KR101338162B1 - 코일 어셈블리 제조를 위한 지그 조립체 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents

코일 어셈블리 제조를 위한 지그 조립체 및 이를 이용한 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코일 어셈블리에 관한 것으로, 특히 제조공정이 간단하고 작업성이 우수하며 제조비용이 저렴한 슬롯레스(slotless) 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그조립체 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면,슬롯레스 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그 조립체에 있어서, 내부에 발열수단을 구비한 포스트와, 상기 포스트를 중심으로 하는 원주상에서 상기 포스트쪽으로 반경방향을 따라 연장되고, 원주방향을 따라 다수 개가 배치되는 쇄기부 및 상기 다수의 쇄기부 사이에 형성된 안내 통로를 통하여 반경방향으로 구동장치에 의해 이동가능하게 설치된 가압부재를 포함하고, 상기 쇄기부의 갯수는 코일 단품의 갯수와 일치하는 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리 제조을 위한 지그 조립체가 제공된다.

Description

코일 어셈블리 제조를 위한 지그 조립체 및 이를 이용한 제조방법{JIG ASSEMBLY FOR MANUFACTURING COIL ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD USING THE JIG ASSEMBLY}
본 발명은 코일 어셈블리에 관한 것으로, 특히 제조공정이 간단하고 작업성이 우수하며 제조비용이 저렴한 슬롯레스(slotless) 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그조립체 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 슬롯형 스테이터는 권선을 설치하기 어렵고 많은 시간을 필요로 하고 복잡하며 고가의 설비를 요구한다. 또한, 다수의 티스(teeth)가 형성된 구조는 자기적인 불연속성을 유발하여 모터의 효율에 영향을 미치고 슬롯의 존재에 따라 코깅 토크가 발생하게 된다. 더욱이, 티스의 존재에 따라 특정위치에 위치할 수 있는 권선의 수가 제한되기도 하며 코일의 점적율이 낮아 모터 효율이 낮게 된다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 슬롯레스 스테이터 구조를 갖는 기술이 개발되어 미합중국 제5,197,180호에 제안되었다. 다만, 슬롯레스 스테이터의 제조과정이 슬롯형 코어를 갖는 스테이터에 비하여 상대적으로 어렵기 때문에 제조비용이 높아 널리 채용되고 있지 못하다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제조공정이 간단하고 작업성이 우수하며, 제조비용이 저렴한 슬롯레스 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그조립체 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 슬롯레스 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그 조립체에 있어서, 내부에 발열수단을 구비한 포스트; 상기 포스트를 중심으로 하는 원주상에서 상기 포스트쪽으로 반경방향을 따라 연장되고, 원주방향을 따라 다수 개가 배치되는 쇄기부; 및 상기 다수의 쇄기부 사이에 형성된 안내 통로를 통하여 반경방향으로 구동장치에 의해 이동가능하게 설치된 가압부재를 포함하고, 상기 쇄기부의 갯수는 코일 단품의 갯수와 일치하는 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리 제조을 위한 지그 조립체가 제공된다.
상기 포스트의 하단에 고정 결합되는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스에는 상기 포스트 주위에 홈이 형성되고 상기 가압부재는 상기 포스트의 외주면과 대응하도록 만곡된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 코일 어셈블리를 제조하기 위한 방법에 있어서, 본딩제가 코팅된 단일가닥의 에나멜 와이어를 와인딩 설비를 이용하여 권취하여 코일 단품을 형성하는 와이어 권취 단계; 다수의 상기 코일 단품을 쇄기부에 원주방향으로 일정한 간격을 두고 겹겹이 배치하고 상기 코일 단품들의 내부공간에 포스트를 삽입하는 코일 단품 배치 단계; 다수의 코일 단품을 포스트 내부의 가열수단에 의해 가열하고, 가압부재에 의해 가압하여 코일 어셈블리를 제조하는 가열 가압 단계; 및 지그 조립체로부터 성형된 상기 코일 어셈블리를 취출하는 제품 취출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리의 제조방법이 제공된다.
코일 단품 배치 단계는 첫 선을 반경방향 바깥 쪽에 위치시키고, 상기 포스트의 외주면과 대응하는 중심각을 갖도록 만곡시킨 코일 단품을 쇄기부에 배치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 코일 어셈블리의 제조방법에 따라 제조된 코일 어셈블리를 장착한 것을 특징으로 하는 슬롯레스 모터가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 코일 어셈블리를 생산하기 위한 제조공정이 간단하여 제조비용을 줄일 수 있다. 아울러, 코일 어셈블리의 제조공정에 이용되는 지그 조립체는 작업 편의성이 우수하여 제품의 대량생산도 가능하고 비용절감의 효과도 있다.
도 1a 내지 도 1c는 코일 단품을 도시한 정면도, 배면도 및 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는 만곡된 코일 단품을 도시한 전방 사시도 및 후방 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 지그유닛을 도시한 사시도 및 단면 A-A`를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 지그 조립체를 도시한 평면도 및 단면 B-B`를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리의 사시도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 지그조립체를 이용한 코일 어셈블리의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 코일 단품을 도시한 정면도, 배면도 및 측면도이다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 코일 단품(100)은 대체로 육각형의 단일 폐곡선 형태로서 단일 가닥 에나멜 와이어의 표면에 본딩제를 피복한 셀프 본딩 와이어를 와인딩 설비(미도시)를 이용하여 권취함으로써 제조된다. 이 경우에, 권취방향은 우측 및 좌측 방향 중 어느 한 방향으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 코일 단품(100)은 육각형 모양으로 형성된 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 정사각형, 마름모형, 원형, 타원형, 다이아몬드형 등 이와 유사한 형태로 구성될 수 있다. 슬롯레스 모터(미도시)의 규격 및 용량에 따라 코일 단품(100)은 사전에 미리 설정된 두께(103)와 폭(104)을 갖도록 설계된다.
