KR102213269B1 - 회전 전기 기계의 코일 절연 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 제안하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조는 종래의 절연 기술을 기반으로 하며, 특히 코일 권선이 관통하여 씌우는 철심 투스(tooth)는 부츠(boots)를 구비하지 않는 스트레이트 투스(straight-tooth) 구조이며, 나아가 코일 권선이 위치한 홈 개구 위치에 절연 효과를 구비한 요소를 추가함으로써 절연 효과를 향상시키는 동시에, 추가한 절연 요소를 통해 코일 권선이 패키징될 때 모터 에어갭과 이웃하는 위치 상의 내층 두께 크기를 확보함으로써 제품 품질을 향상시킨다.

Description

회전 전기 기계의 코일 절연 구조 {COIL INSULATION STRUCTURE OF ROTATING ELECTRICAL MACHINE}

본 발명은 회전 전기 기계의 절연 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조에 관한 것이다.

회전 전기 기계 코깅 토크(Cogging Torque)의 크기와 고정자 홈 개구 크기 사이에 존재하는 양의 상관관계는 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 익히 알고 있는 것이며, 비교적 작은 코깅 토크를 얻기 위해 부츠(boots)가 있는 고정자 투스(stator tooth)의 부츠 너비를 증가시켜 고정자 홈의 개구 크기를 축소시킬 수 있으나, 너무 작은 고정자 홈 개구는 고정자 코일 권선을 감는 데에 방해가 되기 때문에 자동 권선 장치를 통해서만 에나멜 선을 고정자 투스 상에 직접 감을 수 있다.

그러나, 이러한 자동 권선 기술은 권선 장치를 조작하기에 충분한 공간이 필요하기 때문에 홈 공간의 이용 측면에서 이상적이지 않으며, 이에 반해 외부에서 이미 사전에 감아놓은 권선에 곧바로 씌워 넣을 수 있는 부츠가 없는 고정자 투스 구조는 홈 공간의 이용률을 극대화해 부츠가 있는 고정자 투스 구조보다 더 높은 홈 충전율을 얻을 수 있다.

본 발명의 목적은 회전 전기 기계의 코일 절연 구조를 제공함으로써 절연 효과를 높이는 동시에 홈 충전율을 향상시키는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서 제안하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조는 종래의 절연 기술을 기반으로 하며, 특히 코일 권선이 관통하여 씌우는 철심 투스(tooth)는 부츠(boots)를 구비하지 않는 스트레이트 투스(straight-tooth) 구조이며, 나아가 코일 권선이 위치한 홈 개구 위치에 절연 효과를 구비한 요소를 추가함으로써 절연 효과를 향상시키는 동시에, 추가한 절연 요소를 통해 코일 권선이 패키징될 때 모터 에어갭과 이웃하는 위치 상의 내층 두께 크기를 확보함으로써 제품 품질을 향상시킨다.

상기 회전 전기 기계의 코일 절연 구조는 구체적인 기술내용에 있어서, 하나의 철심, 복수개의 코일 권선, 복수개의 제1 절연부재, 복수개의 제2 절연부재 및 실런트(sealant)를 포함한다. 여기에서 상기 철심은 고리형 요크(yoke)를 구비하며, 복수개의 길이가 같은 투스가 방사형으로 상기 요크의 내주 고리면에서 안쪽으로 돌출 연장되어, 서로 이웃하는 각 상기 투스 사이에 위치하고, 각각 코일 권선을 수용하기 위한 홈을 형성하고, 각 상기 투스는 구조적으로 종래 기술과 같은 부츠의 구조를 구비하지 않기 때문에, 각 상기 홈의 개구 너비와 홈 자체의 너비가 서로 비슷해 외부에서 이미 감긴 코일 권선을 씌워 넣기가 용이하다.

각 상기 제1 절연부재는 각 상기 홈 내에 각각 위치하며, 각 상기 코일 권선과 각 상기 요크 사이, 및 각 상기 코일 권선과 각 상기 투스 사이에 위치한다.

각 상기 제2 절연부재는 상기 홈의 홈 개구측에 각각 위치하고, 일측이 이웃하는 상기 코일 권선의 일측에 부착된다.

