KR102218007B1 - 압축기, 그에 포함되는 전동기 및 전동기의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전동기는 중공이 형성된 고정자, 권선이 상기 고정자에 감겨 형성되는 복수의 코일 및 상기 고정자를 상기 코일로부터 절연시키는 절연체를 포함하는 고정자 어셈블리, 상기 중공에 삽입되고, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 복수의 극을 포함하고, 상기 극의 중심의 외곽선의 곡률 반경과 상기 극의 가장자리의 외곽선의 곡률 반경이 서로 상이할 수 있다.

Description

압축기, 그에 포함되는 전동기 및 전동기의 제조 방법{COMPRESSOR, MOTOR INCLUDED THEREIN AND MANUFACTURING METHOD OF MOTOR}

개시된 발명은 압축기 및 그에 포함되는 전동기에 관한 것으로써, 권선을 효과적으로 정리하는 버스바 어셈블리를 포함하는 압축기, 그에 포함되는 전동기 및 전동기의 제조 방법에 관한 발명이다.

압축기는 냉장고, 공기조화기 등의 냉각 장치에서 증발된 냉매를 압축하는 장치이다. 특히, 압축기는 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동으로 기상 냉매를 압축하는 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와 편심된 회전자가 실린더 내면을 일정 편심로를 따라 회전하며 흡입한 기상 냉매를 압축하는 회전식 압축기(rotary compressor)를 포함할 수 있다.

또한, 압축기는 피스톤의 왕복 운동 또는 편심된 회전자의 회전 운동을 생성하기 위하여 전동기를 이용한다.

이와 같은 전동기는 외부 지지체에 고정되어 회전하는 자기장을 생성하는 고정자와 고정자가 생성하는 회전하는 자기장에 따라 회전하는 회전자를 포함한다.

또한, 고정자에는 회전하는 자기장을 생성하기 위하여 마련되는 코일이 마련된다. 이와 같은 코일은 자성물질로 구성된 고정자의 티스에 권선을 감아 형성된다.

그러나, 각각의 코일을 형성하는 권선의 개수는 티스의 개수에 따라 증가하는 반면 각각의 코일에 전류를 공급하는 입력단자의 개수는 2 내지 3개로 한정된다. 예를 들어, 9슬롯 3상 전동기의 경우, 코일의 개수는 9개인데 비하여 입력단자의 개수는 3개로 한정된다.

이와 같이 코일의 개수와 입력단자의 개수가 일치하지 않아 동일한 상을 갖는 코일을 형성하는 권선을 서로 결선하는 작업이 요구된다.

기존에는 사람이 직접 동일한 상을 갖는 코일을 형성하는 권선을 서로 결선시켰으나, 소형 전동기의 경우 결선된 권선을 정리하기 곤란하며 특히, 사람의 착오에 의하여 잘못된 권선을 서로 결선하는 등의 신뢰성에 문제가 있었다.

개시된 발명의 일 측면은 상술한 문제를 해결하기 위하여 동일한 상을 갖는 코일의 권선을 서로 연결하되 소형화가 가능한 고정자를 제공하고자 한다.

개시된 발명의 일 측면에 따른 전동기는 중공이 형성된 고정자, 권선이 상기 고정자에 감겨 형성되는 복수의 코일 및 상기 고정자를 상기 코일로부터 절연시키는 절연체를 포함하는 고정자 어셈블리, 상기 중공에 삽입되고, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 복수의 극을 포함하고, 상기 극의 중심의 외곽선의 곡률 반경과 상기 극의 가장자리의 외곽선의 곡률 반경이 서로 상이할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 회전자의 극은 상기 회전자의 원주 방향을 따라 상기 제1 영역과 상기 제2 영역으로 구획되고, 상기 제1 영역의 외곽선의 곡률 반경은 상기 제2 영역의 외곽선의 곡률 반경보다 클 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 고정자는 환형의 고정자 본체, 상기 고정자 본체로부터 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 티스를 포함하고, 상기 티스는 상기 티스로부터 원주 방향으로 방향으로 돌출되어 형성된 티스 슈와 상기 티스로부터 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 티스 돌기를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 회전축을 중심으로 상기 제1 영역의 양단이 이루는 각도는 상기 회전축을 중심으로 상기 티스 슈의 양단이 이루는 각도보다 작을 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 회전축을 중심으로 상기 제1 영역의 양단이 이루는 각도는 상기 회전축을 중심으로 상기 티스 돌기의 양단이 이루는 각도보다 클 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 복수의 코일와 외부 구동 회로를 연결하는 버스바 어셈블리를 더 포함하고, 상기 버스바 어셈블리는 반경이 상이한 동심원의 원호 형상을 갖는 복수의 버스바와 상기 복수의 버스바를 수용하고 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키는 버스바 하우징을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 복수의 버스바는 상기 복수의 버스바를 상기 버스바 하우징의 최내각 또는 최외각으로 연장하는 버스바 연장부, 상기 버스바 연장부의 말단에 마련되어 상기 권선과 연결되는 권선 결합부를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 권선 결합부는 중앙에 결합 돌출부가 형성된 폴디드 플레이트를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 권선 결합부는 상기 복수의 권선과 전기적으로 접촉하는 권선 스트립퍼, 상기 권선 스트립퍼를 지지하는 스트립퍼 지지체, 상기 복수의 권선을 상기 권선 스트립퍼에 고정시키는 권선 고정부재를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 버스바 하우징은 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키고, 반경이 서로 상이한 복수의 환형 격벽을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 버스바 하우징은 상기 버스바 하우징을 상기 고정자 어셈블리에 결합시키는 고정자 후크를 포함하고, 상기 절연체는 상기 고정자 후크에 대응하는 위치에 마련되어 상기 고정자 후크와 결속되는 후크 걸림부를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 절연체는 상기 복수의 권선을 1차 절곡시키는 권선 가이드 바를 포함하고, 상기 버스바 하우징은 상기 복수의 권선을 2차 절곡시키는 권선 가이드 홈을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 버스바 어셈블리는 상기 버스바 하우징의 상측을 덮는 버스바 하우징 커버를 더 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 버스바 하우징은 상기 버스바 하우징 커버를 결합 위치에 고정시키는 커버 후크 및 상기 버스바 하우징 커버를 결합 위치까지 안내하는 커버 가이드 바를 포함하고, 상기 버스바 하우징 커버는 상기 커버 가이드 바에 대응되는 위치에 커버 가이드 홈이 형성될 수 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따른 전동기의 제조 방법은 복수의 버스바를 구비한 버스바 어셈블리와 복수의 코일을 구비한 고정자 어셈블리를 포함하는 전동기의 제조 방법에 있어서, 상기 버스바 어셈블리에 형성된 고정자 후크를 고정자 어셈블리에 형성된 후크 걸림부에 결속시키고, 상기 권선을 상기 복수의 버스바와 연결된 폴디드 플레이트에 융착시키는 것을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 제조 방법은 상기 복수의 코일과 연결된 권선을 상기 고정자 어셈블리에 형성된 권선 가이드 바의 외면을 따라 1차 절곡시키고;

상기 권선을 상기 버스바 어셈블리에 형성된 권선 가이드 홈의 외면을 따라 2차 절곡시키는 것을 더 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 권선을 상기 폴디드 플레이트에 융착시키는 것은 상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트를 상기 폴디드 플레이트의 양측에서 가압하고, 상기 권선의 피복을 제거하기 위하여 상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트에 제1 용접 전류를 공급하고, 상기 권선과 상기 폴디드 플레이트를 융착시키기 위하여 상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트에 제2 용접 전류를 공급하는 것을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 제1 용접 전류 및 상기 제2 용접 전류는 펄스 형태를 갖으며, 상기 제1 용접 전류와 상기 제2 용접 전류의 크기 및 펄스 폭은 동일할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 제1 용접 전류 및 상기 제2 용접 전류는 펄스 형태를 갖으며, 상기 제2 용접 전류의 크기 및 펄스 폭은 상기 제1 용접 전류의 크기 및 펄스 폭보다 클 수 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따른 압축기는 냉매를 압축하는 압축부, 상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 전동기를 포함하되, 상기 전동기는 중공이 형성된 고정자, 권선이 상기 고정자에 감겨 형성되는 복수의 코일 및 상기 고정자를 상기 코일로부터 절연시키는 절연체를 포함하는 고정자 어셈블리, 상기 중공에 삽입되고, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자, 상기 복수의 코일와 외부 구동 회로를 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하고, 상기 버스바 어셈블리는 반경이 상이한 동심원의 원호 형상을 갖는 복수의 버스바와 상기 복수의 버스바를 수용하고 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키는 버스바 하우징을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 복수의 버스바는 상기 복수의 버스바를 상기 버스바 하우징의 최내각 또는 최외각으로 연장하는 버스바 연장부, 상기 버스바 연장부의 말단에 마련되어 상기 권선과 연결되는 권선 결합부를 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 압축부는 상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더, 상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤, 상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함할 수 있다.

실시 형태에 따라 상기 롤링 피스톤은 상기 회전축에 대하여 편심회전하며 상기 압축실 내부의 냉매를 압축할 수 있다.

