KR101044175B1

KR101044175B1 - 모터 고정자를 제조하는 방법 및 모터 고정자

Info

Publication number: KR101044175B1
Application number: KR1020097018479A
Authority: KR
Inventors: 신고 후부끼; 겐지 하라다
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2011-06-24
Also published as: KR20090115952A; WO2008108317A1; CN101657953B; US8250734B2; CN101657953A; US20100066198A1; EP2118990A1; JP2008220093A; EP2118990B1; JP4715776B2

Abstract

본 발명은 모터 고정자를 제조하는 방법이며, 고정자 코어의 내면에, 각각이 반경 방향 내부로 연장되며 고정자 코어의 중심을 향하여 테이퍼링된 복수의 치 및 복수의 슬롯을 구비하는 고정자 코어와, 각각의 슬롯에 코일 각각이 삽입되는 복수의 사다리꼴 코일을 포함하는, 모터 고정자를 제조하는 방법이며, 치는 적어도 제1 치, 제2 치 및 제3 치를 포함하고, 슬롯과 치는 교호식으로 배치되며, 각각의 코일은 정사각형 단면을 가지며 사다리꼴 형상으로 집중되어 감겨진 직사각형 컨덕터로 형성되고, 상기 방법은, 제1 치의 양측에 위치된 제2 및 제3 치에 개별적으로 코일을 장착하는 단계와, 에어 코어를 갖는 코일들 중 하나가 제1 치에 장착되기 전에, 에어 코어를 갖는 코일들 중 하나를 변형시키고, 변형된 코일의 제1부를 제1 치의 일측 슬롯으로 삽입하는 단계와, 변형된 코일의 제2 부를 제1 치의 다른 측 슬롯으로 삽입하는 단계로 구성되는, 모터 고정자를 제조하는 방법을 제공한다.

모터 고정자, 치, 슬롯, 에어 코어, 컨덕터

Description

모터 고정자를 제조하는 방법 및 모터 고정자 {A METHOD FOR MANUFACTURING A MOTOR STATOR AND A MOTOR STATOR}

본 발명은 사다리꼴 집중 권회식 코일이 극(pole)의 수에 대해 제약이 적은 일체식 코어의 사각형 컨덕터로 이루어진 모터 고정자의 제조 방법에 관한 것이다.

모터에 사용되는 많은 고정자들은 원형 단면을 갖는 권회식 컨덕터로 각각 형성된 코일을 갖는다. 최근, 모터의 고효율화, 소형화 및 경량화에 대한 요구가 증가함에 따라, 고정자의 슬롯에서의 컨덕터의 높은 점적률이 요구되어 왔다.

고정자 코어의 치에 원형 단면의 컨덕터를 장착하기 위해 일본 공개 특허 평11(1999)-032457A호에는 사다리꼴 코일과 평행 코일이 교호식으로 세트된 구성이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 구성은 상이한 형상의 코일 제조를 요구하므로, 부품 개수의 증가를 야기시켜, 비용 상승을 초래한다.

한편, 컨덕터의 점적률을 증가시키는 관점에서, 최근 몇몇 고정자들은 정사각형 단면을 가지며 굽힘 가공에 의해 권회된 편평한 사각형 컨덕터(평각도체)로 각각 형성된 코일들을 갖는다. 이러한 구성은 코일 권회식(coil-wound) 고정자에 비해 개선된 점적률 및 우수한 열전도성과 같은 장점을 제공한다.

동일 형상의 코일을 사용하는 기술 중의 하나는 점적률을 향상시키기 위해 동일 형상의 사다리꼴 코일이 분할되거나 분절된 코일에 장착되는 일본 공개 특허 제2006-166610A호에 개시되어 있다. 이러한 기술은 한 종류의 사다리꼴 코일로 고정자를 제조하는 것을 가능하게 한다.

