KR102444629B1 - 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물로서, 코팅층이 없는 선재를 감고 있는 보빈으로부터 상기 선재를 풀어 미리 정한 길이로 절단하여 복수개의 나동선을 만드는 나동선 준비 단계; 상기 나동선을 벤딩하여 모터의 스테이터 코어에 결합될 수 있으며 코팅층을 갖지 않는 헤어핀으로 성형하는 헤어핀 성형단계; 상기 헤어핀의 자유단부를 그립퍼로 잡아 매달아서 상기 헤어핀의 꺾임부가 하향 위치에 놓이도록 상기 그립퍼에 거치시키는 탑재 단계; 상기 그립퍼에 매달린 상기 헤어핀을 절연액이 담긴 피복조에 넣어 상기 자유단부를 제외한 상기 헤어핀의 표면에 절연액 성분으로 피막층을 형성하는 단계; 및 상기 피막층을 건조시킨 후 상기 피막층이 없는 헤어핀의 자유단부에 헤어핀의 몸체 재질보다 도전성이 상대적으로 높은 금속분말을 코팅하는 단계;를 포함한다.

Description

캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물{method for winding hairpin coil with cap and winding structure thereof}

본 발명은 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 공정 없이 캡을 이용한 단순화된 제작 공정으로서 제작비용을 절감하면서 고품질의 헤어핀을 제조할 수 있는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물에 관한 것이다.

온실가스 저감 규제 시행과 자동차의 연비 향상에 대한 국제적인 요구에 맞춰, 자동차 산업 분야에서는 친환경 자동차 관련 부품의 연구 개발 및 실용화가 활발히 진행되고 있다.

친환경 자동차 관련 부품의 일종으로 전기 모터를 이용하여 구동력을 발휘하는 기술이 개발 중이며, 특히 이를 위해서는 모터의 작동 효율을 비롯하여 모터의 생산성 기술도 요구된다.

완성차 업체 및 친환경 부품 제조사는, 차량 또는 친환경차의 중량 감소 및 내부 공간의 확보를 위하여, 친환경 부품의 중량 및 부피를 줄이기 위한 기술 개발의 일환으로 헤어핀을 구동 모터에 적용하고 있다.

종래 기술에 따른 헤어핀 적용 구동 모터는 차량 구동용 모터의 점적률을 높여서 효율 및 출력밀도 측면에서 유리할 수 있으나, 제조 및 품질 관리가 매우 어렵다.

이런 종래 기술에 따른 헤어핀 적용 구동 모터의 제조 방법에 따르면, 코일을 감는 일반모터와 달리, 일반적인 각형 단면을 갖는 코일 또는 환선이 미리 스테이터(또는 고정자) 코어의 슬롯에 끼워질 수 있도록, U자 형태로 성형 또는 포밍되어서, 헤어핀으로 만들어진다. 종래 기술의 헤어핀은 모터 축방향으로 스테이터 코어의 슬롯에 삽입된다. 스테이터 코어의 슬롯의 바깥쪽으로 돌출된 헤어핀의 끝단은 물리적으로 접촉 가능하게 트위스트 된다. 이러한 헤어핀의 끝단 트위스트된 부위는 용접을 통해서 전기적으로 결선되고, 이후 용접된 부위에는 추가 절연 수지 도포가 이루어진다.

즉, 종래 기술의 헤어핀 적용 구동 모터의 헤어핀 권선 방법은 포밍한 헤어핀의 끝단 탈피 과정, 스테이터 코어의 슬롯에 헤어핀 삽입 과정, 상간절연지(또는 절연지) 삽입 과정, 위의 과정들을 스테이터 코어 전체에 걸쳐 반복하는 과정(예: 108번), 트위스트된 부위에 대한 용접 과정, 절연 수지 도포 과정으로 이루어져 있으므로, 제조 방법 또는 권선 방법 자체가 매우 복잡하고 어려운 단점이 있다.

또한, 종래 기술의 헤어핀 권선 방법은 코일 용접 개수가 많고 용접 후 피막이 벗겨진 부분에 추가 절연을 하는 과정이 요구되는 단점이 있다.

예컨대, 본발명의 출원인은 하기의 특허문헌과 같이 공개된 기술에 대한 개발 이후, 국내특허출원 제10-2015-0127176호의 차량용 모터의 각동선 권선 방법을 통해서 용접 방식으로 헤어핀을 접속시키는 기술도 개발한 바 있다.

