가 형성된다.

도7에 도시된 바와 같이 그 사이에 절연판(23)이 개재된 상태로 절연 케이스(28) 내에 수용되는 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 일 세트는 개별 슬롯(24)에 삽입된다. 이때, 플랜지(28a)는 고정자 코어(10)의 일면과 접촉하 게 되어 절연 케이스(28)는 제 위치에 위치 설정된다. 한편, 제1 적층 전도체(11), 제2 적층 전도체(12) 및 절연판(23)의 위치는 절연 케이스(28)에 대해 정해지지 않는다. 그러나, 도2에 도시된 바와 같이, 제1 절연 전도체(11)와 제2 절연 전도체(12)의 위치는 높이 방향으로 (도시되지 않은) 지그에 의해 고정자 코어(10)의 단부면에 대해 결정된다. 즉, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 고정자 코어(10)의 단부면으로부터의 높이는 정해진다.

다음으로, 도1을 참조하여 하나의 슬롯(24) 내에 삽입된 제1 적층 전도체(11)의 박판(30)과 인접한 슬롯(24) 내에 삽입된 하나의 제2 적층 전도체(12)의 박판(31)을 어떻게 연결하는지 설명된다.

우선, 단부 접속 전도체(13)는 적층된 9개의 연결 박판(32)으로 구성된다. 각 연결 박판(32)은 일측에 경사면(32a)을 갖도록 양단부에 각각 두께에 있어서 하향으로 테이퍼링된 연결부(13a)를 구비한다. 경사면(32a)의 상향 경사각은 수직면{경사면(32a)의 반대면}에 대해 6도이다. 즉, 단부 접속 전도체(13)의 경사면(32a)의 각도는 제1 적층 전도체(11)의 박판(30)의 경사면(30a)의 각도와 방향은 다르지만 절대값은 동일하다. 접착층(27)이 각 경사면(32a) 상에 피복된다.

다음으로, 접착층(27)을 형성하는 방법이 설명된다.

접착층(27)은 유기 용제에 용해된 미립자 은을 (겔 상태로) 스크린 인쇄에 의해 두께 10㎛로 고르게 도포함으로써 형성된다. 더 구체적으로, 겔 은 용매는 경사면(32a)의 목표 영역 상에 배치된 메쉬(메쉬 피치: 200㎛)에 도포된다. 이때, 스크라이빙(scribing)에 의해 목표 영역 주위에 상승부가 형성되어, 은 용매가 비 어져 나오는 것을 방지한다. 그리고, 메쉬 상의 은 용매가 스크래퍼에 의해 박리된다. 그리고 메쉬가 제거된다. 이어서, 10㎛ 두께를 갖는 겔층이 형성된다. 그리고 용매는 가열에 의해 증발 및 건조된다. 건조 후, 은 페이스트 피복이 남고, 이것은 가벼운 접촉 및 마찰에도 쉽게 벗겨지지 않지만, 날카로운 에지에 마찰되면 벗겨진다. 이런 마찰은 제품 성능에 있어서의 안정성을 보장하기 위해 가능한 회피되어야 한다.

단부 접속 전도체(13)를 구성하는 9개의 박판(32) 모두는 동일한 두께(t)(본 실시예에서 0.5mm)를 갖는다.

한편, 도1에 도시된 바와 같이, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)를 각각 구성하는 박판(30)과 박판(31)이 박판(32)과 동일한 두께를 가지면, 박판(30, 31)의 배열 피치가 박판(32)의 배열 피치와 동일하기 때문에 박판(30, 31)은 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)과 직접 결합될 수 있다.

그러나, 모터의 출력을 증가시키기 위해, 슬롯 내에 전도체 점유율을 향상시킬 것이 요구된다. 이런 이유 때문에, 일반적으로 하나의 슬롯(24) 내에 배열된 박판(30)과 박판(31)은 슬롯(24)의 내주연측으로부터 외주연측으로 갈수록{즉, 고정자 코어(10)의 방사상 외측 방향으로} 폭이 점차적으로 넓어져서, 그 외주연측 상의 폭이 더 큰 슬롯(24)의 형상과 정합한다.