그러나, 일본 공개 특허 제2006-166610A호에 개시된 기술은 이하의 단점을 갖는다. 특히, 고정자 코어가 복수의 분할 코어로 형성되기 때문에, 분할 코어를 결합하는 공정[링 셔링크-피팅(ring shrink-fitting) 공정 등]이 요구되어, 제조 비용을 증가시켰다. 또한, 일체식 코어에 비해, 치는 슬롯에 대응하게 분할된다. 따라서, 모터에 있어서 중요 인자인 외경 정확도 및 내경 정확도(진원도 등)는 조립되는 부품의 적재 공차에 따라 달라진다. 따라서, 정확도가 신뢰성 있게 확보될 수 없었다. 그 결과, 모터의 토크 리플(ripple), 소음, 진동 등이 증가한다. 차량 구동용 모터에 사용되는 상기 고정자는 운전 용이도를 저하시키기 쉽다.

또한, 각각의 치에 대해 코어를 개별적으로 분할하지 않으면서, 분할 코어가 복수의 치를 구비하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 경우 일본 공개 특허 평11(1999)-032457A호에 개시된 기술에서와 같이 상이한 형상의 코일이 요구된다는 단점을 야기하였다.

본 발명은 상기 문제들을 해결하기 위해 고안되었으며, 분할 고정자 코어의 개수 증가를 억제할 수 있어 코어의 용이한 조립을 가능하게 하는 모터 고정자 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모터 고정자 제조 방법 및 모터 고정자는 이하의 특징을 갖는다.

(1) 일 실시예에 따르면, 본 발명은 각각이 반경 방향으로 내향 연장되며 중심을 향하여 테이퍼링된 복수의 치 및 복수의 슬롯을 내면에 구비하고, 상기 치는 제1 치, 제2 치 및 제3 치중 하나 이상을 포함하고, 상기 슬롯과 치는 교호식으로 배치된, 고정자 코어와, 각각이 슬롯들 각각에 삽입되고, 직사각형 단면을 갖고 사다리꼴 형상으로 집중되어 감겨진 직사각형 컨덕터(평각 도체)로 형성된, 동일한 형상을 갖는 복수의 사다리꼴 코일을 포함하는 모터 고정자를 제조하는 방법이며, 상기 제1 치의 양측에 위치된 제2 및 제3 치에 코일을 개별적으로 장착하는 단계와, 에어 코어를 갖는 상기 코일들 중 하나를 제1 치에 장착 시작 전에 변형시키고, 상기 변형된 코일의 제1 부를 제1 치의 일측의 슬롯에 삽입하는 단계와, 변형된 코일의 제2 부를 제1 치의 타측의 슬롯에 삽입하는 단계를 포함하는, 모터 고정자를 제조하는 방법을 제공한다.

(2) 바람직하게는, 상기 방법 (1)이 상기 코일 중의 하나를 상기 치 중에서 최초의 것에 장착하는 단계와, 다른 코일을 다음 치의 일측면을 따라 활주시켜 상기 다른 코일을 다음 치의 양측의 슬롯에 삽입하는 단계와, 마지막 슬롯을 제외한 나머지 슬롯에 순차적으로 상기 코일들을 삽입하는 단계를 더 포함한다.

(3) 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 각각이 반경 방향으로 내향 연장되며 중심을 향하여 테이퍼링된 복수의 치 및 복수의 슬롯을 내면에 구비하고, 상기 치는 제1 치, 제2 치 및 제3 치중 하나 이상을 포함하고, 상기 슬롯과 치는 교호식으로 배치된, 고정자 코어와, 각각이 슬롯들 각각에 삽입되고, 직사각형 단면을 갖고 사다리꼴 형상으로 집중되어 감겨진 직사각형 컨덕터로 형성된, 동일한 형상을 갖는 복수의 사다리꼴 코일을 포함하는 모터 고정자를 제조하는 방법이며, 상기 제2 및 제3 치는 제1 치의 양측에 위치되고, 코일 중의 하나가 제2 치에 장착될 때, 제2 치에 장착된 코일과 제3 치 사이의 최소 거리가 코일의 최대 폭보다 더 크도록 각각의 슬롯이 설계되고, 상기 방법은 다른 코일을 제1 치의 양측의 슬롯에 삽입하도록 다른 코일을 제1 치의 일측면을 따라 활주시키는 단계를 포함하는, 모터 고정자를 제조하는 방법을 제공한다.

