KR101726587B1 - 평각동선을 이용한 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평각동선을 이용한 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 평각동선을 사용한 권선 공정을 간소화하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 유연성을 가지며, 일면에 복수의 슬롯이 일렬로 형성된 고정자 코어를 펼친다. 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성한 코일체를 펼쳐진 고정자 코어의 복수의 슬롯에 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한다. 그리고 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 코일체가 삽입된 고정자 코어를 링 형태로 말아서 고정자를 제조한다.

Description

평각동선을 이용한 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법{Stator using rectangular copper wire, rotating machinery and manufacturing method}

본 발명은 회전기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정자의 슬롯에 평각동선이 삽입된 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로 전기에너지를 생산 또는 소모하기 위해 발전기 또는 모터와 같은 회전기기를 이용한다. 발전기는 회전자의 회전운동을 변환하여 전기를 발생시키고, 모터는 전기를 인가하여 회전자를 회전시킨다.

이러한 회전기기는 회전축을 중심으로 회전하며 영구자석이 배열된 회전자(rotor)와, 회전자 주위에 위치한 고정자(stator)를 포함한다. 고정자의 내주면 둘레에는 슬롯들이 형성되어 있고, 슬롯들에는 코일이 권선되어 있다.

이때 고정자의 코일로는 단면이 원형인 원형동선 또는 단면이 직사각형인 평각동선이 사용될 수 있다.

원형동선을 사용하는 경우, 코일을 슬롯에 권선하는 것이 상대적으로 용이한 반면, 코일을 이루는 도체의 단면적과 대비해 코일 전체의 단면적이 슬롯에 차지하는 비율인 점적률이 떨어지는 단점이 있다.

반면에 평각동선을 사용하는 경우, 점적률을 높일 수 있고 회전기기의 출력을 개선할 수 있다. 하지만 평각동선은 결선을 위한 복잡한 형상의 구현이 어렵고, 이에 따라 결선 부분의 높이가 증가할 수 있으므로, 평각동선의 형상을 용이하게 성형할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

일본등록특허 제4396761호(2009.10.30. 등록)

이러한 평각동선의 사용에 따른 문제점을 해소하기 위한 평각동선의 권선방식이 소개되고 있다. 예컨대 평각동선의 권선방식으로 헤어핀 형태의 코일 개체를 고정자 코어의 종축 방향에서 삽입하는 헤어핀 방식과, 링 형태의 권선체의 형태를 제조한 후 분할된 코어를 권선체에 삽입하는 분할 코어 방식이 있다.

하지만 헤어핀 방식은 고정자 코어에 여러 개의 단품 코일체를 일일이 삽입해야 하고, 고정자 코어에 단품 코일체를 삽입한 후, 단품 코일체를 서로 연결하기 위한 개별 용접 공정을 필요로 하기 때문에, 제조 공정이 복잡한 문제점을 안고 있다.

그리고 분할 코어 방식은 분할 코어를 일일이 권선체에 삽입해야 하고, 권선체에 분할 코어들을 삽입한 이후에, 분할 코어의 개수에 대응하는 용접 공정을 필요로 하기 때문에, 제조 공정이 복잡한 문제점은 그대로 안고 있다.

또한 분할 코어 방식은 분할 코어를 권선체에 삽입하기 위해서, 분할 코어에 형성된 슬롯이 오픈 타입으로 되어야 한다. 이와 같이 슬롯이 오픈되어 있는 경우, 회전기기의 토크 리플이 증가하는 문제점을 안고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 평각동선을 사용한 권선 공정을 간소화할 수 있는 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 용접 공정을 간소화할 수 있는 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 오픈 슬롯으로 인한 회전기기의 토크 리플이 증가하는 문제를 억제할 수 있는 고정자, 회전기기 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유연성을 가지며, 일면에 복수의 슬롯이 일렬로 형성되며, 상기 복수의 슬롯에 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한 후, 상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 링 형태로 말아서 형성한 고정자용 고정자 코어를 제공한다.