동시에, 도10에 도시된 바와 같이, 최내부 박판(30, 31)은 최외부 박판(30, 31)과 두께가 상이하다. 더 구체적으로는, 박판(30, 31)은 최내부로부터 최외부까지 두께가 점차적으로 더 작아진다. 따라서, 최외부 박판(30, 31)은 두께가 가장 얇다. 두께가 전술한 바와 같이 상이하므로, 최내부 박판(30, 31)과 최외부 박판(30, 31)의 단면적은 높이 방향에 수직인 방향으로 동일하게 된다.

즉, 최내부 박판(30, 31)의 두께는 최외부 박판(30, 31)의 두께보다 더 크다. 이는 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 경사면(30a, 31a)이 일정한 피치로 배열되지 않는다는 것을 의미한다.

반면, 단부 접속 전도체(13)의 연결 박판(32)은 모두 일정한 피치로 배열된다. 박판(30, 31) 사이에 박판(32)을 직접 삽입하려면, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 일부 판의 선단이 단부 접속 전도체(13)의 접착층(27)을 긁고 접착층(27)을 박리할 수 있다.

박판(30, 31)의 폭이 슬롯(24)의 외주연측 쪽으로 더 커지고, 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)의 경사면(32a)은 고정되도록 그리고 최외부 박판(30, 31)의 폭과 동일하게 설계된다.

동일한 두께를 갖는 박판(30, 31)을 사용하여 도1에 도시된 바와 같이 단부 접속 전도체(13)를 제1 적층 전도체(11) 및 제2 적층 전도체(12)에 조립하는 데 있어서는 실질적으로 어려움이 없다. 따라서, 상이한 두께의 박판(30, 31)을 사용하여 도10에 도시된 바와 같이 제1 적층 전도체(11) 및 제2 적층 전도체(12)에 단부 접속 전도체(13)를 조립하는 방법이 이하에 설명된다.

상세하게는, 이런 구성에서 발생하기 쉬운 문제를 피하기 위해, 제1 적층 전도체(11)의 박판(30)과 제2 적층 전도체(12)의 박판(31)에 대해 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)의 위치를 결정하여 박판(32)이 박판(30, 31) 사이에 적절하게 삽입되도록 하기 위해 안내 부재가 사용된다. 안내 부재를 사용하는 삽입 방법이 도9a와 도9b 및 도11 내지 도18을 참조하여 설명된다.

도9a 및 도9b는 제1 적층 전도체(11) 내에 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)을 삽입하기 위한 장치를 도시하고 있다. 도9a는 정면도이고, 도9b는 우측면도이다. 제2 적층 전도체(12) 내에 박판(32)을 삽입하기 위한 장치는 도9a 및 도9b의 것과 대칭이며, 따라서 그 장치 및 제2 적층 전도체(12)는 도시되지 않았으며 설명도 생략한다.

단부 접속 전도체(13)의 박판(32) 모두가 동일한 두께 및 형상을 갖기 때문에, 다수의 박판이 카트리지(42) 내에 수용되어 제조 라인에 제공될 수 있다. 박판(32, 본 실시예에서는 9개의 박판)은 셔터(41)에 의해 분리되고 하향 이동된다. 그 바로 아래에서, 고정자 코어(10)의 하나의 슬롯(24) 내에 끼워지는 제1 적층 전도체(11)가 위치된다. 4개의 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)을 포함하는 안내 부재(33)가 제공된 세퍼레이터(43)가 단부 접속 전도체(13)와 제1 적층 전도체(11) 사이에 개재된다. 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)은, 슈퍼 스틸(super steel)로 만들어지고 연마되어 각 안내편의 안내면이 접착층(27)과 접촉 및 마찰하더라도 접착층(27)에 심각하게 악영향을 미치지 않도록 간극 쪽으로 쉽게 변형 가능하도록 보유된다. 각 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)의 상단은 상단이 접착층(27)을 긁는 것을 방지하도록 라운딩되어 있다.

각 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)은 도9a에 도시된 바와 같이 접착층(27)의 전체 영역이 아닌 폭 방향으로 거의 절반을 덮는다. 이는 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)에 의해 접착층(27)이 마찰될 가능성을 최소화하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 각 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)이 접착층(27)의 거의 절반을 덮지만, 안내편은 폭 방향으로 접착층(27)의 더 좁은 영역을 덮도록 더 작은 폭을 갖게 설계될 수 있다.