(4) 바람직하게는, 상기 방법 (3)이 에어 코어를 갖는 코일 중의 하나를 마지막 치에 장착 시작 전에 변형시키는 단계와, 상기 변형된 코일의 제1 부를 상기 마지막 치의 일측의 슬롯에 삽입하는 단계와, 상기 변형된 코일의 제2 부를 상기 마지막 치의 타측의 슬롯에 삽입하는 단계를 더 포함한다.

(5) 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 각각이 반경 방향으로 내향 연장되며 중심을 향하여 테이퍼링된 복수의 치 및 복수의 슬롯을 내면에 구비하고, 상기 치는 제1 치, 제2 치 및 제3 치중 하나 이상을 포함하고, 상기 슬롯과 치는 교호식으로 배치된, 고정자 코어와, 각각이 슬롯들 각각에 삽입되고, 직사각형 단면을 갖고 사다리꼴 형상으로 집중되어 감겨진 직사각형 컨덕터로 형성된, 동일한 형상을 갖는 복수의 사다리꼴 코일을 포함하는 모터 고정자이며, 상기 제2 및 제3 치는 제1 치의 양측에 위치되며, 각각의 슬롯은 상기 코일 중의 하나가 제2 치에 장착될 때, 제2 치에 장착된 코일과 제3 치 사이의 최소 거리가 코일의 최대 폭보다 더 크도록 설계되는, 모터 고정자를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 모터 고정자 제조 방법 및 모터 고정자는 이하의 작용 및 효과를 제공할 수 있다.

상기 구성 (1)에 따르면, 먼저, 사다리꼴 코일이 제1 치의 양측에 위치된 제2 및 제3 치에 장착된 뒤, 에어 코어를 유지하면서 다른 코일이 변형되고, 일측의 코일의 제1 부는 제1 치의 일측의 슬롯에 삽입된 뒤, 타측의 코일의 제2 부가 제1 치의 타측의 슬롯에 삽입된다. 따라서, 코일의 제1 부가 제1 치의 일측의 슬롯으로 소정의 거리만큼 삽입될 때까지, 코일의 제2 부는 이미 슬롯에 삽입되어 있는 인접 코일 및 제1 치와 접촉하지 않는다. 따라서, 코일의 제1 부는 소정의 슬롯에 매끄럽게 삽입될 수 있다. 상기 사다리꼴 코일은 코일 스프링과 같이 순차적으로 회전부를 변위시켜 수 있는 복수 회전축 나선형 권회식 직사각형 컨덕터로 형성된다.

코일의 제2 부가 제1 치와 접촉할 때, 코일의 제1 부는 이미 슬롯에 삽입되어 있다. 따라서, 제2 부는 매끄럽게 삽입될 수 있다.

슬롯에 삽입된 사다리꼴 코일은 직사각형 컨덕터의 탄성에 의해 본래의 형상으로 복귀되며, 보다 적은 간극으로 슬롯에 수용된다.

상기 구성 (3)에 따르면, 제2 및 제3 치는 제1 치의 양측에 위치되며, 슬롯은 제2 코일이 슬롯에 삽입될 때, 제3 치와 제2 사다리꼴 코일 사이의 최소 거리가 코일의 최대 폭보다 더 크도록 설계된다. 따라서, 제1 치에 제1 코일을 장착할 때, 제1 사다리꼴 코일이 제1 치의 일측면을 따라 활주되는 경우에도, 제1 치에 가까운 제1 코일의 바닥의 외주연 단부는 제3 치와 접촉하지 않는다. 따라서, 제1 코일은 제1 치의 일측면만을 따라서 활주되므로, 제1 코일이 제1 치 주위의 슬롯으로 매끄럽고 용이하게 삽입되게 한다.

상기 모터 고정자 (5)에 따르면, 제1 치에 제1 코일을 장착할 때, 제1 사다리꼴 코일이 제1 치의 일측면을 따라 활주되는 경우에도, 제1 치에 가까운 제1 코일의 바닥의 외주연 단부는 제3 치와 접촉하지 않는다. 따라서, 제1 코일은 제1 치의 일측면을 따라 활주되므로, 제1 코일이 제1 치 주위의 슬롯으로 매끄럽고 용이하게 삽입되게 한다.

도 1은 제1 코일을 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 도시한 설명도이다.

도 2는 제2 코일을 다른 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 도시한 설명도이다.

도 3은 마지막 코일을 마지막 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 설명하는 제1 도이다.

