KR102128713B1 - 프로그레시브 단조 방식을 이용한 코일 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

프로그레시브 단조 방식을 이용한 코일 제조방법 및 그 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스테이터 또는 로터에 결합되는 코일을 제조하는 제조장치로서, 상기 코일의 모재인 코일블록을 일측에서 지지하는 제1프레스 지그, 상기 코일블록의 복수의 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되되 일측의 슬릿에서부터 타측의 슬릿에 이르기까지 순차적으로 삽입되어 복수의 코일층을 가압하는 복수의 가압지그, 및 상기 코일블록의 타측에서 상기 복수의 가압지그를 가압하는 제2프레스 지그를 포함하는 높이 조정 지그; 및 상기 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되어 상기 각 코일층을 지지할 수 있는 하나 이상의 돌출부, 상기 각 코일층이 삽입될 수 있도록 내측으로 형성되는 하나 이상의 요홈, 및 상기 요홈의 내측면으로서 일정한 경사를 이루며 형성되는 하나 이상의 가압경사면을 포함하는 외측면 가공 지그를 포함하는 코일 제조장치를 제공한다.
본 발명은, 또한, 스테이터 또는 로터에 구비된 결합부에 결합 가능하게 형성되는 중공부, 및 복수의 적층된 코일층을 포함하도록 외주면의 적어도 일부에 형성되는 슬릿을 포함하는 코일블록을 마련하는 코일블록 마련단계; 및 상기 복수의 코일층의 높이를 조정하는 높이 조정 공정, 및 상기 코일블록의 외측면을 경사지게 가공하는 외측면 가공 공정을 포함하는 형상 가공단계를 포함하는 코일의 제조방법을 제공한다.

Description

프로그레시브 단조 방식을 이용한 코일 제조방법 및 그 제조장치{Manufacturing Method of Coil Using Progressive Forging Method and Manufacturing Apparatus thereof}
본 발명은 프로그레시브 단조 방식을 이용한 코일 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전동기의 효율 증대를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 오늘날, 전기자동차 및 발전설비에 사용되는 전동기 및 발전기의 효율 개선은 매우 큰 경제적 효과를 유발할 수 있기에 그 주목도가 남다르다 할 수 있다.
이에 따라, 전동기 및 발전기의 효율을 향상시키기 위한 방법의 일환으로서, 로터 또는 스테이터에 감기는 코일의 점적율(占積率, coil space factor 또는 conductor occupying ratio)을 향상시키기 위한 코일의 형상 연구는 종래에도 꾸준하게 지속되어 왔다.
코일의 점적율을 높이기 위한 일반적인 방법 중 하나는 코일을 테이퍼 형상으로 가공하여 코일이 로터 및 스테이터에 조립되었을 때 낭비되는 공간을 최소화시키는 것이다.
테이퍼 형상의 코일은 그 특수한 형상으로 인해 코일을 제조함에 있어 방전가공 및 기계가공을 이용하는 것이 통상적이었으며, 방전가공 및 기계가공을 이용할 경우 제조 시간이 오래 걸리고 작업단가가 높아 생산성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 또한 방전가공 및 기계가공을 거친 코일은 재료의 절삭으로 인해 낭비되는 시간과 재료에 대한 기회비용을 무시할 수 없을뿐더러, 절연체를 코팅해야 하는 별도의 공정을 한 번 더 거쳐야 하는 번거로움이 있었다.
