KR101420271B1 - 자동차용 교류발전기의 고정자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 교류발전기(alternator)에 이용되는 고정자(stator) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래의 고정자에 있어서, 와이어를 벤딩하는 공정상 와이어가 찍혀서 절연 코팅이 파괴될 수 있고, 절연지가 벤딩시에 찢어지는 경우도 있으며, 벤딩에 의한 과도한 응력 집중으로 인하여 제품 작동 중에 절연 파괴가 일어날 수도 있는 구조적 및 제조상의 문제점들로 인해 서지(surge) 내압에도 문제가 발생할 수 있었던 문제점들을 해소하기 위해, 본 발명에 따르면, 유도전압이 유기되는 고정자의 점적율을 향상하기 위하여 사용되는 직사각형 와이어(rectangular wire)를 벤딩(bending)시 벤딩 가이드(bending guide)를 이용하여 직선구간을 가지도록 함으로써 기계적인 응력도 받지 않고 본연의 절연기능도 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

자동차용 교류발전기의 고정자 및 그 제조방법{A stator for an alternator and a manufacturing method thereof}

본 발명은 자동차용 교류발전기(alternator)에 이용되는 고정자(stator) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 유도전압이 유기되는 고정자의 점적율을 향상하기 위하여 사용되는 직사각형 와이어(rectangular wire)를 벤딩(bending)시 벤딩 가이드(bending guide)를 이용하여 직선구간을 가지도록 함으로써 기계적인 응력도 받지 않고 본연의 절연기능도 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 도 1에 나타낸 바와 같은 차량용 교류발전기(10)를 구성하는 부품 중 하나로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 발전기에서 발생된 유도전압이 유기되는 고정자(stator)(20)에 사용되는 와이어(wire)가 있고, 이러한 와이어는 대부분 라운드형 와이어(round wire)가 사용되어 왔다.

또한, 이러한 고정자(20)에 사용되는 와이어(wire)의 점적율을 높이기 위해, 기존의 라운드형 와이어 대신에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 직사각형 와이어(rectangular wire)(31)를 사용하는 것이 제안되었고, 널리 사용되게 되었다.

상기한 바와 같은 직사각형 와이어는, 3상, 또는, 6상의 구성을 위해, 와이어 단품을 삽입(insert)한 후에 벤딩(bending)을 통하여 각각의 와이어가 서로 크로스(cross) 되면서 결선되도록 하기 위한 사전단계를 통해 제작된다.

따라서 상기한 바와 같이, 와이어들은 벤딩 공정을 통해 서로 크로스되는 형상을 가지게 되는데, 여기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 라미네이션 코어(lamination core)(32)의 슬롯(slot)의 코너(corner)는 예리한(sharp) 형태를 가지고 있고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 벤딩시에 샤프코너(41)에는 슬롯셀(slot cell)(33)이라는 절연지가 있으나, 와이어를 잡아서 벤딩하는 공정상, 샤프코너(41)에 와이어가 찍혀서 절연 코팅이 파괴될 수 있다는 문제가 있었다.

또한, 슬롯셀(33)의 절연지는 벤딩시에 찢어지는 경우도 있고, 절연을 유지하고 있다고 하더라도 벤딩에 의한 과도한 응력 집중으로 인하여 제품 작동 중에 절연 파괴가 일어날 수도 있다는 문제점도 있었다.

아울러, 상기한 바와 같은 구조적 및 제조상의 문제점들로 인해 서지(surge) 내압에도 문제가 발생할 수 있다는 우려도 있었다.