도 4는 마지막 코일을 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 설명하는 제2 도이다.

도 5는 마지막 코일을 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 설명하는 제3 도이다.

도 6은 마지막 코일을 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 설명하는 제4 도이다.

도 7은 마지막 코일을 치 주위의 슬롯에 삽입하는 단계를 설명하는 제5 도이다.

도 8은 코일을 변형시키는 단계를 설명하는 도면이다.

도 9는 도 3의 사시도이다.

도 10은 도 4의 사시도이다.

도 11은 도 5의 사시도이다.

도 12는 도 7의 사시도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 코일

30 : 고정자 코어

31 : 치

32 : 슬롯

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 9는 본 실시예에서 제1 코일(10A)가 고정자 코어(30)에 세트되는 상태를 도시한 사시도이다.

각각의 제1 코일(10A), 제2 코일(10B) 및 제3 코일(10C)은 나선형으로 권회된 편평한 직사각형 컨덕터(15)로 이루어진다. 본 실시예에서의 컨덕터(15)는 두께 1.0mm 및 폭 5.0mm이다. 각각의 코일(10A, 10B 및 10C)은 짧은 측을 따라 사다리꼴 단면을 갖고, 긴 측을 따라 직사각형 단면을 갖는다. 컨덕터(15)는 구리 등의 우수한 전도성을 나타내는 금속으로 만들어지며, 절연 코팅제로 코팅된다. 이러한 절연 코팅은 절연성을 보장하는 폴리이미드 및 아미드이미드 등의 수지 코팅 또는 에나멜 코팅에 의해 제공된다.

고정자 코어(30)는 환형 디스크 형상의 적층 금속 시트로 구성되며, 치(31)(31A, 31B, 31C,...)와 슬롯(32)이 교호식으로 형성된다. 각각의 슬롯(32)은 하나의 슬롯(32)의 양측에 위치된 두 개의 치(31)에 인접하여 장착된 두 개의 권회된 코일의 일부를 각각 수납하기 위한 공간을 갖는다. 예를 들어, 하나의 슬롯(32)은 제1 치(31A)의 일측의(도 1에서의 좌측의) 슬롯부(32A)와, 제2 치(31B)의 일측의(도 1에서의 우측의) 슬롯부(32B)를 구비한다.

이하에서 각각의 코일(10A, 10B, 10C,...) 및 각각의 치(31A, 31B, 31C,...)는 도 1에서의 괄호 안에 표시된, "코일(10)" 및 "치(31)"로 각각 나타낼 수 있다.

각각의 치(31)는 반경 방향으로 내향 연장되고 고정자 코어(30)의 중심을 향해 테이퍼링된 사다리꼴 형상으로 형성된다. 각각의 슬롯(32)은 평면도에서 거의 각진 U자 형상을 갖는 간극으로 형성된다. 하나의 슬롯(32)을 형성하는 인접한 치(31)의 대향 벽은 평행하게 형성된다.

각각의 치(31)에는, 절연재인 수지 절연제(얇아서 도시 생략)가 끼워진다. 하나의 코일(10)은 절연제를 개재하여 하나의 치(31)에 장착된다.

이하에서, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 고정자 코어(30)의 모든 슬롯(32)에 코일(10)을 삽입하는 단계를 설명한다. 도 1 내지 도 7은 고정자 코어(30)의 평면도를 도시한다. 각각의 코일(10)은 단면으로 도시된다. 분할되지 않은, 고정자 코어(30)는 일체식 원주형의 외형이다.

도 1에서, 제1 코일(10A)은 제1 치(31A)의 정면에 배치된다. 제1 치(31A)는 코어(30)의 중심을 향하여 테이퍼링된 사다리꼴 형상이어서, 경사면을 갖는다. 각각의 측에서의 테이퍼 각(각각의 측에서의 경사각)은 θ2이다. 다른 치(31B, 31C,...)는 제1 치(31A)와 동일한 형상이다.

한편, 제1 코일(10A)은 내면이 제1 치(31A)의 사다리꼴 외형에 부합하는 사다리꼴 형상이다. 내면의 테이퍼 각은 각각의 측에서 θ2이다.