일 예로, 종래기술인 일본 공개특허공보 특개2005-130676호의 발명에 개시된 종래의 가공방식을 이용하면 위에서 언급한 낭비되는 시간 및 재료에 대한 기회비용을 무시할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 종래와 같은 코일의 제조방법이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 코일의 제조방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 상기 언급한 종래기술의 단점을 보완한, 간소한 공정을 통해 코일을 제조하므로 소요 시간 및 비용을 저감할 수 있고, 점적율이 높은 코일을 제조할 수 있는 코일 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 스테이터 또는 로터에 구비된 결합부에 결합 가능하게 형성되는 중공부, 및 복수의 적층된 코일층을 포함하도록 외주면의 적어도 일부에 형성되는 슬릿을 포함하는 코일블록을 마련하는 코일블록 마련단계; 및 상기 복수의 코일층의 높이를 조정하는 높이 조정 공정, 및 상기 코일블록의 외측면을 경사지게 가공하는 외측면 가공 공정을 포함하는 형상 가공단계를 포함하는 코일의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 추가적인 해결수단은 아래에서 이어지는 설명에서 일부 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 용이하게 확인할 수 있게 되거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법 및 제조장치에 의하면 슬릿이 미리 형성된 코일블록을 모재로 사용하여 간소한 공정을 통해 코일을 제조할 수 있으므로 소요시간 및 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법의 공정을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 생산되는 코일(b) 및 그 코일의 모재(a)의 사시도 및 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 각 코일층의 높이가 조정되는 높이 조정공정이 수행되는 모습의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법의 높이 조정공정을 수행하는 데 필요한 복수의 가압지그 및 지지플레이트의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 외측면이 가공되는 외측면 가공 공정이 수행되는 모습의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 외측면이 가공되는 외측면 가공 공정이 수행될 때, 공정 수행 전, 후의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 제조된 코일의 사시도 및 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 가공된 코일이 모터의 스테이터 또는 로터에 결합된 단면도이다.
도 9는 모터 스피드에 따른 토크가 최대로 가해지는 최대토크구간을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 제조된 코일과 종래의 라운드 코일의 모터 스피드에 따른 효율 변화 및 효율의 차이를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 서술하도록 한다.
다만, 본 발명의 구체적 일 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법의 공정을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 생산되는 코일(b) 및 그 코일의 모재(a)의 사시도 및 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법은 코일모재 마련단계(S100) 및 형상 가공단계(S200)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 코일모재는 코일블록과 같은 의미로 사용될 수 있다. 코일모재 마련단계(S100)는 이미 가공되어 준비된 모재를 마련하여 준비 또는 재치하는 단계를 포함할 수 있다. 코일모재 마련단계(S100)는 가공되지 않은 재료를 가공하여 코일모재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
형상 가공단계(S200)는 높이 조절공정(S210) 및 외측면 가공공정(S220)을 포함할 수 있다. 높이 조절공정(S210)은 이미 슬릿이 가공된 코일모재의 각 코일층의 높이를 일측에서 타측으로 갈수록 감소되거나 증가되도록 조정하는 공정을 포함할 수 있다. 외측면 가공공정(S220)은 코일모재의 외측면을 가공하여 코일모재의 단면의 가로길이 및 세로길이중 적어도 어느 하나가 감소되거나 증가되는 테이퍼 형상이 되도록 가공하는 공정을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 2 (a)에 도시된 코일모재(10)의 형상을 가공하는 형상 가공단계(S200)를 거치면 도 2 (b)에 도시된 코일(100)이 제조될 수 있다. 먼저 각 코일층의 두께를 조정하는 높이 조정공정(S210)을 거친 후 다음으로 외측면 가공공정(S220)을 거쳐 도 2(b)에 도시된 코일(100)이 제조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 각 코일층의 높이가 조정되는 높이 조정공정이 수행되는 모습의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법의 높이 조정공정을 수행하는 데 필요한 복수의 가압지그 및 지지플레이트의 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 높이 조정공정(S210)이 수행되는 과정을 파악할 수 있다. 높이 조정공정(S210)은 높이 조정지그에 의해서 수행될 수 있으나, 반드시 도 3에 도시된 높이 조정지그에 의해서만 높이 조정공정(S210)이 수행되는 것은 아니고, 도 3에 도시된 높이 조정지그는 높이 조정공정(S210)을 수행할 수 있는 장치의 하나의 예이다.
