KR102182249B1 - 고정자 및 고정자 코일의 권선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자 코일 권선방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축방향으로 이격 배치되는 2개의 단부와, 내측면에 반경방향으로 오목하게 형성되며 원주방향으로 이격되게 배치되는 복수개의 슬롯을 가지는 고정자 코어; 및 축방향으로 길게 형성되며 2개의 단부를 가지고 상기 슬롯에 삽입되어 반경방향으로 적층되는 복수의 직선권선부재와, 상기 고정자 코어의 2개 단부 중 어느 일단부에서 돌출되게 형성되어 인접한 상기 직선권선부재의 2개 단부 중 어느 일단부를 교호적으로 연결하는 권선연결부재를 일체형으로 구비하는 복수의 권선을 포함하는 고정자가 제공된다. 이에 의해, 고정자 코어에 와이어 권선 시 작업성이 향상된다. 또한, 코일 A 및 코일 B의 형상을 동일하게 함으로써 성형 지그를 일원화할 수 있다.

Description

고정자 및 고정자 코일의 권선방법{STATOR AND WINDING METHOD FOR STATOR COIL}

본 발명은 작업성이 향상된 고정자 및 고정자 코일의 권선방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 코일이 권선된 고정자(Stator)를 필수 구성요소로 하며, 고정자 슬롯 안에 코일이 삽입되는 형태로 이루어진다.

최근 들어 지속적으로 요구되는 모터 성능은 소형화 및 고 효율화이다.

이러한 요구에 맞춰 모터 소형화 및 고효율화를 구현하기 위해서는 고정자 슬롯 안에 환형의 코일이 가능한 많이 삽입되어야 한다.

그런데, 환형 코일과 이에 인접하는 또 다른 환형 코일 사이에 존재하는 사공간(Dead Space)과 환형 코일과 고정자 티쓰(Stator's Teeth) 사이에서 발생하는 또 다른 사공간(Dead Space) 때문에 삽입되는 환형 코일 수량의 한계가 있을 수밖에 없다.

상기와 같은 사공간(Dead Space)을 없애기 위해 사각형 단면형상의 코일을 사용하기도 한다.

도 1은 종래기술에 따른 스테이터 코일 배열 및 헤드부의 형상(특허문헌 1 참조)의 일례를 보여주는 도면으로서, 코일 A(11)와 코일 B(12)가 한 쌍으로 권선되는 모습을 보여준다.

더욱 상세하게는, 고정자 코어(10)의 리드측(LEAD SIDE)으로 두 개의 리드선(11a,12a)이 돌출되어 있다. 이 중 하나는 코일 A(11)의 리드선(11a)이고, 다른 하나는 코일 B(12)의 리드선(12a)이다.

상기 코일 A(11)의 리드선(11a)은 1번 슬롯(1)에서 외측 반경방향으로 가장 바깥쪽에 위치하고, 1번 슬롯(1)의 최외곽측(1번 레이어)에 삽입된 코일 A(11)는 고정자 코어(10)의 일단부(리드선(11a,12a)이 위치한 쪽)로부터 반대측 단부로 돌출되도록 연장되고, 돌출된 코일 A(11)는 2번 슬롯(2)을 향해 안쪽 대각선 방향으로 벤딩되어 2번 슬롯(2)의 두번째 바깥쪽에 삽입된다.

이어서, 2번 슬롯(2)에 삽입된 코일 A(11)는 고정자 코어(10)의 타단부(리드선(11a,12a)이 위치하지 않은 쪽)에서 그 일단부로 돌출되도록 연장형성된 후, 3번 슬롯(3)의 가장 바깥쪽에 삽입되도록 바깥쪽 대각선 방향으로 벤딩되어 3번 슬롯(3)의 첫번째 바깥쪽에 삽입된다.

상기 코일 A(11)는 이러한 방식으로 원주방향으로 반복해서 지그재그 형태로 권선된다.

상기 코일 B(12)도 코일 A(11)와 거의 유사하게 권선된다.

다만 코일 B(12)는 리드선(12a)이 2번 슬롯(2)에 위치하고, 2번 슬롯으로부터 권선이 시작된다.

이로 인해, 2번슬롯(2)에서 코일 A(11)는 외측반경방향으로 두번째 바깥쪽에 위치하고, 코일 B(12)는 외측반경방향으로 첫번째 바깥쪽에 위치한다.

또한, 고정자 코어(10)의 일단부에서 돌출된 코일 A(11)는 바깥쪽 대각선 방향으로 벤딩되고, 고정자 코어(10)의 타단부에서 돌출된 코일 B(12)는 안쪽 대각선 방향으로 벤딩됨으로, 코일 A(11)와 코일 B(12)는 서로 교차된다.

그러나, 종래기술에 따른 코일 권선 방법에서, 쌍을 이루는 코일 A(11) 및 코일 B(12)가 각 슬롯을 원주방향으로 이동할 때마다 각 슬롯에 삽입되는 코일의 레이어 위치가 교호적으로, 즉 지그재그로 바뀜으로써, 코일의 위치가 서로 뒤바뀌거나 엉키는 문제 등으로 인해 권선 작업을 하는데 어려움이 있었다.

왜냐하면, 코일 A(11) 및 코일 B(12)가 쌍으로 권선됨으로 인해 코일을 개별적으로 삽입하기가 불가능하다.

또한, 코일 A(11) 및 코일 B(12)가 쌍으로 권선됨으로 인해 코일 A(11) 및 B의 형상이 복잡하다.

도 2는 종래기술에 따른 고정자 코일의 배열 및 헤드부 형상의 다른 일례(특허문헌2 참조)를 보여주는 사시도로서, 복수의 코일 헤드부(20) 부분들이 서로 인접한 위치에 있다.

상기 코일 헤드부(20)(특허문헌 2에 "루프단부"로 되어 있음)는 고정자 권선의 일부를 형성한다.

상기 코일 헤드부(20)는 제1경사부(21)와 제2경사부(22)를 포함하고, 이들은 정점부(23)에서 서로 만난다.

또한, 상기 정점부(23)에는 제1반경방향 연장부(24)가 구비되고, 제1경사부(21)로부터 반경방향 외측으로 연장된다.

또한, 제2경사부(22)와 제2단부(26) 사이에 제2반경방향 연장부(25)가 구비되고, 제2경사부(22)로부터 반경방향 내측으로 연장된다.

이로써, 상기 코일 헤드부(20)의 제1단부(26a)와 제2단부(26b)가 고정자 코어의 중심축으로부터 반경방향으로 동일한 거리로 동일한 레이어(L2)에 위치할 수 있다.

