KR101154731B1 - 전동기 고정자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기 고정자의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 따른 전동기 고정자의 제조방법은, 환형을 이루도록 각각의 양단이 상호연결된 다수의 요크부(22)와 상기 각 요크부(22)에 내측으로 돌출되게 형성된 다수의 티스부(24)를 포함하는 다수의 코어판(20)이 적층되어 형성된 스테이터 코어(10)와, 상기 각 티스부(24)에 권선되는 코일(30)을 포함하는 전동기의 고정자 제조방법에 있어서, a) 상기 다수의 요크부(22) 각각의 양단이 폐회로를 이루도록 임시 연결점(TCP)에 의해 상호 연결되고 상기 티스부(24)가 상기 각 요크부(22)에 상기 폐회로의 외부으로 돌출되게 형성된 다수의 코어판(20)을 타발하고 적층시켜 임시 스테이터 코어(10a)를 형성하는 단계; b) 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 각 티스부(24)에 코일(30)을 권선하는 단계; c) 상기 코일(30)이 권선된 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 복수의 임시 연결점(TCP)이 형성하는 복수의 임시 연결라인(TCL) 중 어느 하나의 임시 연결라인(TCL)을 절단하는 단계; 및 d) 상기 각 티스부(24)가 내측으로 향하도록 상기 절단된 임시 연결라인(TCL)에 인접한 한 쌍의 요크부(22)를 재연결시키는 단계;를 포함하여, 전동기 고정자의 생산성을 향상시킬 수 있다.

전동기, 로터, 자속 누설, 와이어, 와이어 통과홀

Description

전동기 고정자의 제조방법{METHOD FOR MENUFACTURING STATER OF ELECTRIC MOTOR}

도 1은 종래 전동기 고정자의 분할코어를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 종래 전동기 고정자를 개략적으로 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 고정자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기 고정자의 제조과정을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동기 고정자의 코어판을 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10; 스테이터 코어 10a; 임시 스테이터 코어

20; 코어판 22; 요크부

24; 티스부 26; 요철

30; 코일 40; 스테이터 고정지그

50; 회전치구 TCP; 임시 연결점

TCL; 임시 연결라인

본 발명은 전동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동기 고정자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 전동기는 전기적 에너지를 기계적인 회전운동으로 변환시키는 장치로서, 전원공급에 의해 자기를 발생시키는 코일이 권선된 고정자와, 이 고정자의 내에 회전가능하게 수용되며 상기 고정자와의 상호 전자기력에 의해 회전되는 회전자를 포함한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전동기의 고정자는, 다수의 분할코어낱장(1)이 적층된 분할코어(2)에 코일(3)을 권선하고, 코일(3)이 권선된 각 분할코어(2)를 환형으로 결합하여 제작된다.

상기 분할코어낱장(1) 각각은 환형의 고정자와 동일한 곡률을 가지는 요크부(4)와 상기 요크부(4)로부터 내측으로 돌출된 티스부(5)를 포함한다. 상기 요크부(4)의 양단 각각에는 결합홈(7)과 결합돌기(8)가 형성되며, 이러한 결합홈(7)과 결합돌기(8)의 결합에 의해 각 분할코어낱장(1)이 결합하여 환형으로 이루어진다. 또한, 상기 요크부(4) 및 티스부(5)에는 요철(9)이 형성되어 상기 분할코어낱장(1)이 정확한 위치에 결합하여 적층된다.

상술한 바와 같은 구조를 가지는 전동기의 고정자 제조방법을 살펴보면, 우선 결합홈(7)과 결합돌기(8) 및 요철(9)을 가지는 분할코어낱장(1)을 타발하여 적 층한다. 이때, 상기 분할코어낱장(1)은 대칭의 형상을 가지고 있지 않아, 타발된 후에 자동으로 적층할 수 없게 된다. 이는 상기 분할코어낱장(1)이 대칭의 형상을 가지고 있지 않기 때문에 탈발된 후에 적층시, 상기 분할코어낱장(1)이 수용되는 수용홈의 측벽에 고정되는 힘인 마찰력이 균일하게 분포되지 않아 기울지는 상태로 겹쳐지기 때문이다. 이러한 이유로 상기 분할코어낱장(1)은 일정개수가 타발된 후에 수작업으로 적층된다.