도11에서, 제1 적층 전도체(11)의 우측은 고정자 코어(10)의 외주연측에 대응하고, 좌측은 내주연측에 대응한다. 도면은 좌측에 배치된 박판(30)이 우측에 배치된 것보다 더 두껍다는 것을 도시하고 있다. 단부 접속 전도체(13)가 제1 적층 전도체(11)에 조립될 때, 판이 더 얇다면 판(30)에 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)을 직접 삽입하는 것이 덜 어려울 것이다. 한편, 판(30)이 더 두껍다면, 판(30)의 선단이 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)의 접착층(27)을 긁기 쉽다. 따라서, 안내 부재(33)는 제1 적층 전도체(11)의 좌측 박판(30)을 안내하는 데 주로 사용된다.

도12는 셔터(41)가 약간 하향 이동된 것을 도시하고 있다. 가장 높은 위치에 위치된 안내편(33a)의 상단이 좌측 단부로부터 9개의 연결 박판(32) 중 제3 및 제4 박판 사이의 공간에 도입한다. 셔터(41)가 더욱 하향 이동함에 따라, 안내편(33a)은 좌측 단부로부터 제3 및 제4 박판(32) 사이의 공간에 완전히 도입한다. 따라서, 박판(32)은 도13에 도시된 바와 같이, 좌측 3개와 우측 6개의 2그룹으로 완전하게 분할된다.

도15는 셔터(41)가 더욱 하향 이동한 것을 도시한다. 상단이 2번째로 높은 위치에 있는 안내편(33b)이 좌측 단부로부터 제2 및 제3 박판(32) 사이의 공간에 도입된다. 상단이 3번째로 높은 위치에 있는 안내편(33c)은 좌측 단부로부터 제4 및 5번째 박판(32) 사이의 공간에 도입된다. 상단이 가장 낮은 위치에 있는 안내편(33d)은 좌측 단부로부터 제1 및 제2 박판(32) 사이의 공간에 도입된다.

셔터(41)가 더욱 하향 이동함에 따라, 4개의 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)은 제1 및 제2 판 사이의 공간, 제2 및 제3 판 사이의 공간, 제3 및 제4 판 사이의 공간, 그리고 제4 및 5번째 판 사이의 공간을 각각 도16에 도시된 바와 같이 증가시킨다. 따라서, 단부 접속 전도체(13)의 박판(32)은 박판(32)이 제1 적층 전도체(11)의 박판(30) 사이에 삽입되더라도 박판(30)의 선단이 박판(32)의 접착층(27)과 접촉하지 않도록 위치 설정된다.

이 상태에서, 9개의 연결 박판(32)은 도17 및 도18에 도시된 바와 같이 9개의 박판(30) 사이에 삽입된다. 따라서, 박판(30)의 선단은 연결 박판(32)의 경사면(32a)의 접착층(27)을 마찰하지 않고, 따라서 접착층(27)은 박리되지 않는다.

단부 접속 전도체(13)가 하나의 슬롯(24) 내의 제1 적층 전도체(11)와 인접 슬롯(24) 내의 제2 적층 전도체(12)에 조립된 후, 제1 적층 전도체(11)와 단부 접속 전도체(13)는 교대로 배열된 박판(30)과 연결 박판(32)의 열 방향으로 양측으로부터 가압하에 함께 가열된다. 이는 집중 방식으로 부분적으로 접착층(27)의 은 페이스트를 가열하여, 제1 적층 전도체(11)와 단부 접속 전도체(13)를 은 납땜시킨다. 이 은 납땜은 제2 적층 전도체(12)와 단부 접속 전도체(13) 상에서도 유사하게 수행된다.

전술한 방법에서, 모든 단부 접속 전도체(13)는 적층 전도체(11, 12)에 대응 한다. 본 실시예에서는, 도3에 도시된 바와 같이, 고정자 코어(10)의 일단부면 상에 (도면의 상부면), 18개의 단부 접속 전도체(13)가 18개의 슬롯(24) 내에 삽입된 제1 적층 전도체(11) 및 제2 적층 전도체(12)에 조립되고 은 납땜된다.