그러나, 종래 기술의 각동선 권선 방법 또는 헤어핀 권선 방법은 용접 불량에 의해 헤어핀 권선이 소손되는 경우가 많아 제작성 측면에서는 매우 불리하다. 즉, 스테이터 코어의 슬롯이 54개의 슬롯일 경우, 각 슬롯당 4턴 권선이 이루어지므로, 108번의 용접이 진행되어야 한다. 그리고 용접에 의해 절연 피막이 없어진 부분에 추가 절연 후 건조를 시키고, 다시 함침을 해야 하기 때문에 공정시간이 늘어난다.

또한, 종래 기술의 헤어핀 권선 방법에서는 절연성능을 높이기 위해 엔드 코일부에 상간절연지를 삽입한다. 상간절연지는 정확한 절연지 절단이 요구되는 것뿐만 아니라, 삽입시 한쪽을 맞추면서 삽입해야 되기 때문에 많은 시간 및 삽입의 어려움이 존재하므로, 이렇게 용접하는 방식을 회피하여 헤어핀 제품 품질을 극대화할 수 있는 기술이 시급히 요구되고 있는 상황이다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0051408호

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접 공정 관련 프로세스 및 관련 부품(예: 용접봉, 용접 후 추가 절연 수지 물질, 상간절연지)을 삭제하거나 공정 단순화 및 용접 장비 삭제로 인한 투자비, 재료비를 절감할 수 있고, 캡에 의한 코일 절연 성능을 향상시킬 수 있는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 헤어핀의 코일끝단부에 씌워져서 전기적으로 통전 및 외부적으로 절연을 수행할 수 있는 도체바를 갖는 캡을 제공함으로써, 헤어핀 권선 시 용접 공정을 삭제하여 모터 제작 공정을 단순화할 수 있고, 클립부에 의해 외부 진동에 대한 강건화 및 공정 단순화를 수행할 수 있으므로, 헤어핀 제품 품질을 극대화할 수 있는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법은, 고정자 코어의 복수개의 슬롯에 각각 설치될 수 있도록 포밍된 모터용 헤어핀의 코일끝단부를 탈피하는 단계; 상기 코일끝단부가 탈피된 헤어핀을 코정자 코어의 각각의 슬롯에 삽입하는 단계; 상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부를 서로 근접시키도록 트위스트하는 단계; 및 상기 탈피된 헤어핀의 코일끝단부 중 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부가 쌍을 이루어 삽입될 수 있는 안착홈부가 형성된 캡을 서로 근접된 상기 코일끝단부에 조립하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 코일끝단부를 탈피하는 단계는, 상기 일측 코일끝단부와 상기 타측 코일끝단부가 상기 안착홈부 내에서 서로 마주볼 수 있는 방향을 기준으로, 전기적 통전이 일어날 수 있는 피막탈피부를 상기 일측 코일끝단부와 상기 타측 코일끝단부에 각각 형성한다.

상기 캡을 조립하는 단계는, 상기 피막탈피부를 각각 갖는 상기 일측 코일끝단부 및 상기 타측 코일끝단부가 상기 캡의 저면에 형성된 상기 안착홈부에 삽입되어서, 피막탈피부를 통해서 전기적으로 통전이 이루어진다.

상기 캡을 조립하는 단계는, 상기 캡의 안착홈부에 형성된 도체바가 상기 캡의 안착홈부에 삽입된 상기 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부의 사이에 개재되어서, 상기 일측 코일끝단부와 상기 타측 코일끝단부의 피막탈피부가 상기 도체바의 표면에 통전 가능하게 접촉된다.

상기 캡을 조립하는 단계는, 상기 캡의 안착홈부에 삽입된 상기 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부 각각의 피막탈피부가 상기 캡의 안착홈부 내에서 통전 가능하게 직접 접촉한다.

상기 트위스트하는 단계는, 상기 피막탈피부가 서로 밀착되도록 상기 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부를 각각 절곡하되, 상기 피막탈피부의 아래쪽에 해당하는 헤어핀의 일측 코일경사부 및 타측 코일경사부가 서로 멀어지도록 각각 1차 절곡지점을 기준으로 바깥쪽 방향으로 1차 벤딩시키고, 상기 1차 벤딩 이후, 상기 일측 코일경사부 및 상기 타측 코일경사부의 아래쪽에 해당하는 헤어핀의 일측 몸체부 및 타측 몸체부가 서로 이격되어 평행하게 배치되도록 2차 절곡지점을 기준으로 안쪽 방향으로 벤딩시킨다.