다음으로, 일정개수의 분할코어낱장(1)을 적층하여 만들어진 분할코어(2)에 코일(3)을 권선한다. 상기 코일(3)의 권선은 회전치구에 의해 자동으로 권선하는 것이 일반적이다.

상술한 바와 같은 작없을 분할코어(2)의 개수만큼 진행한 후에, 코일(3)이 권선된 복수개의 분할코어(2)를 상호결합시켜 환형의 고정자를 제작한다. 이때 상기 결합돌기(8)는 결합홈(7)에 삽입된다.

이러한 제작방법에 의할 경우, 상기 분할코어낱장(1)이 방사상으로 대칭의 형상을 이루고 있지 못하여 자동적층이 어렵다. 따라서, 각각의 분할코어낱장(1)을 수작업으로 적층시켜야 하므로 많은 시간이 소요된다. 또한, 적층되어 제작될 분할코어(2)의 개수만큼 적층해야하므로, 적층작업은 더욱 많은 시간이 요구되어 생산성의 저하를 초래한다.

한편, 전동기의 고정자를 제작하기 위해 타발되어야 하는 분할코어낱장(1)의 개수가 많아 하나의 금형으로 제작할 수 있는 전동기 고정자의 개수가 작다. 즉, 금형의 수명이 짧아지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 생산성을 향상시킬 수 있는 전동기 고정자의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 금형의 수명을 연장시킬 수 있는 전동기 고정자의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동기 고정자의 조립방법은, 환형을 이루도록 각각의 양단이 상호연결된 다수의 요크부와 상기 각 요크부에 내측으로 돌출되게 형성된 다수의 티스부를 포함하는 다수의 코어판이 적층되어 형성된 스테이터 코어와, 상기 각 티스부에 권선되는 코일을 포함하는 전동기의 고정자 제조방법에 있어서, a) 상기 다수의 요크부 각각의 양단이 폐회로를 이루도록 임시 연결점(TCP)에 의해 상호 연결되고 상기 티스부가 상기 각 요크부에 상기 폐회로의 외부으로 돌출되게 형성된 다수의 코어판을 타발하고 적층시켜 임시 스테이터 코어를 형성하는 단계; b) 상기 임시 스테이터 코어의 각 티스부에 코일을 권선하는 단계; c) 상기 코일이 권선된 상기 임시 스테이터 코어의 복수의 임시 연결점이 형성하는 복수의 임시 연결라인 중 어느 하나의 임시 연결라인을 절단하는 단계; 및 d) 상기 각 티스부가 내측으로 향하도록 상기 절단된 임시 연결라인에 인접한 한 쌍의 요크부를 재연결시키는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 a)단계는, a1) 적어도 하나 이상의 요철을 구비하도록 코어판을 타발하는 단계; a2) 상기 각 코어판에 형성된 요철이 결합되도록 상기 각 코어판을 적층시키는 단계;를 포함한다.

상기 b)단계는, b1) 상기 임시 스테이터 코어의 내측에 삽입되는 스테이터 고정지그의 양단에 결합되는 회전치구에 의해 상기 임시 스테이터 코어를 회전시켜 코일을 상기 어느 하나의 티스부에 권선하는 단계; b2) 상기 어느 하나의 티스부에 코일의 권선이 완료되면, 상기 회전치구를 상기 스테이터 고정지그로부터 분리시키는 단계; b3) 상기 코일의 권선이 완료된 티스부에 인접한 티스부에 코일을 권선할 수 있도록 상기 스테이터 고정지그를 회전시키는 단계; b4) 상기 회전치구를 상기 스테이터 고정지그에 결합시키는 단계; b5) 상기 회전치구를 회전시켜 상기 인접한 티스부에 코일을 권선하는 단계;를 포함한다.