제1 코일(10A)이 도 1에서의 X방향으로 이동될 때, 제1 코일(10A)은 제1 치(31A)의 양측에 형성된 슬롯부(32A)에 용이하게 삽입된다.

다음으로, 도 2를 참조하여, 제1 치(31A) 좌측의 제2 치(31B)에 제2 코일(10B)이 장착되고 난 후, 제1 치(31A) 우측의 제3 치(31C)에 제3 코일(10C)이 장착되기 전에, 제1 코일(10A)을 제1 치(31A)에 장착하는 단계를 설명한다.

도 2에서 제3 치(31C)의 최좌측 포인트와 제2 치(31B)에 장착된 제2 코일(10B)의 최우측 포인트 사이의 수평 거리는 "A"로 나타낸다. 제1 코일(10A)의 바닥의 치수는 "W"로 나타낸다. 치(31) 및 슬롯(32)은 A＞W의 관계가 성립하도록 설계된다.

상세하게, 각각의 슬롯(32)은, 제1 치(31A)와 인접한 치(31B 및 31C) 중 하나인, 제2 치(31B) 양측의 슬롯부(32B)에 제2 코일(10B)이 삽입될 때, 제3 치(31C)와 제2 코일(10B) 사이의 최단 거리(A)가 코일(10)의 최대폭(W)보다 크도록 설계된다. 따라서, 제1 코일(10A)이 제1 치(31A)의 일측면을 따라 활주될 때, 제1 코일(10A)은 제1 치(31A) 양측의 슬롯부(32A)에 삽입된다.

즉, 제1 코일(10A)은 좌측 내면이 제1 치(31A)의 좌측면과 접촉되어 활주된다. 이 때, 삽입 방향(각도)은 제1 코일(10A) 바닥에 직각인 수직 방향에 대하여 θ2의 각도로 형성된다. 따라서, 제1 코일(10A)은 슬롯부(32A)에 매끄럽게 삽입될 수 있다.

이후의 코일(10)들은 도 2에 도시한 단계에 따라 대응하는 슬롯(32)에 순차적으로 삽입될 수 있다. 주요한 점은 마지막 코일(10)을 삽입하는 단계이다.

이하에서, 도 3 내지 도 7을 참조하여 마지막 코일(10)을 삽입하는 단계를 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 사다리꼴의 제1 코일(10A)은 사다리꼴의 제1 치(31A)의 상부면과 평행한 바닥에 배치된다. 사다리꼴의 제1 코일(10A)의 내부 및 외부면에서의, 각각의 긴 측면은 바닥에 직각인 연직선에 대하여 θ2의 각도로 경사진다. 이러한 상태는 도 9에도 도시된다. 제1 치(31A)와 인접한 제2 치(31B)에는 제2 코일(10B)이 이미 장착되어 있다. 유사하게, 제3 치(31C)에는 제3 코일(10C)이 이미 장착되어 있다. 이러한 상태에서는, 코일(10)의 최대 폭(W)가 제2 코일(10B)과 제3 코일(10C) 사이의 공간[슬롯부(32A)]의 최대 폭(C)보다 크다. 그러므로, 제1 코일(10A)을 제1 치(31A)의 슬롯부(32A)에 직접 삽입하는 것은 불가능하다.

따라서, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 코일(10A)이 이하의 단계에서 변형된다.

(1) 도 8의 (A)에 도시한 상태로부터, 에어 코어로 감겨진 제1 코일(10A)은 목표인 제1 치(31A)의 상부면에 대하여 소정의 각도(θ1)로 제1 코일(10A) 바닥의 주변 단부[중심 포인트(E)]를 중심으로 회전되거나 기울어진다. 제1 코일(10A)은 제1 코일(10A)의 직사각형 컨덕터(15)의 일부가 중심 포인트(E)를 지나는 연직선(M)을 지나가는, 도 8의 (B)에 도시된 상태가 된다. 이러한 상태는 도 10에서도 볼 수 있다. 직사각형 컨덕터(15)의 제1 회전부에서, 컨덕터(15)의 두께 방향으로 중심 포인트(제1 코너, Ｅ) 다음의 제2 코너(J)는 중심 포인트(E)를 지나는 연직선(M)을 지나 놓여진다.