도 2a 및 도 2b는 만곡된 코일 단품을 도시한 전방 사시도 및 후방 사시도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 코일 단품(100)은 오목한 측에 형성된 표면(105)과 볼록한 측에 형성되 이면(106)이 각각 후술하는 코일 어셈블리(500)의 내주면(501)과 외주면(502)에 대응하고, 후술하는 포스트(202)의 외주면과 맞닿도록 코일 단품(100)을 만곡한다. 예를 들어, 12개의 코일 단품을 이용하여 하나의 코일 어셈블리를 제조할 경우, 중심각이 대략 110˚~ 130˚가 되도록 코일 단품을 만곡하는 것이 바람직하다.
또한, 첫 선(101)은 코일 단품(100)의 이면(106)측에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 코일 어셈블리(500) 내부의 회전공간(503)에서 회전하는 회전자(미도시)가 첫 선(101)과 접촉하여 코일가닥이 끊어져 코일이 개방(open)되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.
도 3a 및 도 3b는 지그유닛을 도시한 사시도 및 단면 A-A`를 도시한 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 지그 조립체를 도시한 평면도 및 단면 B-B`를 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 코일 어셈블리(500) 제조를 위한 지그조립체(400)는 지그유닛(204) 및 가압유닛(304)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
지그유닛(204)은 베이스(201)와 포스트(202)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 베이스(201)는 포스트(202)를 지지하는 판부재이고, 포스트(202)는 베이스(201)의 중앙측에서 위로 연장 형성된 원기둥 형상으로 구성된다. 포스트(202) 내부에는 가열수단(미도시)이 구비되어 있고, 가열수단은 저항코일에 의한 저항가열 또는 유도코일에 의한 고주파 유도가열 방식으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 이와 유사한 가열방식은 본 발명의 권리범위에 속한다. 아울러, 베이스(201) 상단에는 포스트(202) 주위를 따라 홈(203)이 형성된다. 홈(203)의 폭은 후술하는 코일 어셈블리(500)의 두께(504)에 대응한다.
가압유닛(304)은 쇄기부(302) 및 가압부재(303)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 쇄기부(302)는 외측 프레임(301)에서 중심쪽으로 반경방향을 따라 연장 돌출된 쇄기형상으로 구성되고, 원주방향으로 일정한 간격을 두고 다수 개가 배치되도록 구성된다. 이 경우에, 쇄기부(302)의 갯수는 코일 단품의 갯수에 부합한다. 한편, 다수의 쇄기부(302) 사이의 공간은 가압부재(303)가 이동할 수 있는 안내통로(305)를 형성한다. 다수의 가압부재(303)가 안내통로(305)를 따라 반경방향으로 이동가능하게 설치된다. 가압부재(303)는 외측의 프레임(301)에서 중심쪽으로 반경방향을 따라 이동하면서 다수의 코일 단품을 가압한다. 구체적으로, 본 발명의 일실시예와 같이 12개의 가압부재(303)가 설치된 경우에 가압부재(303)는 중심각이 대략 30˚가 되는 호의 형태를 갖도록 만곡되어 있고, 각각의 코일 단품을 외측에서 감싸듯이 가압한다. 가압부재(303)의 가압에 의해 포스트(202)와 가압부재(303) 사이에 위치한 다수의 코일 단품은 서로 밀착하게 된다. 가압부재(303)는 모터를 구비한 구동장치(미도시)에 의해 구동되는데 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 유압에 의한 가압방식으로도 구동될 수 있다.
다수의 만곡된 코일 단품(100)이 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 쇄기부(302)에 겹겹이 배치되어 원통 형상을 이루고, 내부에 포스트가 삽입되고 홈에 코일 단품들이 끼워진다. 다수의 코일 단품은 가열수단에 의해 가열되고, 에나멜 와이어에 피복된 본딩제가 액상으로 변화된다. 동시에, 가압부재(303)의 가압에 의해 각각의 코일 단품들이 서로 밀착하게 된다. 이후, 자연냉각되어 본딩제가 다시 굳는 과정에서 코일 단품들이 서로 단단히 결합되어 하나의 코일 어셈블리(500)를 형성한다.
이 때, 다수의 코일 단품은 가열, 가압 및 자연냉각 과정을 거치면서 팽창과 수축의 변형이 발생하고, 그에 따라 코일 어셈블리의 원통 모양이 제대로 형성되지 않는 경우가 많다. 이를 방지하기 위해서 본 발명에서는 쇄기부와 홈에 의해 다수의 코일 단품의 원통 모양의 배치상태를 유지하고 지지하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 어셈블리의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 코일 어셈블리(500)는 중공의 원통으로 제조되고 내부에 회전공간(503)이 형성된다. 회전공간(503)은 슬롯레스 모터의 회전자(미도시)가 회전하는 공간이 된다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 지그조립체를 이용한 코일 어셈블리의 제조방법을 도시한 공정순서도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지그조립체를 이용한 코일 어셈블리의 제조방법은 와이어 권취 단계(S10)와, 코일 단품 배치 단계(S20)와, 가열 가압 단계(S30)와, 제품 취출 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
와이어 권취 단계(S10)는 단일가닥의 에나멜 와이어를 와인딩 설비를 이용하여 권취함으로써 코일 단품(100)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 코일 단품 배치 단계(S20)는 코일 단품을 만곡시킨후 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 쇄기부(302)에 각각 끼워 겹겹이 배치하여 원통 모양을 이루게 하고, 내부에 포스트(202)를 삽입하는 것을 특징으로 한다. 가열 가압 단계(S30)는 코일 단품을 내부에 가열수단을 구비한 포스트에 의해 가열하고, 가압부재의 가압에 의해 코일 어셈블리를 형성하는 것을 특징으로 한다. 제품 취출 단계(S40)는 지그 유닛(204)으로부터 코일 어셈블리(500)를 취출하는 것을 특징으로 한다.
이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 코일 단품 101 : 첫 선
102 : 끝 선 103 : 홈의 두께
104 : 폭 105 : 표면
106 : 이면 107 : 만곡된 코일 단품
201 : 베이스 202 : 포스트
203 : 홈 204 : 지그유닛
301 : 프레임 302 : 쇄기부
303 : 가압부재 304 : 가압유닛
305 : 안내통로 400 : 지그 조립체
500 : 코일 어셈블리 501 : 내주면
502 : 외주면 503 : 회전공간
504 : 두께
S10 : 와이어 권취 단계 S20 : 코일 단품 배치 삽입 단계 S30 : 가열 가압 성형 단계 S40 : 제품 취출 단계