본 발명에 따른 고정자 코어는 서로 연결되는 적어도 하나의 단위 고정자 코어를 포함할 수 있다.

상기 단위 고정자 코어는, 복수의 치 블록; 및 상기 복수의 치 블록 간에 유연성을 갖도록 서로 연결하여 펼치거나 링 형태를 형성할 수 있도록 호 형태로 말 수 있고, 상기 복수의 치 블록들 사이에 평각동선이 삽입될 수 있는 슬롯들을 형성하는 연결부;를 포함할 수 있다.

상기 복수의 치 블록은 각각, 측면에 상기 연결부가 연결되는 연결 블록; 상기 연결 블록의 일면에 대해서 돌출되게 형성된 치; 및 상기 치의 끝단에서 양쪽으로 연장되게 형성된 연장부;를 포함할 수 있다.

상기 연결 블록은, 상기 연결부가 연결되는 부분의 상부의 일측면에 돌기가 형성되고, 상기 돌기가 형성된 일측면에 반대되는 타측면에 이웃하는 연결 블록의 돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 연결 블록은, 상기 연결부가 연결되는 부분과, 상기 돌기 및 삽입홈이 형성된 부분 사이의 양측면에 버퍼 홈이 형성될 수 있다.

상기 연결 블록은 상기 치가 돌출된 일면이 상기 일면에 반대되는 면에 비해서 길이가 짧을 수 있다.

상기 연결 블록은 단면이 사다리꼴 형태를 가지며, 사다리꼴의 짧은 변에 대해서 돌출되게 상기 치가 형성될 수 있다.

상기 연결 블록이 일렬로 펼쳐진 경우, 상기 슬롯의 입구를 형성하는 연장부 간의 거리가 상기 슬롯에 삽입될 평각동선의 폭보다는 넓을 수 있다.

상기 연결부로 연결된 복수의 치 블록을 호 형태로 말 경우, 상기 슬롯의 입구를 형성하는 연장부 간의 거리가 상기 슬롯 내부의 폭보다는 좁을 수 있다.

본 발명은 또한, 복수의 슬롯에 각각 삽입될 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성한 코일체; 및 유연성을 가지며, 복수의 슬롯이 일면에 형성되며, 상기 복수의 슬롯에 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한 후, 상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 링 형태로 말아서 형성한 고정자 코어를 포함하는 고정자를 제공한다.

본 발명은 또한, 회전자; 및 중심 부분에 회전자가 삽입될 수 있는 회전자 삽입구멍이 형성된 상기 고정자를 포함하는 회전기기를 제공한다.

그리고 본 발명은 유연성을 가지며, 일면에 복수의 슬롯이 일렬로 형성된 고정자 코어를 펼치는 단계; 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성한 코일체를 펼쳐진 고정자 코어의 상기 복수의 슬롯에 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입하는 단계; 및 상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 상기 코일체가 삽입된 고정자 코어를 링 형태로 말아서 고정자를 제조하는 단계;를 포함하는 고정자의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 펼쳐진 고정자 코어는 치들이 연결부로 서로 연결되되, 연결부를 매개로 휠 수 있기 때문에, 펼쳐진 고정자 코어를 말아서 링 형상으로 변형할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 고정자 코어는 기존의 링 형상의 고정자 코어를 일차로 펼친 형태를 갖기 때문에, 펼쳐진 고정자 코어를 말아서 링 형상으로 변형함으로써, 기존의 링 형상의 고정자 코어와 동일한 구조로 제조가 가능하다.

이로 인해 고정자 코어를 펼친 후 코일체를 고정자 코어의 슬롯에 삽입한 후, 펼쳐진 고정자 코어를 말아서 링 형상으로 만든 후, 고정자 코어의 양단부를 용접함으로써, 기존의 링 형상의 고정자와 동일한 구조로 본 발명에 따른 고정자를 제조할 수 있다.