(2) 컨덕터(15)의 13번째 회전부의 최외측 포인트(H)와 제2 코너(J)를 지나는 라인이 중심 포인트(E)를 지나는 연직선(M)에 대하여 각도(θ2)를 형성할 때까지, 슬롯에 먼저 삽입되는 [중심 포인트(E) 측에 위치된]측의 바닥으로부터 컨덕터(15)의 제2 및 후속 회전부는 서로 부분적으로 겹쳐지도록 차례로 변위된다. 즉, 직선(Ｊ-Ｈ)은 연직선(M)과 각도(θ2)를 형성한다. 이 후, 전체 코일(10A)은 제2 코너(J)가 연직선(M)을 따라 정렬된 위치까지 거리(Y)만큼 도 8에서 좌측으로 이동된다.

이러한 상태는 도 8의 (C)와 도 4에도 도시된다. 도 11은 그 사시도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제3 치(31C)에 가까운 측의 직사각형 컨덕터(15)의 회전부는 차례로 약간 변위되어 전체 코일(10A)이 각도(θ1)로 기울어진다. 이러한 상태에서 [도 8의 (C)에 도시한]컨덕터(15)의 폭(X)는 제3 치(31C)에 가까운 슬롯부(32A)의 폭(Z, 도 4 참조)보다 작거나 같다. 따라서, 제1 코일(10A)은 도면에서의 점선을 따라, 즉, 도 4에서 제1 치(31A)의 우측면을 따라 삽입될 준비가 된다.

(3) 위와 같이, 제1 치(31A)로 먼저 삽입되는 컨덕터(15)의 회전부(제1 부)의 최근방 포인트[중심 포인트(E)]와, 나중에 삽입될 컨덕터(15)의 회전부(제2 부)의 최외측 포인트(F)는 제1 치(31A)로부터 멀어지는 방향으로 거리(L1)만큼 간격을 두고 있다. 제1 치(31A)로 나중에 삽입되는 컨덕터(15)의 회전부(제2 부)의 최근방 포인트(I)와 중심 포인트(E)와의 사이 거리는 도 8의 (C)에서 L2로 나타낸다.

(4) 제1 코일(10A)이 제1 치(31A)에 장착될 때, 먼저 삽입되는 컨덕터(15)의 회전부(제1 부)가 거리(L2)만큼 삽입될 때까지, 나중에 삽입되는 직사각형 컨덕터(15)의 회전부(제2 부)는 제2 치(31B)에 이미 장착된 제2 코일(10B) 및 제1 치(31A)와 접촉하지 않는다. 따라서, 컨덕터(15)는 제1 치(31A)의 슬롯부(32A)에 매끄럽게 삽입될 수 있다.

(5) 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 코일(10A)의 대부분의 회전부(도면에서의 우측 회전부)가 제1 치(31A)의 일측의 슬롯부(32A)에 삽입된 후에, 제1 치(31A)에 가까운 제1 코일(10A)의 회전부(도면에서 좌측 회전부)의 포인트(I)는 제1 치(31A)와 접촉한다. 따라서, 좌측 회전부도 제1 치(31A)의 타측 슬롯부(32A)에 매끄럽게 삽입된다. 즉, 좌측 회전부는 슬롯부(32A)에 대해 비스듬하게 변위되어 외관상으로 더 좁은 폭을 제공하여 슬롯부(32A)에의 매끄러운 삽입을 허용한다. 본 실시예에서, 컨덕터(15)의 13개의 회전부는 도 6에 도시한 바와 같이 슬롯부(32A) 양쪽에 차례로 매끄럽게 연속하여 삽입된다.

슬롯부(32A)에 삽입된 제1 코일(10A)은 탄성에 의해 본래의 형상으로 복귀되며, 슬롯부(32A) 내의 작은 간극에 수납된다. 이러한 상태는 도 7의 평면도와 도 12의 사시도에도 도시한다.

위와 같이, 모든 코일(10)이 고정자 코어(30)에 삽입된 후에, U 상, V 상 및 W 상을 제공하도록 접속 와이어에 선택적으로 접속된다. 즉, 각각의 코일(10)에는 각각 U 상, V 상 및 W 상을 형성하기 위하여 접속 와이어와 접합되는 코일 단부(10a 및 10b)가 형성된다. 이 후, U 상 단자, V 상 단자 및 W 상 단자가 접속된다. 결국, 고정자를 완성하기 위하여 고정자 코어(30)의 단부에 수지-몰드부가 형성된다.