본 발명의 다른 측면에 따른 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법에 의해 만들어진 권선 구조물은, 고정자 코어의 복수개의 슬롯에 각각 설치될 수 있도록 포밍된 모터용 헤어핀의 코일끝단부를 탈피하고, 상기 코일끝단부가 탈피된 헤어핀을 코정자 코어의 각각의 슬롯에 삽입하고, 상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부를 서로 근접시키도록 트위스트하고, 서로 근접된 상기 코일끝단부에 캡을 조립하여 만들어진 권선 구조물에 있어서, 상기 캡은, 상기 탈피된 헤어핀의 코일끝단부 중에서 쌍을 이루는 일측 코일끝단부 및 타측 코일끝단부 각각의 피막탈피부가 전기적으로 통전되도록, 상기 피막탈피부를 제외한 일측 코일끝단부 및 타측 코일끝단부의 표면을 감싸는 안착홈부; 및 상기 안착홈부가 상기 코일끝단부의 삽입 방향을 기준으로 개방되도록, 상기 안착홈부의 주변에 형성되는 절연몸체부를 포함한다.

상기 절연몸체부는, 상기 절연몸체부의 저면에 1개 이상으로 형성된 안착홈부를 서로 격리시키도록, 안착홈부의 사이에서 상기 절연몸체부의 재질과 동일한 절연재질으로 형성된 일체형의 격벽을 더 포함한다.

상기 안착홈부는, 상기 안착홈부에 삽입된 상기 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부 사이에 개재되도록, 상기 안착홈부의 중간 위치를 기준으로 상기 안착홈부의 천정면에 고정되고 안착홈부의 홈 개방 방향을 따라 연장되어 있는 도체바를 더 포함하고, 상기 도체바의 하단부에는 테이퍼면이 형성되어 있다.

상기 안착홈부는, 상기 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부에 형성된 클립홈부에 체결되도록, 상기 안착홈부의 내벽면에 형성된 클립부를 더 포함한다.

본 발명에 의한 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법 및 그의 권선 구조물은, 성능 향상 측면에서, 용접을 하지 않고 도체를 포함한 홀더(holder)에 해당하는 도체바를 갖는 캡에 의해 헤어핀 결선을 수행함으로써, 완전 결선이 가능하고, 접촉 저항이 감소하며, 동손이 저감 되어서, 효율개선이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 캡의 절연물질로 나동부분(예: 피막이 벗겨진 코일끝단부)을 덮기 때문에 절연 성능 향상과 함께 공간 이용율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 클립부를 더 구비하여 캡과 헤어핀간 체결력을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 편의성 향상 측면에서, 용접 품질을 향상시키기 위한 별도의 환경(예: 온도 및 습도) 관리가 필요 없고, 일반 부품 조립 환경만을 요구함으로써, 상대적으로 뛰어난 제조 편의성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 공정단순화 측면에서, 헤어핀 권선을 하기 위해 헤어핀의 코일 부분을 2개씩 잡고 용접을 해주는 고정이 삭제됨과 함께 상간절연지를 삽입하는 고정이 삭제될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 부품수 감소 측면에서, 용접봉, 용접 후 추가 절연 수지 물질, 상간절연지 등과 같이 기존 용접 공정에 따른 부품들이 삭제될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 원가 절감 측면에서, 고가의 특수 용접 장비 삭제로 인한 투자비 절감 효과가 있으며, 상간절연지 삭제로 인한 원가절감과, 용접을 위한 코일 탈피 길이 감소(예: 불필요한 코일 사용량 감소)를 통해 헤어핀 원료를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 환경 친화 측면에서, 캡 및 헤어핀간 조립 방식에 해당함으로써, 용접시 발생되는 가스가 작업장 내부의 환경을 오염시키는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 기타 관점하에서, 용접을 위해 탈피하는 코일 끝부분 길이 삭제에 의해 엔드코일 높이가 감소될 수 있고, 기존의 헤어핀 용접 관련 해외 경쟁사 특허를 침해하지 않고도 헤어핀 적용 구동 모터의 상용화 및 품질 향상을 실현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법의 흐름도.
도 2는 도 1에 도시된 방법에 의해 제작된 권선 구조물을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 사시도.
도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 절단한 캡에 헤어핀이 결합된 상태를 설명하기 위한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 응용예를 도시한 단면도.
도 6은 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 다른 응용예를 도시한 단면도.
도 7은 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 또 다른 응용예를 도시한 분해 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 헤어핀과 캡이 상호 결합된 상태를 도시한 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 실시예의 설명 및 특허청구범위에서 헤어핀은 피막탈피부를 제외한 모든 표면에 절연재질의 피막부로 감싸져 있는 헤어핀 코일 또는 헤어핀 컨덕터를 지칭하고, 이는 설명의 용이성을 위해서 헤어핀으로 약칭될 수 있다.