이어서, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)에 은 납땜된 단부 접속 전도체(13)를 갖는 고정자 코어(10)가 뒤집어지고, 고정자 코어(10)의 반대 단부면(도면에서 하부면) 상의 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)에 단부 접속 전도체(13)가 조립 및 은 땝납된다. 이 공정은 전술한 것과 거의 동일하므로, 차이점만 설명되고 동일한 점은 반복하지 않는다.

차이점은 도20에 도시된 바와 같이 제1 적층 전도체(11)의 제1 박판(30)이 제2 적층 전도체(12)의 제2 박판(31)과 연결된다는 것이다. 이렇게 하여, 제1 적층 전도체(11)의 n번째 박판(30)과 제2 적층 전도체(12)의 (n+1)번째 박판(31)이 연속적으로 연결된다. 하나의 슬롯(24) 내의 제1 적층 전도체(11)와 인접 슬롯(24) 내의 제2 적층 전도체(12) 사이의 이러한 연결은 제2 적층 전도체(12)의 제1 박판(31)과 제1 적층 전도체(11)의 제9 박판(30) 사이에 루프를 만든다. 제1 적층 전도체(11)의 제9 박판(30)과 제2 적층 전도체(12)의 제1 박판(31)은 연결되지 않는다.

다음으로, 3개의 위상(U, V, W)을 구성하기 위한 (도4에 도시된) 연결 단자(20, 21, 22)는 각각 순차적으로 연결된다. 더 구체적으로는, 제1 적층 전도체(11)의 연결되지 않은 제9 박판(30)은 제3 위상 다음(둘 건너 다음)에 있는 제2 적층 전도체(12)의 제1 박판(31)에 연결되고, 이러한 연결이 연속적으로 이루어진 다. 결과적으로, U위상 코일, V위상 코일 및 W위상 코일이 고정자 코어(10)의 전체 원주 상에 형성된다.

그리고, U 위상 단자(14)와 중립선 단자(17)가 U위상 코일의 단부에 연결된다. V 위상 단자(15)와 중립선 단자(18)는 V 위상 코일의 단부에 연결된다. W 위상 단자(16)와 중립선 단자(19)는 W 위상 코일의 단부에 연결된다.

다음으로, 도시되지 않았지만, U, V 및 W 위상 단자(14, 15, 16)와 중립선 단자(17, 18, 19)가 다이의 좌측 외측에 있는 동안에만, 고정자 코어(10), 단부 접속 전도체(13), 제1 적층 전도체(11) 및 제2 적층 전도체(12) 등이 다이를 사용하여 삽입 성형(insert molding)에 의해 커버된다. 고정자는 이와 같이 완성된다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 모터 고정자는, 내주연에 복수의 슬롯(24)을 갖는 고정자 코어(10)와, 복수의 적층 박판(30)을 각각 구비하고 각 슬롯(24)에 삽입되는 제1 적층 전도체(11)와, 복수의 적층 박판(31)을 각각 구비하고 각 슬롯(24) 내에 삽입되는 제2 적층 전도체(12)와, 하나의 슬롯(24) 내의 제1 적층 전도체(11)를 다른 슬롯(24) 내의 제2 적층 전도체(12)와 연결시키기 위해 복수의 적층 연결 박판(32)을 각각 구비하는 단부 접속 전도체(13)를 포함한다. 박판(30, 31)의 단부와 박판(32)의 연결부(13a)는 두께에 테이퍼링되어 있다. 따라서, 접착층(27)이 경사면 상에 피복되면 접착층(27)은 제1 및 제2 적층 전도체(11, 12)에 단부 접속 전도체(13)를 조립하는 공정에서 손상되지 않고, 결합부에서의 저항을 증가시키지 않아서 보다 적은 열을 발생시킨다.