이때 기존의 원형의 고정자 코어와 비교하여, 본 발명에서는 고정자 코어를 펼침으로써, 고정자 코어의 슬롯의 공간을 확대할 수 있기 때문에, 슬롯에 코일체를 보다 용이하게 삽입할 수 있다. 이로 인해 슬롯에 코일체를 삽입하는 권선 공정을 간소화할 수 있다.

고정자 코어를 펼친 상태에서 슬롯에 평각동선을 삽입할 수 있기 때문에, 평각동선을 중첩되게 서로 연결하여 코일체로 형성한 후, 코일체를 일괄적으로 고정자 코어의 슬롯에 삽입하는 권선 공정을 수행할 수 있다. 이로 인해 슬롯에 코일체를 삽입하는 권선 공정을 간소화할 수 있다.

고정자 코어를 펼침으로써, 슬롯의 공간을 확대할 수 있다. 이로 인해 슬롯을 형성하는 치의 끝단에 연장부를 형성하더라도, 슬롯에 코일체를 안정적으로 삽입할 수 있다. 그리고 펼쳐진 고정자 코어에 코일체를 삽입한 후, 링 형상으로 말게 되면, 이웃하는 치의 연장부가 서로 근접하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 고정자를 포함하는 회전기기는 기존의 오픈 슬롯으로 인한 회전기기의 토크 리플이 증가하는 문제를 억제할 수 있다.

코일체를 삽입한 후 펼쳐진 고정자 코어를 말아서 링 형상으로 만든 후, 오픈된 고정자 코어의 양단부를 용접함으로써, 본 발명에 따른 고정자를 제조할 수 있기 때문에, 용접 공정을 간소화할 수 있다.

본 발명에 따른 고정자 코어는 치들이 연결부로 서로 연결되되, 연결부를 매개로 휠 수 있기 때문에, 모든 슬롯을 형성하는 치들이 분할되어 있지 않아도 된다. 따라서 기존의 분할 코어 방식에 비해서, 본 발명에 따른 고정자 제조 공정은 용접 공정을 간소화할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 고정자는 미리 제작된 코일체를 고정자 코어에 일괄적으로 삽입하기 때문에, 고정자 코어에 삽입되어 코일체의 길이를 줄일 수 있다. 이로 인해 본 발명에 고정자를 포함하는 회전기기의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전기기의 고정자 코어를 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 고정자 코어의 일부를 보여주는 평면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 펼쳐진 고정자 코어가 링 형상으로 변형되는 과정을 보여주는 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전기기의 고정자의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 7 내지 도 12는 도 6의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들로서,
도 7은 펼쳐진 고정자 코어를 보여주는 도면이고,
도 8 내지 도 10은 펼쳐진 고정자 코어에 코일체가 삽입되는 상태를 보여주는 도면이고,
도 11은 코일체가 삽입된 펼쳐진 고정자 코어를 말아서 링 형상으로 변형하는 중간 단계를 보여주는 도면이고,
도 12는 도 11의 중간 단계를 거쳐 링 형상으로 변형하여 제조한 고정자를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전기기의 고정자 코어를 보여주는 평면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전기기의 고정자 코어를 보여주는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 회전기기의 고정자 코어(10)는 유연성을 가지며, 일면에 복수의 슬롯(40)이 일렬로 형성된 구조를 갖는다. 고정자 코어(10)는 복수의 슬롯(40)에 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한 후, 복수의 슬롯(40)이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 말아서 기존의 고정자용 고정자 코어와 동일한 링 형태로 구현할 수 있다.