개시된 발명의 일 측면에 의하면 동일한 상을 갖는 코일의 권선을 서로 연결하는 버스바 어셈블리를 이용함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 개시된 발명의 다른 일 측면에 의하면 서로 다른 상을 코일과 연결되는 복수의 버스바를 반경이 서로 다른 동심원 상에 배치함으로써 버스바 어셈블리의 소형화를 달성할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 의한 압축기의 구성을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 압축기의 압축부를 도시한다.
도 3은 도 2의 C-C'의 단면을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한다.
도 7은 도 6의 A-A' 방향의 단면을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 고정자 어셈블리의 구성을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리와 고정자 어셈블리가 결합되는 것을 도시한다.
도 10은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리에 권선이 연결되는 것을 도시한다.
도 11은 도 10의 B 영역을 확대하여 도시한다.
도 12는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 권선과 권선 결합부를 결합시키는 결합 공정을 도시한다.
도 13은 도 12에 도시된 결합 공정에 포함된 압착 공정을 도시한다.
도 14는 도 12에 도시된 결합 공정에 포함된 용접 공정을 도시한다.
도 15는 도 14에 도시된 용접 공정 중에 공급되는 전류의 프로파일을 도시한다.
도 16은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 권선 결합부의 다른 적용 예를 도시한다.
도 17은 다른 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시한다.
도 18은 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시한다.
도 19는 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한다.
도 20은 또 다른 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시한다.
도 21은 또 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시한다.
도 22는 또 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한다.
도 23은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 회전자와 고정자를 도시한다.
도 24는 도 23에 도시된 회전자의 단면을 도시한다.
도 25는 도 24에 도시된 C영역을 확대 도시한다.
도 26은 도 23에 도시된 고정자의 단면을 도시한다.
도 27은 도 26에 도시된 D영역을 확대 도시한다.
도 28은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 회전자와 고정자의 단면을 도시한다.
도 29는 종래 기술에 의한 전동기의 역기전력과 일 실시예에 의한 전동기의 역기전력을 도시한다.
도 30는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 고정자에 작용하는 노달 포스(절점력)을 도시한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 일 실시예에 압축기 및 그에 포함되는 전동기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 의한 압축기의 구성을 도시하며, 도 2는 일 실시예에 의한 압축기의 압축부를 도시하고, 도 3은 도 2의 C-C'의 단면을 도시한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 압축기(1)는 어큐뮬레이터(2)와 근접하여 마련되며, 외관을 형성하는 케이싱(10), 케이싱(10)의 내측 상부에 설치되는 전동기(100), 케이싱(10)의 내측 하부에 설치되며 전동기(100)와 회전축(A)을 통해 연결되는 압축부(30)를 구비할 수 있다.

또한, 케이싱(10)의 내부에는 압축부(30)에서 압축된 고압의 기상 냉매를 수용하는 냉매 수용부(11)와 전동기(100)의 회전을 원활하게 하고 케이싱(10) 내부의 온도를 저하시키는 압축기 오일을 수용하는 압축기 오일 수용부(13)이 마련된다.

또한, 압축기 오일 수용부(13)의 상부에는 압축기 오일이 압축부(30)로 유입될 수 있도록 압축기 오일 유입구(13a)가 마련된다.

압축부(30)는 케이싱(10) 내부에 마련되어 상호 구획된 압축공간(50, 52)을 가지는 복수의 실린더(32, 34), 복수의 실린더(32, 34) 각각의 상하를 복개(覆蓋)하여 함께 압축공간(50, 52)을 형성하는 복수의 베어링 플레이트(40, 42, 44)를 포함할 수 있다.

복수의 실린더(32, 34)는 내부에 형성되는 압축공간(50, 52), 압축공간(50, 52)에서 서로 다른 중심을 가지고 선회 운동하는 롤링 피스톤(60, 62), 롤링 피스톤(60, 62)의 외주에 접하고 압축공간(50, 52)을 흡입실(54)과 압축실(55)로 구획하는 베인(71, 81), 베인(71, 81)이 진퇴하도록 압축공간(50, 52)의 외측을 향해 함몰되어 형성되는 베인 챔버(70, 80)를 포함한다.

실린더(32, 34)는 제1 압축공간(50)이 형성된 제1 실린더(32), 제1 실린더(32)의 하부에 배치되며 제2 압축공간(52)이 형성되는 제2 실린더(34)를 포함할 수 있다. 도면은 2개의 실린더(23, 34)를 포함하는 압축기(1)를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 압축기(1)는 1개 또는 3개 이상의 실린더를 포함할 수 있다.

베어링 플레이트(40, 42, 44)는 복수의 실린더(32, 34) 각각의 상하를 복개(覆蓋)하여 함께 압축공간(50, 52)을 형성한다.

제1 실린더(32)와 제2 실린더(34)의 사이에 마련되는 제2 베어링 플레이트(42), 제1 실린더(32)의 상부에 마련되어 제1 압축공간(50)의 상측 개구를 폐쇄하는 제1 베어링 플레이트(40), 제2 실린더(34)의 하부에 각각 마련되어 제2 압축공간(352)의 하측 개구를 폐쇄하는 제3 베어링 플레이트(44)를 포함할 수 있다. 또한, 베이링 플레이트(40, 42, 44)는 전동기(100)의 회전축(A)을 지지한다.

제1 실린더(32)와 제2 실린더(34) 각각에는 제1 압축공간(50)과 제2 압축공간(52)로 기상 냉매가 유입될 수 있도록 제1 흡입배관(90) 및 제2 흡입배관(92)과 각각 연결되는 제1 흡입구(91) 및 제2 흡입구(93)가 형성된다.

제1 베어링 플레이트(40)과 제3 베어링 플레이트(44) 각각에는 제1 압축공간(50) 및 제2 압축공간(52) 내부에서 압축된 기상 냉매가 케이싱(10) 내부로 토출되도록 하는 제1 토출구(94) 및 제2 토출구(95)가 형성된다. 압축기(1)가 가동될 때 케이싱(10) 내부는 토출구(94, 95)들을 통해 배출되는 압축기상 냉매에 의해 고압으로 유지되고, 케이싱(10) 내부의 압축 기상 냉매는 케이싱(10) 상부에 마련된 배출배관(96)을 통해 외부로 배출된다.

제1 롤링 피스톤(60)과 제2 롤링 피스톤(62)은 전동기(100)의 회전축(A)과 결합하며, 자세하게는 서로 다른 중심을 가지고 결합이 될 수 있다. 이러한 구성을 통해 압축공간(50, 52)상에서 제1 롤링 피스톤(60)과 제2 롤링 피스톤(62)는 편심 회전하며 기상 냉매를 압축할 수 있다.

베인(71, 81)은 제1 실린더(32)에 구비되는 제1 베인(71)과 제2 실린더(34)에 구비되는 제2 베인(81)으로 구성되며, 롤링 피스톤(60, 62)의 외주에 접하도록 마련되어 압축공간(50, 52)을 각각 흡입실(54)과 압축실(55)로 구획한다.

베인 챔버(70, 80)는 압축공간(50, 52)의 외측을 향해 함몰되어 형성되며, 제1 실린더(32)에 구비되는 제1 베인 챔버(70)와 제2 실린더(34)에 구비되는 제2 베인 챔버(80)를 한다.

제1 베인 챔버(70)는 제1 롤링 피스톤(60)에 접하게 구성되는 제1 베인(71)이 제1 롤링 피스톤(60)의 회전과 함께 진퇴 운동할 수 있도록 제1 베인(71)을 가이드하는 제1 베인 가이드(72)와 제1 베인(71)이 제1 압축공간(50)을 구획할 수 있도록 제1 베인(71)을 제1 롤링 피스톤(60)을 향하여 가압하는 제1 베인 스프링(74)이 설치되는 제1 베인 스프링 수용부(73)를 포함한다.

또한, 제2 베인 챔버(80)는 제2 압축공간(52)의 외측을 향해 함몰 형성되어 제2 베인(81)을 가이드하는 제2 베인 가이드(82)와, 제2 베인(81)이 제2 압축공간(52)을 구획할 수 있도록 제2 베인(81)을 제2 롤링 피스톤(62)쪽으로 가압하는 제2 베인 스프링(84)이 설치되는 제2 베인 스프링 수용부(83)를 포함한다.

이상에는 회전형 압축기를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 개시된 발명은 왕복동형 압축기에도 적용 가능하다.

도 4는 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시한다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 의한 전동기(100)는 회전자(110)와 고정자(200, 300)를 포함하며, 고정자(200, 300)는 버스바 어셈블리(busbar assembly) (200) 및 고정자 어셈블리(300)를 포함한다.전동기(100)는 회전자(110), 고정자 어셈블리(stator assembly)(300) 및 버스바 어셈블리(busbar assembly)(200)를 포함한다.

회전자(110)는 회전축(A)을 중심으로하는 원통형상의 회전자 본체(111)와 회전자 본체(111) 내부에 매립되어 자기장을 생성하는 영구 자석(112)을 포함한다. 도 4는 회전자 본체(111) 내부에 매립된 영구 자석(112)을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 회전자 본체(111)의 외주면을 따라 영구 자석이 배치될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시한고, 도 6은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한고, 도 7은 도 6의 A-A' 방향의 단면을 도시한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 버스바 어셈블리(200)는 코일을 형성하는 권선을 외부 구동 회로(미도시)와 연결시키는 버스바 터미널(240), U상, V상, W상 및 공통점(common neutral point)에 따라 코일을 전기적으로 결합시키는 버스바 그룹(211, 212, 213, 214: 210), 버스바 그룹(210)를 수용하는 버스바 하우징(220), 버스바 하우징(220)의 상측을 덮는 버스바 하우징 커버(230)를 포함한다.

버스바 터미널(240)은 도 4에 도시된 바와 같이 고정자 어셈블리(300)에 포함된 코일을 외부로 연장시키는 리드 와이어(lead wire)(241), 외부 구동 회로(미도시)와 결합하는 터미널 결합 단자(243)를 포함한다.

리드 와이어(241)의 일단은 터미널 결합 단자(243)와 결합되고, 타단은 버스바 하우징 커버(230)와 결합된다. 또한, 일 실시예에 의한 전동기(100)가 3상 전동기를 구성하는 경우, 리드 와이어(241)는 U상 와이어, V상 와이어 및 W상 와이어를 포함할 수 있다.

터미널 결합 단자(243)는 리드 와이어(241)의 일단에 마련되어, 리드 와이어(241)에 의하여 외부로 연장된 코일이 외부 구동 회로(미도시)와 결합되도록 한다. 또한, 일 실시예에 의한 전동기(100)가 3상 전동기를 구성하는 경우, 터미널 결합 단자(241)는 U상 단자, V상 단자 및 W상 단자를 포함할 수 있다.