도 2의 코일 헤드부 중 왼쪽과 오른쪽에 각각 인접하게 위치한 3개의 코일 헤드부(C1,C3)의 경우 제1반경방향 연장부(24a)가 반경방향 외측으로 연장되어 코일 헤드부(C1,C3)의 양단부가 제1레이어(L1)에 위치하지만, 가운데 위치한 3개의 코일 헤드부(C2)의 경우 제1반경방향 연장부(24b)가 제1경사부(21)에 대하여 반경방향 내측으로 연장되어 코일 헤드부(C2)의 양단부(26a,26b)가 제2레이어(L2)에 위치하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 코일 헤드부들에 있어서, 코일 A(C1,C3)(왼쪽과 오른쪽에 위치하는 코일 헤드부(C1,C3)임)와 코일 B(12)(가운데 위치한 코일 헤드부(C2)임)가 정점부(23)의 제1반경방향 연장부(24a,24b)에서 서로 반대방향으로 꺽이는 구조를 채용하므로, 코일 성형시 지그(JIG)의 형상을 2가지로 제작하여 작업해야하는 문제점이 있다.

특허문헌 1 : US 6,826,823 B2 특허문헌 2 : 등록특허 10-1122967호

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점인 고정자 코어의 코일 권선 시 코일 A, B의 교차로 인해 발생하는 작업의 어려움 및 코일 A, B의 권선 형상 차이에 따른 지그의 이원화 등을 해결할 수 있는 고정자 및 고정자 코일 권선방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 명세서에 개시된 고정자는 고정자 코어 및 권선을 포함하되, 상기 고정자 코어는 축방향으로 이격 배치되는 2개의 단부와, 내측면에 반경방향으로 오목하게 형성되며 원주방향으로 이격되게 배치되는 복수개의 슬롯을 구비할 수 있다.

상기 권선은 축방향으로 길게 형성되며 2개의 단부를 가지고 상기 슬롯에 삽입되어 반경방향으로 적층되는 복수의 직선권선부재와, 상기 고정자 코어의 2개 단부 중 어느 일단부에서 돌출되게 형성되어 인접한 상기 직선권선부재의 2개 단부 중 어느 일단부를 교호적으로 연결하는 권선연결부재를 일체형으로 구비할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 권선은 적어도 한 쌍의 a 권선 및 b 권선을 포함하고, 이들은 레이어 변경영역을 제외하고 원주방향을 따라 각각 동일한 레이어로 권선될 수 있다.

이로 인해, 종래의 코일의 위치가 서로 뒤바뀌거나 엉키는 등의 문제점을 해소함으로 권선작업을 개선할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 권선은, 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되고 서로 동일한 형상으로 이루어지는 적어도 한 쌍의 a 권선 및 b 권선을 포함할 수 있다.

이로 인해, 종래의 코일 성형을 위한 지그가 이원화되는 문제점을 해소함으로 지그 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 권선의 형상이 동일하므로 기존의 코일 구조의 복잡성을 해소할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 a 권선 및 상기 b 권선은 레이어 변경영역에서 대각선 방향으로 평행하게 권선될 수 있다.

이로 인해, 권선의 레이어가 변경되는 구간에서도 권선의 뒤엉킴 현상 등의 문제점을 해소할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 고정자는 2개의 단부를 가지며 s개의 슬롯이 형성된 고정자 코어와, 상기 고정자 코어에 ℓ개의 레이어로 권선되는 2w개의 권선을 포함할 수 있다.

상기 권선은 한 쌍의 제n 권선 및 제n+w 권선으로 구성될 수 있다.

n값은 1에서 w까지 1씩 증가되고, m값은 1에서 ℓ-1까지 1씩 증가되는 경우에,

상기 제n 권선은, a1 권선부재, a2 권선부재, a3 권선부재 및 a4 권선부재를 포함할 수 있고, 이들은 연속해서 반복적으로 이루어지는 1개 권선의 일부 구간을형성할 수 있다.

상기 a1 권선부재는, 제n 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기 a2 권선부재는, 상기 고정자코어의 반대측 단부에서 돌출되며, w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a1 권선부재에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 a3 권선부재는, 상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 a2 권선부재에서 연장형성될 수 있다.

상기 a4 권선부재는, 상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되며, 상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a3 권선부재에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 제n 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 a1 권선부재 내지 a4 권선부재가 반복적으로 배치될 수 있다.

상기 제n+w 권선은, b1 권선부재, b2 권선부재, b3 권선부재 및 b4 권선부재를 포함할 수 있고, 이들은 연속해서 반복적으로 이루어지는 권선의 일부 구간을 형성할 수 있다.

상기 b1 권선부재는, 제s-w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기 b2 권선부재는, 상기 고정자코어의 반대측 단부에서 돌출되며, 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b1 권선부재에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 b3 권선부재는, 상기 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 b2 권선부재에서 연장형성될 수 있다.

상기 b4 권선부재는, 상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되며, 상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b3 권선부재에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 제n+w 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 b1 권선부재 내지 b4 권선부재가 반복적으로 배치될 수 있다.

이로 인해, 3상 교류전원이 인가되는 모터나 알터네이터의 필수 구성요소인 고정자에 복수 개의 권선을 용이하게 감을 수 있다. 또한, 복수개, 예를 들어 3상 교류전류의 각 상(u상,v상,w상)에 따라 4개씩 총 12개의 권선을 구비함으로써 코일저항을 줄일 수 있다. 물론 권선의 가닥 수는 전기기기의 종류 및 용도에 탄력적으로 변경될 수 있다.

또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 명세서에 개시된 고정자 코일 권선방법은, 고정자 코어에 제n 권선을 감는 제1단계와, 상기 고정자 코어에 제n+w 권선을 감는 제2단계를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1단계 및 제2단계는 개별적으로 이루어지거나 동시에 이루어질 수 있다.

상기 고정자 코어는 축방향으로 이격배치되는 2개의 단부를 가지며, 내측에 원주방향을 따라 이격되게 반경방향으로 형성되는 s개의 슬롯을 가질 수 있다.

상기 고정자 코어에 2w개의 권선을 ℓ개의 레이어로 권선하는 방법으로서,

상기 제1단계는, 상기 n값을 1에서 w까지 증가시키면서 하기 제1-1 내지 상기 제1-3 단계를 반복할 수 있다.

상기 (제1-1단계)는, 제n 권선을 제n 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 일단부로부터 상기 고정자 코어의 반대측 단부로 돌출되도록 삽입할 수 있다.

상기 (제1-2단계)는 돌출된 상기 제n 권선을 구부려서 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 그 일단부로 돌출되도록 삽입할 수 있다.

상기 (제1-3단계)는, 상기 제n 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입될 때까지 상기 제1-2단계를 반복할 수 있다.

또한, 상기 제2단계는, 상기 n값을 1에서 w까지 증가시키면서 상기 제2-1단계 내지 상기 제2-3단계를 반복할 수 있다.

상기 (제2-1단계)는, 제n+w 권선을 제s-w+n 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 일단부로부터 반대측 단부로 돌출되도록 삽입할 수 있다.