본 실시예에 따른 고정자 코어(10)는 적어도 하나의 단위 고정자 코어(10a,10b,10c,10d)를 포함한다. 본 실시예에 따른 고정자 코어(10)는 4개의 단위 고정자 코어(10a,10b,10c,10d)를 포함하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 고정자 코어(110)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 하나로 형성될 수 있다. 또는 고정자 코어는 2개, 3개의 단위 고정자 코어를 포함하도록 형성될 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 고정자 코어(10)를 형성하는 단위 고정자 코어(10a)에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2 및 도 3은 도 1의 단위 고정자 코어(10a)를 보여주는 평면도이다. 4개의 단위 고정자 코어는 동일한 구조를 갖기 때문에, 4개 중에 하나의 단위 고정자 코어(10a)를 중심으로 설명하도록 하겠다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 단위 고정자 코어(10a)는 동일한 형상의 고정자 철판 복수 개를 축 방향으로 적층하여 형성할 수 있다.

이러한 단위 고정자 코어(10a)는 복수의 치 블록(20)과, 복수의 치 블록(20)을 서로 연결하는 연결부(30)를 포함한다. 연결부(30)는 복수의 치 블록(30) 간에 유연성을 갖도록 서로 연결하여 펼치거나 링 형태를 형성할 수 있도록 호 형태로 말 수 있고, 복수의 치 블록들(20) 사이에 평각동선이 삽입될 수 있는 슬롯들(40)을 형성한다.

연결부(30)는 치 블록들(20)에 비해서 두께가 상대적으로 얇게 형성되기 때문에, 연결부(30)를 중심으로 양쪽에 위치하는 치 블록들(20)에 유연성을 제공할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 단위 고정자 코어(10a)는 수평으로 펼칠 수 있다. 단위 고정자 코어(10a)를 수평으로 펼침으로써, 평각동선을 삽입할 수 있는 슬롯(40)의 공간을 확장할 수 있다. 따라서 치 블록들(20) 사이에 형성되는 슬롯(40)에 평각동선을 쉽게 삽입한 이후에, 연결부(30)가 제공하는 유연성을 이용하여 링 형태로 말아서 기존의 링 형태의 고정자 코어와 동일한 형태로 고정자 코어를 형성할 수 있도록, 단위 고정자 코어(10a)는 호 형태로 변형할 수 있다.

치 블록(20)은 측면에 연결부(30)가 연결되는 연결 블록(21)과, 연결 블록(21)의 일면에 대해서 돌출되게 형성된 치(28)를 포함하며, 치(28)의 끝단에서 양쪽으로 연장되게 형성된 연장부(29)를 포함할 수 있다.

연결 블록(21)은 단위 고정자 코어(10a)를 호 형태로 말 때, 이웃하는 치 블록(20)의 연결 블록(21)과 접촉하게 된다. 이때 연결 블록(21)의 위치를 정렬할 수 있는 정렬 부재가 없는 경우, 단위 고정자 코어(10a)를 호 형태로 말기가 쉽지 않다. 따라서 본 실시예에 따른 연결 블록(21)은 치 블록들(20)이 서로 정렬되어 안정적으로 호 형태를 형성할 수 있도록, 양측면에 돌기(23)와 삽입홈(25)이 형성될 수 있다. 즉 연결 블록(21)은 연결부(30)가 연결되는 부분의 상부의 일측면에 돌기(23)가 형성된다. 연결 블록(21)은 돌기(23)가 형성된 일측면에 반대되는 타측면에 이웃하는 연결 블록(21)의 돌기(23)가 삽입될 수 있는 삽입홈(25)이 형성된다.

더하여 연결 블록(21)은 호 형태로 안정적으로 말릴 수 있도록, 버퍼 홈(27)이 더 형성될 수 있다. 버퍼 홈(27)은 연결부(30)가 연결되는 부분과, 돌기(23) 및 삽입홈(25)이 형성된 부분 사이의 양측면에 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.

연결 블록(21)은 단위 고정자 코어(10a)를 말아서 호 형태를 형성할 수 있도록, 치(28)가 돌출된 일면이 일면에 반대되는 면에 비해서 길이가 짧게 형성된다. 즉 연결 블록(21)은 단면이 사다리꼴 형태를 가지며, 사다리꼴의 짧은 변에 치(28)가 형성된다.