버스바 그룹(210)은 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 동심원의 원호(circular arc) 형상을 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(211, 212, 213, 214)를 포함하며, 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)는 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)는 용이하게 원호 형상을 구성할 수 있도록 상술한 동심원의 중심축 방향의 폭(도 5를 기준으로 세로)이 동심원의 반경 방향의 폭(도 5를 기준으로 가로)보다 넓다.

각각의 버스바(211, 212, 213, 214)은 후술할 고정자 어셈블리(300, 도 4 참조)의 코일을 형성하는 권선과 연결되는 권선 결합부(215), 권선 결합부(215)를 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)로부터 버스바 하우징(220)의 외주면까지 연장시키는 버스바 연장부(216), 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)와 리드 와이어(111)를 결합하는 터미널 결합부(217)를 포함한다.

권선 결합부(215)는 도 6에 도시된 바와 같이 버스바 연장부(216)에 의하여 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)로부터 방사 방향으로 연장되어 버스바 하우징(220) 외측에 마련된다.

터미널 결합부(217)는 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)의 일단이 반경 방향 또는 방사 방향으로 절곡되어 형성되며, 리드 와이어(111)와 결합된다.

제1 버스바(211)는 제1 반경을 갖는 원의 원호 형상을 가지며, 버스바 그룹(210)의 최외각에 배치될 수 있다.

또한, 제1 버스바(211)는 권선의 공통점(common neutral point)을 형성할 수 있으며, 적어도 6개의 권선 결합부(215)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 고정자(310)가 9개의 티스와 슬롯을 포함하고 고정자(310)의 티스 각각에 하나의 권선이 감겨짐으로써 코일을 형성하는 병렬 권선 방식에 의하는 경우, 제1 버스바(211)는 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 권선의 일단과 연결되는 9개의 권선 결합부(215)를 포함할 수 있다.

또한, 제1 버스바(211)는 공통점을 형성하므로 터미널 결합부(217)를 포함하지 않을 수 이다.

제2, 제3 및 제4 버스바(212, 213, 214)는 각각 제2, 제3 및 제4 반경을 갖는 원의 원호 형상을 가진다. 또한, 제2, 제3 및 제4 버스바(212, 213, 214)는 버스바 그룹(210)의 외각으로부터 제2 버스바(212), 제3 버스바(213), 제4 버스바(214) 순으로 배치되며, 제4 버스바(214)가 버스바 그룹(210)의 최내각에 배치된다.

제2, 제3 및 제4 버스바(212, 213, 214) 각각은 U상, V상, W상을 형성할 수 있으며, 적어도 1개의 권선 결합부(215) 및 터미널 결합부(217)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 고정자(100)가 9개의 티스와 슬롯을 포함하고 고정자(100)의 티스 마다 단일의 권선이 코일을 형성하는 병렬 권선 방식에 의하는 경우, 제2, 제3 및 제4 버스바(212, 213, 214) 각각은 3개의 권선 결합부(215)를 포함할 수 있다.

버스바 하우징(220)은 도 5에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 원통 형상을 갖을 수 있다. 또한, 버스바 하우징(220)은 외측의 하우징 외주벽(221)과 내측의 하우징 내주벽(222)를 포함하며, 하우징 외주벽(221)과 하우징 내주벽(222) 사이에 버스바 그룹(210)을 수용한다.

또한, 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)를 절연시키기 위하여, 바스바 하우징(220)은 비전도성 물질로 구성될 수 있으며, 하우징 외주벽(221)과 하우징 내주벽(222) 사이에는 상술한 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(211, 212, 213, 214)를 분리시키는 환형 격벽(223)이 마련된다.

환형 격벽(223)은 제1 버스바(211)와 제2 버스바(212)를 분리시키는 제1 환형 격벽(223a), 제2 버스바(212)와 제3 버스바(213)를 분리시키는 제2 환형 격벽(223b), 제3 버스바(213)와 제4 버스바(214)를 분리시키는 제3 환형 격벽(223c)을 포함한다.

또한, 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)로부터 방사 방향으로 연장된 버스바 연장부(216)와 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)가 접촉되지 않도록 환형 격벽(223)은 그 높이가 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)의 높이보다 높게 마련될 수 있다.

버스바 그룹(210)이 버스바 하우징(220)에 안착되면 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(211, 212, 213, 214)은 환형 격벽(223)에 의하여 분리되어 배치된다.

또한, 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(211, 212, 213, 214)은 환형 격벽(223)에 의하여 서로 절연된다.

버스바 외주벽(221)의 외측에는 버스바 하우징(220)의 외주면을 따라 고정자 후크 바(226), 커버 후크 바(227)가 교대로 마련되고, 버스바 하우징(220)의 방사 방향으로 돌출되어 제1 가이드 플레이트(228)가 마련된다.

고정자 후크 바(226)와 커버 후크 바(227)는 버스 하우징(220)의 외주면을 따라 교대로 배치되며, 고정자 후크 바(226)와 커버 후크 바(227) 사이에는 제1 가이드 플레이트(228)가 배치된다.

고정자 후크 바(226)는 하우징 외주벽(221) 외면에 버스바 하우징(220) 중심의 축 방향으로 마련된다.

또한, 고정자 후크 바(226)의 하단에는 고정자 후크 바(226) 보다 직경이 큰 고정자 후크(226a)가 마련되어 후술하는 바와 같이 버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)를 결합시킨다.

버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)의 결합 구조에 대해서는 아래에서 자세하게 설명한다.

또한, 고정자 후크 바(226) 내측에는 커버 가이드 바(226b)가 고정자 후크 바(226)와 일체로 마련된다.

커버 가이드 바(226b)는 후술할 버스바 하우징 커버(230)에 마련된 커버 가이드 홈(236)에 대응되어 마련되어, 버스바 하우징 커버(230)가 버스바 하우징(220)의 적절한 위치에 안착되도록 버스바 하우징 커버(230)를 안내한다.

커버 후크 바(227)는 고정자 후크 바(226)와 마찬가지로 하우징 외주벽(221) 외면에 버스바 하우징(220) 중심의 축 방향으로 마련된다.

커버 후크 바(227)의 상측에는 커버 후크 경사면(227b)이 형성된 커버 후크(227a)가 마련되어, 버스바 하우징 커버(230)를 버스바 하우징(220)에 결합시킨다.

구체적으로, 버스바 하우징 커버(230)는 커버 후크(227a)의 커버 후크 경사면(227b)을 따라 결합 위치로 이동할 수 있으며, 버스바 하우징 커버(230)가 커버 후크 경사면(227b)를 따라 결합 위치로 이동하는 동안 커버 후크 바(227)는 버스바 하우징(220)의 방사 방향으로 기울어진다.

버스바 하우징 커버(230)가 결합 위치에 도달하면 후크 바(227)는 탄성에 의하여 제자리로 되돌아오게 되며, 버스바 하우징 커버(230)가 커버 후크(227a)에 걸리게 된다.

이와 같이 버스바 하우징 커버(230)가 커브 후크(227a)에 걸리게 됨으로써 버스바 하우징 커버(230)가 버스바 하우징(220)으로부터 임의로 분리되는 것이 방지된다.

제1 가이드 플레이트(228)는 버스바 하우징(220)의 하우징 외주벽(221)으로부터 방사 방향으로 돌출되어 형성되며, 제1 가이드 플레이트(228)의 일측에는 고정자(100)의 코일을 형성하는 권선을 안내하는 권선 가이드 홈(228a)이 마련된다.

권선 가이드 홈(228a)은 고정자(100)의 권선을 상술한 버스바(211, 212, 213, 214)의 권선 결합부(215)를 향하여 절곡시킨다. 이때, 권선 가이드 홈(228a)은 권선을 고정자(100)의 원주 방향으로 절곡시킴으로써 권선이 고정자(100) 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

권선 가이드 홈(228a)을 통한 권선의 정리에 대해서는 아래에서 자세하게 설명한다.

버스바 하우징 커버(230)는 도 5에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 환형으로 이루어진다. 또한, 버스바 하우징 커버(230)는 버스바 하우징(220)과 같이 비전도성 물질로 구성될 수 있다.

버스바 하우징 커버(230)의 내주면에는 버스바 그룹(210)의 터미널 결합부(217)와 대응되는 위치에 버스바 터미널(110, 도 4 참조)을 버스바 어셈블리(200)에 결합시키기 위한 터미널 삽입홈(231)이 마련된다. 버스바 터미널(110, 도 4 참조)의 리드 와이어(111, 도 4 참조)는 터미널 삽입홈(231)에 삽입되어, 버스바 그룹(210)의 터미널 결합부(217)에 결합된다.

버스바 하우징 커버(230)의 외주면에는 버스바 하우징(220)의 고정자 후크 바(226)에 대응되는 위치에 커버 가이드 홈(236)이 마련되어, 버스바 하우징 커버(230)가 버스바 하우징(220)의 적절한 위치에 안착되도록 한다.

도 8은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 고정자 어셈블리의 구성을 도시한다.

도 8에 도시된 바와 같이 고정자 어셈블리(300)는 고정자(310), 상측 절연체(upper insulator)(320), 하측 절연체(lower insulator)(330) 및 코일(미도시)을 포함한다.

고정자(310)는 코일에 의하여 형성되는 자기장에 의하여 자화될 수 있는 자성 물질로 구성되며, 중공을 갖는 원통형상의 고정자 본체(311), 고정자 본체(311)의 내주면으로부터 내측을 향하여 돌출되어 형성되는 티스(312)를 포함한다.

티스(312)는 고정자 본체(311)의 내주면을 따라 등간격으로 복수 개가 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 고정자 본체(311)의 내주면을 따라 9개가 마련될 수 있다.

인접한 티스(312) 사이에는 슬롯(313)이 형성되며, 슬롯(313)을 통하여 티스(312)의 외면에 권선(120)이 감겨 코일이 형성된다.

상측 절연체(320)와 하측 절연체(330)가 결합하여 티스(312)와 코일 사이를 절연시키는 절연체(320, 330)가 형성되며, 티스(312)와 코일 사이를 절연시키기 위하여 비전도성 물질로 구성될 수 있다.