상기 (제2-2단계)는, 돌출된 상기 제n+w 권선을 구부려서 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 상기 제n+w 권선을 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 그 일단부로 돌출되도록 삽입할 수 있다.

상기 (제2-3단계)는, 상기 제n+w 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입될 때까지 상기 제2-2단계를 반복할 수 있다.

여기서, 상기 제1단계 및 상기 제2단계는 상기 m값을 1에서 ℓ-1까지 증가시키면서 반복적으로 수행될 수 있다.

이로 인해, 복수 가닥의 코일을 권선하는 경우에 레이어 변경영역에서든지 혹은 레이어 비변경영역에서든지 코일이 지그재그로 교차되는 것이 아니라 평행하게 권선됨으로써 작업성을 향상시킬 수 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 고정자 코일의 구선방법은 2w개의 권선을 ℓ개의 레이어로 권선하여 권선조립체를 완성하는 제1단계와, 상기 권선조립체를 상기 코일삽입장치의 외측 둘레에 장착하는 제2단계와, 상기 고정자 코어를 상기 권선조립체의 외측 둘레 주변에 배치하는 제3단계와, 상기 코일삽입장치에 의해 상기 권선조립체를 s개의 슬롯에 외측반경방향으로 동시에 삽입하는 제4단계를 포함할 수 있다.

상기 권선조립체 완성 단계에서, 상기 권선조립체는, 원주방향으로 이격 배치되며 반경방향으로 중첩되게 적층되는 직선권선부재와, 인접한 상기 직선권선부재를 연결하고 상기 고정자 코어의 2개 단부 중 어느 일 단부에서 교호적으로 돌출되도록 형성되는 권선연결부재가 일체형으로 구비될 수 있다.

상기 권선조립체를 상기 코일삽입장치의 외측 둘레에 장착함으로, 코일삽입장치가 상기 ℓ개의 레이어로 권선된 권선조립체의 내부에 삽입될 수 있다.

상기 고정자 코어를 상기 권선조립체의 외측 둘레 주변에 배치함으로, 상기 권선조립체가 상기 고정자 코어의 내부에 삽입될 수 있다.

이로 인해, 고정자 코어에 복수의 권선이 동시에 자동으로 삽입되어, 권선 작업을 효율적으로 할 수 있으며, 대량 생산이 용이하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 고정자 및 고정자 코일의 권선방법에 의하면, 고정자 코어에 와이어 권선 시 작업성이 향상된다.

또한, 코일 A 및 코일 B의 형상을 동일하게 함으로써 성형 지그를 일원화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 스테이터 코일 배열 및 헤드부의 형상(특허문헌 1 참조)의 일례를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 고정자 코일의 배열 및 헤드부 형상의 다른 일례(특허문헌2 참조)를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 적용될 고정자 코어를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 3의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 2가닥의 권선(a 권선 및 b 권선)이 고정자 코어에 권선되는 권선방법 및 권선 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 도 6에서 레이어에 따라 a 권선 및 b 권선이 적층되는 모습을 보여주는 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 12가닥의 권선(제n 권선 및 제n+w 권선)이 고정자 코어에 권선되는 권선방법 및 권선 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 도 8에서 레이어에 따른 제n 권선 및 제n+w 권선이 적층되는 모습을 보여주는 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 권선방법에 의해 권선된 고정자의 사시도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12는 도 10의 측면도이다.
도 13은 도 10에서 고정자 코어가 제거된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 14는 도 13에서 3상 교류 중 어느 한 상(예, u상)의 권선을 보여주는 사시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 코일삽압장치에 의한 코일자동권선방법을 설명하기 위한 개략도이다.

본 명세서에 개시된 기술은 고정자 및 고정자 코일 권선방법에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 모터 및 발전기 등과 같은 전기기기에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하, 본 명세서에 개시된 고정자 및 고정자 코일 권선방법을 설명하되, 설명의 편의 및 실시 예의 이해를 돕기 위해 '고정자' 및 '고정자 코일 권선방법'으로 목차를 나누고, 상기 목차 순으로 본 명세서에 개시된 고정자 및 고정자 코일 권선방법의 실시 예를 설명하기로 한다.

[고정자]

본 명세서에 개시된 [고정자]는 [고정자 코일 권선방법]의 실시 예 및 하술된 실시 예들이 포함하고 있는 구성 또는 단계의 일부 또는 조합으로 구현되거나 실시 예들의 조합으로 구현될 수 있으며, 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하지 않는다.

이하, 도 3 내지 도 5, 및 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 명세서에 개시된 고정자(100)를 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 적용될 고정자 코어(110)를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5는 도 3의 측면도이다.

또한, 도 10은 본 발명에 따른 권선방법에 의해 권선(C)된 고정자(100)의 사시도이고, 도 11은 도 10의 평면도이고, 도 12는 도 10의 측면도이고, 도 13은 도 10에서 고정자 코어(110)가 제거된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 14는 도 13에서 3상 교류 중 어느 한 상(예, u상)의 권선(C)을 보여주는 사시도이다.

본 발명의 고정자(100)는 모터(전동기) 및 발전기(알터네이터) 등에 적용될 수 있다.

상기 고정자(100)는 고정자 코어(110)와 권선(C)으로 구성된다.

상기 고정자 코어(110)는 두께가 얇은 원형 플레이트 형태의 철심이 적층된 구조로 이루어질 수 있다.

상기 고정자 코어(110)는 철심의 적층방향으로 2개의 단부를 가진다.

상기 고정자 코어(110)에 구비된 2개의 단부는 중심축 방향으로 이격된다.

상기 고정자 코어(110)의 일단부는 권선(C)의 리드선(C30)이 돌출되는 리드측일 수 있고, 고정자 코어(110)의 타단부는 권선(C)의 리드선(C30)이 돌출되지 않는 비 리드측일 수 있다.

상기 고정자 코어(110)의 내부에 중공부가 형성될 수 있다.

상기 고정자 코어(110)의 내부에 복수의 슬롯(111)이 구비될 수 있다.

상기 슬롯(111)은 원주방향으로 일정한 간격을 두고 오목하게 형성될 수 있다.

상기 슬롯(111)은 고정자 코어(110)의 반경방향으로 길게 형성될 수 있다.

상기 슬롯(111)의 원주방향 폭은 반경방향으로 일정하게 유지될 수 있다.

상기 슬롯(111)의 개구부는 고정자 코어(110)의 내경측이며, 권선(C)이 슬롯(111)의 개구부를 통해 슬롯(111) 내부로 삽입될 수 있다.

이때, 상기 권선(C)은 슬롯(111)의 반경방향 최외곽측으로부터 반경방향 내측으로 중첩되게 적층될 수 있다.

상기 슬롯(111)은 권선(C)이 반경방향으로 복수개 삽입될 수 있지만, 원주방향으로 한 개씩만 삽입될 수 있다.