Claims (5)

  1. 슬롯레스 모터용 코일 어셈블리를 제조하기 위한 지그 조립체에 있어서,
    내부에 발열수단을 구비한 포스트;
    상기 포스트를 중심으로 하는 원주상에서 상기 포스트쪽으로 반경방향을 따라 연장되고, 원주방향을 따라 다수 개가 배치되는 쇄기부; 및
    상기 다수의 쇄기부 사이에 형성된 안내 통로를 통하여 반경방향으로 구동장치에 의해 이동가능하게 설치된 가압부재를 포함하고,
    상기 쇄기부의 갯수는 코일 단품의 갯수와 일치하며, 첫 선을 반경 방향 바깥 쪽에 위치시키고, 상기 포스트의 외주면과 대응하는 중심각을 갖도록 만곡시킨 코일 단품을 쇄기부에 배치하는 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리 제조를 위한 지그 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트의 하단에 고정 결합되는 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스에는 상기 포스트 주위에 홈이 형성되며 상기 가압부재는 상기 포스트의 외주면과 대응하도록 만곡된 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리 제조를 위한 지그 조립체.
  3. 코일 어셈블리를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    본딩제가 코팅된 단일가닥의 에나멜 와이어를 와인딩 설비를 이용하여 권취하여 코일 단품을 형성하는 와이어 권취 단계;
    다수의 상기 코일 단품을 쇄기부에 원주방향으로 일정한 간격을 두고 겹겹이 배치하고 상기 코일 단품들의 내부공간에 포스트를 삽입하며 첫 선을 반경 방향 바깥 쪽에 위치시키고 상기 포스트의 외주면과 대응하는 중심각을 갖도록 만곡시킨 코일 단품을 쇄기부에 배치시키는 코일 단품 배치 단계;
    다수의 코일 단품을 포스트 내부의 가열수단에 의해 가열하고, 가압부재에 의해 가압하여 코일 어셈블리를 제조하는 가열 가압 단계; 및
    지그 조립체로부터 성형된 상기 코일 어셈블리를 취출하는 제품 취출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 어셈블리의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 기재된 제조방법에 따라 제조된 코일 어셈블리를 장착한 것을 특징으로 하는 슬롯레스 모터.
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