상측 절연체(320)는 상술한 버스바 어셈블리(200, 도 5 참조)의 버스바 하우징(220, 도 5 참조)와 결합된다.

상측 절연체(320)의 일측에는 상술한 고정자 후크 바(226, 도 5 참조)에 대응되어 후크 걸림부(326)가 마련된다. 구체적으로, 후크 걸림부(326)는 도 8에 도시된 바와 같이 상측 절연체(320)의 외주면을 따라 고정자 후크 바(226, 도 5 참조)에 대응되는 위치에 마련된다.

특히, 후크 걸림부(326)는 고정자(310)의 슬롯(313)에 대응되는 위치에 위치한다. 즉, 버스바 하우징(220)의 고정자 후크 바(226, 도 5 참조), 상측 절연체(320)의 후크 걸림부(326) 및 고정자(310)의 슬롯(313)은 서로 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

또한, 후크 걸림부(326)의 상측에는 고정자 후크 바(226)의 고정자 후크(226a)이 삽입되기 위한 후크 삽입공(326a)이 마련되며, 후크 삽입공(326a)은 고정자 후크 바(226)와 유사한 직경을 갖으며, 고정자 후크 바(226)의 일단에 마련된 고정자 후크(226a) 보다 작은 직경을 갖는다.

후크 걸림부(326)은 후크 삽입공(326a) 근방이 절개되며, 이와 같이 절개된 후크 걸림부(326)에 의하여 직경이 큰 고정자 후크(226a)가 직경이 작은 후크 삽입공(326a)로 삽입될 수 있다.

또한, 후크 삽입공(326a)에 삽입된 후에는 고정자 후크(226a)가 후크 삽입공(326a)로부터 용이하게 분리되지 않는다.

또한, 인접한 후크 걸림부(326) 사이에는 상측 절연체(320)로부터 방사 방향으로 돌출되어 형성되는 제2 가이드 플레이트(328)가 마련된다. 제2 가이드 플레이트(328)는 상술한 버스바 하우징(220, 도 5 참조)의 제1 가이드 플레이트(228, 도 5 참조)에 대응되어 마련될 수 있다.

제2 가이드 플레이트(328)의 상면에는 서포팅 바(327)가 고정자 어셈블리(300)의 축방향으로 돌출되어 형성되며, 서포팅 바(327)는 버스바 하우징(220, 도 5 참조)의 커버 후크 바(227, 도 5 참조)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 서포팅 바(327)는 고정자(310)의 티스(312)에 대응되는 위치에 마련된다. 다시 말해, 버스바 하우징(220, 도 5 참조)의 커버 후크 바(227, 도 5 참조), 상측 절연체(320)의 서포팅 바(327) 및 고정자(310)의 티스(312)는 서로 대응되는 위치에 마련된다.

서포팅 바(327)의 양 측면에는 제2 가이드 플레이트(328)의 상면으로부터 고정자 어셈블리(300)의 축방향으로 돌출되어 권선 가이드 바(328a)가 형성된다. 권선 가이드 바(328a)는 코일을 형성하는 권선을 버스바 하우징(220, 도 5 참조)의 권선 가이드 홈(228a, 도 5 참조)을 향하여 절곡시킨다. 이와 같이 권선 가이드 바(328a)는 권선을 고정자(100)의 원주 방향으로 절곡시킴으로써 권선이 고정자(100) 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

후술하겠지만, 코일을 형성하는 권선은 후크 걸림부(326)와 권선 가이드 바(328a) 사이를 통과하고, 버스바 하우징(220, 도 5 참조)의 권선 가이드 홈(228a)을 관통하여 버스바 그룹(210)의 권선 결합부(215)까지 연장된다.

이상에서는 일 실시예에 의한 전동기(100)의 구성에 대하여 설명하였다.

이하에서는 일 실시예에 의한 전동기(100)에 포함된 버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)의 결합 구조 및 버스바 어셈블리(200)에 의한 권선 정리에 대하여 설명한다.

도 9는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리와 고정자가 결합되는 것을 도시한다.

도 9를 참조하면, 버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)는 버스바 어셈블리(200)의 버스바 하우징(220)과 고정자 어셈블리(300)의 상측 절연체(320)가 서로 대면하도록 결합된다.

구체적으로 버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)는 버스바 어셈블리(200)의 중앙에 형성된 중공과 고정자 어셈블리(300)의 중앙에 형성된 중공이 서로 연결되도록 결합된다.

버스 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)가 결합되기 위하여 고정자 후크 바(226)의 고정자 후크(226a)가 후크 걸림부(326)의 후크 삽입공(326a)에 삽입된다. 또한, 고정자 후크(226a)가 후크 삽입공(326a)에 삽입되면, 절개된 후크 걸림부(326)가 양쪽으로 벌어져 후크 삽입공(326a)의 직경이 커지게 되고, 고정자 후크(226a)는 직경이 커진 후크 삽입공(326a)을 통과할 수 있다.

고정자 후크(226a)가 후크 삽입공(326a)를 통과하면, 후크 걸림부(326)는 탄성에 의하여 제자리로 되돌아오고, 후크 삽입공(326a)의 직경 역시 원래대로 복귀되어, 고정자 후크(226a)가 후크 걸림부(326)에 걸리게 된다.

이와 같이 고정자 후크(226a)가 후크 걸림부(326)에 걸림으로써 버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)가 결합된다.

버스바 어셈블리(200)와 고정자 어셈블리(300)가 결합되면, 고정자 후크 바(226)와 후크 걸림부(326)가 축방향을 따라 일직선 상에 위치하고, 커버 후크 바(227)와 서포팅 바(327)가 축방향을 따라 일직선 상에 위치할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리에 권선이 연결되는 것을 도시한고, 도 11은 도 10의 B 영역을 확대한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 고정자(100)의 코일을 형성하는 권선(120)은 고정자 어셈블리(300)의 후크 걸림부(326)와 권선 가이드 바(328a) 사이를 통하여 고정자 어셈블리(300)의 외부로 연장된다.

고정자 어셈블리(300) 외부로 연장된 권선(120)은 권선 가이드 바(382a)의 외면을 따라 버스바 어셈블리(200)의 권선 가이드 홈(228a)을 향하여 절곡된다. 또한, 권선 가이드 홈(228a)을 향하여 절곡된 권선(120)는 권선 가이드 홈(228a)를 관통하여 다시 권선 결합부(215)를 향하여 절곡된다. 또한, 권선 결합부(215)를 향하여 절곡된 권선(120)은 권선 결합부(215)와 연결된다.

이와 같이 권선(120)은 고정자 어셈블리(300)의 외부로 연장된 후 2번 절곡될 수 있다. 구체적으로, 권선 가이드 바(328a)에 의하여 1차 절곡되고, 권선 가이드 홈(228a)에 의하여 2차 절곡된다.

이와 권선 가이드 바(328a)와 권선 가이드 홈(228a)은 권선(120)가 절곡되기 위한 지지점을 제공함으로써 권선(120)을 단단히 고정시킬 수 있고, 권선(120)을 고정자(100)의 원주 방향으로 절곡시킴으로써 권선(120)이 고정자(100) 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 권선 결합부(215)는 폴디드 플레이트(folded plate)(215a)를 포함할 수 있다. 폴디드 플레이트(215a)는 플레이트가 접힌 형상을 갖고 있어, 일측이 개방되고 타측이 폐쇄되어 있다.

권선(120)은 폴디드 플레이트(215a)의 개방된 일측을 통하여 폴디드 플레이트(215a)에 삽입될 수 있다.

권선(120)이 폴디드 플레이트(215a)에 삽입되면 폴디드 플레이트(215a)를 완전히 접어 권선(120)을 폴디드 플레이트(215a)에 고정시킬 수 있고, 이후, 권선(120)에 전류를 공급하면 권선(120)과 폴디드 플레이트(215a)의 접촉 저항에 의하여 발열되어 권선(120)이 권선 결합부(215)에 융착된다.

또한, 폴디드 플레이트(215a)의 중앙에는 결합 돌출부(215b)가 마련되며, 결합 돌출부(215a)는 폴디드 플레이트(215a)의 가장자리에 의하여 권선(120)이 단선되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 권선 결합부(215)가 일측이 접힌 폴디드 플레이트(215a)에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 고정자 어셈블리(300)의 권선(120)과 버스바 어셈블리(200)의 권선 결합부(215)를 결합시키는 방법에 관하여 자세하게 설명한다.

도 12는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 권선과 권선 결합부를 결합시키는 결합 공정을 도시한다. 또한, 도 13은 도 12에 도시된 결합 공정에 포함된 압착 공정을 도시하고, 도 14는 도 12에 도시된 결합 공정에 포함된 용접 공정을 도시한다.

도 12 내지 도 15를 참조하여, 고정자 어셈블리(300)의 권선(120)과 버스바 어셈블리(200)의 권선 결합부(215)를 전기적으로 결합시키는 결합 공정에 대하여 설명한다.

우선, 권선(120)을 권선 결합부(215)에 고정시키기 위한 압착 공정(1010)이 수행된다. 압착 공정(1010)은 권선(120)과 권선 결합부(215)가 서로 접촉되도록 물리적인 힘을 가하는 것을 의미한다.

압착 공정(1010)은 폴드디 플레이트(215a)의 개방된 일측을 통하여 폴디드 플레이트(215a)의 한 쌍의 플레이트 사이에 권선(120)을 삽입시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 압착 공정(1010)은 권선(120)이 폴디드 플레이트(215a)의 한 쌍의 플레이트 사이에 삽입된 이후 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 폴드디 플레이트(215a)의 외측에 한 쌍의 용접 헤드(WH1, WH2)를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 압착 공정(1010)은 한 쌍의 용접 헤드(WH1, WH2)가 폴드디 플레이트(215a)의 외측에 위치한 이후, 한 쌍의 용접 헤드(WH1, WH2)가 폴디드 플레이트(215a)를 양측에서 가압하는 것을 포함할 수 있다.