높이 조정공정(S210)에 의하면 코일모재(10)의 일측에서부터 순차적으로 코일층 각각의 적어도 일면을 가압하여, 코일층의 두께가 코일모재(10)의 일측에서 타측으로 갈수록 감소되거나 증가되는 형상으로 가공될 수 있다.
도 3에 도시된 높이 조정지그는 제1프레스지그(20), 제2프레스지그(30), 지지플레이트(40), 가압지그(50)를 포함할 수 있다.
제1프레스지그(20)는 코일블록(10)을 일측에서 지지할 수 있다. 도 3을 기준으로 제1프레스지그(20)는 코일블록(10)을 하측에서 지지할 수 있다.
제1프레스지그(20)는 코일블록(10)의 중공부, 코일층 및 후술하는 복수의 가압지그(50)를 일측에서 지지하기 위하여 계단 형상으로 형성될 수 있다.
제1프레스지그(20)는 최상단층, 차상단층, 차차상단층을 포함할 수 있다.
최상단층은 코일블록(10)의 중공부에 삽입될 수 있도록 중공부의 단면의 가로길이 및 세로길이에 대응되는 크기로 형성될 수 있고, 최상단층의 높이는 중공부의 높이의 이하로 형성될 수 있다. 다만, 최상단층의 측면은 코일블록(10)의 최하측의 코일이 접할 수 있으며, 최상단층의 높이가 코일블록(10)의 최하측의 코일층의 두께(높이)를 결정할 수 있으므로, 최상단층의 높이는 코일블록(10)의 최하측의 코일층의 가공하고자 하는 두께에 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
차상단층은 최상단층을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 차상단층을 포함할 수 있다. 차상단층의 상면에는 코일블록(10)의 최하측의 코일의 하면이 접할 수 있으며, 차상단층의 상면의 가로길이 또는 세로길이는 적어도 코일블록(10)의 최하측의 가로길이 또는 세로길이의 이상으로 형성될 수 있다. 차상단층에는 후술하는 가압지그(50) 중 제1가압지그(50a)가 놓여질 수 있고, 제1가압지그(50a)가 코일블록(10)의 최하측의 코일층을 가압할 수 있다. 이 때, 후술하겠지만, 제1가압지그(50a)가 최하측의 코일층을 가압하기 위해 배치된 후 제2프레스지그(30)가 제1가압지그(50a)를 직접가압함으로써, 이에 의해 코일블록(10)의 최하측의 코일층이 가압되어 두께가 조정될 수 있다.
차차상단층은 베이스로서 최하단에서 복수의 가압지그 및 코일블록(10)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
가압지그(50)는 복수의 제1 내지 제n가압지그(n은 2상의 자연수)를 포함할 수 있다. 다만 도면에서는 예시적으로 제1 및 제2가압지그(50a, 50b 등)의 2개의 가압지그가 도시되었으나 반드시 그 개수가 이에 한정되는 것은 아니고, 코일층의 사이에 형성되는 슬릿의 개수에 따라 변경될 수 있다. 가압지그(50)는 내측에 가압지지부가 형성되는 대략'ㄱ'자의 형상으로 형성될 수 있다. 가압지그(50)의 일측으로 길게 연장된 슬릿삽입부는 코일블록(10)의 코일층 간 형성되는 슬릿에 삽입되어 코일층의 상측에 밀착되고, 내측에 형성되는 가압지지부는 코일층의 측면에 밀착될 수 있다.
제1가압지그(50a)가 이와 같이 최하측의 코일층을 가압할 수 있게 배치된 후에는 제2프레스지그(30)의 직선가압운동에 의해 제1가압지그(50a)가 가압될 수 있고, 이에 의해 코일층이 가압되어 그 두께가 조정될 수 있다.
이 후에는 제2가압지그(50b)가 제1가압지그(50a)의 상측에 배치되어 그 다음 코일층을 가압할 수 있게 배치된 후, 다시 제2프레스지그(30)에 의해 제2가압지그(50b)가 가압되어 그 다음 코일층의 두께가 조정될 수 있다.