상기 d)단계는, 상기 다수의 요크부에 형성된 결합홈과 결합돌기를 결합시키는 단계;를 포함한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 고정자 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 4e을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동기의 고정자는, 원통형의 스테이터 코어(10)와, 상기 스테이터 코어(10)에 권선된 코일(30)을 포함한다.

상기 스테이터 코어(10)는 다수의 환형 코어판(20)이 적층되어 형성되며, 상기 각 코어판(20)은 상호연결된 다수의 요크부(22)와 상기 각 요크부(22)로부터 내측으로 돌출되게 형성된 티스부(24)를 포함한다. 또한, 상기 각각의 코어판(20)에는 각 코어판(20)의 적층을 안내하기 위한 적어도 하나 이상의 요철(26)이 형성된다.

상기 각 요크부(22)의 일단에는 결합홈(22a)이 형성되고, 타단에는 결합돌기(22b)가 형성된다. 또한, 상기 각 요크부(22)는 상기 코어판(20)의 곡률과 동일한 곡률을 가지는 원호의 형상으로 성형된다.

상기 티스부(24)는 상기 코일(30)이 권선되는 부분으로서, 상기 각 요크부(22)에 상기 코어판(20)의 내측으로 돌출되게 성형된다.

상기 코일(30)은 상기 각 티스부(24)에 권선되며, 전동기의 출력에 따라 그 권선횟수가 결정된다.

이하, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 전동기의 고정자의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 우선 다수의 코어판(20)을 타발하고 적층하여 임시 스테이터 코어(10a)를 성형한다(S10).

상기 각 코어판(20)은 다이와 펀치로 구성되는 금형에 의해 타발된다. 보다 구체적으로, 코어판(20)을 형성할 시트메탈(Sheet Metal)을 상기 다이에 배치시킨 상태에서 상기 펀치로 상기 시트메탈을 타격하여 코어판(20)을 형성한다. 상기 펀치에 의해 타격된 코어판(20)은 도 4a에 도시된 바와 같은 형상, 즉 상기 코어판(20)은 요크부(22)의 곡률중심이 외부에 존재하고 상기 티스부(24)가 외측으로 돌출되는 형상으로 타발된다.

상기 코어판(20)은 타발된 후에는 다이의 하부에 마련된 적층홀에서 적층된다. 도 4a에 도시된 바와 같이 타발된 코어판(20)은 다수의 분할코어(21)가 임시 연결점(TCP)에 의해 연결된 상태로 타발된다. 상기 임시 연결점(TCP)은 후술한 재 연결공정(S40)시 절단되지 않을 정도의 면적을 유지하면서 후술할 절단공정(S30)을 위해 절단이 용이하게 각 분할코어(21)의 요크부(22)의 양단의 최소 면적만이 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 타발된 코어판(20)이 방사상 대칭된 형상으로 타발되어 적층홀의 내벽과 상기 코어판(20)의 테두리부의 마찰력, 즉 상기 적층홀이 상기 코어판(20)을 지지하는 지지력은 상기 코어판(20)의 전체에 균일하게 분포된다. 따라서, 상기 코어판(20)은 적층홀 내부에서 기울어지지 않고 평형을 유지하는 상태로 지지될 수 있게 되어 후속적으로 타발되는 코어판(20)이 정상적으로 적층될 수 있다.

상기 코어판(20)이 적층홀에 적층된 후에 후속하는 코어판(20)을 타발하게 되는데, 이때, 코어판(20)이 타발되는 시점에 상기 펀치에 의해 가해지는 압력으로 후속하는 코어판(20)의 요철(26)은 적층홀에 지지된 코어판(20)의 요철(26)에 삽입되어 적층된다.

상술한 바와 같은 적층과정이 일정횟수 반복되어 일정개수의 코어판(20)이 적층되면, 적층홀로부터 적층된 코어판(20)은 빠져나오게 되어 도 4b와 같은 상태의 임시 스테이터 코어(10a)가 완성된다. 적층홀로부터 적층된 코어판(20)이 빠져나오는 방법은 자중에 의해 하부로 낙하시키거나, 별도의 액츄에이터로 적층된 코어판(20)은 적층홀로부터 인출하는 방법등 다양한 방법이 이용될 수 있다.