폴디드 플레이트(215a)가 가압되면, 폴디드 플레이트(215a)의 개방된 일측이 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 폐쇄되고, 권선(120)은 폴디드 플레이트(215a)에 물리적으로 고정된다.

압착 공정(1010) 이후, 권선(120)을 권선 결합부(215)에 융착시키기 위한 용접 공정(1020)이 수행된다. 용접 공정(1020)은 권선(120)과 권선 결합부(215)가 용융되어 결합되도록 열을 가하는 공정을 의미한다.

예를 들어, 용접 공정(1020)은 용접하고자 하는 접촉면에 용접 전류를 공급하고, 접촉면의 전기적 저항으로 인하여 발생하는 열을 이용하여 접촉면을 용접하는 저항용접을 포함할 수 있다. 여기서, 접촉면에서 발생하는 열은 공급되는 용접 전류의 제곱에 비례하고, 용접 전류가 공급된 시간에 비례한다.

이하에서 용접 공정(1020)은 용접 전류를 이용하여 접촉면을 용접하는 저항 용접으로 가정한다.

용접 공정(1020)은 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이 권선(120)의 피복을 제거하기 위하여 한 쌍의 용접 헤드(WH1, WH2)를 통하여 폴디드 플레이트(215a) 및 권선(120)에 제1 용접 전류(I1)를 공급하는 것을 포함한다.

권선(120)의 표면에는 권선(120)이 고정자(310)에 와인딩된 후 권선(120) 사이를 절연시키기 위한 비전도성의 피복이 마련된다. 따라서, 권선(120)과 폴디드 플레이트(215a)를 전기적으로 결합시키기 위해서 권선(120)의 피복 제거가 요구된다.

또한, 용접 공정(1020)은 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이 권선(120)을 폴디드 플레이트(215a)에 융착시키기 위하여 한 쌍의 용접 헤드(WH1, WH2)를 통하여 폴디드 플레이트(215a) 및 권선(120)에 제2 용접 전류(I2)를 공급하는 것을 포함한다.

권선(120)을 폴디드 플레이트(215a)에 고정시키고, 권선(120)과 폴디드 플레이트(215a) 사이의 전기적 저항을 최소화시키기 위하여 권선(120)을 폴디드 플레이트(215a)에 융착시키는 것이 요구된다.

도 15는 도 14에 도시된 용접 공정 중에 공급되는 전류의 프로파일을 도시한다.

제1 용접 전류(I1)와 제2 용접 전류(I2)는 도 15에 도시된 바와 같이 펄스 형태를 갖을 수 있다.

제1 용접 전류(I1)는 제1 용접 시간(T1) 동안 공급되며, 제2 용접 전류(I2)는 제2 용접 시간(T2) 동안 공급될 수 있다. 또한, 제1 용접 전류(I1)와 제2 용접 전류(I2) 사이에는 대기 시간(T3) 동안 용접 전류의 공급이 중단될 수 있다.

권선(120)의 피복은 비전도성의 고무 또는 플라스틱 재질로 구성되므로 용융점이 낮아 비교적 작은 열량으로 제거할 수 있다. 또한, 폴디드 플레이트(215a)와 권선(120)은 전도성의 금속 재질이므로 권선(120)을 폴디드 플레이트(215a)에 융착시키기 위하여 비교적 큰 열량이 요구된다.

이와 같은 이유로, 제1 용접 전류(I1)의 크기에 비하여 제2 용접 전류(I2)의 크기가 더 클 수 있으며, 제1 용접 시간(T1)이 제2 용접 시간(T2)보다 더 길 수 있다.

그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 용접 전류(I1)와 제2 용접 전류(I2)가 서로 동일하고, 제1 용접 시간(T1)과 제2 용접 시간(T2)이 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 용접 전류(I1)와 제2 용접 전류(I2)는 서로 동일하고, 제2 용접 시간(T2)이 제1 용접 시간(T1)에 비하여 길 수 있다.

이와 같은 압착 공정(1010)과 용접 공정(1020)에 의하여 고정자 어셈블리(300)의 권선(120)과 버스바 어셈블리(200)의 권선 결합부(215)는 최소의 전기적 저항으로 결합될 수 있다.

도 16은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 권선 결합부의 다른 적용 예를 도시한다.

도 16을 참조하면, 다른 적용 예에 의한 권선 결합부(215)는 권선(120)의 피복을 벗겨 권선(120)과 접촉하는 권선 스트립퍼(215-1), 권선 스트립퍼(215-1)를 지지하는 스트립퍼 지지체(215-2), 권선(120)을 권선 스트립퍼(215-1)에 고정하는 권선 고정부재(215-3)를 포함한다.

권선(120)이 권선 스트립퍼(215-1)에 삽입되면 권선 스트립퍼(215-1) 내측의 돌기에 의하여 권선(120)의 피복이 벗겨져 권선(120)과 권선 스트립퍼(215-1)가 직접 접촉하게 된다.

권선 결합부(215)의 다른 적용 예에 의하면 권선(120)을 권선 결합부(215)에 융착시키기 위한 별도의 공정이 요구되지 않는다.

이항에서는 일 실시예에 의한 전동기(100) 및 버스바 어셈블리(200)의 제작 방법에 대하여 설명한다.

버스바 어셈블리(200)는 인서트 사출방식 내지 조립 방식에 의하여 제작할 수 있다.

인서트 사출방식에 의한 경우, 전도성을 갖는 금속 재질의 버스바 그룹(210)를 제작한다. 이후, 버스바 하우징(220) 및 버스바 하우징 커버(230)를 제작하기 위하기 위한 사출 성형 장치(미도시)에 버스바 그룹(210)를 삽입하고 인서트 사출 성형을 수행한다.

인서트 사출 방식에 의하여 제작된 버스바 어셈블리(200)를 고정자 후크 바(226, 도 5 참조)와 후크 결림부(326, 도 8 참조)를 이용하여 고정자 어셈블리(300)에 고정시킨다.

이후, 고정자 어셈블리(300)의 권선(120, 도 10 참조)를 버스바 어셈블리(200)의 권선 결합부(215, 도 5 참조)에 결합시킨다.

조립 방식에 의한 경우, 전도성을 갖는 금속 재질의 버스바 그룹(210), 비전도성의 버스바 하우징(220) 및 버스바 하우징 커버(230)를 제작한다. 이후, 버스바 그룹(210)를 버스바 하우징(220)에 안착시키고 버스바 하우징 커버(230)를 버스바 하우징(220)에 결합시킨다.

이와 같이 조립 방식에 의하여 제작된 버스바 어셈블리(200)를 고정자 후크 바(226, 도 5 참조)와 후크 결림부(326, 도 8 참조)를 이용하여 고정자 어셈블리(300)에 고정시키고, 고정자 어셈블리(300)의 권선(120, 도 10 참조)를 버스바 어셈블리(200)의 권선 결합부(215, 도 5 참조)에 결합시킨다.

이상에서는 병렬 권선 방식에 의한 고정자 및 그에 포함된 버스바 어셈블리에 대하여 설명한다.

이하에서는 직렬 권선 방식에 의한 고정자 및 그에 포함된 버스바 어셈블리에 대하여 설명한다.

도 17은 다른 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시하고, 도 18은 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시하고, 도 19는 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 다른 일 실시예에 의한 전동기(400)는 회전자(410)와 고정자(500, 600)를 포함하며, 고정자(500, 600)는 버스바 어셈블리(busbar assembly) (500) 및 고정자 어셈블리(600)를 포함한다.전동기(400)는 회전자(410), 고정자 어셈블리(stator assembly)(600) 및 버스바 어셈블리(busbar assembly) (500)를 포함한다. 고정자 어셈블리(600)는 도 4와 함께 설명한 일 실시예에 의한 전동기(100, 도 4 참조)의 고정자 어셈블리(300, 도 4 참조)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

버스바 어셈블리(500)는 버스바 터미널(540), 버스바 그룹(510), 버스바 하우징(520) 및 버스바 하우징 커버(530)를 포함한다. 버스바 터미널(540), 버스바 하우징(520) 및 버스바 하우징 커버(530)는 도 5와 함께 설명한 일 실시예에 의한 전동기(100, 도 4 참조)의 버스바 터미널(240, 도 5 참조), 버스바 하우징(220, 도 5 참조) 및 버스바 하우징 커버(230, 도 5 참조)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

버스바 그룹(510)은 도 18에 도시된 바와 같이 복수의 동심원의 원호 형상을 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(511, 512, 513, 514)를 포함하며, 각각의 버스바(211, 212, 213, 214)는 전도성의 금속으로 이루어질 수 있다. 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)는 용이하게 원호 형상을 구성할 수 있도록, 상술한 동심원의 중심축 방향의 폭이 반경 방향의 폭보다 넓다.

또한, 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)은 후술할 고정자 어셈블리(600)의 권선과 연결되는 권선 결합부(515), 권선 결합부(515)를 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)로부터 버스바 하우징(520)의 외주면까지 연장시키는 버스바 연장부(516), 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)와 버스바 터미널(410)을 결합하는 터미널 결합부(517)를 포함한다.

직렬 권선 방식에 의하면, 동일한 상(U상, V상, W상)을 갖는 권선은 고정자 어셈블리(600)에 일체로 결선된다. 그 결과, U상, V상, W상 각각 한 가닥의 권선과 공통점을 형성하는 세 가닥의 권선이 고정자 어셈블리(600) 외부로 노출된다.

그 결과 공통점을 형성하는 제1 버스바(511)는 3개의 권선 결합부(515)를 포함하며, U상, V상, W상 단자를 형성하는 제2, 제3 및 제4 버스바(512, 513, 514)는 각각 1개의 권선 결합부(515)를 포함한다.

뿐만 아니라 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)의 일단에는 버스바 고정부(518)가 마련된다. 버스바 고정부(518)는 버스바(511, 512, 513, 514)의 일단이 절곡되어 형성되며, 버스바(511, 512, 513, 514)를 버스바 하우징(520)에 고정시킨다.