치(28)는 연결 블록(21)의 일면에 대해서 돌출되게 형성되며, 이웃하는 치(28)와의 사이에 슬롯(40)을 형성한다. 치들(28) 사이에 슬롯(40)을 형성할 수 있도록, 치(28)는 연결 블록(21)의 일면의 안쪽에서 돌출되게 형성된다. 단위 고정자 코어(10a)를 수평으로 펼친 경우, 슬롯(40)의 안쪽보다 슬롯(40)의 입구가 넓어진다. 반대로 단위 고정자 코어(10a)를 호 형태로 말 경우, 슬롯(40)의 안쪽보다 슬롯(40)의 입구는 좁아지거나 동일한 폭을 가질 수 있다.

그리고 연장부(29)는 치(28)의 끝단에서 양쪽으로 연장되게 형성된다. 단위 고정자 코어(10a)가 수평으로 펼쳐져 있는 경우, 이웃하는 치(28)의 연장부(29)는 멀어지게 된다. 반대로 단위 고정자 코어(10a)를 호 형태로 말 경우, 이웃하는 치(28)의 연장부(29)는 근접하게 된다.

한편 본 실시예에는 토크 리플을 억제하기 위해서, 치(28)의 끝단에 연장부(29)가 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 치의 끝단에 연장부를 형성하지 않을 수도 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 고정자 코어(10)를 링 형상으로 변형하는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4 및 도 5는 도 1의 펼쳐진 고정자 코어(10)가 링 형상으로 변형되는 과정을 보여주는 평면도들이다. 여기서 도 5에는 슬롯(40)에 삽입되는 코일체(60)의 평각동선(50)을 일부만 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이 수평으로 펼쳐진 고정자 코어(10)의 치들(28)이 형성된 면이 안쪽을 향하게 말게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 링 형태의 고정자 코어(10)를 형성할 수 있다.

이때 치 블록들(20)은 연결부(30)를 매개로 연결되고, 치 블록들(20) 사이에는 펼치거나 원형으로 말 수 있도록 유격이 형성되어 있다. 따라서 펼쳐진 고정자 코어(10)를 말아서 기존의 링 형태의 고정자 코어와 동일한 형태로 제조가 가능하다.

치 블록들(20)이 일렬로 펼쳐진 경우, 슬롯(40)의 입구를 형성하는 연장부(29) 간의 거리(a)가 슬롯(40)에 삽입될 평각동선(50)의 폭보다는 넓게 형성된다. 따라서 넓어진 슬롯(40)의 입구를 통하여 평각동선(50)을 용이하게 슬롯(40)의 내부 공간으로 삽입할 수 있게 된다.

또한 연결부(30)로 연결된 복수의 치 블록(20)을 호 형태로 말 경우, 슬롯(40)의 입구를 형성하는 연장부(29) 간의 거리(b)가 슬롯(40) 내부의 폭보다는 좁게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 고정자 코어(10)는 기존의 개방 슬롯으로 인한 회전기기의 토크 리플이 증가하는 문제를 억제할 수 있다. 물론 a는 b보다 길이가 길다.

한편 단위 고정자 코어들(10a,10b,10c,10d)은 링 형태로 말기 전에 서로 용접하여 연결할 수도 있고, 말아서 링 형태로 변형한 이후에 용접하여 연결할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 고정자 코어(10)를 이용하여 고정자(100)를 제조하는 방법에 대해서, 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전기기의 고정자(100)의 제조 방법에 따른 흐름도이다. 도 7 내지 도 12는 도 6의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.