이와 같이 복수의 가압지그(50)는 순차적으로 각 코일층을 일측에서부터 차례로 가압할 수 있으며, 제2프레스지그(30)는 연속적으로 각 가압지그들을 가압할 수 있도록 구성된다.
각 가압지그(50)는 도면에서는 한 쌍이 코일블록(10)의 양측의 슬릿을 통해 삽입되는 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 한 쌍이 아닌 단일 지그 형상으로 형성될 수도 있다.
지지플레이트(40)는 제n-1고정지그와 제n고정지그(n은 2이상의 자연수)의 사이에 존재할 수 있는 틈인 상하공간에 배치될 수 있다. 지지플레이트(40)는 고정지그(50) 간 형성되는 상하공간에 배치되어 지지 및 가압 효율을 높이는 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 제1고정지그(50a)가 배치되고 제2프레스지그(30)에 의해 제1고정지그(50a)가 가압된 후, 지지플레이트(40)가 코일블록(10)의 중공부에 위치하는 제1고정지그(50a)의 상면에 배치될 수 있다. 그 후 제2고정지그(50b)가 그 상단에 배치되어 제2프레스지그(30)에 의해 제2고정지그(50b)가 가압될 때 제1고정지그(50a)와 제2고정지그(50b) 사이에 존재하는 틈이 지지플레이트(40)에 의해 받쳐질 수 있으므로, 안정적인 가압, 지지 및 코일층 높이 조정이 수행될 수 있다.
제2프레스지그(30)는 전술하였듯이, 코일블록(10)을 가압할 수 있다. 구체적으로, 제2프레스지그(30)는 가압지그(50)를 직접적으로 가압함으로써 코일블록(10)을 간접적으로 가압하여 코일블록(10)의 각 코일층의 두께가 조정될 수 있게 가압하는 역할을 할 수 있다.
제2프레스지그(30)는 가압지그(50)를 가압할 수 있는 적어도 3개의 가압부를 포함할 수 있다. 가압부는 가압지그(50)의 적어도 3개의 면을 가압할 수 있도록 구성된다. 가압부는 제1가압부(31), 제2가압부(32) 및 제3가압부(33)를 포함할 수 있다.
제1가압부(31)는 코일블록(10)의 중공부에 삽입가능하도록 구성될 수 있다. 제2가압부(32) 및 제3가압부(33)는 제1가압부(31)을 사이에 두고 대향하도록 형성될 수 있다. 제1가압부(31) 내지 제3가압부(33)는 가압지그(50)를 가압할 때 동시에 가압하도록 작동될 수 있고, 제1가압부(31) 내지 제3가압부(33)가 가압지그(50)에 닿을 때의 3개의 가압부의 접촉면은 동일 평면상에 위치하도록 구성될 수 있다. 이는 가압지그(50)를 가압할 때 안정적인 가압, 지지 및 코일층 높이 조정을 수행하기 위함이다.
제1가압부(31)는 돌출가압부(31a)를 포함할 수 있다. 가압지그(50)가 한 쌍으로 구성될 경우, 물리적 간섭을 방지하기 위해 소정의 간격이 형성되도록 구성될 수 있는데, 돌출가압부(31a)는 이러한 소정의 간격으로 형성되는 틈에 삽입되어 가압지그(50) 및 지지플레이트(40)등을 더욱 안정적으로 가압 및 지지할 수 있는 역할을 할 수 있다.
도 4를 참조하여 제1가압지그(50a)와 제2가압지그(50b)를 비교해보면,
제1가압지그(50a) 및 제2가압지그(50b)의 전체 가로길이는 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 전체 세로길이(높이)는 제2가압지그(50b)가 더 길게 형성될 수 있다. 제2가압지그(50b)가 제1가압지그(50a)의 위에 배치되어 가압되므로, 제1가압지그에서 제n가압지그로 갈수록 전체 세로길이는 더 길게 형성될 수 있는 것이다.