상기 권선(C)은 본 명세서에서 코일과 같은 의미로 사용될 수 있다.

상기 슬롯(111)은 일 실시 예로 48개 형성될 수 있다.

본 명세서에서 레이어는 권선(C)이 슬롯(111) 내부에서 반경방향으로 중첩되게 적층되는 층을 의미한다.

예를 들어, 상기 슬롯(111) 내부에 권선(C)이 8개 적층가능하다고 가정하면 레이어 1은 슬롯(111) 내부에서 반경방향 최외곽측으로 처음에 삽입되는 권선(C)의 자리(층)이며, 권선(C)의 적층수가 증가할수록 레이어의 수가 1에서 8까지 증가할 수 있다.

상기 권선(C)은 사공간(DEAD SPACE)을 최대한 줄이기 위해 사각형의 단면형상으로 가질 수 있으며, 정사각형 혹은 직사각형의 단면 형태로 이루어질 수 있다.

상기 슬롯(111) 내부에 절연지가 삽입되어, 전기적 도체인 권선(C)에서 고정자 코어(110) 쪽으로 전기가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

상기 권선(C)은 적어도 한 쌍의 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)을 포함할 수 있다.

코일에 인가되는 교류 전원이 단상 인 경우에도 한 쌍의 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)을 포함한다.

만약 코일에 인가되는 교류 전원이 3상 인 경우에 3 쌍의 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)을 포함할 수 있다.

상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 동일한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 각각 한 가닥을 말한다.

상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 직선권선부재(C10)와 권선연결부재(C20)를 포함할 수 있다.

상기 직선권선부재(C10)는 권선(C)의 일부로서 그 길이가 슬롯(111)의 축방향 길이와 동일하고, 그 사각형 단면의 가로 및 세로길이가 슬롯(111)의 폭에 대비하여 동일하거나 약간 작을 수 있다.

상기 직선권선부재(C10)는 2개의 단부를 가지며, 그 일단부가 고정자 코어(110)의 일단부와 인접하게 위치하고, 그 타단부가 고정자 코어(110)의 타단부와 인접하게 위치할 수 있다.

상기 직선권선부재(C10)는 슬롯(111)의 축방향 길이와 동일한 길이로 이루어질 수 있다.

상기 직선권선부재(C10)는 슬롯(111)에 각각 삽입되어 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 고정자 코어(110)의 일단부 혹은 타단부에서 돌출되게 형성되어, 인접한 직선권선부재(C10)의 일단부 혹은 타단부를 연결할 수 있다.

상기 직선권선부재(C10)와 권선연결부재(C20)는 일체형으로 이루어질 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 직선권선부재(C10)의 일단부 및 타단부를 선택적으로 연결할 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 원주방향을 따라 직선권선부재(C10)의 일단부와 타단부를 교호적으로 연결할 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 삼각형의 형태를 갖도록 벤딩 형성될 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 일단부가 인접한 직선권선부재(C10) 중 어느 하나의 일단부 혹은 타단부에 연결되고, 타단부가 인접한 상기 직선권선부재(C10) 중 나머지 하나의 일단부 혹은 타단부에 연결될 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 인접한 직선권선부재(C10) 중 어느 하나의 일단부 혹은 타단부에서 나머지 하나의 일단부 혹은 타단부를 향해 상방향으로 경사지게 1차 벤딩되는 제1경사부와, 제1경사부의 정점에서 상기 나머지 하나의 일단부 혹은 타단부를 향해 하방향으로 경사지게 2차 벤딩되는 제2경사부로 구성될 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)가 삼각형 형태로 성형하기 위해 3번에 걸쳐 벤딩될 수 있다.

상기 권선연결부재(C20)는 고정자 코어(110)의 일단부에서 돌출되게 형성되거나 고정자 코어(110)의 타단부에서 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 권선(C)의 일단부 및 타단부에 리드선(C30)이 구비되어, 리드선(C30)을 통해 전원이 인가될 수 있다.

상기 리드선(C30)은 고정자 코어(110)의 일단부에서 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 권선(C)은 리드선(C30)이 위치한 제1 슬롯을 시작점으로 하여 각 슬롯(111)을 축방향으로 관통삽입되고, 원주방향으로 인접한 슬롯(111)에 한 칸씩 이동하면서 지그재그 형태로 권선될 수 있다.

또한, 상기 권선(C)은 적어도 두 가닥이 한 쌍을 이루어 고정자 코어(110)에 시계방향(원주방향)을 따라 1개의 슬롯(111)씩 지그재그로 이동하면서 권선될 수 있다.

또한, 한 가닥의 권선(C)은 슬롯(111)에 감기는 횟수가 증가할수록 레이어의 수가 증가할 수 있다.

이때, 한 쌍(두 가닥)의 권선(C)은 인접한 두 개의 슬롯(111)에서 시작하여 서로 다른 레이어로 권선될 수 있다.

또한, 상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 각각 원주방향으로 회전하는 턴수가 1씩 증가할 때마다 레이어의 위치가 교대로 변경될 수 있다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 코일 권선방법에 의해 고정자 코어에 코일(C)이 권선된 고정자(100)를 보여준다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 12가닥의 권선(C)이 원주방향 및 반경방향으로 중첩되게 배치되어 있다.

특히, 12가닥의 리드선(C')은 고정자 코어의 일단부에서 돌출되도록 각 권선(C)의 양단부에 각각 형성될 수 있다.

상기 12가닥의 리드선(C') 위에 표시된 C1 내지 C12는 12가닥의 권선이다.

C1 내지 C6은 후술할 제n 권선이고, C7 내지 C12는 후술할 제n+w 권선이다.

또한, n값은 1로부터 w개의 권선갯수를 의미하고, w값은 본 명세서의 일 실시예에서 6일 수 있다.

상기 12가닥의 리드선(C')에 외부로부터 전류가 인가되어, 모터 혹은 알터네이터를 가동할 수 있다.

본 발명의 권선은 3상 교류의 u상,v상 및 w상에 대응되게 전류를 인가받을 수 있으며, C1 내지 C12의 12가닥 중 각 상별로 4가닥씩 마련될 수 있다.

도 14를 참조하면, C1,C2,C7,C8은 4가닥의 u상 권선일 수 있다.

또한, C'1, C'2, C'7, C'8은 u상에 대응되는 권선의 리드선일 수 있다.

도 14에 도시한 바와 같이, C'1에 의해 지시된 두개의 리드선은 C1 권선의 양 단부에 각각 형성된 것이며, 나머지 C'2, C'7, C'8에 의해 지시된 두 개의 리드선도 각각 C2,C7,C8 권선의 양단부에 구비되며, 동일한 권선의 리드선은 반경방향으로 외측과 내측에 각각 형성될 수 있다.