따라서 상기한 바와 같은 문제점들을 모두 해소할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 방법이나 장치는 제공되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 종래의 차량용 발전기의 와이어는 와이어를 잡아서 벤딩하는 공정상 와이어가 찍혀서 절연 코팅이 파괴될 우려가 있었던 문제를 해결하여, 절연기능을 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 절연지가 벤딩시에 찢어지는 경우도 있고, 절연을 유지하고 있다고 하더라도 벤딩에 의한 과도한 응력 집중으로 인하여 제품 작동 중에 절연 파괴가 일어날 수도 있었던 종래의 고정자의 문제점을 해결하여, 기계적인 응력을 받지 않도록 하는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같은 구조적 및 제조상의 문제점들로 인해 서지 내압에도 문제가 발생할 우려도 있었던 종래의 고정자들의 문제점을 해소하여, 기계적인 응력도 받지 않고 본연의 절연기능도 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 와이어를 삽입(insert)한 후에 벤딩(bending)을 통하여 각각의 와이어가 서로 크로스(cross) 되면서 결선되도록 하는 벤딩 공정을 통하여 형성되는 자동차용 교류발전기(alternator)의 고정자(stator)에 있어서, 상기 고정자는, 상기 와이어가 설치되는 슬롯(slot)을 포함하는 라미네이션 코어(lamination core)와, 절연지(slot cell) 및 각각의 상기 와이어의 사이의 상기 라미네이트 코어 상에 설치되는 벤딩 가이드를 포함하여 구성되고, 그것에 의해, 상기 벤딩 공정시 상기 와이어가 상기 벤딩 가이드에 의해 상기 라미네이트 코어의 외측에 직선구간을 가지고 벤딩되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 교류발전기의 고정자가 제공된다.

여기서, 상기 벤딩 가이드는 그 모서리가 라운드형으로 형성되는 모서리부를 포함하여 구성되며, 그것에 의해, 벤딩되는 상기 와이어의 직선구간이 상기 벤딩가이드의 높이보다 항상 작게 되어 벤딩시에 샤프코너로 인한 피해를 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 벤딩 가이드는 그 단면이 오각형 또는 육각형과 같이, 상기 와이어의 벤딩 각도를 고려하여 필요에 따라 임의의 경사를 가지는 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 벤딩 가이드의 높이는 상기 절연지가 상기 라미네이션 코어로부터 돌출한 부분의 높이보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 벤딩 가이드의 높이는 상기 절연지가 상기 라미네이션 코어로부터 돌출한 부분의 높이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어를 삽입한 후에 벤딩을 통하여 각각의 와이어가 서로 크로스 되면서 결선되도록 하는 벤딩 공정을 통하여 형성되는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법에 있어서, 상기 고정자는, 상기 와이어가 설치되는 슬롯(slot)을 포함하는 라미네이션 코어(lamination core)와, 절연지(slot cell) 및 각각의 상기 와이어의 사이의 상기 라미네이트 코어 상에 설치되는 벤딩 가이드를 포함하여 구성되고, 상기 벤딩 공정은, 상기 와이어가 상기 벤딩 가이드에 의해 상기 라미네이트 코어의 외측에 직선구간을 가지도록 벤딩하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법이 제공된다.

여기서, 상기 벤딩 가이드는 그 모서리가 라운드형으로 형성되는 모서리부를 포함하여 구성되며, 그것에 의해, 벤딩되는 상기 와이어의 직선구간이 상기 벤딩가이드의 높이보다 항상 작게 되어 벤딩시에 샤프코너로 인한 피해를 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 벤딩 가이드는 그 단면이 오각형 또는 육각형과 같이, 상기 와이어의 벤딩 각도를 고려하여 필요에 따라 임의의 경사를 가지는 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 벤딩 가이드의 높이는 상기 절연지가 상기 라미네이션 코어로부터 돌출한 부분의 높이보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 벤딩 가이드의 높이는 상기 절연지가 상기 라미네이션 코어로부터 돌출한 부분의 높이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 차량용 발전기의 와이어는 와이어를 잡아서 벤딩하는 공정상 와이어가 찍혀서 절연 코팅이 파괴될 우려가 있었던 문제를 해결하여, 절연기능을 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 절연지가 벤딩시에 찢어지는 경우도 있고, 절연을 유지하고 있다고 하더라도 벤딩에 의한 과도한 응력 집중으로 인하여 제품 작동 중에 절연 파괴가 일어날 수도 있었던 종래의 고정자의 문제점을 해결하여, 기계적인 응력을 받지 않도록 하는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 구조적 및 제조상의 문제점들을 모두 해결하는 동시에, 그러한 문제점들로 인해 서지 내압에도 문제가 발생할 우려도 있었던 종래의 고정자들의 문제점을 해소하여, 기계적인 응력도 받지 않고 본연의 절연기능도 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 품질향상 및 내진동성을 향상시키는 동시에 서지 내량 개선에도 기여할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 교류발전기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 바와 같은 종래의 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 와이어의 구성을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 바와 같은 종래의 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 와이어를 벤딩하기 전의 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 바와 같은 종래의 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 와이어를 벤딩한 후의 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 벤딩 가이드를 이용하여 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 와이어를 벤딩하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에서 'A' 부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 8은 벤딩 가이드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 벤딩 가이드를 이용하여 차량용 교류발전기에 사용되는 고정자의 와이어를 벤딩하는 과정의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 벤딩 가이드의 다른 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니다.