내측에 형성되는 가압지지부의 가로길이는 3에 해당하고, 세로길이는 4에 해당할 수 있다. 가압지지부의 가로길이3은 복수의 가압지그 모두 동일하게 형성될 수 있으나, 세로길이(높이)4는 제1가압지그(50a)의 경우가 더 길게 형성될 수 있다. 즉, 제1가압지그에서 제n가압지그로 갈수록 가압지지부의 세로길이가 감소되게 구성될 수 있고, 이에 의해 각 코일층의 두께 역시 제1가압지그에서 제n가압지그로 갈수록 감소되도록 조정될 수 있다. 즉, 일측에서 타측으로 갈수록 복수의 코일층의 두께가 증가되거나 감소되도록 형성되는 것을 목표로 하므로, 그 각 코일층의 목표두께에 대응하여 가압지지부의 세로길이(높이)4가 변화될 수 있다.
이 외에 슬릿삽입부의 가로길이 2 및 세로길이 3은 복수의 가압지그 모두 동일하게 형성될 수 있다.
위에서 언급한 제1가압지그(50a)와 제2가압지그(50b)간 배치관계 및 길이 및 높이의 관계는 제n-1가압지그와 제n가압지그(n은 2이상의 자연수)에 대입하여 일반화 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 외측면이 가공되는 외측면 가공 공정이 수행되는 모습의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 외측면이 가공되는 외측면 가공 공정이 수행될 때, 공정 수행 전, 후의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 외측면 가공공정(S220)이 수행되는 과정을 파악할 수 있다.
외측면 가공공정(S220)은 외측면 가공지그(80)에 의해 수행될 수 있으나, 반드시 도 5 및 도 6에 도시된 지그에 의해서만 외측면 가공공정(S220)이 수행되는 것은 아니고, 도 5 및 도 6에 도시된 외측면 가공지그(80)는 외측면 가공공정(S220)을 수행할 수 있는 장치의 하나의 예이다.
외측면 가공공정(S220)에 의하면 복수의 코일층의 각 외주면의 적어도 일부가 가압되어, 상기 코일블록이 상기 코일블록의 일측에서 타측으로 갈수록 상기 코일블록의 단면의 가로길이 및 세로길이 중 적어도 어느 하나가 감소되거나 증가되는 테이퍼 형상으로 가공될 수 있다.
도 6을 참조하면, 외측면 가공지그(80)는 돌출부(81), 요홈(82) 및 가압경사면(83)을 포함할 수 있다.
돌출부(81)는 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되어 각 코일층을 지지할 수 있도록 하나 이상이 형성될 수 있다.
요홈(82)은 각 코일층이 삽입되도록 내측으로 하나 이상이 형성될 수 있다.
가압경사면(83)은 요홈(82)의 내측면으로서 일정한 경사를 이루며 형성될 수 있으며 역시 하나 이상의 가압경사면(83)이 형성될 수 있다.
돌출부(81) 및 요홈(82)이 복수개 형성되어 가압경사면(83)이 복수개 형성되는 경우, 복수의 가압경사면(83)의 중심은 경사진 직선상에 위치될 수 있다.
외측면 가공지그(80)는 코일모재(10)의 외측면의 적어도 일부를 가압하여, 코일모재(10)가 일측에서 타측으로 갈수록 그 단면의 가로길이 또는 세로길이가 점점 감소되거나 증가되는 테이퍼 형상이 되도록 가공할 수 있다.
외측면 가공지그(80)는 가압경사면(83)의 상하의 양단에 돌출형성되는 돌출가압부를 더 포함할 수 있다. 돌출가압부는 후술하는 고정지그(70)를 가압하도록 구성될 수 있으며, 양단에 돌출 형성되는 한 쌍의 돌출가압부는 고정지그(70)를 가압할 때 동시에 가압하도록 구성될 수 있다.