[고정자 코일 권선방법]

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 두 가닥의 권선(C)으로 권선되는 고정자(100) 코일의 권선방법을 예를 들어 설명하기로 한다.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 2가닥의 권선(C)(a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb))이 고정자 코어(110)에 권선되는 권선방법 및 권선 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 7은 도 6에서 레이어에 따라 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)이 적층되는 모습을 보여주는 개략도이다.

두 가닥의 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 총 48개의 슬롯(111)을 가지는 고정자 코어(110)에 8개의 레이어로 권선될 수 있다.

제1 슬롯은 48개의 슬롯(111) 중 임의의 하나로 선택될 수 있고, 권선이동방향은 원주 시계방향이며, 제2 슬롯은 제1 슬롯에서 시계방향 오른쪽에 인접하게 위치하며, 나머지 제3 슬롯 내지 제48 슬롯은 다시 원점(제1 슬롯)으로 돌아오기 직전까지 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치된다.

a 권선(Ca)은 리드선(C30)이 제1 슬롯에 위치하고, 그리고 b 권선(Cb)은 리드선(C30)이 제48 슬롯에 위치하도록 각각 배치되어, a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 제1 슬롯 및 제48 슬롯에서 각각 시작할 수 있다.

이어서, a 권선(Ca)은 제1 슬롯에서 제47 슬롯까지 제1 레이어로 동일한 레이어를 유지하면서 권선(C)되고, b 권선(Cb)은 제1 슬롯에서 제47 슬롯까지 제2레이어로 권선될 수 있다.

그 다음, a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 제1 턴(turn;감김)에서 제2 턴으로 바뀔 때 레이어가 변경된다.

즉, a 권선(Ca)은 제1 턴(turn;감김)에서 제2 턴으로 권선되기 직전에, 즉 제47 슬롯에서 제48 슬롯으로 이동할 때 제1 레이어에서 제2 레이어로 바뀌고, 턴수가 제1 턴에서 제2 턴으로 바뀔 때, 즉 제48 슬롯에서 제1 슬롯으로 이동할 때 제2 레이어에서 제3 레이어로 바뀐다.

또한, b 권선(Cb)이 제1 턴에서 제2 턴으로 권선되기 직전에, 즉 제47 슬롯에서 제48 슬롯으로 이동할 때 제2 레이어에서 제3 레이어로 바뀌고, 제48 슬롯에서 제1 슬로으로 이동할 때 제3 레이어에서 제4 레이어로 바뀔 수 있다.

여기서, 상기 권선(C)은 레이어가 변경되는 영역에서의 슬롯(111)을 제외하고 나머지 슬롯(111)에서 동일한 레이어로 권선될 수 있다.

다시 말해서, 상기 권선(C)의 레이어 변경은 턴수가 바뀌는 시점, 즉 레이어 변경영역에서만 이루어질 수 있다.

상기 권선(C)이 각 슬롯(111)에서 감기는 구조 및 순서를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

예를 들어, a 권선(Ca)의 리드선(C30)이 제1 슬롯의 제1 레이어에 위치하는 경우에 상기 리드선(C30)에서 연장되는 직선권선부재(C10)가 제1 슬롯의 제1 레이어에 고정자 코어(110)의 일단부에서 그 타단부로 돌출되도록 삽입된다.

이어서, 삽입된 상기 직선권선부재(C10)의 타단부에서 연장되어 제1 슬롯에서 돌출되는 권선연결부재(C20)가 벤딩되고, 벤딩된 권선연결부재(C20)의 타단부에서 연장되는 직선권선부재(C10)가 제2 슬롯의 제1 레이어에 고정자 코어(110)의 타단부에서 그 일단부로 돌출되도록 삽입된다.

이때, 상기 고정자 코어(110)의 타단부에서 돌출되게 벤딩된 권선연결부재(C20)가 제1 슬롯 및 제2 슬롯에 각각 삽입된 직선권선부재(C10)의 타단부를 연결한다.

계속해서, 상기 제2 슬롯에서 돌출되는 권선연결부재(C20)가 벤딩되고, 벤딩된 권선연결부재(C20)의 타단부에서 연장되는 직선권선부재(C10)가 제3 슬롯의 제1 레이어에 고정자 코어(110)의 일단부에서 그 타단부로 돌출되도록 삽입된다.

이때, 상기 고정자 코어(110)의 일단부에서 돌출되게 벤딩된 권선연결부재(C20)가 제2 슬롯 및 제3 슬롯에 각각 삽입된 직선권선부재(C10)의 일단부를 연결한다.

그 다음, a 권선(Ca)은 제1레이어를 동일하게 유지하면서 각 슬롯(111)에 원주방향으로 권선(C)되되, 직선권선부재(C10)가 제1 슬롯 내지 제47 슬롯에 모두 채워질 때까지 각 슬롯(111)을 따라 고정자 코어(110)의 일단부에서 타단부로 혹은 그 반대방향으로 돌출되도록 지그재그 형태로 권선되는 구조를 반복한다.

또한, 상기 b 권선(Cb)도 a 권선(Ca)과 마찬가지로 각 슬롯(111)에 원주방향으로 권선(C)되되, 각 슬롯(111)을 따라 지그재그 형태로 권선되는 구조를 반복할 수 있다.

다만, b 권선(Cb)은 전술한 것처럼 권선(C)이 시작되는 위치 및 권선되는 레이어의 위치가 a 권선(Ca)과 다를 뿐이다.

상기와 같은 고정자(100) 및 고정자(100) 코일 권선방법은 본 발명의 설명을 보다 이해하기 쉽도록 두 가닥의 권선(C)을 예를 들어 설명하였지만, 실질적으로 권선(C)의 갯수는 2w개(짝수 개)로 선정하여 사용될 수 있다.

상기 권선(C)을 복수 개로 하는 이유는 코일 저항과 관련이 있으며, 코일(권선(C))의 길이가 길수록 코일 저항이 커지므로, 권선(C) 갯수를 늘림으로써 코일 저항을 줄이기 위함이다.

이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 권선(C) 갯수가 확장된 고정자(100) 코일 권선방법을 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 8은 본 발명에 따른 12가닥의 권선(C)(제n 권선(Cn) 및 제n+w 권선(Cn+w))이 고정자 코어(110)에 권선되는 권선방법 및 권선 구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 9는 도 8에서 레이어에 따른 제n 권선(Cn) 및 제n+w 권선(Cn+w)이 적층되는 모습을 보여주는 개략도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 축방향으로 이격되게 배치된 2개의 단부를 가지며, s개의 슬롯(111)이 형성된 고정자 코어(110) 및 상기 고정자 코어(110)에 ℓ개의 레이어로 권선되는 2w개의 권선(C)을 포함하되, 상기 권선(C)은 한 쌍의 제n 권선(Cn) 및 제n+w 권선(Cn+w)으로 구성될 수 있다.