이와 같이, 코어판(20)을 방사상으로 대칭된 형상으로 제작함으로써, 적층홀에 평형을 유지하면서 적층될 수 있게 되어, 자동적층이 가능하게 된다. 코어판(20)을 자동으로 적층함으로써 스테이터 코어(10)의 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 다수의 분할코어를 타발해야 하는 공정을 하나의 코어판(20)을 타발하는 공정으로 바꿀 수 있게 되어 타발횟수를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 타발횟수의 감소에 따른 금형의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 타발 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어 스테이터 코어(10)의 생산성을 더욱 높일 수 있게 된다.

도 3 및 도 4c를 참조하면, 스테이터 코어(10)의 성형이 완료된 후에 코일을 다수의 코어판(20)에 권선을 한다(S20).

코일(30)을 임시 스테이터 코어(10a)에 권선하기 위해, 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 내부에 스테이터 고정지그(40)를 삽입한다. 그리고, 스테이터 고정지그(40)의 양단에 형성된 돌출부(42)에 회전치구(50)의 한 쌍의 암(52)을 고정시킨다. 그리고, 회전치구(50)를 회전축(54)을 중심으로 회전시키면, 코일(30)이 어느 하나의 티스부(24)에 권선된다. 이와 같이, 티스부(24)가 외측으로 돌출된 상태에서 코일(30)을 권선함으로써, 다수의 티스부(24)를 짧은 시간에 권선할 수 있게 된다.

하나의 티스부(24)에 권선이 완료되면, 상기 회전치구(50)를 스테이터 고정지그(40)로부터 분리시킨다. 회전치구(50)가 분리되면, 스테이터 고정지그(40)를 회전시켜 후속적으로 권선될 티스부(24)를 코일(30)의 권선위치로 이동시킨다. 다음으로 회전치구(50)를 다시 스테이터 고정지그(40)에 결합시키고 회전치구(50)의 회전축(54)을 회전시켜 코일(30)을 권선한다. 본 실시예에서는 티스부(24)가 6개인 것을 예시하였으므로, 상술한 바와 같은 코일(30)의 권선 과정을 6회 반복수행함으 로써, 권선 공정이 완료된다. 도한, 본 실시예에서는 스테이터 고정지그(40)와 회전치구(50)가 볼트(55)에 의해 착탈되는 것을 예시하였으나, 스테이터 고정지그(40)의 돌출부(42)에 회전치구(50)의 암(52)을 코어판(20)이 적층되는 방향으로 베어링에 의해 회전가능하게 설치하고, 상기 스테이터 고정지그(40)를 구동모터에 회전가능하게 연결하여, 자동으로 코일 권선작업을 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다.

도 3 및 도 4d를 참조하면, 코일(30) 권선 작업이 완료된 후, 복수의 임시 연결점(TCP)이 적층되어 형성된 복수의 임시 연결라인(TCL) 중 어느 하나의 임시 연결라인(TCL)을 절단한다(S30). 임시 연결라인(TCL)의 절단은 별도의 지그를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 소형의 전동기의 고정자인 경우에는 사용자가 직접 절단할 수도 있다. 임시 스테이터 코어(10a)의 임시 연결라인(TCL)의 절단이 완료되면, 임시 스테이터 코어(10a)를 S방향으로 이격시켜 티스부(24)가 내측을 향하도록 거꾸로 절단된 임시 연결라인(TCL)에 인접한 한 쌍의 요크부(22)를 재연결시켜 도 4e에 도시된 바와 같이 전동기의 고정자를 완성시킨다(S40). 이때, 각 요크부(22)에 형성된 결합홈(22a)과 결합돌기(22b)는 인접하는 요크부(22)의 결합돌기(22b)와 결합홈(22a)이 연결된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 코어판(120)으로서, 본 발명의 일 실시예와 달리 분할코어(122)의 개수가 증가된 형태를 보이고 있다. 이와 같이, 분할코어(122)의 개수는 전동기의 사양에 따라 다양하게 변형되어 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 코어판을 방사상으로 대칭된 형상으로 제작함으로써, 자동 적층이 가능하게 되고, 코어판을 자동 적층함으로써, 스테이터 코어의 생산성을 높일 수 있다.