또한, 이하의 설명에서 모터용 고정자 코어에 따르면, 복수개의 고정자 코어 슬롯(이하, '슬롯'이라 약칭함)이 고정자 코어의 원주 방향을 따라 형성되어 있고, 각 슬롯에는 4턴 권선을 위한 2개의 헤어핀이 삽입 방식으로 미리 정해진 모터 권선 배치 규격에 대응하게 결합될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법의 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법은 헤어핀을 고정자 코어의 슬롯에 결합하고, 전기적으로 통전 가능하게 결선하는 일련의 방법을 개시한다.

즉, 본 실시예의 방법은 고정자 코어의 복수개의 슬롯에 각각 설치될 수 있도록 포밍된 모터용 헤어핀의 코일끝단부를 탈피하는 단계(S110)를 포함한다.

여기서, 코일끝단부를 탈피하는 단계(S110)란, 도 4에 도시된 바와 같이, 코일끝단부(11, 12)에 피막탈피부(13, 14)를 형성시키는 과정을 의미한다.

즉, 피막탈피부(13, 14)는 코일끝단부(11, 12)의 끝단면 및 그 끝단면과 경계를 이루는 측면을 모두 포함하는 영역이거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 캡(100)의 안착홈부(110) 내에서 코일끝단부(11, 12)끼리 서로 마주보는 표면 중 일부분에 해당하는 영역을 지칭할 수도 있다. 이때, 피막탈피부(13, 14)의 탈피 면적은, 적어도 피막탈피부(13, 14)가 캡(100)의 안착홈부(110)의 내부의 수용 공간에 배치되고 외부로 표출되지 않을 수 있는 정도의 수치 범위 내에서 정해질 수 있다.

또한, 이후의 단계에서는 코일끝단부가 탈피된 헤어핀을 코정자 코어의 각각의 슬롯에 삽입하는 단계(S120)가 이루어진다.

여기서, 코일끝단부를 탈피하는 단계(S110)와 상기 슬롯에 삽입하는 단계(S120)의 사이에는 하기의 도 7 또는 도 8을 통해 상세히 설명할 바와 같이, 상기 코일끝단부에 클립홈부를 형성하는 단계(S115)가 더 포함될 수 있다.

슬롯에 삽입하는 단계(S120) 이후에는 상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부를 서로 근접시키도록 트위스트하는 단계(S130) 및 캡을 코일끝단부에 조립하는 단계(S140)가 이루어질 수 있다.

트위스트하는 단계(S130)는 일반적인 헤어핀 트위스트 장치에 의해 이루어지는 것으로서, 헤어핀에서 코일끝단부 및 그와 연결된 부위가 비틀어지듯이 변형됨과 함께 코일끝단부끼리 서로 근접 또는 밀착되게 벤딩시키는 것을 의미할 수 있다. 즉, 도 2의 아래쪽에 도시된 트위스트 가공 전 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12) 및 그와 연결된 하부는 트위스트하는 단계(S130)를 통해서 도 2의 위쪽에 도시되고 슬롯(2)에 삽입된 후, 슬롯(2) 위쪽으로 돌출 및 트위스트 된 형상(Q)을 갖도록 가공될 수 있다.

또한, 캡을 코일끝단부에 조립하는 단계(S140)에 따르면, 캡에는 서로 근접된 코일끝단부를 물리적 및 전기적으로 서로 결합시키는 안착홈부가 형성되어 있다.

하나의 헤어핀에는 U자 형태로 절곡된 부위를 기준으로 2갈래로 연장된 2개의 코일끝단부, 즉 일측 코일끝단부와 타측 끝단부가 형성되어 있다.