먼저 도 7에 도시된 바와 같이, S1단계에서 고정자 코어(10)를 펼친다. 즉 고정자 코어(10)의 슬롯(40)에 안정적으로 평각동선(50)을 삽입할 수 있도록 고정자 코어(10)를 수평하게 펼친다. 즉 연결부(30)를 매개로 연결된 치 블록들(20)을 수평하게 펼친다. 이로 인해 슬롯의 출입구를 형성하는 연장부(29) 간의 거리를 넓혀, 슬롯(40)의 내부 공간을 확장할 수 있다. 이때 수평으로 펼치는 과정에서 고정자 코어(10)에 대한 변형 보정(straightening)을 수행할 수 있다.

본 실시예에 따른 고정자 코어(10)는 4개의 단위 고정자 코어(10a,10b,10c,10d)를 포함한다. 4개의 단위 고정자 코어(10a,10b,10c,10d)는. 이후에 진행될 S3단계에서, 각각 호 형태로 변형되어 전체적으로는 링 형태를 형성하게 된다.

다음으로 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, S2단계에서 코일체(60)를 펼쳐진 고정자 코어(10)의 슬롯(40)에 일괄적으로 삽입한다.

이때 코일체(60)는 복수의 슬롯(40)에 각각 삽입될 평각동선(50)을 중첩하여 형성한다. 슬롯(40)에 삽입되는 평각동선(50)은 헤어핀 형태로 형성될 수 있다. 즉 헤어핀 형태의 평각동선(50)은 한 쌍의 삽입부(51), 연결 엔드부(53) 및 용접 엔드부(55)를 포함한다.

한 쌍의 삽입부(51)는 두 개의 슬롯(40)에 삽입된다. 한 쌍의 삽입부(51)가 삽입되는 두 개의 슬롯(40) 사이에는 적어도 하나의 슬롯(40)이 위치한다.

연결 엔드부(53)는 한 쌍의 삽입부(51)의 일단부를 서로 연결하며, 두 개의 슬롯(40)에 삽입되는 한 쌍의 삽입부(51)가 슬롯(40) 내에서 상이한 층으로 삽입될 수 있도록 일정 각도로 비틀려 있다. 일정 각도로 비틀린 연결 엔드부(53)에 의해 슬롯(40) 내에 복수의 평각동선(50)의 삽입부(51)가 적층되어 삽입될 수 있다.

그리고 용접 엔드부(55)는 한 쌍의 삽입부(51)의 타단부에 각각 형성되며, 중첩되는 다른 평각동선(50)의 용접 엔드부(55)에 용접에 의해 서로 연결되는 부분이다. 이때 S2단계에서는 평각동선들(50)의 용접 엔드부(55)가 서로 용접되지 않은 상태로, 펼쳐진 고정자 코어(10)의 슬롯들(40)에 삽입된다.

본 실시예에 따른 고정자 코어(10)는 수평으로 펼칠 수 있기 때문에, 평각동선들(50) 또한 고정자 코어(10)에 대응되게 수평으로 펼쳐서 코일체(60)로 제조할 수 있다.

즉 코일체(60)는 평각동선(50)의 삽입부(51)가 고정자 코어(10)의 슬롯(40)에 대응되게 일렬로 배열된 형태로 형성될 수 있다. 고정자 코어(10)의 슬롯(40)에 삽입될 평각동선(50)의 삽입부(51)의 개수에 맞게 평각동선(50)을 중첩하여 코일체(60)를 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 코일체(60)는 고정자 코어(10)에 삽입될 평각동선들(50)을 미리 제작할 수 있기 때문에, 기존의 헤어핀 타입으로 링 형태의 고정자 코어의 슬롯에 삽입한 후 높이를 낮추기 위해서 변형하는 것보다 길이를 짧게 형성할 수 있다. 즉 코일체(60)를 수평으로 미리 제작할 수 있기 때문에, 평각동선(50)의 연결 엔드부(53)와 용접 엔드부(55)의 높이를 최대한 낮게 설계할 수 있다.

이로 인해 본 실시예에 따른 코일체(60)로 제조한 고정자의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.