상기 실런트는 각 상기 홈 내에 주입하여 상기 코일 권선을 상기 철심 상에 패키징하고, 각 상기 코일 권선에 위치하며 상기 요크 곡률 중심 일측에 가까운 내층 두께는 상기 제2 절연부재 각각의 두께에서 결정한다.

더 나아가, 각 상기 제2 절연부재는 각각 하나의 절연시트를 구비하고, 2개의 삽입시트는 각각 상기 절연시트의 양측에 돌출 설치되어 대응하는 상기 홈 내에 삽입되고, 대응하는 상기 코일 권선과 홈벽 사이에 위치한다. 여기에서 상기 절연시트의 시트체 두께는 상기 내층 두께를 결정하는 데 사용된다.

또한, 홈 충전율을 향상시키고 상기 내층에 일정한 두께를 확보하기 위하여, 상기 홈 내에 위치하는 상기 제1 절연부재의 시트체 두께를 상기 절연시트의 시트체 두께보다 작게 할 수 있다.

더 나아가 절연 효과를 향상시키기 위하여, 상기 각 제2 절연부재와 각 상기 코일 권선 사이에 각각 제3 절연부재를 추가 설치할 수 있다.

여기에서, 상기 요크의 축방향을 따라 각 상기 제3 절연부재의 길이는 각 상기 투스의 높이보다 크고, 각 상기 절연부재 장축 양단은 각 상기 투스 밖으로 돌출 연장된다. 또한 각 상기 제3 절연부재 장축 양단의 시트체 너비를 상기 절연시트의 시트체 너비보다 크게 만들 수도 있다.

조립가공의 실시 측면에 있어서, 상기 실런트로 충전 패키징을 진행하기 전에 각 상기 제2 절연부재로 각 상기 코일 권선에 방사 방향의 외력을 가해, 상기 요크 곡률 중심에서 먼 각 상기 코일 권선의 다른 일측에서 상기 요크 내주 고리면으로 이동하도록 만들어 홈 충전율을 향상시킨다.

여기에서, 상기 방사 방향 외력은 상기 철심 내로 관통 연장하는 고정 장치에서 제공한다.

여기에서, 상기 고정 장치는 기둥형이며 원주측 기둥면이 각 상기 제2 절연부재에 부착된다.

본 발명의 유익한 효과는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조를 제공함으로써, 절연 효과를 높이는 동시에 홈 충전율을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예에 있어서 제1 절연부재의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예에 있어서 제2 절연부재의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예에 있어서 코일 권선과 제1 절연부재 및 제2 절연부재 간 결합을 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예의 국부적 단면도이며, 고정 장치로 실런트 주입을 진행하기 전의 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예의 국부적 단면도이며, 고정 장치를 철심에 삽입하고 코일 권선 내를 미는 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예의 국부적 단면도이며, 고정 장치로 실런트 주입을 진행하는 상태를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 비교적 바람직한 제2 실시예에 있어서 제1 절연부재, 제2 절연부재 및 제3 절연부재의 부품 결합 사시도이다.
도 10은 본 발명의 비교적 바람직한 제2 실시예에 있어서 제1 절연부재, 제2 절연부재 및 제3 절연부재의 부품 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 비교적 바람직한 제3 실시예에 있어서 제1 절연부재, 제2 절연부재 및 제3 절연부재의 부품 결합 사시도이다.
도 12는 본 발명의 비교적 바람직한 제3 실시예에 있어서 제1 절연부재, 제2 절연부재 및 제3 절연부재의 부품 분해 사시도이다.

먼저, 도 1 내지 도 5에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 제1 실시예에서 제공하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조(10)는 주로 하나의 철심(20), 복수개의 코일 권선(30), 복수개의 제1 절연부재(40), 복수개의 제2 절연부재(50)를 포함한다.