도 5와 도 18을 비교하면 병렬 권선 방식의 고정자(100, 도 4 참조)에 포함된 버스바(211, 212, 213, 214, 도 5 참조)에 비하여 직렬 권선 방식의 고정자(400)에 포함된 버스바(511, 512, 513, 514)가 짧음을 알 수 있다.

이에 반하여 버스바 그룹(510)이 안착되는 버스바 하우징(520)은 병렬 권선 방식의 버스바 하우징(220, 도 5 참조)와 동일한 구조를 갖는다. 이와 같은 이유로 길이가 짧은 직렬 권선 방식의 버스바(511, 512, 513, 514)를 버스바 하우징(520)에 고정시키기 위하여 버스바 고정부(518)가 마련된다.

도 19에 도시된 바와 같이 버스바 하우징(520) 내부에 마련되어 각각의 버스바(511, 512, 513, 514)를 절열시키는 환형 격벽(523)에는 버스바(511, 512, 513, 514) 각각에 마련된 버스바 고정부(518)에 대응되는 위치에 고정홈이 마련된다.

이와 같은 고정홈에 버스바 고정부(518)가 삽입되어 버스바(511, 512, 513, 514)가 하우징 내부에 고정될 수 있다.

이상에서는 권선을 버스바 어셈블리의 외주면에 고정시키는 아우터 타입의 버스바 어셈블리에 대하여 설명하였다.

이하에서는 권선을 버스바 어셈블리의 내주면에 고정시키는 인너 타입의 버스바 어셈블리에 대하여 설명한다.

도 20은 또 다른 일 실시예에 의한 전동기의 구성을 도시한고, 도 21은 또 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바 어셈블리의 구성을 도시한고, 도 22는 또 다른 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 버스바가 버스바 하우징에 안착된 것을 도시한다.

도 20 내지 도 22를 참조하면, 또 다른 일 실시예에 의한 전동기(700)는 회전자(710)와 고정자(800, 900)를 포함하며, 고정자(800, 900)는 버스바 어셈블리(busbar assembly) (800) 및 고정자 어셈블리(900)를 포함한다.전동기(700)는 회전자(710), 고정자 어셈블리(stator assembly)(900) 및 버스바 어셈블리(busbar assembly)(800)를 포함한다.

버스바 어셈블리(800)는 도 21에 도시된 바와 같이 전동기(700)를 외부 구동 회로 등과 연결시키는 버스트 터미널(840), 고정자 어셈블리(900)의 권선을 정리하는 버스바 그룹(810), 버스바 그룹(810)을 수용하는 버스바 하우징(820) 및 버스바 하우징(820)의 개방된 상면을 폐쇄하는 버스바 하우징 커버(830)를 포함한다.

버스바 터미널(840)은 고정자 어셈블리(900)에 포함된 코일을 외부로 연장시켜 전동기(700)를 외부 구동 회로(미도시)와 전기적으로 연결시킨다.

버스바 그룹(810)은 복수의 동심원의 원호 형상을 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(811, 812, 813, 814)를 포함한다.

각각의 버스바(811, 812, 813, 814)은 후술할 고정자 어셈블리(900)의 권선과 연결되는 권선 결합부(815), 권선 결합부(815)를 각각의 버스바(811, 812, 813, 814)로부터 버스바 하우징(820)의 내주면까지 연장시키는 버스바 연장부(816), 각각의 버스바(811, 812, 813, 814)와 버스바 터미널(710)를 결합하는 터미널 결합부(817)를 포함한다.

권선 결합부(815)는 버스바 연장부(816)에 의하여 각각의 버스바(811, 812, 813, 814)로부터 반경 방향으로 연장되어 버스바 하우징(820)의 내측에 마련된다.

터미널 결합부(817)는 각각의 버스바(811, 812, 813, 814)의 일단이 반경 방향 또는 방사 방향으로 절곡되어 형성되며, 버스바 터미널(710)과 결합된다.

제1 버스바(811)는 제1 반경을 갖는 원의 원호 형성을 가지며, 버스바 그룹(810)의 최내각에 배치된다. 또한, 제1 버스바(811)는 권선의 공통점을 형성할 수 있으며, 적어도 6개의 권선 결합부(815)를 포함하고, 터미널 결합부(817)를 포함하지 않는다.

제2, 제3 및 제4 버스바(812, 813, 814)는 각각 제2, 제3 및 제4 반경을 갖는 원의 원호를 형상을 갖으며, 버스바 그룹(210)의 내측으로부터 제2 버스바(812), 제3 버스바(813), 제4 버스바(814) 순으로 배치되어 제4 버스바(814)가 버스바 그룹(810)의 최외각에 배치된다.

제2, 제3 및 제4 버스바(812, 813, 814) 각각은 U상, V상, W상을 형성할 수 있으며, 적어도 1개의 권선 결합부(815) 및 터미널 결합부(817)를 포함할 수 있다.

버스바 하우징(820)는 도 21에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 원통 형상을 갖으며, 버스바 그룹(810)를 수용한다. 버스바 하우징(820)는 각각의 버스바(811, 812, 813, 814) 사이를 절연시키기 위하여 비전도성 물질로 구성될 수 있다.

또한, 버스바 하우징(820)는 각각의 버스바(811, 812, 813, 814)를 격리시키는 환형 격벽(823)를 포함하며, 환형 격벽(823)에 의하여 제1, 제2, 제3 및 제4 버스바(811, 812, 813, 814)는 서로 절연된다.

버스바 하우징 커버(830)는 도 21에 도시된 바와 같이 종공을 갖는 환형으로 이루어지며, 버스바 하우징(820)과 마찬가지로 비전도성 물질로 구성될 수 있다.

이상에서는 고정자 어셈블리(300)와 회전자(110) 특히 고정자 어셈블리(300)의 결합 구조에 대하여 설명하였다.

이하에서는 소음 및 진동을 최소화하기 위한 고정자 어셈블리(300)와 회전자(110)의 형상에 대하여 설명한다.

도 23은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 회전자와 고정자를 도시한다.

앞서 도 4에 도시된 전동기(100, 도 4 참조)에 포함된 고정자 어셈블리(300), 도 17에 도시된 전동기(400, 도 17 참조)에 포함된 고정자 어셈블리(600) 및 도 20에 도시된 전동기(700, 도 20 참조)에 포함된 고정자 어셈블리(900)는 상측 절연체의 형상이 상이할 뿐이며 고정자의 형상은 서로 동일하다.

도 4에 도시된 전동기(100, 도 4 참조)에 포함된 회전자(110) 및 고정자(310)에 관하여 설명하나, 도 17 및 도 20에 도시된 전동기(400, 700)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 전동기(100)는 회전자(110)와 고정자 어셈블리(300)를 포함할 수 있으며, 고정자 어셈블리(300)는 고정자(310), 상측 절연체(320, 도 4 참조) 및 하측 절연체(330, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.

다만, 상측 절연체(320, 도 4 참조) 및 하측 절연체(330, 도 4 참조)는 전동기(100)의 동작에 큰 영향을 주지 아니하며, 앞서 설명하였으므로 여기서는 그 설명을 생략하고, 고정자(310)에 대해서 설명한다.

도 24는 도 23에 도시된 회전자의 단면을 도시하고, 도 25는 도 24에 도시된 C영역을 확대 도시한다.

회전자(110)는 도 24에 도시된 바와 같이 자기장을 생성하는 영구 자석(112), 영구 자석(112)을 수용하는 회전자 본체(111)를 포함한다.

회전자 본체(111)는 원통 형상을 갖을 수 있으며, 회전자 본체(111)의 중심에는 회전축이 삽입되는 회전축 홀(111a)이 형성된다.

또한, 회전자 본체(111)의 가장자리에는 영구 자석(112)이 삽입되는 영구 자석 홀(111b)이 형성된다. 영구 자석 홀(111b)은 회전자 본체(111)의 원주 방향을 따라서 등간격으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이 회전자 본체(111)에는 6개의 영구 자석 홀(111b)이 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 4개, 8개, 10개 등 짝수 개수의 영구 자석 홀(111b)이 형성될 수 있다.

또한, 회전자 본체(111)는 자기장에 의하여 자화될 수 있는 자성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 회전자 본체(111)는 금속판을 회전축의 방향으로 적층하여 형성될 수 있다.

영구 자석(112)은 회전자 본체(111)에 형성된 영구 자석 홀(111b)에 삽입되며, 영구 자석 홀(111b)과 같은 개수의 영구 자석(112)이 마련된다. 또한, 영구 자석(112)의 외측은 볼록한 형태를 갖을 수 있다.

이와 같은 영구 자석(112)은 회전자(110)의 원주를 따라 N극과 S극이 교대로 나타나도록 배치된다.

예를 들어, 어느 하나의 영구 자석이 N극이 회전자(110)의 방사 방향을 향하도록 배치되면, 이 영구 자석과 인접한 영구 자석은 S극이 회전자(110)의 방사 방향을 향하도록 배치된다. 또한, 어느 하나의 영국 자석이 S극이 회전자(110)의 방사 방향을 향하도록 배치되면, 이 영구 자석과 인접한 영구 자석은 N극이 회전자(110)의 방사 방향을 향하도록 배치된다.

앞서 설명한 바와 같이 회전자(110)는 영구 자석(112)의 배치에 따라 원주 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 나타나며, N극 또는 S극을 나타내는 부분을 하나의 극이라 한다. 다시 말해, 회전자(110)의 원주 방향을 따라 동일한 극성(N극 또는 S극)을 나타내는 부분이 하나의 회전자 극이 된다.

또한, 회전자 극의 개수는 영구 자석(112)이 개수와 대응된다. 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이 회전자(110)가 6개의 영구 자석(112)을 포함하는 경우, 회전자(110)는 6개의 회전자 극을 포함한다.

또한, 회전축(C1)을 중심으로 회전자 극의 양단 사이의 각도(Θ4)는 회전자(120)의 회전축을 중심으로 60도에 해당할 수 있다.