전술하였듯이, 코일모재(10)의 외측면을 가공하기 위해 코일모재(10)를 임시 고정할 수 있는 고정지그(70)를 더 포함할 수 있다. 고정지그(70)는 코일모재(10)의 중공부에 결합되어 코일모재(10)를 고정할 수 있는 형상으로 형성될 수 있고, 외측면 가공지그(80)의 돌출가압부에 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 홈의 형태로 형성되는 삽입부를 포함할 수 있다.
도 6(a)는 코일모재의 외측면을 가압하여 가공하기 전의 도면이고, 도 6(b)는 가압하여 가공하고 난 후의 도면이다. 가공하기 전의 도면인 도 6(a)를 참조하면 각 코일층은 일측에서 타측으로 갈수록 그 두께가 점점 감소되거나 증가되는 형상으로 형성되나, 그 길이(너비)는 동일하게 형성될 수 있다. 다만, 그 길이가 두께가 얇아질수록 미소하게 길게 형성될 수는 있으나, 거의 동일성의 범위 내에 있는 길이라고 볼 수 있다.
가공하고 난 후의 도면인 도 6(b)를 참조하면 각 코일층은 일측에서 타측으로 갈수록 그 두께가 점점 감소되거나 증가되는 형상으로 형성되고, 그 길이(너비) 역시 일측에서 타측으로 갈수록 증가되거나 감소되는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
도 3내지 도 6의 경우, 높이 조정지그 및 외측면 가공지그에 의해 코일모재가 가공되는 과정의 단면도를 도시한 것이다.
도 2(b) 또는 도 7의 코일(100)을 제조하기 위해서는 위에서 언급한 높이 조정 공정(S210) 및 외측면 가공 공정(S220)을 거치는 것 만으로도 충분할 수 있으나, 필요한 경우 가공되지 않은 부분, 예를 들어 경사슬릿 및 수평슬릿과 경사슬릿이 연결되는 부분에 추가적인 가공 공정이 수행될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 제조된 코일의 사시도 및 측단면도이다.
도 7을 참조하면, 최종 가공된 코일(100)은 수평슬릿(200) 및 경사슬릿(300)을 포함할 수 있다. 각 코일층의 두께(t1-t8)는 도 7을 기준으로 하측에서 상측으로 갈수록 점점 감소되도록 형성되고, 각 코일층의 너비(w1-w8)는 하측에서 상측으로 갈수록 점점 증가되도록 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 가공된 코일이 모터의 스테이터 또는 로터에 결합된 단면도이다.
도 9는 모터 스피드에 따른 토크가 최대로 가해지는 최대토크구간을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법에 의해 제조된 코일과 종래의 라운드 코일의 모터 스피드에 따른 효율 변화 및 효율의 차이를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 스테이터(S)에 구비된 결합부(S100)에 결합된 코일(100)은 도 8을 기준으로 하측에서 상측으로 갈수록 코일층을 형성하는 코일(110)의 단면 너비가 증가되어, 코일(100)의 외측면이 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 이처럼 코일(100)이 특수한 형상을 갖도록 제작됨으로써, 본 발명에 따른 코일은 동일한 구조를 갖는 스테이터(S)에 결합되었을시, 종래의 원형코일에 비해 상대적으로 높은 점적율을 가질 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코일(100)은 종래의 원형코일(round coil)에 비해 최대 토크구간인 저속구간에서 상대적으로 뛰어난 효율을 보인다.