또한, 설명을 간략히 하기 위해, 상기한 바와 같은 종래기술에 대하여 설명한 내용과 중복되거나 동일한 내용은, 그 상세한 설명을 생략하고 다른 점만을 설명한다.

먼저, 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명에 따른 벤딩 가이드를 이용하여 자동차용 발전기의 고정자를 제작하기 위해 와이어를 벤딩하기 전과 후의 모습을 각각 개략적으로 나타내고 있다.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고정자의 와이어(61)는, 기본적으로는 상기 설명한 종래의 고정자와 마찬가지이나, 라미네이션 코어(62)의 외측으로 소정의 길이(b)만큼 절연지(slot cell)(63)를 연장하고 각각의 와이어(61) 사이에 벤딩 가이드(71)를 삽입하여 와이어(61)의 벤딩을 행하는 점이 종래의 와이어와 다르다.

더 상세하게는, 도 7의 확대도에 나타낸 바와 같이, 각각의 와이어(61) 사이의 라미네이션 코어(62) 상에 일정한 높이(h1)를 가지는 벤딩 가이드(71)를 삽입하고, 소정의 길이(b)만큼 절연지(63)를 연장하여 와이어(61)의 벤딩을 행한다.

또한, 상기한 바와 같이 벤딩 가이드(71)를 이용하여 라미네이션 코어(61)를 고정시킨 상태에서 와이어를 벤딩할 때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 벤딩 가이드(71)의 모서리부(81)를 라운드형으로 형성함으로써, 이러한 벤딩 가이드(71)에 의해 벤딩되는 와이어(61)의 직선구간(h)은 벤딩가이드(71)의 높이(h1)보다 항상 작게 되며(h < h1), 그것에 의해 와이어(61)의 벤딩시에 샤프코너(72)로 인한 피해를 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

즉, 도 6 및 도 7에 나타낸 예에서는, 라미네이션 코어(62)의 외부로 노출된 절연지(63)의 높이(b)가 벤딩 가이드(71)의 높이(h1)보다 작게(즉, b < h1) 절연지(63)를 연장하여 벤딩을 행함으로써, 와이어(61)가 h 만큼의 직선구간을 가지고 벤딩되며, 따라서 라미네이션 코어(61)의 샤프코너(72)와 간섭이 생기지 않고, 기계적인 응력도 발생하지 않게 된다.

더욱이, 절연지(63)가 외부의 영향을 받지 않게 되므로, 본래의 절연기능을 충실히 수행할 수 있게 된다.

아울러, 상기한 실시예에서는 라미네이션 코어(62)의 외부로 노출된 절연지(63)의 높이(b)가 벤딩 가이드(71)의 높이(h1)보다 작게(즉, b < h1) 절연지(63)를 연장하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이러한 경우 외에, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 라미네이션 코어(62)의 외부로 노출된 절연지(63)의 높이(a)가 벤딩 가이드(71)의 높이(h1)보다 크게(즉, a > h1) 절연지(63)를 연장하는 것도 가능하다.

즉, 도 9에 나타낸 바와 같이, 라미네이션 코어(62)의 외부로 노출된 절연지(63)의 높이(a)가 벤딩 가이드(71)의 높이(h1)보다 크게(즉, a > h1) 절연지(63)를 연장하여 벤딩을 행하여도, 벤딩 가이드(71)에 의해 상기한 도 6 및 도 7에 나타낸 경우와 마찬가지로 와이어(61)가 h 만큼의 직선구간을 가지고 벤딩되도록 할 수 있다.