상기 철심(20)은 공지된 규소강판을 적층하여 구성한 철심 기술과 동일하게 둥근 관 모양의 요크(yoke)(21)를 구비하며, 복수개의 투스(tooth)(22)는 방사형으로 각각 상기 요크(21)의 내주 고리면에서 중심으로 적당한 길이로 연장되고, 구조적으로 연장 말단에 부츠(boots)가 설치되는 구성을 구비하지 않기 때문에, 이웃하는 투스(22) 사이에 각각 형성되는 홈(23)의 개구 너비를 홈 자체의 너비와 비슷하게 하고, 코일 권선(30)이 상기 철심(20) 바깥에 미리 감기도록 한 후 다시 각 상기 투스(22) 상을 관통하여 씌우고, 양측 홈의 공간에서 수용한다.

각 상기 코일 권선(30)은 각 상기 투스(22)의 크기에 따라 자동화 설비나 수작업 방식을 통해 사전에 에나멜 선으로 감는다.

도 3에서 도시하는 바와 같이, 각 상기 제1 절연부재(40)는 절연지를 전단 가공하여 ㄷ형 시트 모양으로 성형한 것이며, 그 형상 및 크기는 각 상기 홈(23) 내에 삽입하기에 적당하고, 각 상기 홈(23)의 홈 바닥측 상에 지지되고, 홈 내의 상기 코일 권선(30)과 상기 요크(21) 사이 및 상기 코일 권선(30)과 이웃하는 투스(22) 사이에 위치하며, 상기 제1 절연부재(40)를 통해 절연 효과를 얻을 수 있다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 각 상기 제2 절연부재(50)는 절연지를 전단 가공하여 ㄷ형 시트 모양으로 성형한 것이며, 각각 길이가 투스 높이와 비슷하고 직사각형 시트 모양의 절연시트(51) 및 상기 절연시트(51) 단축 양단에 돌출 연장되는 삽입시트(52)를 구비하고, 이와 같은 구조는 각 상기 제2 절연부재(50)가 각 상기 삽입시트(52)로 대응하는 홈(23) 내에 각각 삽입하기 용이하도록 만들며, 상기 코일 권선(30)과 상기 제1 절연부재(40) 사이에 각각 위치하고, 삽입으로 일시적 결합이 이루어졌을 때 동시에 상기 절연시트(51)가 홈 개구를 폐쇄하도록 만들며, 일측 시트면(511)이 서로를 향하며 상기 코일 권선(30) 상에 부착되고, 각 상기 제2 절연부재(50)는 각 상기 코일 권선(40)에 대해 회전 전기 기계에 대응하는 에어갭이 위치한 측방향 위치 상에서, 절연을 형성한다.

도 5에서 도시하는 바와 같이, 각 상기 코일 권선(30)을 각각 상기 투스(22) 상에 관통하여 씌우고, 각 상기 제1 절연부재(40)와 각 상기 제2 절연부재(50)에서 절연을 제공한 후, 기둥형의 고정 장치(60)를 상기 철심(20) 내에 삽입하고, 상기 고정 장치(60)의 원주측 기둥면을 각 상기 절연시트(51)의 다른 일측 시트면(512) 상에 부착하며, 동시에 각 상기 절연시트(51)를 통해 방사 방향으로 추력을 가하고, 각 상기 코일 권선(30)을 상기 요크(21) 방향으로 밀어 홈 공간에 수용시킴으로써 최고의 홈 충전율을 얻는다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 에폭시 수지와 같은 공지된 실런트(70) 물품을 각 상기 홈(23) 내에 주입하여 각 상기 코일 권선(30)을 패키징하고, 이와 동시에 각 상기 절연시트(51)를 통해 상기 고정 장치(60)와 각 상기 코일 권선(30) 사이에 형성되는 간격은, 상기 실런트(70)로 패키징을 완료한 후, 각 상기 코일 권선(30)에 대응하여 상기 요크(21) 곡률 중심 일측에서의 가까운 내층(71) 두께가 상기 절연시트(51)의 상기 요크(21) 방사 방향에 대응하는 두께 이상이 되도록 함으로써, 각 상기 코일 권선(30)이 패키징 보호 효과를 받아 강화되도록 보장할 수 있다.