상기 제n 권선(Cn)은 상술한 a 권선(Ca)과 대응되고, 제n+w 권선(Cn+w)은 상술한 b 권선(Cb)과 대응될 수 있다.

다만, 상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 1개의 티쓰(teeth)를 사이에 두고 서로 인접하게 위치하지만, 상기 제n 권선(Cn)과 제n+w 권선(Cn+w)은 적어도 w개의 슬롯(111)만큼 이격되게 위치한다는 점에서 다를 뿐이다.

또한, 상기 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 이들 사이에 권선(C)의 개입이 전혀 없지만, 제n 권선(Cn) 및 제n+w 권선(Cn+w) 사이에는 w개의 권선(C)이 개입될 수 있다.

예를 들어, w가 1로부터 6까지 증가하는 자연수라고 하면, 동일한 레이어에서 제n 권선(Cn) 및 제n+6 권선(C) 사이에 5개의 권선(C)이 삽입될 수 있다.

n값은 1에서 w까지 1씩 증가되고, m값은 1에서 ℓ-1까지 1씩 증가될 수 있다. 이때, ℓ은 권선(C)이 한 개 슬롯(111)에 적층되는 레이어의 갯수를 의미하며, 8개의 레이어로 권선될 수 있다.

상기 제n 권선(Cn)은, a1 권선부재(Ca1), a2 권선부재(Ca2), a3 권선부재(Ca3), a4 권선부재(Ca4)를 포함할 수 있다.

상기 a1 권선부재(Ca1), a2 권선부재(Ca2), a3 권선부재(Ca3), a4 권선부재(Ca4)는 연속되는 권선(C) 1개의 일부분들이며, 이들은 1개 권선(C)의 일정 구간에서 연속해서 연장형성될 수 있고, 이들이 반복적으로 형성됨으로 1개의 권선(C)을 이룰 수 있다.

이와 같이 4개로 구분한 이유는 하나의 권선(C)에서 형상이나 위치가 각기 다르기 때문이고, 설명을 쉽게 이해하도록 하기 위함이다.

상기 a1 권선부재(Ca1)는 앞서 설명한 직선권선부재(C10)와 대응될 수 있으며, 고정자 코어(110)의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 직선 형태로 형성되어, 제n 슬롯(111)의 제m 레이어에 삽입될 수 있다.

이때, 상기 a1 권선부재(Ca1)에 리드선(C30)이 구비될 수 있다.

상기 a2 권선부재(Ca2)는 앞서 설명한 권선연결부재(C20)와 대응될 수 있으며, 상기 고정자(100)코어의 반대측 단부에서 돌출되며, a3 권선부재(Ca3)가 w개의 슬롯(111)만큼 이격된 슬롯(111)의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a1 권선부재(Ca1)에서 연장되며 3번에 걸쳐 삼각형 형태로 벤딩될 수 있다.

상기 a3 권선부재(Ca3)는 직선권선부재(C10)와 대응될 수 있으며, a1 권선부재(Ca1)로부터 w개의 슬롯(111)만큼 이격된 슬롯(111)의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어(110)의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 a2 권선부재(Ca2)에서 직선형태로 연장형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 w는 6일 수 있고, 이 경우 a3 권선부재(Ca3)는 a1 권선부재(Ca1)로부터 6개의 슬롯(111)만큼 이격될 수 있다.

상기 a4 권선부재(Ca4)는 권선연결부재(C20)와 대응될 수 있으며, 고정자 코어(110)의 일단부에서 돌출되며, 후속해서 조성되는 a1 권선부재(Ca1)가 w개의 슬롯(111)만큼 이격된 슬롯(111)의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a3 권선부재(Ca3)에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 제n 권선(Cn)이 제s-2w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 a1 권선부재(Ca1) 내지 a4 권선부재(Ca4)가 반복적으로 배치될 수 있다.

여기서, 상기 s값은 48이고, w값은 6이고, 이 경우 제n 권선(Cn)은 제1 권선(C) 내지 제6 권선(C) 일 수 있고, 제1 권선(C1) 내지 제6권선(C6)은 원주방향으로 인접하게 배치되어 제1 슬롯에서 반시계방향으로 제44 슬롯까지 제1레이어에 걸쳐 삽입된 것을 시작점으로 하여 4개 턴으로 권선될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 권선(C1) 내지 제6 권선(C6)은 각 턴마다 동일한 레이어로 권선될 수 있다.

또한, 상기 제1 권선(C1) 내지 제6 권선(C6)은 턴수 변경 직전 및 턴수 변경 시 각각 레이어 변경이 이루어질 수 있다.

상기 제n+w 권선(Cn+w)은, b1 권선부재(Cb1), b2 권선부재(Cb2), b3 권선부재(Cb3), b4 권선부재(Cb4)를 포함할 수 있다.

상기 제n+w 권선(Cn+w)은 앞서 설명한 b 권선(Cb)과 대응될 수 있다.

상기 제n+w 권선(Cn+w)도 제n 권선(Cn)과 마찬가지로 연속되는 권선(C)을 상기와 같이 구분하여 설명할 수 있다.

상기 b1 권선부재(Cb1)는, 제s-w+n 슬롯(111)의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어(110)의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기 b2 권선부재(Cb2)는, 고정자(100)코어의 반대측 단부에서 돌출되며, 제n 슬롯(111)의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b1 권선부재(Cb1)에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 b3 권선부재(Cb3)는, 제n 슬롯(111)의 제m+1 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어(110)의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 b2 권선부재(Cb2)에서 연장형성될 수 있다.

상기 b4 권선부재(Cb4)는, 고정자 코어(110)의 일단부에서 돌출되며, 상기 w개의 슬롯(111)만큼 이격된 슬롯(111)의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b3 권선부재(Cb3)에서 벤딩형성될 수 있다.

상기 제n+w 권선(Cn+w)이 제s-2w+n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 b1 권선부재(Cb1) 내지 b4 권선부재(Cb4)가 반복적으로 배치될 수 있다.

여기서, 상기 s값은 48이고, w값은 6이고, 이 경우 제n+w 권선(Cn+w)은 제7 권선(C7) 내지 제12 권선(C12) 일 수 있고, 제7 권선(C7) 내지 제12 권선(C12)은 원주방향으로 인접하게 배치되어 제43 슬롯에서 반시계방향(역방향)으로 제38 슬롯(111)까지 제1레이어에 걸쳐 삽입된 것을 시작점으로 하여 4개 턴으로 권선될 수 있다.

이 경우, 상기 제7 권선(C7) 내지 제12 권선(C12)은 각 턴마다 동일한 레이어로 권선될 수 있고, 턴수 변경 직전 및 턴수 변경 시 레이어가 변경될 수 있다.

상기와 같은 권선방법에 의해 권선(C)이 이루어지는 고정자(100)에 의하면 종래의 선행 특허에 비하여 다음과 같은 효과가 있다.