상기 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 모터 고정자의 제조 방법은, 각각이 고정자 코어(30)의 중심을 향하여 테이퍼링된 복수의 치(31)와 복수의 슬롯(32)이 내면에 구비된 고정자 코어(30)와, 개별적으로 치(31)에 장착되고, 각각이 직사각형 단면을 갖는 직사각형 컨덕터(15)로 형성되고 사다리꼴 형상으로 집중 권회될 복수의 코일(10)에 관한 것이다. 이러한 방법에 따르면, 제2 코일(10B) 및 제3 코일(10C)은 제1 치(31A)의 양측에 위치된 제2 및 제3 치(31B, 31C)의 측면의 슬롯(32B, 32C)에 개별적으로 삽입된 후, 에어 코어를 유지하면서 제1 코일(10A)이 변형되며, 일측의 제1 코일(10A)의 제1 부가 제1 치(31A)의 일측의 슬롯부(32A)에 삽입되고, 이 후, 제1 코일(10A)의 제2 부는 제1 치(31A)의 타측의 다른 슬롯부(32A)에 삽입된다. 따라서, 제1 코일(10A)의 제1 부가 제1 치(31A)의 일측의 슬롯부(32A)로 소정의 거리만큼 삽입될 때까지, 제1 코일(10A)의 제2 부는 제1 치(31A) 및 슬롯부(32B)에 삽입되어 있는 인접한 제2 코일(10B)과 접촉하지 않는다. 그 결과, 제1 코일(10A)의 제1 부는 목표인 슬롯부(32A)에 매끄럽게 삽입될 수 있다.

또한, 제1 코일(10A)의 제2 부의 단부(I)가 제1 치(31A)와 접촉할 때, 제1 코일(10A)의 제1 부는 이미 슬롯부(32A)에 거의 삽입되어 있다. 따라서, 제1 코일(10A)의 제2 부는 다른 슬롯부(32A)에 매끄럽게 삽입될 수 있다. 슬롯부(32A)에 완전히 삽입된 제1 코일(10A)은 직사각형 컨덕터(15)의 탄성에 의해 본래의 형상으로 복귀되어, 보다 적은 간극으로 슬롯부(32A)에 수납된다.

상기 실시예에서의 모터 고정자 제조 방법에 따르면, 제2 코일(10B)이 제1 치(31A)의 양측에 위치된 제2 및 제3 치(31B 및 31C) 중 제2 치(31B) 주위의 슬롯부(32B)에 삽입될 때, 제3 치(31C)와 제2 코일(10B) 사이의 최단 거리(A)가 코일(10)의 최대폭(W)보다 크도록 슬롯(32)이 설계된다. 제1 코일(10A)을 제1 치(31A)에 장착할 때, 제1 코일(10A)의 제1 부가 제1 치(31A)의 일측면을 따라 활주하는 경우에도, 제1 치(31A)에 가까운 제1 코일(10A)의 제1 부의 바닥의 외주연 단부는 제3 치(31C)와 접촉하지 않는다. 따라서, 제1 코일(10A)은 제1 치(31A)의 일측면만을 따라 활주되어서, 제1 코일(10A)을 제1 치(31A)의 양측의 슬롯부(32A)로 매끄럽고 용이하게 삽입할 수 있다.

도 2를 참조하여 설명한 코일(10)의 슬롯(32)에의 삽입 방법은 상기 실시예에서 사용된 일체식 고정자 코어(30) 뿐만 아니라, 각각이, 예를 들어, 3, 4개의 치를 갖는 복수의 분할 코어를 조립하고 이러한 조립체를 가열 및 팽창 링으로 설정하는, 즉, 소위 셔링크-피팅 방법으로 제조된 고정자 코어에도 적용될 수 있다.

특히, 코일(10)은 도 1에 도시한 방법에 따른 하나의 분할 코어의 3 또는 4개의 치(31) 중 맨 끝의 치에 장착되며, 도 2에 도시한 방법에 따른 인접 치에 순차적으로 장착된다. 따라서, 3 또는 4개의 코일(10)이 분할 코어에 용이하게 장착되어서 조립될 수 있다.