회전자(110)는 회전자 극의 중심 부분이 볼록하고, 회전자 극의 가장자리 부분이 오목한 형상을 갖을 수 있다.

구체적으로, 회전자(120)의 외주면 가운데 극의 중심 부분의 곡률 반경과 극의 가장자리 부분의 곡률 반경은 서로 상이하며, 극의 중심 부분의 곡률 반경이 극의 가장자리 부분의 곡률 반경보다 길다.

예를 들어, 도 25에 도시된 바와 같이 회전자 극의 중심으로부터 미리 정해진 중심 각도 범위(Θ2) 내에서는 회전자(120)의 외주면은 제1 곡률 반경(R1)을 갖으며, 회전자 극의 중심 각도 범위(Θ2)를 벗어난 부분의 외주면은 제2 곡률 반경(R2)을 갖을 수 있다. 또한, 제1 곡률 반경(R1)은 제2 곡률 반경(R2) 보다 길 수 있다.

또한, 회전자 극의 중심 각도 범위(Θ2) 내부의 외주면은 제1 곡률 중심(C1)을 갖으며, 회전자 극의 중심 각도 범위(Θ2)를 벗어난 부분의 외주면은 제2 곡률 중심(C2)을 갖을 수 있다. 또한, 제1 곡률 중심(C1)은 회전자(120)의 회전 중심과 동일하며, 제2 곡률 중심(C2)은 회전자(120)의 회전 중심과 상이할 수 있다.

구체적으로, 회전자 극의 좌측 가장자리에 해당하는 제1 포인트(P1)로부터 제3 포인트(P3) 사이의 외주면은 제2 곡률 반경(R2)과 제2 곡률 중심(C2`)을 갖을 수 있으며, 회전자 극의 중심 부분에 해당하는 제3 포인트(P3)와 제7 포인트(P7) 사이의 외주면은 제1 곡률 반경(R1)과 제1 곡률 중심(C1)을 갖을 수 있다. 회전자 극의 우측 가장자리에 해당하는 제7 포인트(P7)로부터 제9 포인트(P9) 사이의 외주면은 제2 곡률 반경(R2)과 제2 곡률 중심(C2)을 갖을 수 있다.

또한, 제1 곡률 중심(C1)은 회전자(120)의 회전 중심에 해당하고, 제1 곡률 반경(R1)은 제2 곡률 반경(R2) 보다 길다.

다른 예로, 회전자 극의 중심 부분으로부터 회전자 극의 가장자리 부분까지 회전자(120)의 외주면의 곡률 반경이 단계적으로(불연속적으로) 짧아지거나, 점차적으로(연속적으로) 짧아질 수 있다.

이와 같이 회전자 극의 중심 부분의 외주면과 회전자 극의 가장자리 부분의 외주면은 서로 다른 곡률 반경을 갖을 수 있으므로, 이로 인하여 회전자(120)는 회전자 극의 중심 부분이 볼록하고, 회전자 극의 가장자리 부분이 오목한 형상을 갖을 수 있다.

도 26은 도 23에 도시된 고정자의 단면을 도시하고, 도 27은 도 26에 도시된 D영역을 확대 도시한다.

고정자(310)는 도 26에 도시된 바와 같이 중공을 갖는 원통 형상의 고정자 본체(311), 고정자 본체(311)의 내주면으로부터 내측을 향하여 돌출되어 형성되는 티스(312)를 포함한다. 또한, 서로 인접한 티스(312)의 사이에는 슬롯(313)이 형성된다.

고정자 본체(311)는 원통 형성을 갖을 수 있으며, 고정자 본체(311)의 중심에는 티스(312)가 형성되고 회전자(110)가 삽입되는 중공이 형성된다.

티스(312)는 고정자 본체(311)의 내주면으로부터 고정자 본체(311)의 중심을 향하여 돌출되어 형성되며, 고정자 본체(311)의 내주면을 따라 등간격으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 26에 도시된 바와 같이 고정자 본체(311)에는 9개의 티스(312)가 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 3개, 6개, 12개 등의 티스(312)가 형성될 수 있다.

또한, 티스(312)의 말단에는 양 원주 방향으로 돌출된 티스 슈(312a)가 형성된다. 티스 슈(312a)로 인하여 티스(312)의 말단의 폭이 티스(312)의 바디 부분의 폭보다 넓어진다.

다시 말해, 회전축(C1)을 중심으로 티스 슈(312a)의 양단 사이의 각도(Θ3)가 티스(312)의 양단 사이의 각도보다 크고, 티스 슈(312a)로 인하여 회전자(110)와 대면하는 티스(312)의 면적이 넓어진다.

또한, 티스(312) 말단의 내주면(312c)은 그 곡률 중심이 고정자 본체(311)의 중심과 동일하도록 형성된다. 즉, 티스(312) 말단의 내주면(312c)을 연장시키면 고정자 본체(311)와 동심원이 형성될 수 있다.

티스(312)의 말단에는 도 27에 도시된 바와 같이 고정자(310)의 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 티스 돌기(312b)가 형성된다.

티스 돌기(312b)의 내주면(312d)은 그 곡률 중심이 고정자 본체(311)의 중심과 동일하도록 형성될 수 있다. 즉, 티스(312) 말단의 내주면(312c)과 티스 돌기(321b)의 내주면(312d)은 동일한 곡률 중심을 갖도록 형성될 수 있다.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 티스 돌기(312b)의 내주면(312d)은 티스(312) 말단의 내주면(312c)과 다른 곡률 중심을 갖을 수도 있다.

회전축(C1)을 중심으로 티스 돌기(312b)의 양단(P4~P6) 사이의 각도(Θ1)는 티스(312) 말단의 양단(P2~P8) 사이의 각도(Θ3)보다 작다.

또한, 회전축(C1)를 중심으로 티스 돌기(312b)의 양단(P4~P6) 사이의 각도(Θ1)는 티스 돌기(312b)의 일단(P4 또는 P6)과 티스(312) 말단의 일단(P2 또는 P8) 사이의 각도(Θ5)보다 크다.

이와 같은 고정자 본체(311)와 티스(312)는 일체로 고정자(310)를 형성할 수 있으며, 자기장에 의하여 자화될 수 있는 자성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 고정자(310)는 고정자 본체(311)와 티스(312)의 형상을 갖는 금속판을 회전축 방향으로 적층하여 형성될 수 있다.

도 28은 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 회전자와 고정자의 단면을 도시한다.

도 28을 참조하여, 회전자(110)의 형상과 고정자(310)의 형상 사이의 관계를 설명한다.

회전자(110)는 고정자(310)의 중심부에 형성될 중공에 삽입될 수 있으며, 회전자(110)의 외주면과 고정자(310)의 내주면(티스의 내주면) 사이에는 공극이 형성된다.

또한, 회전자(110)의 외주면이 제1 곡률 반경(R1)을 갖는 구간(P3~P7)의 각도(Θ2)는 고정자(310)의 티스 돌기(312b)의 양단(P4~P6) 사이의 각도(Θ1)보다 크다. 또한, 회전자(110)의 외주면이 제1 곡률 반경(R1)을 갖는 구간(P3~P7)의 각도(Θ2)는 고정자(310)의 티스 슈(312a) 양단(P2~P8) 사이의 각도(Θ3)보다 작다.

이상에서는 일 실시예에 의한 전동기(100)의 구성 및 형상에 대하여 설명하였다.

이하에서는 종래 기술에 의한 전동기와 비교하여 일 실시예에 의한 전동기(100)의 진동 및 소음에 대하여 설명한다.

전동기의 진동 및 소음은 여러 가지 방법에 의하여 예측할 수 있다.

본 명세서에서는 역기전력과 노달 포스(nodal force)를 이용하여 전동기의 진동 및 소음을 예측한다.

도 29는 종래 기술에 의한 전동기의 역기전력과 일 실시예에 의한 전동기의 역기전력을 도시한다.

도 29를 참조하여, 종래 기술에 의한 전동기의 역기전력과 일 실시예에 의한 전동기의 역기전력을 설명한다.

회전자가 회전하는 동안 고정자의 말단이 대면하는 회전자의 위치가 변화하며, 그 결과 전동기의 회전자가 회전하는 동안 고정자의 외면을 따라 감긴 코일과 쇄교하는 자기장의 세기 및 방향이 회전자의 회전에 따라 변화한다.

코일과 쇄교하는 자기장의 세기 및 방향이 변화하므로 전자기 유도 법칙에 의하여 코일에는 역기전력이 발생한다.

회전자가 회전하는 동안 역기전력이 정현파의 형태로 발생하는 경우, 전동기의 진동 및 소음이 최소가 된다.

그러나, 종래 기술에 의한 전동기(원형의 회전자와 티스 돌기가 없는 고정자를 포함하는 전동기)의 역기전력(EMF1)은 도 29에 도시된 바와 같이 사다리꼴에 가까운 형태를 갖는다.

사다리꼴 형태의 역기전력(EMF1)이 발생함은 회전자의 회전에 의하여 큰 진동이 발생하고, 그로 인하여 전동기로부터 큰 소음이 발생함을 의미한다.

이에 반하여 일 실시예에 의한 전동기(100)의 역기전력(EMF2)은 정현파에 가까운 형태를 갖는다.

정현파 형태의 역기전력(EMF2)가 발생함은 회전자의 회전에 의한 진동이 크지 않음을 의미하고, 그로 인하여 전동기로부터의 소음의 최소화될 수 있다.

도 30는 일 실시예에 의한 전동기에 포함된 고정자에 작용하는 노달 포스(절점력)을 도시한다.

노달 포스는 전동기의 진동을 해석하기 위한 시뮬레이션 시에 절점에 작용하는 힘을 의미한다.

도 30에 도시된 노달 포스는 회전자가 회전하는 동안 고정자에 포함된 티스의 말단에 작용하는 노달 포스이다.