위에서 언급하였지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일을 제조하는 제조방법을 실시하기 위한 제조장치는 높이 조정지그 및 외측면 가공지그를 포함할 수 있다. 높이 조정지그는 제1프레스 지그(20), 제2프레스 지그(30), 지지플레이트(40) 및 가압지그(50)를 포함할 수 있다. 외측면 가공지그는 돌출부(81), 요홈(82) 및 가압경사면(83)을 포함할 수 있다. 나아가 외측면 가공지그의 외측면 가공공정 수행을 보조하는 고정지그(70)를 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일을 제조하는 제조방법은 본 제조장치에 의해서만 실시할 수 있는 것으로 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 제조방법을 실시할 수 있는 여러 장치 중의 하나의 예이다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 코일모재(블록)
20: 제1프레스지그
30: 제2프레스지그
40: 지지플레이트
50: 가압지그
70: 고정지그
80: 외측면 가공 지그
100: 코일
200: 수평슬릿
300: 경사슬릿

Claims (17)

  1. 스테이터 또는 로터에 결합되는 코일을 제조하는 제조장치로서,
    상기 코일의 모재인 코일블록을 일측에서 지지하는 제1프레스 지그, 상기 코일블록의 복수의 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되되 일측의 슬릿에서부터 타측의 슬릿에 이르기까지 순차적으로 삽입되어 복수의 코일층을 가압하는 복수의 가압지그, 및 상기 코일블록의 타측에서 상기 복수의 가압지그를 가압하는 제2프레스 지그를 포함하는 높이 조정 지그; 및
    상기 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되어 상기 각 코일층을 지지할 수 있는 하나 이상의 돌출부, 상기 각 코일층이 삽입될 수 있도록 내측으로 형성되는 하나 이상의 요홈, 상기 요홈의 내측면으로서 일정한 경사를 이루며 형성되는 하나 이상의 가압경사면, 및 상기 가압경사면의 상하의 양단에 돌출형성되어 코일블록을 임시 고정하는 고정지그를 동시에 가압하는 돌출가압부를 포함하는 외측면 가공 지그;
    를 포함하고,
    상기 제2프레스 지그는,
    상기 가압지그의 적어도 3개의 면을 동시에 가압할 수 있도록 상기 코일블록에 형성되는 중공부에 삽입되는 제1가압부, 상기 제1가압부를 사이에 두고 대향하도록 형성되는 제2가압부 및 제3가압부를 포함하는 가압부;
    를 포함하며,
    상기 고정지그는,
    상기 코일블록의 중공부에 결합되어 코일블록을 고정하는 형상으로 형성되고, 상기 외측면 가공 지그의 돌출가압부에 대응되는 위치에 대응되는 형상의 홈 형태로 형성되는 삽입부;
    를 포함하는 코일 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가압지그는,
    복수의 코일층 간 형성되는 슬릿에 삽입되는 슬릿삽입부; 및
    상기 복수의 코일층을 가압하는 가압지지부
    를 포함하고,
    상기 가압지지부는,
    일측에서 타측으로 갈수록 복수의 코일층의 목표두께 변화에 대응하여 그 높이가 변화될 수 있는 것
    을 특징으로 하는 코일 제조장치.
  3. 스테이터 또는 로터에 구비된 결합부에 결합 가능하게 형성되는 중공부, 및 복수의 적층된 코일층을 포함하도록 외주면의 적어도 일부에 형성되는 슬릿을 포함하는 코일블록을 마련하는 코일블록 마련단계; 및
    상기 복수의 코일층의 높이를 조정하는 높이 조정 공정, 및 상기 코일블록의 외측면을 경사지게 가공하는 외측면 가공 공정을 포함하는 형상 가공단계;
    를 포함하고,
    상기 높이 조정 공정은,
    상기 코일블록을 일측에서 지지하는 제1프레스 지그, 상기 코일블록의 복수의 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되어 상기 코일블록을 일측에서 타측을 향해 순차적으로 가압하는 복수의 가압지그 및 상기 코일블록의 타측에서 상기 복수의 가압지그를 가압하는 제2프레스 지그;
    를 포함하는 높이 조정 지그에 의해 수행되며,
    상기 제2프레스 지그는,
    상기 가압지그의 적어도 세 면을 가압하도록 구성되는 가압부;
    를 포함하고,
    상기 가압부는,
    상기 코일블록의 중공부에 삽입 가능하도록 구성되어 상기 가압지그를 가압하는 제1가압부;
    상기 제1가압부와 인접하게 배치되어 상기 가압지그를 가압하는 제2가압부; 및
    상기 제1가압부와 인접하게 배치되어 상기 가압지그를 가압하는 제3가압부;
    를 포함하며,
    상기 복수의 가압부가 상기 가압지그를 가압할 때 동시에 가압하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 높이 조정 공정은,