또한, 도 2를 참조하여 설명한 코일(10)의 슬롯(32)에의 삽입 방법은 상기 실시예에서 사용된 일체식 고정자 코어(30) 뿐만 아니라, 복수의 치를 갖지만 하나의 치가 부족한 분할 고정자 코어와 하나의 치만을 갖는 다른 분할 고정자 코어의 조합에도 적용될 수 있다. 완전한 고정자 코어를 생산하기 위하여 하나의 치가 부족한 고정자 코어 및 하나의 치를 갖는 고정자 코어가 조립되고, 소위 셔링크-피팅 방법에 의해 가열 및 팽창 링으로 설정된다.

즉, 도 1에 도시한 방법에 따라, 코일(10)은 하나의 치가 부족한 분할 고정자 코어의 맨 끝의 치(31)에 장착되며, 코일(10)이 남아 있는 치(31)에 개별적으로 장착되기 위하여, 도 2에 도시한 방법에 따라, 다른 코일(10)이 인접한 후속 치(31)에 순차적으로 장착된다. 이 후, 도 1에 도시한 방법에 따라, 하나의 치(31)만을 갖는 다른 고정자 코어에 코일(10)이 장착된다.

본 발명은 필수적인 특징 내에서 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 실시예에서, 코일(10)은 도 8에서의 단계 (A), (B) 및 (C)를 따라 변형된다. 이와 달리, 코일(10)은 도 8에서의 단계 (C)에서 먼저 변형된 뒤, 단계 (B)에서 변형될 수도 있다.

상기 실시예에서, 단계 (B)에서의 컨덕터(15)의 경사량은 θ1이다. 이 양은 더 클 수도 있다. 경사량이 커짐에 따라, 거리(L2)는 증가될 수 있으며, 컨덕터(15)의 폭(X)는 감소될 수 있다.

Claims

내주에 복수의 오목 형상의 슬롯과, 볼록 형상이며 선단으로 갈수록 가늘어지는 복수의 치가 형성된 고정자 코어와,

상기 슬롯 내에 배치되는, 직사각형 단면의 평각 도체가 사다리꼴 형상으로 집중 권회된 복수의 사다리꼴 코일을 갖는 모터 고정자의 제조 방법에 있어서,

제1 치의 양측에 인접하는 제2 치 및 제3 치의 각 슬롯 내에, 상기 사다리꼴 코일이 각각 삽입된 후,

상기 사다리꼴 코일을 에어 코어 상태에서 탄성 변형시켜, 상기 사다리꼴 코일의 일측부를, 상기 제1 치의 편측의 슬롯에 삽입하고,

다음에, 상기 탄성 변형된 사다리꼴 코일의 타측부를, 상기 탄성 변형에 의해 발생한 탄성력에 의해 본래의 형상으로 복귀시키면서, 상기 제1 치의 타측의 슬롯에 삽입하는 것을 특징으로 하는, 모터 고정자의 제조 방법.
제1항에 있어서, 최초의 치의 슬롯에 상기 사다리꼴 코일을 삽입한 후,

인접하는 치에, 사다리꼴 코일을 상기 인접하는 치의 일측면을 따라 활주시킴으로써, 상기 사다리꼴 코일을 상기 인접하는 치의 슬롯 내에 삽입하고,

순차적으로, 최후의 1개 전의 사다리꼴 코일까지 슬롯에 삽입하는 것을 특징으로 하는, 모터 고정자의 제조 방법.
제1항에 있어서, 제1 치의 양측에 인접하는 제2 치 및 제3 치 중 제2 치의 슬롯 내에, 제2 사다리꼴 코일이 삽입되어 있는 상태에서, 상기 제3 치와 상기 제2 사다리꼴 코일의 최단 거리가, 상기 사다리꼴 코일의 최대 폭보다도 커지도록 상기 슬롯을 형성하고,

제1 사다리꼴 코일을 상기 제1 치의 일측면을 따라 활주시킴으로써, 상기 제1 사다리꼴 코일을 상기 제1 치의 슬롯 내에 삽입하는 것을 특징으로 하는, 모터 고정자의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 모터 고정자의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 모터 고정자.
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