선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1에서는 쌍을 이루는 코일 A 및 코일 B가 각 슬롯을 원주방향으로 이동할 때마다 각 슬롯에 삽입되는 코일의 레이어 위치가 교호적으로 바뀜으로써 코일의 위치가 서로 뒤바뀌거나 엉키는 등의 문제로 인해 권선 작업이 어려움이 있었다.

하지만, 본 발명에 의하면 쌍을 이루는 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)이 각 슬롯(111)을 원주방향으로 이동할 때마다 각 슬롯(111)에 삽입되는 코일의 레이어 위치가 서로 바뀌지 않고 동일한 레이어로 유지됨으로써 종래의 문제점을 해소하여 권선(C) 작업을 용이하게 할 수 있다.

다만, a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)은 턴수가 바뀌는 일부 구간에서만 레이어가 변경되지만, 이 경우에도 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)이 서로 평행하게 대각선 방향으로 이동하면서 권선(C)됨으로 코일의 위치가 뒤바뀌는 등의 문제를 최소화할 수 있다.

또한, 종래에는 코일 A 및 코일 B가 지그재그로 슬롯에 삽입됨으로 각 코일의 개별 삽입이 불가능하였지만, 본 발명의 경우 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)의 개별 삽입이 용이하다.

또한, 선행 특허문헌 2에서는 코일의 헤드부 형상이 2개의 타입으로 달라서 코일 성형을 위한 지그가 이원화되어 있었지만, 본 발명의 경우 a 권선(Ca) 및 b 권선(Cb)이 동일한 형상으로 이루어지므로 지그 형상을 일원화시킬 수 있어서 지그제작비용을 절감할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정자(100) 코일의 자동권선방법은 코일 권선(C)을 위한 코일삽입장치(200)에 의해 권선(C)됨으로 자동화될 수 있다.

이하에서, 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 코일 자동권선방법을 설명하기로 한다.

첨부한 도 15는 본 발명에 따른 코일삽입장치(200)에 의한 코일자동권선방법을 설명하기 위한 개략도이다.

코일삽입장치(200)에 의해 고정자 코어(110)에 설치될 권선(C)은 원주방향으로 이격 배치되며 반경방향으로 중첩되게 적층되는 직선권선부재(C10)와, 인접한 상기 직선권선부재(C10)를 연결하고 상기 고정자 코어(110)의 2개 단부 중 어느 일 단부에서 교호적으로 돌출되도록 형성되는 권선연결부재(C20)를 원형으로 연속 배치하여 일체형으로 이루어진 것으로서, 이러한 연속해서 형성된 권선(C)을 적어도 2w개 구비하여 ℓ개의 레어어로 적층시킴으로 권선조립체(C)를 성형할 수 있다.

이때, 상기 권선조립체(C)는 외부 직경이 고정자 코어(110)의 내경보다 작고, 내부 직경이 코일삽입장치(200)의 외부 둘레 직경보다 큰 것이 바람직하다.

상기 고정자 코어(110)는 내부에 중공부가 구비된 원통형으로 이루어질 수 있다.

상기 고정자 코어(110)는, 축방향으로 이격되게 위치한 2개의 단부를 가질 수 있다.

또한, 상기 고정자 코어(110)는 원주방향으로 일정한 간격을 두고 형성된 s개의 슬롯(111)을 가질 수 있다.

상기 코일삽입장치(200)는 외측 둘레에 권선조립체(C)를 장착하기 위한 장착부(220)를 구비한다.

상기 장착부(220)에 권선조립체(C)가 탈착가능하게 조립되도록 고정수단(230)이 구비될 수 있다.

상기 코일삽입장치(200)는 반경방향으로 이동가능한 액츄에이터를 구비하여, 권선조립체(C)를 반경방향 외측으로 이동시킬 수 있다.

상기 액츄에이터는 유압 혹은 공압에 의해 동작가능한 실린더 기구(210)를 포함할 수 있다.

상기 코일삽입장치(200)는 이미 공지된 기계 장치를 채용하거나 일부 변경함으로 구현될 수 있다.

상기 코일삽입장치(200)가 권선조립체(C)의 중공부에 삽입되도록 권선조립체(C)를 코일삽입장치(200)의 외측 둘레 장착부(220)에 안착시킨 후 고정수단(230)에 의해 고정할 수 있다.

그 다음, 상기 권선조립체(C)가 고정자 코어(110)의 내부에 삽입되도록 고정자 코어(110)를 상기 권선조립체(C)의 외측 둘레 주변에 배치하고, 권선조립체(C)의 권선(C)과 슬롯(111)의 위치가 맞는지 확인한다.

이어서, 상기 권선(C) 및 슬롯(111)의 위치가 맞으면 바로 권선조립체(C)를 슬롯(111)에 동시에 삽입조립하고, 그렇지 않으면 고정자 코어(110)를 회전시킴으로 슬롯(111) 및 권선(C)의 위치를 조정할 수 있다.

상기와 같은 방법에 의하면, 고정자(100) 코일 자동화 권선방법은 코일을 사람이 전혀 손대지 않고 기계장치에 의해 공장 자동화함으로써 대량생산이 용이한 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 고정자
110 : 고정자 코어
111 : 슬롯
200 : 코일삽입장치
210 : 실린더 기구
220 : 장착부
230 : 고정수단
C : 권선
Ca : a 권선
Cb : b 권선
C10 : 직선권선부재
C20 : 권선연결부재
C30 : 리드선
Cn : 제n 권선
Cn+w : 제n+w 권선
Ca1 : a1 권선부재
Ca2 : a2 권선부재
Ca3 : a3 권선부재
Ca4 : a4 권선부재
Cb1 : b1 권선부재
Cb2 : b2 권선부재
Cb3 : b3 권선부재
Cb4 : b4 권선부재

Claims (15)