    상기 코일블록의 일측에서부터 순차적으로 상기 코일층 각각의 적어도 일면을 가압하여, 상기 코일층의 두께가 상기 코일블록의 일측에서 타측으로 갈수록 감소되거나 증가되는 형상으로 가공되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 가압지그는,
    제1 내지 제n가압지그를 포함하고(n은 2 이상의 자연수),
    상기 제n가압지그의 가압지지부의 높이는 제n-1가압지그의 가압지지부의 높이의 이상이거나 이하로 형성되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제n가압지그와 제n-1가압지그의 사이에 상하로 형성될 수 있는 상하공간에 배치되어, 인접한 상기 제n가압지그와 제n-1가압지그를 지지 및 가압하는 하나 이상의 지지플레이트
    를 더포함하는 코일의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 복수의 가압부가 상기 가압지그에 닿을 때의 접촉면은 동일 평면상에 위치하는
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 가압지그는 일측에서부터 차례로 적층될 수 있고,
    상기 제2프레스지그는,
    일측에서부터 차례로 적층되는 상기 복수의 가압지그를 순차적으로 가압하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 외측면 가공 공정은,
    상기 복수의 코일층의 각 외주면의 적어도 일부가 가압되어, 상기 코일블록이 상기 코일블록의 일측에서 타측으로 갈수록 상기 코일블록의 단면의 가로길이 및 세로길이 중 적어도 어느 하나가 감소되거나 증가되는 형상으로 가공되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 외측면 가공 공정은,
    상기 코일층 간에 형성되는 슬릿에 삽입되어 상기 각 코일층을 지지할 수 있는 하나 이상의 돌출부, 상기 각 코일층이 삽입될 수 있도록 내측으로 형성되는 하나 이상의 요홈, 및 상기 요홈의 내측면으로서 일정한 경사를 이루며 형성되는 하나 이상의 가압경사면
    을 포함하는 외측면 가공 지그에 의해 수행되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가압경사면은,
    상기 각 가압경사면의 중심은 경사진 직선상에 위치되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 외측면 가공 공정은,
    상기 코일블록의 중공부에 삽입되어 상기 코일블록을 임시 고정할 수 있는 삽입부를 포함하는 고정지그;
    를 더 포함하는 코일의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 외측면 가공 지그는,
    상기 가압경사면의 양 단에 돌출형성되어 상기 고정지그를 가압하도록 구성된 돌출가압부를 포함하고,
    상기 복수의 돌출가압부가 상기 고정지그를 가압할 때 동시에 가압하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 코일의 제조방법.
  17. 제3항 및 제4항, 제6항 및 제7항, 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 가공되는 코일로서,
    나선형으로 코일이 권선된 형태로 복수의 적층된 코일층을 포함하고,
    상기 복수의 코일층은 상기 코일의 일측에서 타측으로 갈수록 그 두께가 감소되거나 증가되며,
    상기 코일은 상기 코일의 단면의 가로길이 및 세로길이 중 적어도 어느 하나가 일측에서 타측으로 갈수록 감소되거나 증가되는 형상인 것
    을 특징으로 하는 코일.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001231223A (ja) * 2000-02-14 2001-08-24 Togo Seisakusho Corp コイル及びその製造方法
JP2013183534A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Aisin Aw Co Ltd 巻線成形装置および巻線成形方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101392098B1 (ko) * 2011-05-26 2014-05-08 도요타지도샤가부시키가이샤 코일의 교정 방법, 코일의 교정 기구

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001231223A (ja) * 2000-02-14 2001-08-24 Togo Seisakusho Corp コイル及びその製造方法
JP2013183534A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Aisin Aw Co Ltd 巻線成形装置および巻線成形方法

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