캡의 안착홈부는 하기에서 상세히 설명할 바와 같이, 상기 코일끝단부를 탈피하는 단계(S110)에 의해 탈피된 헤어핀의 코일끝단부 중 일측 코일끝단부와 타측 코일끝단부가 쌍을 이루어 삽입되는 위치 및 그 위치에 해당하는 홈 형태의 구조물을 의미할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 방법에 의해 제작된 권선 구조물을 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 권선 구조물은, 앞서 언급한 바와 같은 고정자 코어(1)의 복수개의 슬롯(2)에 각각 설치될 수 있도록 포밍된 모터용 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12)를 탈피하고, 상기 코일끝단부(11, 12)가 탈피된 헤어핀(10)을 코정자 코어(1)의 각각의 슬롯(2)에 삽입하고, 상기 고정자 코어(1)의 슬롯(2)을 통과한 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12)를 서로 근접시키도록 트위스트하고, 서로 근접된 상기 코일끝단부(11, 12)에 캡(100)을 각각 조립하는 것을 반복하여 만들어지거나 또는 제조된 제조물일 수 있다.

캡(100)은 마찰력에 의해 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12)에 고정될 수 있다. 캡(100)은 마찰력 또는 미 도시된 모터의 커버 또는 내부 절연 부품 등에 의해 지지될 수 있기 때문에, 코일끝단부(11, 12)로부터 캡(100)의 이탈이 방지될 수도 있다.

이렇게 캡(100)을 사용하여 헤어핀(10)의 결선이 이루어지므로, 용접에 의한 결선 공정이 필요 없게 되어서, 앞서 종래 기술에서 언급한 용접에 관련된 모든 문제점들이 해소될 수 있게 된다.

캡(100)은 슬롯(2)의 개수만큼 복수개로 제작되어 있을 수 있다. 각 캡(100)은 동종 플라스틱 절연소재를 이용한 사출 성형 또는 이종(예: 플라스틱 및 금속) 소재를 이용한 이중 사출 성형에 의해 제작되어 있을 수 있다.

여기서, 이송 소재의 사용 위치에 따르면, 통전이 필요한 부위에만 금속(예: 도체바)이 사용되고, 절대 통전이 되지 않은 부위(캡의 절연몸체부 및 격벽)의 위치에는 절연소재인 플라스틱만 사용된다. 적어도 절연재질 또는 절연소재는 전기 용품으로서 성형이 우수하고, 내구성 및 전기절연성을 갖는 합성수지 또는 중합체 군에서 선택된 어느 하나의 소재를 지칭할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 사시도이고, 도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 절단한 캡에 헤어핀이 결합된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 캡(100)은 안착홈부(110) 및 절연몸체부(120)를 포함한다.

안착홈부(110)는 캡(100)의 저면, 즉 절연몸체부(120)의 저면에서 하향으로 개방되어 있다.

안착홈부(110)는 1개 또는 복수개(예: 2개)로 구비될 수 있다.

안착홈부(110)는 탈피된 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12) 중에서 쌍을 이루는 일측 코일끝단부(11) 및 타측 코일끝단부(12) 각각의 피막탈피부(13, 14)가 전기적으로 통전되도록, 상기 피막탈피부(13, 14)를 제외한 일측 코일끝단부(11) 및 타측 코일끝단부(12)의 표면을 감싸는 역할을 담당한다. 피막탈피부(13, 14)는 기계 가공이 이루어지는 코일끝단부를 탈피하는 단계(S110)를 통해서 전기 통전이 이루어지는 헤어핀(100)의 일부분을 지칭할 수 있다.

캡(100)은 그의 재질에 의한 특성으로 일부 탄성 변형이 가능하다.

따라서, 캡(100)에 형성된 안착홈부(110)는 캡(100)과 함께 탄성 변형에 따른 복원력으로 일측 코일끝단부(11) 및 타측 코일끝단부(12)에 대하여 헐거운 결합이 아닌 밀착력 또는 오버랩 포스(force as a function of overlap)를 발생시킬 수 있는 결합을 실현할 수 있도록 제작되어 있다. 즉, 안착홈부(110)의 체적 및 형상 규격에 대한 수치값은 일측 코일끝단부(11) 및 타측 코일끝단부(12)를 삽입시킨 상태에서 상기 밀착력을 발휘하되, 소송 변형이나 파괴가 일어나지 않는 범위 내에서 적절히 정해질 수 있다.

절연몸체부(120)는 안착홈부(110)가 코일끝단부(11, 12)의 삽입 방향(예: 캡(100)의 저면에서 하향 방향)을 기준으로 개방되도록, 상기 안착홈부(110)의 주변에 형성된다. 절연몸체부(120)의 재질은 앞서 언급한 캡(100)의 절연재질 또는 절연소재와 동일할 수 있다.