회전자가 회전에 의하여 고정자에 포함된 티스의 말단에 작용하는 노달 포스의 편차가 크면 고정자에 진동이 발생하고, 고정자의 진동에 의하여 전동기 전체가 진동하고, 소음이 발생한다.

도 30의 (a)에 도시된 바에 의하면, 종래 기술에 의한 전동기(원형의 회전자와 티스 돌기가 없는 고정자를 포함하는 전동기)는 회전자의 회전에 따른 노달 포스의 최대값은 164.19N이고, 노달 포스의 최소값은 0.01N이다. 또한, 회전자의 회전에 따른 노달 포스의 편차는 164.19N이다.

도 30의 (b)에 도시된 바에 의하면, 일 실시예에 의한 전동기(100)는 회전자의 회전에 따른 노달 포스의 최대값은 130.43N이고, 노달 포스의 최소값은 0.13N이다. 또한, 회전자의 회전에 따른 노달 포스의 편차는 130.30N이다.

도 30의 (a)와 도 30의 (b)를 비교하면, 일 실시예에 의한 전동기(100)의 노달 포스의 편차는 종래 기술에 의한 전동기의 노달 포스의 편차에 비하여 대략 20% 감소한 것을 알 수 있다.

이와 같은 일 실시예에 의한 전동기(100)의 노달 포스의 편차의 감소는 전동기(100)의 진동 및 소음의 감소로 이어진다.

이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.

1: 압축기 100 (400, 700): 전동기
110 (410, 710): 회전자 200 (500, 800): 고정자
210 (510, 810): 버스바 그룹
220 (520, 820): 버스바 하우징 221: 하우징 외주벽
222: 하우징 내주벽 223: 환형 격벽
226: 고정자 후크 바 226a: 고정자 후크
226b: 커버 가이드 바 227: 커버 후크 바
227a: 커버 후크 227b: 커버 후크 경사면
228: 제1 가이드 플레이트 228a: 권선 가이드 홈
230 (530, 830): 버스바 하우징 커버
231: 터미널 삽입홈 236: 커버 가이드 홈
240 (540, 840): 버스바 터미널 241 (541, 841): 리드 와이어
243 (543, 843): 터미널 결합 단자
300 (600, 900): 고정자 어셈블리 310: 고정자
320: 상측 절연체 326: 후크 걸림부
326a: 후크 삽입공 327: 서포팅 바
328: 제2 가이드 플레이트 328a: 권선 가이드 바

Claims (23)

1. 중공이 형성된 고정자, 권선이 상기 고정자에 감겨 형성되는 복수의 코일 및 상기 고정자를 상기 코일로부터 절연시키는 절연체를 포함하는 고정자 어셈블리;
   상기 중공에 삽입되고, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자를 포함하고,
   상기 회전자는 복수의 극을 포함하고, 상기 극의 중심의 외곽선의 곡률 반경과 상기 극의 가장자리의 외곽선의 곡률 반경이 서로 상이하고,
   상기 복수의 코일와 외부 구동 회로를 연결하는 버스바 어셈블리를 더 포함하고,
   상기 버스바 어셈블리는 반경이 상이한 동심원의 원호 형상을 갖는 복수의 버스바와 상기 복수의 버스바를 수용하고 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키는 버스바 하우징을 포함하고,
   상기 복수의 버스바는,
   상기 복수의 버스바를 상기 버스바 하우징의 최내각 또는 최외각으로 연장하는 버스바 연장부;
   상기 버스바 연장부의 말단에 마련되어 상기 권선과 연결되는 권선 결합부를 포함하고,
   상기 버스바 하우징은 상기 버스바 하우징을 상기 고정자 어셈블리에 결합시키는 고정자 후크를 포함하고,
   상기 절연체는 상기 고정자 후크에 대응하는 위치에 마련되어 상기 고정자 후크와 결속되는 후크 걸림부를 포함하고,
   상기 고정자 후크는 상기 버스바 하우징의 외주벽에 마련되는 전동기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전자의 극은 상기 회전자의 원주 방향을 따라 제1 영역과 제2 영역으로 구획되고,
   상기 제1 영역의 외곽선의 곡률 반경은 상기 제2 영역의 외곽선의 곡률 반경보다 큰 것인 전동기.
3. 제2항에 있어서, 상기 고정자는,
   환형의 고정자 본체;
   상기 고정자 본체로부터 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 티스를 포함하고,
   상기 티스는 상기 티스로부터 원주 방향으로 방향으로 돌출되어 형성된 티스 슈와 상기 티스로부터 반경 방향으로 돌출되어 형성되는 티스 돌기를 포함하는 전동기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전축을 중심으로 상기 제1 영역의 양단이 이루는 각도는 상기 회전축을 중심으로 상기 티스 슈의 양단이 이루는 각도보다 작은 전동기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 회전축을 중심으로 상기 제1 영역의 양단이 이루는 각도는 상기 회전축을 중심으로 상기 티스 돌기의 양단이 이루는 각도보다 큰 전동기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 권선 결합부는 중앙에 결합 돌출부가 형성된 폴디드 플레이트를 포함하는 전동기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 권선 결합부는,
   상기 복수의 권선과 전기적으로 접촉하는 권선 스트립퍼;
   상기 권선 스트립퍼를 지지하는 스트립퍼 지지체;
   상기 복수의 권선을 상기 권선 스트립퍼에 고정시키는 권선 고정부재를 포함하는 전동기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 하우징은 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키고, 반경이 서로 상이한 복수의 환형 격벽을 포함하는 전동기.
    
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 복수의 권선을 1차 절곡시키는 권선 가이드 바를 포함하고,
    상기 버스바 하우징은 상기 복수의 권선을 2차 절곡시키는 권선 가이드 홈을 포함하는 전동기.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리는 상기 버스바 하우징의 상측을 덮는 버스바 하우징 커버를 더 포함하는 전동기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 버스바 하우징은 상기 버스바 하우징 커버를 결합 위치에 고정시키는 커버 후크 및 상기 버스바 하우징 커버를 결합 위치까지 안내하는 커버 가이드 바를 포함하고,
    상기 버스바 하우징 커버는 상기 커버 가이드 바에 대응되는 위치에 커버 가이드 홈이 형성되는 전동기.
15. 복수의 버스바를 구비한 버스바 어셈블리와 복수의 코일을 구비한 고정자 어셈블리를 포함하는 전동기의 제조 방법에 있어서,
    상기 버스바 어셈블리에 형성된 고정자 후크를 고정자 어셈블리에 형성된 후크 걸림부에 결속시키고;
    상기 코일을 형성하는 권선을 상기 복수의 버스바와 연결된 폴디드 플레이트에 융착시키는 것을 포함하고
    상기 버스바 어셈블리는 반경이 상이한 동심원의 원호 형상을 갖는 복수의 버스바와 상기 복수의 버스바를 수용하고 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키는 버스바 하우징을 포함하고,
    상기 고정자 후크는 상기 버스바 하우징의 외주벽에 마련되는 전동기의 제조 방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 코일과 연결된 권선을 상기 고정자 어셈블리에 형성된 권선 가이드 바의 외면을 따라 1차 절곡시키고;
    상기 권선을 상기 버스바 어셈블리에 형성된 권선 가이드 홈의 외면을 따라 2차 절곡시키는 것을 더 포함하는 전동기의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 권선을 상기 폴디드 플레이트에 융착시키는 것은,
    상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트를 상기 폴디드 플레이트의 양측에서 가압하고;
    상기 권선의 피복을 제거하기 위하여 상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트에 제1 용접 전류를 공급하고;
    상기 권선과 상기 폴디드 플레이트를 융착시키기 위하여 상기 권선이 삽입된 폴디드 플레이트에 제2 용접 전류를 공급하는 것을 포함하는 전동기의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 용접 전류 및 상기 제2 용접 전류는 펄스 형태를 갖으며,
    상기 제1 용접 전류와 상기 제2 용접 전류의 크기 및 펄스 폭은 동일한 것인 전동기의 제조 방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 용접 전류 및 상기 제2 용접 전류는 펄스 형태를 갖으며,
    상기 제2 용접 전류의 크기 및 펄스 폭은 상기 제1 용접 전류의 크기 및 펄스 폭보다 큰 것인 전동기의 제조 방법.
20. 냉매를 압축하는 압축부;
    상기 압축부와 연결된 회전축을 통하여 상기 압축부에 회전력을 제공하는 전동기를 포함하되,
    상기 전동기는,
    중공이 형성된 고정자, 권선이 상기 고정자에 감겨 형성되는 복수의 코일 및 상기 고정자를 상기 코일로부터 절연시키는 절연체를 포함하는 고정자 어셈블리;
    상기 중공에 삽입되고, 회전축을 중심으로 회전하는 회전자;
    상기 복수의 코일와 외부 구동 회로를 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하고,
    상기 버스바 어셈블리는 반경이 상이한 동심원의 원호 형상을 갖는 복수의 버스바와 상기 복수의 버스바를 수용하고 상기 복수의 버스바를 서로 절연시키는 버스바 하우징을 포함하고
    상기 버스바 하우징은 상기 버스바 하우징을 상기 고정자 어셈블리에 결합시키는 고정자 후크를 포함하고,
    상기 고정자 후크는 상기 버스바 하우징의 외주벽에 마련되는 압축기
    
21. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 버스바는,
    상기 복수의 버스바를 상기 버스바 하우징의 최내각 또는 최외각으로 연장하는 버스바 연장부;
    상기 버스바 연장부의 말단에 마련되어 상기 권선과 연결되는 권선 결합부를 포함하는 압축기.
22. 제20항에 있어서,
    상기 압축부는,
    상기 냉매를 압축하는 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 회전축과 연결되어 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤링 피스톤;
    상기 실린더의 내주면으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되어 상기 압축공간을 상기 냉매를 압축하는 압축실과 상기 냉매를 흡입하는 흡입실로 구획하는 베인을 포함하는 압축기.
23. 제22항에 있어서,
    상기 롤링 피스톤은 상기 회전축에 대하여 편심회전하며 상기 압축실 내부의 냉매를 압축하는 압축기.

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