고정자 코어(10)는 수평으로 펼쳐져 있기 때문에, 슬롯(40)의 입구를 형성하는 연장부(29) 간의 거리가 슬롯(40)에 삽입될 평각동선(50)의 폭보다는 넓게 형성된다. 따라서 넓어진 슬롯(40)의 입구를 통하여 평각동선(50)을 용이하게 슬롯(40)의 내부 공간으로 삽입할 수 있다.

그리고 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, S3단계에서 코일체(60)가 삽입된 펼쳐진 고정자 코어(10)를 말아서 링 형상으로 변형함으로써, 본 실시예에 따른 고정자(100)를 제조할 수 있다. 고정자(100)는 중심 부분에 회전자가 삽입될 수 있는 회전자 삽입구멍을 형성한다.

즉 수평으로 펼쳐진 고정자 코어(10)는 복수의 치 블록(20)이 연결부(30)를 매개로 연결된 구조를 갖기 때문에, 도 11에 도시된 바와 같이, 코일체(60)가 삽입된 펼쳐진 고정자 코어(10)를 링 형태로 말 수 있다.

도 5 및 도 12에 도시된 바와 같이, 코일체(60)가 삽입된 쪽이 안쪽에 위치할 수 있도록 고정자 코어(10)를 말아서 링 형태를 형성한다. 이때 슬롯(40)의 입구를 형성하는 연장부(29) 간의 거리가 슬롯(40) 내부의 폭보다는 좁게 형성된다. 따라서 서로 근접한 한 쌍의 연장부(29)에 의해 슬롯(40) 내부에 삽입된 평각동선(50)의 삽입부를 구속하게 된다. 또한 본 실시예에 따른 고정자(100)는, 서로 근접한 한 쌍의 연장부(29)로 인해서, 기존의 분할 코어 방식의 개방 슬롯으로 인한 회전기기의 토크 리플이 증가하는 문제를 억제할 수 있다.

이때 S3단계에서 링 형상으로 변형한 이후에, S4단계에서 단위 고정자 코어들(10a,10b,10c,10d)의 양단부를 용접하여 서로 연결할 수 있다. 아울러 코일체(60)를 형성하는 평각동선(50)의 용접 엔드부(55)를 서로 용접하여 연결할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 고정자 코어
10a, 10b, 10c 10d : 단위 고정자 코어
20 : 치 블록
21 : 연결 블록
23 : 돌기
25 : 삽입홈
27 : 버퍼 홈
28 : 치
29 : 연장부
30 : 연결부
40 : 슬롯
50 : 평각동선
51 : 삽입부
53 : 연결 엔드부
55 : 용접 엔드부
60 : 코일체
100 : 고정자

Claims (13)