이때, 본 실시예가 적용하려는 모터 권선 규격이 각 슬롯 당 4턴 권선을 위한 2개의 헤어핀을 사용하기 때문에, 절연몸체부(120)의 저면에는 1개 이상(예: 2개의 안착홈부(110)가 형성될 수 있다.

이때, 절연몸체부(120)는 2개의 안착홈부(110)를 서로 격리시키도록, 안착홈부(110)의 사이에서 상기 절연몸체부(120)의 재질과 동일한 절연재질으로 형성된 일체형의 격벽(130)이 형성되어 있을 수 있다.

이때, 격벽(130)의 높이는 절연몸체부(120)의 캡(100)의 외곽을 형성하는 테두리벽(121)의 높이와 동일하게 형성되어 있으므로, 격벽(130)의 하단 끝부위는 캡(100)의 저면 이하로 더 돌출되지 않을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 각각의 안착홈부(110)는 도체바(140)를 더 포함한다. 도체바(140)는 버스바 등과 같이 도전체로 이루어진 금속 부품을 의미하고, 도체바(140)의 일부분이 안착홈부(110)에 일체형으로 합체될 수 있으며, 도체바(140)의 타부분이 안착홈부(110)의 코일끝단부(11, 12)를 위한 수용 공간 쪽으로 돌출되어 있을 수 있다.

여기서, 도체바(140)는 해당 안착홈부(110)에 삽입된 상기 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12) 사이에 개재되도록, 상기 안착홈부(110)의 중간 위치를 기준으로 상기 안착홈부(110)의 천정면에 고정되고 안착홈부(110)의 홈 개방 방향을 따라 연장되어 있다.

특히, 상기 도체바(140)의 하단부에는 테이퍼면(141) 또는 삽입 가이드용 경사면이 형성되어 있어서, 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12) 사이에 용이하게 삽입될 수 있고, 삽입이 진행되는 과정에서 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12) 각각의 피막탈피부(13, 14)에 물리적으로 밀착 또는 접촉 혹은 전기적으로 통전가능하게 접속될 수 있게 된다.

또한, 도체바(140)는 격벽(130) 또는 테두리벽(121)의 높이에 비하여 더 길게 형성되어서, 캡(100)의 저면보다 돌출 높이(H)만큼 더 형성되어 있다.

즉, 캡(100)을 조립하기 위하여, 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12) 쪽으로 캡(100)을 이동시킬 때, 테이퍼면(141)을 갖는 도체바(140)의 하단부가 캡(100)보다 먼저 코일끝단부(11, 12)에 접촉되어, 코일끝단부(11, 12)의 사이 공간을 가르는 역할을 수행함으로, 캡(100)과 헤어핀(10)과의 조립이 더욱 원활하게 수행할 수 있게 된다.

도 5는 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 응용예를 도시한 단면도이다.

응용예에 따른 캡(100a)에는 앞서 설명한 도체바가 없는 안착홈부(110)와 절연몸체부(120) 및 격벽(130)이 형성되어 있다.

이러한 응용예에 따라서, 캡(100a)의 사이즈는 상대적으로 줄어들 수 있고, 모터가 상대적으로 경량화되도록 제작될 수 있다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 코일끝단부(11, 12)를 탈피하는 단계(S110)는, 상기 일측 코일끝단부(11)와 상기 타측 코일끝단부(12)가 상기 안착홈부(110) 내에서 서로 마주볼 수 있는 방향을 기준으로, 전기적 통전이 일어날 수 있는 피막탈피부(13, 14)를 상기 일측 코일끝단부(11)와 상기 타측 코일끝단부(12)에 각각 형성하는 일련의 가공 과정을 지칭할 수 있다.

또한, 캡(100, 100a)을 조립하는 단계(S140)는, 피막탈피부(13, 14)를 각각 갖는 상기 일측 코일끝단부(11) 및 상기 타측 코일끝단부(12)가 상기 캡(100, 100a)의 저면에 형성된 상기 안착홈부(110)에 삽입되어서, 도체바(140) 또는 피막탈피부(13, 14)를 통해서 전기적으로 통전이 이루어지는 과정을 의미할 수 있다.

이때, 도 4에서와 같이, 캡(100)을 조립하는 단계(S140)에 따르면, 상기 캡(100)의 안착홈부(110)에 형성된 도체바(140)가 상기 캡(100)의 안착홈부(110)에 삽입된 상기 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)의 사이에 개재된다.