또한, 각 박판(30, 31)의 단부와 각 박판(32)의 연결부에는 각각 일측 상에 경사면(30a, 31a, 32a)이 형성된다. 또한, 경사면(30a, 31a)에 반대되는 박판(30, 31)의 비경사면 상에 절연층(30b, 31b)이 형성된다. 접착층(27)은 박판(32)의 연결부(13a)의 경사면(32a) 상에 형성된다. 따라서, 경사면의 면적이 더욱 커져서 접착제가 더 넓게 피복되는 것을 허용하여, 전도체 사이의 결합부에서의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다. 게다가, 절연층이 비경사면 상에 형성되므로, 박판 전도체 사이의 절연은 쉽게 보장될 수 있다.

더욱이, 연결면이 전체적으로 경사지기 때문에, 다음의 잇점이 얻어질 수 있다. 박판의 연결면의 단부만이 경사지더라도, 접착층이 단부 에지에 의해 긁히는 것이 방지될 수 있다. 그러나, 연결면이 전술한 바와 같이 전체적으로 경사지면, 경사면 사이에 접촉에 의해 마찰되는 영역이 감소될 수 있다. 또한, 단부만 경사진다면 상호 접촉이 없는 공간이 생기지만, 적층 전도체로부터 접속 전도체까지의 전류로서 더 많은 전류가 최단 거리 영역 내에 흐르기 때문에, 적층 전도체의 결합부의 루트 주위에 공간이 필요하다면 접촉 저항이 증가되는 문제가 발생한다. 이 문제는 전체적으로 경사진 본 실시예의 연결면에 의해 방지될 수 있다.

더욱이, 본 실시예의 모터 고정자는 내주연에 슬롯(24)을 갖는 고정자 코어(10)와, 동일한 슬롯(24) 내에 삽입되는 제1 및 제2 적층 전도체(11, 12)의 세트를 포함하며, 각 전도체는 복수의 적층 박판(30 또는 31)을 구비한다. 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)는 그 사이에 절연판(23)을 개재하며, 절연 케이스(28)에 수용된다. 따라서, 제1 및 제2 적층 전도체(11, 12)는 어떠한 성형 공정도 없이 절연을 보장하면서 단지 간단한 조립 작업에 의해서 결합된다.

내주연에 슬롯(24)을 갖는 고정자 코어(10)와, 각각 복수의 적층 박판(30 또는 31)을 구비하는 제1 및 제2 적층 전도체(11, 12)와, 하나의 슬롯(24) 내의 제1 적층 전도체(11)의 단부와 다른 슬롯(24) 내의 제2 적층 전도체(12)의 단부를 연결하는 복수의 적층 연결 박판(32)을 갖는 단부 접속 전도체(13)를 포함하는 모터 고정자에 대한 본 실시예의 제조 방법에 따르면, 연결 박판(32)의 연결부와 박판(30, 31)의 단부는 모두 테이퍼링되어 있고, 복수의 박판(30, 31)은 두께가 점차적으로 상이하게 되고 연결 박판(32)은 두께가 동일하고, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)에 단부 접속 전도체(13)를 조립함에 있어서 적층 전도체의 박판 사이의 위치에 연결 박판의 위치를 조정하는 데 안내편(33a, 33b, 33c, 33d)이 사용되어 경사면이 서로 접촉하는 조립의 마지막 단계까지는 경사부끼리 접촉이 발생하지 않아서, 경사면 상에 피복된 접착층(27)이 박리되지 않는다.

도19 및 도20을 참조하여 본 발명의 제2 실시예가 설명된다. 제2 적층 전도체(12)와 제1 적층 전도체(11)의 하단부는 U형 적층 전도체(50)로 연결된다. 이는 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 단부가 고정자 코어(10)의 일측 상에서만 단부 접속 전도체(13)에 의해 연결되는 제1 실시예와 대응된다.

도20에 도시된 바와 같이, 이웃하는 U형 적층 전도체(50)는 접속 전도체(13)에 의해 연결된다. 각각의 U형 적층 전도체(50)를 구성하는 박판의 단부는 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)의 단부와 동일한 경사면을 갖는다. 단부 접속 전도체(13)는 전술한 실시예에서와 동일하다.