더욱 상세하게는, 홈 공간을 최대한 코일 권선을 수용하는 용도로 사용하기 위하여 상기 제1 절연부재(40)의 종이 두께를 최소화할 수 있다. 또한 상기 절연시트(51)는 절연 효과를 제공하는 것 외에도, 상기 내층(71) 두께를 조절하는 목적도 있으며, 그 두께가 홈 충전율에 미치는 영향이 비교적 적기 때문에 그 두께는 실제 수요에 따라 설정할 수 있는데, 예를 들어 상기 절연시트(51)의 두께는 상기 제1 절연부재(40)의 두께보다 두꺼울 수 있다.

절연 효과를 더욱 향상시키기 위하여, 본 발명은 비교적 바람직한 제2 실시예와 제3 실시예에서 각각 제3 절연부재(80a)(80b)를 추가하여, 코일 권선의 절연 효과를 향상시키는 데 사용하였다.

도 9 및 도 10에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 제2 실시예에서 추가한 복수개의 제3 절연부재(80a)는 각각 투스 높이보다 큰 시트 모양체이고, 각각 대응하는 각 상기 절연시트(51a)의 일측 시트면(511a) 상에 부착되어 상기 일측 시트면(511a)을 대체하여 대응하는 각 상기 코일 권선에 부착되며, 동시에 장축 양단이 각 상기 투스 바깥으로 돌출 연장되어 각 상기 코일 권선에 더욱 큰 범위의 절연 보호 효과를 제공한다.

도 11 및 도 12에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 비교적 바람직한 제3 실시예에서 추가하는 복수개의 제3 절연부재(80b)는 그 구조가 상기 제2 실시예와 대체적으로 일치하며, 차이점은 본 실시예의 경우 각 상기 제3 절연부재(80b) 장축 양단(801b)의 시트체 너비를 각 상기 절연시트(51b)의 시트체 너비보다 각각 크게 함으로써 코일 권선에 대한 절연 효과를 더욱 강화시킨다는 것이다.

10: 회전 전기 기계의 코일 절연 구조
20: 철심
21: 요크
22: 투스
23: 홈
30: 코일 권선
40: 제1 절연부재
50: 제2 절연부재
51, 51a, 51b: 절연시트
511, 511a: 일측 시트면
512: 다른 일측 시트면
52: 삽입시트
60: 고정 장치
70: 실런트
71: 내층
80a, 80b: 제3 절연부재
801b: 장축 양단