1. 복수의 슬롯에 각각 삽입될 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성되며, 펼치거나 링 형태로 말 수 있는 코일체; 및
   펼치거나 링 형태로 말 수 있도록 유연성을 가지며, 복수의 슬롯이 안쪽면에 형성되며, 상기 복수의 슬롯에 상기 코일체의 평각동선이 삽입되는 고정자 코어;를 포함하고,
   펼쳐진 상기 고정자 코어에 대응되게 상기 코일체를 펼쳐서, 펼쳐진 상기 고정자 코어의 복수의 슬롯에 펼쳐진 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한 후, 상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 펼쳐진 상기 코일체가 삽입된 고정자 코어를 링 형태로 말아서 형성한 회전기기용 고정자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정자 코어는 서로 연결되는 적어도 하나의 단위 고정자 코어를 포함하는 회전기기용 고정자.
3. 제2항에 있어서, 상기 단위 고정자 코어는,
   복수의 치 블록; 및
   상기 복수의 치 블록 간에 유연성을 갖도록 서로 연결하여 펼치거나 링 형태를 형성할 수 있도록 호 형태로 말 수 있고, 상기 복수의 치 블록들 사이에 평각동선이 삽입될 수 있는 슬롯들을 형성하는 연결부;
   를 포함하는 회전기기용 고정자.
4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 치 블록은 각각,
   측면에 상기 연결부가 연결되는 연결 블록;
   상기 연결 블록의 일면에 대해서 돌출되게 형성된 치; 및
   상기 치의 끝단에서 양쪽으로 연장되게 형성된 연장부;
   를 포함하는 회전기기용 고정자.
5. 제4항에 있어서, 상기 연결 블록은,
   상기 연결부가 연결되는 부분의 상부의 일측면에 돌기가 형성되고, 상기 돌기가 형성된 일측면에 반대되는 타측면에 이웃하는 연결 블록의 돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 회전기기용 고정자.
6. 제5항에 있어서, 상기 연결 블록은,
   상기 연결부가 연결되는 부분과, 상기 돌기 및 삽입홈이 형성된 부분 사이의 양측면에 버퍼 홈이 형성되어 있는 회전기기용 고정자.
7. 제4항에 있어서, 상기 연결 블록은,
   상기 치가 돌출된 일면이 상기 일면에 반대되는 면에 비해서 길이가 짧은 회전기기용 고정자.
8. 제7항에 있어서, 상기 연결 블록은,
   단면이 사다리꼴 형태를 가지며, 사다리꼴의 짧은 변에 대해서 돌출되게 상기 치가 형성된 회전기기용 고정자.
9. 제8항에 있어서,
   상기 연결 블록이 일렬로 펼쳐진 경우,
   상기 슬롯의 입구를 형성하는 연장부 간의 거리가 상기 슬롯에 삽입될 평각동선의 폭보다는 넓은 회전기기용 고정자.
10. 제8항에 있어서,
    상기 연결부로 연결된 복수의 치 블록을 호 형태로 말 경우,
    상기 슬롯의 입구를 형성하는 연장부 간의 거리가 상기 슬롯 내부의 폭보다는 좁은 회전기기용 고정자.
11. 회전자; 및
    중심 부분에 회전자가 삽입될 수 있는 회전자 삽입구멍이 형성된 고정자;를 포함하며,
    상기 고정자는,
    복수의 슬롯에 각각 삽입될 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성되며, 펼치거나 링 형태로 말 수 있는 코일체; 및
    펼치거나 링 형태로 말 수 있도록 유연성을 가지며, 복수의 슬롯이 안쪽면에 형성되며, 상기 복수의 슬롯에 상기 코일체의 평각동선이 삽입되는 고정자 코어;를 포함하고,
    펼쳐진 상기 고정자 코어에 대응되게 상기 코일체를 펼쳐서, 펼쳐진 상기 고정자 코어의 복수의 슬롯에 펼쳐진 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입한 후, 상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 펼쳐진 상기 코일체가 삽입된 고정자 코어를 링 형태로 말아서 상기 고정자를 형성한 회전기기.
12. 유연성을 가지며, 일면에 복수의 슬롯이 일렬로 형성된 고정자 코어를 펼치는 단계;
    펼쳐진 상기 고정자 코어에 대응되게 평각동선을 중첩하여 서로 연결되게 형성한 코일체를 펼쳐서, 펼쳐진 상기 고정자 코어의 상기 복수의 슬롯에 펼쳐진 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입하는 단계; 및
    상기 복수의 슬롯이 형성된 일면이 안쪽을 향하도록 펼쳐진 상기 코일체가 삽입된 고정자 코어를 링 형태로 말아서 고정자를 제조하는 단계;
    를 포함하는 회전기기용 고정자의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 펼치는 단계에서, 상기 고정자 코어를 수평으로 펼치고,
    상기 삽입하는 단계에서, 수평으로 펼쳐진 상기 고정자 코어에 대응하게 상기 코일체를 수평으로 펼쳐서, 수평으로 펼쳐진 상기 고정자 코어의 상기 복수의 슬롯에 펼쳐진 상기 코일체의 평각동선을 일괄적으로 삽입하는 회전기기용 고정자의 제조 방법.

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