이에 따라서, 상기 일측 코일끝단부(11)와 상기 타측 코일끝단부(12)의 피막탈피부(13, 14)는 상기 도체바(140)의 표면에 통전 가능하게 접촉될 수 있다.

또한, 도 5에서와 같이, 응용예에 따른 캡(100a)을 조립하는 단계(S140)에 따르면, 헤어핀(10)의 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)상기 안착홈부(110a)에 삽입된 이후, 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12) 각각의 피막탈피부(13, 14)가 상기 캡(100a)의 안착홈부(110) 내에서 통전 가능하게 직접 접촉할 수 있다.

여기서, 피막탈피부(13, 14)를 제외한 헤어핀(10)의 표면은 코일 제작 당시 형성된 절연 피막으로 형성되어 있으므로, 서로 마주보고 접촉하는 헤어핀(10)들끼리의 표면인 절연 피막간의 상호 접촉은 전기적으로 결선된 상태가 아닐 수 있다.

따라서, 도 5에서 도시한 화살표 및 그 방향을 통해 알 수 있듯이, 헤어핀(10)을 통해 흐르는 전류는 캡(100a)에 의해 서로 밀착된 각 헤어핀(10)의 피막탈피부(13, 14)를 통해서 통전될 수 있게 된다.

도 6은 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 다른 응용예를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 다른 응용예에 따른 캡(100b)은 각 헤어핀(10)의 코일끝단부(11, 12)의 피막탈피부(13, 14)끼리 직접 접촉에 의한 통전을 수행하도록 설계된 것으로서, 이때, 캡(100b)의 격벽(130a) 및 테두리벽(121a)의 단면 형상은 하기에 설명할 코일끝단부(11, 12)의 절곡된 형상에 대응하여, 코일끝단부(11, 12)의 절곡된 수직면 또는 경사면에 기밀하게 접촉될 수 있도록, 상광하협 형태로 형성되어 있다.

즉, 도 1 및 도 6을 참조하면, 앞서 언급한 트위스트하는 단계(130)에서는 하기와 같은 세부 절곡 과정이 더 포함될 수 있다.

예컨대, 트위스트하는 단계(130)는 상기 피막탈피부(13, 14)가 서로 밀착되도록 상기 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)를 각각 1차 절곡한다.

이때, 트위스트하는 단계(130)에서는 상기 피막탈피부(13, 14)의 아래쪽에 해당하는 헤어핀(10)의 일측 코일경사부(15) 및 타측 코일경사부(16)가 서로 멀어지도록 각각 1차 절곡지점(17)을 기준으로 바깥쪽 방향으로 1차 벤딩시키는 과정이 포함된다.

또한, 트위스트하는 단계(130)에서는 상기 1차 벤딩 이후, 상기 일측 코일경사부(15) 및 상기 타측 코일경사부(16)의 아래쪽에 해당하는 헤어핀(10)의 일측 몸체부(18) 및 타측 몸체부(19)가 서로 이격되어 평행하게 배치되도록 2차 절곡지점(20)을 기준으로 안쪽 방향(예: 일측 몸체부(18) 및 타측 몸체부(19)끼리 가까워지는 방향)으로 벤딩시키는 과정이 포함된다.

따라서, 서로 결선되어야 할 헤어핀(10)의 상기 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)은 피막탈피부(13, 14)를 직접 접촉에 의한 통전상태가 이루어질 수 있고, 다만 상기 벤딩된 일측 코일경사부(15) 및 상기 타측 코일경사부(16), 혹은 서로 이격된 일측 몸체부(18) 및 타측 몸체부(19)에 의해서, 서로 분리된 상태를 이룰 수 있게 되고, 이는 해당 고정자 코어의 슬롯에서의 헤어핀(10)의 자세 자유도를 용이하게 할 수 있다.

도 7은 도 3에 도시된 헤어핀 결선용 캡의 또 다른 응용예를 도시한 분해 단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 헤어핀과 캡이 상호 결합된 상태를 도시한 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 또 다른 응용예에 따른 캡(100c)은 한 쌍의 클립부(150)를 갖는 안착홈부(110)를 제공한다.

즉, 각 안착홈부(110)는 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)에 형성된 클립홈부(30)에 체결되도록, 상기 안착홈부(110)의 내벽면에 형성된 클립부(150)를 더 포함한다.