또한, 기존의 다수의 분할코어를 타발해야 하는 공정을 하나의 코어판을 타발하는 공정으로 바꿔 타발 횟수를 줄일 수 있게 된다. 타발 횟수의 감소에 따라 금형의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 타발 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되어 스테이터 코어의 생산성을 더욱 높일 수 있게 된다.

또한, 티스부가 외측으로 돌출된 상태에서 코일이 권선되어 권선이 용이할 뿐만 아니라 다수의 티스부에 코일을 권선하는 공정을 하나의 권선 공정으로 대체할 수 있게 되어 권선 공정의 효율이 향상된다.

결론적으로, 코어판의 자동적층과 코어판의 타발 횟수의 감소 및 코일 권선공정의 효율성 향상을 통해, 전동기 고정자의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 타발 횟수의 감소로 금형의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 환형을 이루도록 각각의 양단이 상호연결된 다수의 요크부(22)와 상기 각 요크부(22)에 내측으로 돌출되게 형성된 다수의 티스부(24)를 포함하는 다수의 코어판(20)이 적층되어 형성된 스테이터 코어(10)와, 상기 각 티스부(24)에 권선되는 코일(30)을 포함하는 전동기의 고정자 제조방법에 있어서,

   a) 상기 다수의 요크부(22) 각각의 양단이 폐회로를 이루도록 임시 연결점(TCP)에 의해 상호 연결되고 상기 티스부(24)가 상기 각 요크부(22)에 상기 폐회로의 외부으로 돌출되게 형성된 다수의 코어판(20)을 타발하고 적층시켜 임시 스테이터 코어(10a)를 형성하는 단계;

   b) 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 각 티스부(24)에 코일(30)을 권선하는 단계;

   c) 상기 코일(30)이 권선된 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 복수의 임시 연결점(TCP)이 형성하는 복수의 임시 연결라인(TCL) 중 어느 하나의 임시 연결라인(TCL)을 절단하는 단계; 및

   d) 상기 각 티스부(24)가 내측으로 향하도록 상기 절단된 임시 연결라인(TCL)에 인접한 한 쌍의 요크부(22)를 재연결시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 고정자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 a)단계는,

   a1) 적어도 하나 이상의 요철(26)을 구비하도록 코어판(20)을 타발하는 단계;

   a2) 상기 각 코어판(20)에 형성된 요철(26)이 결합되도록 상기 각 코어판(20)을 적층시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 고정자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 b)단계는,

   b1) 상기 임시 스테이터 코어(10a)의 내측에 삽입되는 스테이터 고정지그(40)의 양단에 결합되는 회전치구(50)에 의해 상기 임시 스테이터 코어(10a)를 회전시켜 코일(30)을 상기 어느 하나의 티스부(24)에 권선하는 단계;

   b2) 상기 어느 하나의 티스부(24)에 코일(30)의 권선이 완료되면, 상기 회전치구(50)를 상기 스테이터 고정지그(40)로부터 분리시키는 단계;

   b3) 상기 코일(30)의 권선이 완료된 티스부(24)에 인접한 티스부(24)에 코일을 권선할 수 있도록 상기 스테이터 고정지그(40)를 회전시키는 단계;

   b4) 상기 회전치구(50)를 상기 스테이터 고정지그(40)에 결합시키는 단계;

   b5) 상기 회전치구(50)를 회전시켜 상기 인접한 티스부(24)에 코일을 권선하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 고정자의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 d)단계는,

   상기 다수의 요크부(22)에 형성된 결합홈(22a)과 결합돌기(22b)를 결합시키 는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기 고정자의 제조방법.

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