또한, 벤딩 가이드(71)의 모서리부(81)가 라운드형으로 형성되므로, 어느 경우에 대하여도 항상 벤딩되는 와이어(61)의 직선구간(h)이 벤딩가이드(71)의 높이(h1)보다 항상 작게 되는, 즉, h < h1인 관계가 성립할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같이, 라운드형 모서리부(81)를 가지는 벤딩 가이드(71)를 이용함으로써, 벤딩 가이드(71)의 높이보다 절연지(63)를 더 길게 연장하는 경우나 짧게 연장하는 모든 경우에 대하여, 와이어(61)의 직선구간(h)이 벤딩가이드(71)의 높이(h1)보다 항상 작게 벤딩되도록 할 수 있고, 그것에 의해, 절연지(63)와 샤프코너(72)의 간섭이 발생하지 않고, 기계적인 응력도 발생하지 않게 되어, 절연지(63)가 외부의 영향을 받지 않게 되므로, 본래의 절연기능을 충실히 수행할 수 있게 된다.

또한, 나머지 부분은 상기한 종래기술의 고정자와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 본 발명에 따르면, 기계적인 응력도 받지 않고 본연의 절연기능도 충실히 수행할 수 있는 자동차용 발전기의 고정자 및 그 제조방법을 제공함으로써, 자동차용 발전기의 품질향상 및 내진동성을 향상시키는 동시에 서지 내량 개선에도 기여할 수 있다.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은, 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니다.

즉, 예를 들면, 상기한 실시예에서는, 벤딩 가이드(71)의 형태가 양측에 라운드(81)를 가지는 직사각형 형태인 것으로 설명하였으나, 이러한 구성 외에도, 도 10에 나타낸 바와 같이, 와이어의 벤딩 각도를 고려하여 상기한 바와 같은 사각형 대신에 그 단면이 오각형 또는 육각형인 벤딩 가이드(91, 92)를 형성하여 이용할 수 있다.

따라서 상기한 바와 같이, 벤딩 가이드는 와이어의 벤딩 각도를 고려하여 필요에 따라 적절한 경사(93, 94)를 가지는 형태로 구성할 수 있는 것이다.

이상, 상기한 바와 같이, 본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.

10. 차량용 발전기 20. 고정자
31. 와이어 32. 라미네이션 코어
33. 슬롯셀 41. 샤프코너
61. 와이어 62. 라미네이션 코어
63. 절연지(slot cell) 71. 벤딩 가이드
72. 샤프코너 81. 모서리부
91. 벤딩 가이드 92. 벤딩 가이드

Claims (10)

1. 삭제
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3. 삭제
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5. 삭제
6. 와이어가 설치되는 슬롯(slot)을 포함하는 라미네이션 코어와, 절연지(slot cell) 및 상기 와이어 사이의 상기 라미네이션 코어 상에 설치되는 벤딩 가이드를 포함하여, 상기 와이어를 상기 슬롯에 삽입한 후에 벤딩을 통하여 각각의 와이어가 서로 크로스 되면서 결선되도록 하는 벤딩 공정을 통하여 형성되는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법에 있어서,
   상기 와이어 사이의 상기 라미네이션 코어 상에 벤딩가이드를 설치하고, 상기 슬롯에 상기 와이어와 상기 절연지를 삽입하는 단계;
   상기 와이어 및 상기 절연지가 상기 벤딩 가이드에 의해 상기 라미네이션 코어의 외측에 직선구간을 가지도록 벤딩하는 단계; 및
   상기 벤딩 가이드를 제거하는 단계; 를 포함하되,
   상기 와이어 및 상기 절연지를 벤딩시 상기 벤딩 가이드의 높이는 상기 절연지가 상기 라미네이션 코어로부터 돌출한 부분의 높이보다 작게 형성되어 상기 벤딩가이드의 높이보다 상기 절연지를 더 길게 연장시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 벤딩 가이드는 그 모서리가 라운드형으로 형성되는 모서리부를 포함하여 구성되며,
   그것에 의해, 벤딩되는 상기 와이어의 직선구간이 상기 벤딩가이드의 높이보다 항상 작게 되어 벤딩시에 샤프코너로 인한 피해를 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 벤딩 가이드는 그 단면이 오각형 또는 육각형과 같이, 상기 와이어의 벤딩 각도를 고려하여 임의의 경사를 가지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 교류발전기의 고정자의 제조방법.
   
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