*클립부(150)는 경사지게 배치된 상태에서, 클립부(150)의 일측 단부는 안착홈부(110)의 내벽면에 이중 사출을 통해서 고정될 수 있고, 클립부(150)의 타측 단부는 탄성력 또는 복원력을 작용할 수 있는 자유 단부가 된다.

자유 단부인 클립부(150)의 타측 단부의 주변을 기준으로 안착홈부(110)의 내벽면에는 탄성 유격을 보장하는 리세스부(122)가 더 형성되어 있어서, 클립부(150)의 체결 성능을 보장할 수 있다.

또한, 각 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)에는 상기 클림부(150)를 향하는 위치를 기준으로 클립홈부(30)가 홈 가공에 의해 형성되어 있다. 클립홈부(30)는 클립부(150)의 타측 단부를 수용하는 고정턱과 같은 역할을 담당한다.

따라서, 한 쌍의 일측 코일끝단부(11) 및 타측 코일끝단부(12)가 안착홈부(110)에 삽입될 때, 클립부(150)의 타측 단부가 클립홈부(30)에 탄성 결착 방식으로 체결되어서, 캡(100c)과 헤어핀(10)의 결선 상태를 더욱 견고하고 안정되게 유지시킬 수 있게 된다.

또한 상기 캡(100c)도 앞서 설명한 격벽(130) 또는 도체바(140)를 구비할 수 있고, 이때, 앞서 설명한 바와 같이 도체바(140)에 의한 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12) 사이의 결선을 수행할 수 있도록, 상기 캡(100c)의 형상도 앞서 설명한 형상대로 제작될 수 있다. 또한, 미 도시되어 있지만, 캡(100c)의 변형 형상은 클립부(150)를 구비하면서도, 도체바(140) 없이 일측 코일끝단부(11)와 타측 코일끝단부(12)끼리 직접 결선될 수 있게 형성될 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 헤어핀 11, 12 : 코일끝단부
13, 14 : 피막탈피부 30 : 클립홈부
100, 100a, 100b, 100c : 캡 110 : 안착홈부
120 : 절연몸체부 130 : 격벽
140 : 도체바 150 : 클립부

Claims (12)

1. 모터용 헤어핀을 고정자 코어의 각각의 슬롯에 삽입하는 단계; 및
   상기 헤어핀의 코일끝단부가 쌍을 이루어 삽입되는 안착홈부가 형성된 캡을 서로 근접된 상기 코일끝단부에 조립하는 단계;를 포함하고,
   상기 조립하는 단계는, 상기 캡의 안착홈부에 형성된 도체바가 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부의 사이에 개재되어 상기 쌍을 이루어 삽입되는 코일끝단부가 상기 도체바의 표면에 통전 가능하게 접촉시키는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   조립하는 단계 이전에, 상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부를 서로 근접시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   삽입하는 단계 이전에, 상기 슬롯에 설치되도록 포밍된 상기 헤어핀의 상기 코일끝단부를 탈피하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 탈피하는 단계는, 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부가 상기 안착홈부 내에서 서로 마주볼 수 있는 방향을 기준으로, 전기적 통전이 일어날 수 있는 피막탈피부를 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부에 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 조립하는 단계는, 상기 안착홈부의 내벽변에 형성된 클립부를 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부에 형성된 클립홈부에 체결하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 방법.
7. 모터용 헤어핀;
   상기 헤어핀이 각각에 삽입되는 고정자 코어의 복수개의 슬롯; 및
   상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부가 쌍을 이루어 삽입되는 안착홈부가 형성된 캡;을 포함하고,
   상기 캡은, 도전체로 이루어지고, 안착홈부에 일체형으로 합체며, 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부의 사이에 개재된 도체바를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 고정자 코어의 슬롯을 통과한 헤어핀의 코일끝단부는 서로 근접하도록 절곡된 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 캡은, 상기 안착홈부가 상기 코일끝단부의 삽입 방향을 기준으로 개방되도록, 상기 안착홈부의 주변에 형성되는 절연몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물.
10. 삭제
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 도체바의 하단부에는 테이퍼면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물.
12. 청구항 7에 있어서,
    상기 안착홈부는, 상기 쌍을 이루어 안착홈부에 삽입되는 코일끝단부에 형성된 클립홈부에 체결되도록, 상기 안착홈부의 내벽면에 형성된 클립부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡을 구비한 헤어핀 권선 구조물.

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