1. 축방향으로 이격 배치되는 2개의 단부와, 내측면에 반경방향으로 오목하게 형성되며 원주방향으로 이격되게 배치되는 복수개의 슬롯을 가지는 고정자 코어; 및
   축방향으로 형성되며 2개의 단부를 가지고 상기 슬롯에 삽입되어 반경방향으로 적층되는 복수의 직선권선부재와, 상기 고정자 코어의 2개 단부 중 어느 일단부에서 돌출되게 형성되어 인접한 상기 직선권선부재의 2개 단부 중 어느 일단부를 교호적으로 연결하는 권선연결부재를 일체형으로 구비하는 복수의 권선을 포함하고,
   상기 권선은,
   상기 슬롯의 반경방향으로 인접한 두 레이어에 각각 인접하게 배치되고, 각 슬롯을 원주방향으로 이동하면서 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 a 권선 및 b 권선을 포함하는 고정자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 권선은 양단부에 상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되게 형성되는 리드선을 구비하는 것을 특징으로 하는 고정자.
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 a 권선 및 b 권선 각각은, 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되고 서로 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정자.
4. 제3항에 있어서,
   상기 a 권선 및 상기 b 권선 각각은 동일한 레이어를 유지하며 원주방향을 따라 권선되는 것을 특징으로 하는 고정자.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 a 권선 및 상기 b 권선은 레이어 변경영역에서 대각선 방향으로 평행하게 권선되는 것을 특징으로 하는 고정자.
6. 2개의 단부를 가지며 s개의 슬롯이 형성된 고정자 코어;
   상기 고정자 코어에 ℓ개의 레이어로 권선되는 2w개의 권선;
   을 포함하고,
   상기 권선은 서로 쌍을 이루는 제n 권선 및 제n+w 권선으로 구성되고,
   n값은 1에서 w까지 1씩 증가되고, m값은 1에서 ℓ-1까지 1씩 증가되고,
   상기 제n 권선은,
   제n 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 형성되는 a1 권선부재;
   상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 돌출되며, w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a1 권선부재에서 벤딩형성되는 a2 권선부재;
   상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 a2 권선부재에서 연장형성되는 a3 권선부재; 및
   상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되며, 상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 삽입되도록 상기 a3 권선부재에서 벤딩형성되는 a4 권선부재;
   를 포함하고,
   상기 제n 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 a1 권선부재 내지 a4 권선부재가 반복적으로 배치되며,
   상기 제n+w 권선은,
   제s-w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 일단부에서 반대측 단부로 돌출되도록 형성되는 b1 권선부재;
   상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 돌출되며, 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b1 권선부재에서 벤딩형성되는 b2 권선부재;
   상기 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되며, 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 일단부로 돌출되도록 상기 b2 권선부재에서 연장형성되는 b3 권선부재; 및
   상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되며, 상기 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입되도록 상기 b3 권선부재에서 벤딩형성되는 b4 권선부재;
   를 포함하고,
   상기 제n+w 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입될 때까지 원주방향을 따라 상기 b1 권선부재 내지 b4 권선부재가 반복적으로 배치되고,
   상기 제n 권선 및 제n+w 권선은 상기 슬롯의 반경방향으로 인접한 두 레이어에 각각 인접하게 배치되고, 각 슬롯을 원주방향으로 이동하면서 서로 평행하게 배치되는 고정자.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제n 권선은 양단부에 상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되게 형성되는 리드선을 구비하는 것을 특징으로 하는 고정자.
8. 제6항에 있어서,
   상기 a2 권선부재, a4 권선부재, b2 권선부재 및 b4 권선부재는 각각 삼각형 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제n 권선 및 제n+w 권선은, 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되고 서로 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정자.
10. 제6항에 있어서,
    상기 제n 권선 및 제n+w 권선은 동일 슬롯에서 인접하게 배치되고, 상기 제n 권선 및 제n+w 권선 각각은 동일한 레이어를 유지하며 원주방향을 따라 권선되는 것을 특징으로 하는 고정자.
11. 제6항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제n 권선 및 제n+w 권선은 레이어 변경영역에서 대각선 방향으로 평행하게 권선되는 것을 특징으로 하는 고정자.
12. 축방향으로 이격배치되는 2개의 단부를 가지며, 내측에 원주방향을 따라 이격되게 반경방향으로 형성되는 s개의 슬롯을 가지는 고정자 코어에 2w개의 권선을 ℓ개의 레이어로 권선하는 권선방법으로서,
    제n 권선을 제n 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 일단부로부터 상기 고정자 코어의 반대측 단부로 돌출되도록 삽입하는 제1-1단계;
    돌출된 상기 제n 권선을 구부려서 w개의 슬롯만큼 이격된 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 그 일단부로 돌출되도록 삽입하는 제1-2단계;
    상기 제n 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m 레이어에 삽입될 때까지 상기 제1-2단계를 반복하는 제1-3단계;
    상기 n값을 1에서 w까지 증가시키면서 상기 제1-1 내지 상기 제1-3 단계를 반복하는 제1단계; 및
    제n+w 권선을 제s-w+n 슬롯의 제m 레이어에 상기 고정자 코어의 일단부로부터 반대측 단부로 돌출되도록 삽입하는 제2-1단계;
    돌출된 상기 제n+w 권선을 구부려서 제n 슬롯의 제m+1 레이어에 상기 제n+w 권선을 상기 고정자 코어의 반대측 단부에서 그 일단부로 돌출되도록 삽입하는 제2-2단계;
    상기 제n+w 권선이 제s-2w+n 슬롯의 제m+1 레이어에 삽입될 때까지 상기 제2-2단계를 반복하는 제2-3단계;
    상기 n값을 1에서 w까지 증가시키면서 상기 제2-1단계 내지 상기 제2-3단계를 반복하는 제2단계;
    를 포함하고,
    상기 제1단계 및 상기 제2단계는 상기 m값을 1에서 ℓ-1까지 증가시키면서 반복적으로 수행되고,
    상기 제n 권선 및 제n+w 권선은 서로 쌍을 이루며 상기 슬롯의 반경방향으로 인접한 두 레이어에 각각 인접하게 배치되고, 각 슬롯을 원주방향으로 이동하면서 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 고정자 코일의 권선방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1-1단계는 상기 제n 권선의 일측 단부를 상기 고정자 코어의 일단부에서 돌출되도록 하여 리드선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자 코일의 권선방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1-2단계는, 상기 제n 권선의 돌출된 부분을 삼각형 형태로 구부리는 것을 특징으로 하는 고정자 코일의 권선방법.
15. 2개의 단부를 가지며 s개의 슬롯이 형성된 고정자 코어에 2w개의 권선을 ℓ개의 레이어로 권선하는 권선방법으로서,
    원주방향으로 이격 배치되며 반경방향으로 중첩되게 적층되는 직선권선부재와, 인접한 상기 직선권선부재를 연결하고 상기 고정자 코어의 2개 단부 중 어느 일 단부에서 교호적으로 돌출되도록 형성되는 권선연결부재가 일체형으로 구비되는 2w개의 권선을 ℓ개의 레이어로 권선하는 단계;
    코일삽입장치가 상기 ℓ개의 레이어로 권선된 권선조립체의 내부에 삽입되도록 상기 권선조립체를 상기 코일삽입장치의 외측 둘레에 장착하는 단계;
    상기 권선조립체가 상기 고정자 코어의 내부에 삽입되도록 상기 고정자 코어를 상기 권선조립체의 외측 둘레 주변에 배치하는 단계;
    상기 코일삽입장치에 의해 상기 권선조립체를 s개의 슬롯에 외측반경방향으로 동시에 삽입하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 권선은,
    상기 슬롯의 반경방향으로 인접한 두 레이어에 각각 인접하게 배치되고, 각 슬롯을 원주방향으로 이동하면서 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 제n 권선 및 제n+w 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정자 코일의 권선방법.

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