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 회전 전기 기계의 코일 절연 구조에 있어서,
   고리형 요크를 구비하며, 복수개의 투스가 방사형으로 상기 요크의 내주 고리면에서 안쪽으로 돌출 연장되고, 복수개의 홈이 이웃하는 투스 사이에 각각 위치하고, 각 상기 투스의 자유말단에 부츠가 설치되는 철심;
   각 상기 투스 상을 각각 씌우며 설치되고, 이웃하는 홈 내에 위치하는 복수개의 고리형 코일 권선;
   각 상기 홈 내에 각각 위치하고, 각 상기 코일 권선과 각 상기 요크 사이, 및 각 상기 코일 권선과 각 상기 투스 사이에 위치하는 복수개의 시트형 제1 절연부재;
   각 상기 홈 내에 주입하여, 상기 코일 권선을 상기 철심 상에 패키징하는 실런트; 및
   상기 홈의 개구에 각각 위치하고, 일측이 이웃하는 상기 코일 권선의 일측에 부착되는 복수개의 제2 절연부재;를 포함하여 이루어지되,
   상기 실런트는 각 상기 코일 권선에 위치하고 상기 요크 곡률 중심 일측에 가까운 내층 두께가 상기 제2 절연부재 각각의 상기 요크의 방사 방향에 대응하는 두께 이상이며,
   각 상기 제2 절연부재는 각각 하나의 절연시트를 구비하고, 2개의 삽입시트는 각각 상기 절연시트의 양측에 돌출 설치되어 대응하는 상기 홈 내에 삽입되고, 대응하는 상기 코일 권선과 홈벽 사이에 위치하며,
   상기 절연시트의 시트체 두께는 상기 내층 두께를 결정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 내층 두께는 상기 절연시트의 시트체 두께 이상인 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
5. 회전 전기 기계의 코일 절연 구조에 있어서,
   고리형 요크를 구비하며, 복수개의 투스가 방사형으로 상기 요크의 내주 고리면에서 안쪽으로 돌출 연장되고, 복수개의 홈이 이웃하는 투스 사이에 각각 위치하고, 각 상기 투스의 자유말단에 부츠가 설치되는 철심;
   각 상기 투스 상을 각각 씌우며 설치되고, 이웃하는 홈 내에 위치하는 복수개의 고리형 코일 권선;
   각 상기 홈 내에 각각 위치하고, 각 상기 코일 권선과 각 상기 요크 사이, 및 각 상기 코일 권선과 각 상기 투스 사이에 위치하는 복수개의 시트형 제1 절연부재;
   각 상기 홈 내에 주입하여, 상기 코일 권선을 상기 철심 상에 패키징하는 실런트; 및
   상기 홈의 개구에 각각 위치하고, 일측이 이웃하는 상기 코일 권선의 일측에 부착되는 복수개의 제2 절연부재;를 포함하여 이루어지되,
   상기 실런트는 각 상기 코일 권선에 위치하고 상기 요크 곡률 중심 일측에 가까운 내층 두께가 상기 제2 절연부재 각각의 상기 요크의 방사 방향에 대응하는 두께 이상이며,
   각 상기 제2 절연부재는 각각 하나의 절연시트를 구비하고, 2개의 삽입시트는 각각 상기 절연시트의 양측에 돌출 설치되어 대응하는 상기 홈 내에 삽입되고, 대응하는 상기 코일 권선과 홈벽 사이에 위치하며,
   각 상기 제2 절연부재와 각 상기 코일 권선 사이에 각각 위치하는 복수개의 시트형의 제3 절연부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 요크의 축방향을 따라 각 상기 제3 절연부재의 길이는 각 상기 투스의 높이보다 크고, 각 상기 절연부재 장축 양단은 각 상기 투스 밖으로 돌출 연장되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
7. 제6항에 있어서,
   각 상기 제3 절연부재 장축 양단의 시트체 너비를 상기 절연시트의 시트체 너비보다 큰 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
8. 회전 전기 기계의 코일 절연 구조에 있어서,
   고리형 요크를 구비하며, 복수개의 투스가 방사형으로 상기 요크의 내주 고리면에서 안쪽으로 돌출 연장되고, 복수개의 홈이 이웃하는 투스 사이에 각각 위치하고, 각 상기 투스의 자유말단에 부츠가 설치되는 철심;
   각 상기 투스 상을 각각 씌우며 설치되고, 이웃하는 홈 내에 위치하는 복수개의 고리형 코일 권선;
   각 상기 홈 내에 각각 위치하고, 각 상기 코일 권선과 각 상기 요크 사이, 및 각 상기 코일 권선과 각 상기 투스 사이에 위치하는 복수개의 시트형 제1 절연부재;
   각 상기 홈 내에 주입하여, 상기 코일 권선을 상기 철심 상에 패키징하는 실런트; 및
   상기 홈의 개구에 각각 위치하고, 일측이 이웃하는 상기 코일 권선의 일측에 부착되는 복수개의 제2 절연부재;를 포함하여 이루어지되,
   상기 실런트는 각 상기 코일 권선에 위치하고 상기 요크 곡률 중심 일측에 가까운 내층 두께가 상기 제2 절연부재 각각의 상기 요크의 방사 방향에 대응하는 두께 이상이며,
   상기 실런트로 충전 패키징을 진행하기 전에, 각 상기 제2 절연부재로 각 상기 코일 권선에 방사 방향의 외력을 가해, 상기 요크 곡률 중심에서 먼 각 상기 코일 권선의 다른 일측에서 상기 요크 내주 고리면으로 이동하도록 만들어 홈 충전율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
9. 제8항에 있어서,
   상기 방사 방향 외력은 상기 철심 내로 관통 연장하는 고정 장치에서 제공하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.
10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 장치는 기둥형이며, 원주측 기둥면이 각 상기 제2 절연부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계의 코일 절연 구조.

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