본 실시예에서의 조립 공정은 제1 실시예에서 고정자 코어(10)를 뒤집는 단 계 후의 연결 공정과 동일한 방식으로 수행된다. 더 상세하게는, 하나의 슬롯(24) 내의 제1 적층 전도체(11)의 n번째 박판(30)과 인접 슬롯(24) 내의 제2 적층 전도체(12)의 (n+1)번째 박판을 연속적으로 연결함으로써, 제1 적층 전도체(11)와 제2 적층 전도체(12)는 제2 적층 전도체(12)의 제1 박판(31)과 제1 적층 전도체(11)의 제9 박판(30) 사이에 루프를 만든다. 상세한 설명은 여기서 생략한다.

본 실시예에 따르면, 하나의 단부만(도면에서 상단부) 접속 전도체(13)를 사용하여 연결되므로, 제조 능률이 향상될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 구성을 부분적으로 수정하여 실시될 수 있다.

예컨대, 접착층(27)은 전술한 실시예에서는 연결 박판(32)의 경사면(32a) 상에 형성된다. 변형예로서, 박판(30, 31)의 경사면(30a, 31a) 상에 형성되거나 박판(30, 31)과 연결 박판(32) 모두의 경사면 상에 형성될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 접착제로서 은 페이스트가 사용되었지만, 다른 형태의 납땜 페이스트가 대신 사용될 수 있다.

Claims

내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와,

복수의 박판을 각각 포함하고, 각각의 슬롯 내에 삽입되는 복수의 적층 전도체와,

적층 전도체 중 하나의 단부와 다른 적층 전도체의 단부를 연결하기 위한 연결부를 각각 구비하는 복수의 적층 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체를 포함하고,

상기 각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 단부는 두께가 테이퍼링된 모터용 고정자.
제1항에 있어서, 상기 복수의 박판들은 동일한 두께를 갖고,

상기 복수의 연결 박판들은 동일한 두께를 갖는 모터용 고정자.
제1항에 있어서, 상기 복수의 박판은 적층 방향으로 일단의 하나의 박판으로부터 타단의 다른 박판까지 점차적으로 두께가 다르고,

상기 복수의 연결 박판은 동일한 두께를 갖는 모터용 고정자.
제1항에 있어서, 상기 각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 연결부는 두께가 테이퍼링되어 일측 상에 경사면을 갖고,

상기 각각의 박판의 단부와 각각의 연결 박판의 연결부에는 비경사면 상에 절연층이 제공되고,

접속 전도체의 연결 박판의 연결부의 경사면과 각각의 적층 전도체의 박판의 단부의 경사면 중 하나 이상의 층에 접착제가 도포되는 모터용 고정자.
제4항에 있어서, 상기 접착제층은 은 페이스트 피복인 모터용 고정자.
제5항에 있어서, 상기 은 페이스트 피복 주위에 상승부가 형성되는 모터용 고정자.
내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와,

복수의 적층 박판을 각각 포함하고, 동일 슬롯 내에 삽입되는 제1 적층 전도체 및 제2 적층 전도체를 포함하고,

상기 제1 및 제2 적층 전도체 사이에 절연판이 개재되고, 제1 및 제2 적층 전도체는 절연 케이스 내에 수용되는 모터용 고정자.
내주연에 복수의 슬롯이 형성된 고정자 코어와, 복수의 박판을 각각 구비하고 각각의 슬롯 내에 삽입되는 복수의 적층 전도체와, 적층 전도체 중 하나의 단부를 다른 적층 전도체의 단부에 연결하기 위한 연결부를 각각 구비하는 복수의 적층 연결 박판을 포함하는 단부 접속 전도체를 포함하는 모터용 고정자 제조 방법이며,

각각의 연결 박판의 연결부와 각각의 박판의 단부는 두께가 테이퍼링되고, 복수의 박판은 적층 방향으로 일단의 하나의 박판으로부터 타단의 다른 박판까지 두께가 점차적으로 다르고, 상기 복수의 연결 박판은 동일한 두께를 갖고,

적층 전도체 중 하나의 박판들 사이와 전자에 연결될 다른 적층 전도체의 박판들 사이에 안내부를 사용하여 연결 박판의 위치를 조정하는 단계와, 적층 전도체에 단부 접속 전도체를 조립하는 단계를 포함하는 모터용 고정자 제조 방법.