KR102608574B1 - 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 스테이터를 조립하기 위하여 걸림돌기와 걸림홈이 형성되는 분할 코어와 코일과 분할코어의 사이에 위치하여 코일이 권취되는 보빈으로 구성되며, 오버몰딩을 이용한 수직사출에서 브릿지를 적용하여 미성형없이 보빈이 사출성형되어 분할 코어와 일체화되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 보빈에 틈새 공간과 퍼팅라인이 없어 코일의 권취가 용이하고, 분할 코어와 코일이 직접적으로 인접하는 것을 완전히 차단하며, 보빈이 최소한의 두께로 성형되어 코일에서 발생하는 고온의 열을 분할 코어에 효과적으로 전달하여 방출하고 슬롯 공간이 늘어나 코일의 점적률이 높아져 모터의 출력 밀도가 향상된다.

Description

오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어 및 그 제조 방법{Split core for stator using overmolding and manufacturing method thereof}

본 발명은 모터의 스테이터에 사용되는 분할 코어에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 분할 코어의 보빈에 권취되는 코일에서 발생하는 열이 효과적으로 분할 코어로 전달 내지 방출되고 분할 코어와 코일이 직접적으로 인접하여 발생하는 내전압과 절연 저항의 불량을 방지하며 코일의 점적률을 최대화하여 모터의 출력 밀도가 높아지도록 개선한 것이다.

주지되 바와 같이 전기에너지를 기계에너지로 변환하기 위하여 사용하는 모터는 기본적으로 스테이터(stator; 고정자)와 로터(rotor; 회전자)로 구성된다.

스테이터는 얇은 철판을 층층히 쌓아서 만든 분할 코어(split core)의 보빈에 코일을 권취하고, 코일이 권취된 다수개의 분할 코어를 원형으로 연결하여 조립한다.

종래에는 코일이 권취되는 보빈을 위아래로 구분하여 별도 사출하고 사출된 보빈을 분할 코어의 상하 방향에서 조립하여 코일을 권취하였다.

이처럼 별도 사출한 보빈이 조립된 분할 코어는 조립되는 보빈이 서로 만나는 부위에 부품 및 조립 공차로 인하여 틈새 공간이 생기게 되고, 틈새 공간으로 인해 코일에서 발생하는 열이 분할 코어로 전달 내지 방출되지 못할 뿐더러 분할 코어와 코일이 직접적으로 인접하게 되어 내전압과 절연 저항에 불량이 발생하여 모터의 수명이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 보빈의 파팅라인으로 인하여 보빈에 코일이 완전히 밀착한 상태로 권취되지 못하여 불필요한 공간이 형성되는 등 코일의 점적률이 떨어져 모터의 출력 밀도가 저하되어 제품 성능이 떨어지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1874420호

상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 본 발명은 코일의 권취가 용이한 스테이터용 분할 코어를 제공함으로써, 분할 코어와 코일이 직접적으로 인접하는 것을 차단하고 코일에서 발생하는 고온의 열을 분할 코어로 효과적으로 전달하여 방출하며 코일의 최대한 권취되어 점적률이 향상되는 스테이터를 제공하고, 상기한 스테이터를 제조하기 위한 스테이터용 분할 코어의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어는 스테이터를 조립할 수 있도록 서로 연결하기 위한 걸림돌기와 걸림홈이 형성되며, 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 전달 내지 방출할 수 있게 넓은 접촉 면적을 가지도록 요철 형상의 권취부를 포함하는 보빈으로 구성되며, 상기 보빈이 오버몰딩으로 수직사출되는 과정에서 하단부에 미성형이 발생하지 않도록 수지의 흐름성을 개선하고 최소한의 두께로 사출되도록 브릿지(B)가 함께 사출성형되는 것을 특징으로 한다.

그 제조 방법은, 금형에 장입하여 사출성형이 가능하도록 분할 코어를 하고, 상기 분할 코어에 최소한의 두께로 보빈이 사출성형되도록 브릿지 공간이 형성된 상부금형과 하부금형에 분할 코어를 장입하여 브릿지를 함께 수직사출성형하여 보빈의 하단부가 미성형되는 것을 방지토록 하여, 분할 코어와 일체화된 보빈의 게이트와 브릿지를 잘라내고 보빈의 권취부에 코일을 최대한 밀착하여 코일을 권취하고, 분할 코어를 걸림돌기와 걸림홈으로 서로 연결하여 스테이터를 조립하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보빈이 오버몰딩된 스테이터용 분할 코어는, 분할 코어와 보빈 사이에 퍼팅라인과 틈새 공간이 없어 분할 코어와 코일이 직접적으로 인접하는 것을 차단하여 내전압과 절연 저항으로 인한 불량 발생을 방지하고 코일의 권취가 용이한 장점이 있다.

특히, 오버몰딩된 보빈이 두께가 얇아 코일에서 발생하는 고온의 열을 분할 코어에 효과적으로 전달하여 방출하고 슬롯 공간이 늘어나 점적률이 높아져 모터의 출력을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사출성형의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 수직사출성형의 개념도
도 3은 본 발명에 따른 분할 코어의 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 분할 코어의 사용상태도.
도 5는 본 발명에 따른 제조 방법의 순서도.

이하, 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하고자 하는바, 이러한 설명은 본 발명을 구현하기 위한 실시 예를 기준으로 한 것으로서, 본 발명이 추구하는 기술적 사상을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents) 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

본 발명은 분할 코어(10)에 오버몰딩을 이용하여 보빈(20)을 일체화시켜 코일(30)의 권취가 용이하도록 구성되며, 코어(10)에 오버몰딩으로 보빈(20)을 성형할 때 미성형이 생기는 것을 방지하기 위하여 수지 흐름성의 개선을 위한 브릿지(22)가 함께 사출성형되는 것을 특징으로 한다.

분할 코어(10)는 하나 이상의 분할 코어(10)를 서로 연결할 수 있게 걸림돌기(11)와 걸림홈(12)이 형성된다.

보빈(20)은 오버몰딩을 이용하여 분할 코어(10)에 일체화되는 것으로, 코일(30)에서 발생하는 고온의 열을 효과적으로 전달하여 방출되게 접촉 면적이 넓고 최소한의 두께를 가지는 요철 현상의 권취부(21)가 형성된다.

또한, 두개 이상 연결되는 분할 코어(10) 또는 스테이터(1)의 슬롯 공간(S)이 넓어 코일(30)의 점적률이 높아 모터의 출력 밀도가 향상된다.

상기와 같이 보빈(20)이 일체화된 분할 코어(10)의 제조 방법은 다음과 같다.

분할 코어 준비 및 금형 준비단계(S10)

본 단계는 오버몰딩하기 위한 분할 코어(10)를 준비하고, 분할 코어(10)에 보빈을 사출하기 위한 브릿지 공간(42)이 형성된 상부금형(40)과 하부금형(41)을 준비하는 단계이다.

보빈 사출단계(S20)

본 단계는 상부금형(40)과 하부금형(41)에 분할 코어(10)를 장입하고, 이렇게 장입되어 있는 분할 코어(10)에 플라스틱 소재의 수지의 보빈(20)을 오버몰딩으로 사출성형하는 단계이다.

종래에는 보빈(20)을 별도 사출하여 분할 코어(10)에 조립하였으나, 보빈(20)의 조립되어 만나는 부위에 부품 또는 조립 공차로 인한 틈새 공간이 생겨 권취되는 코일(30)이 분할 코어(10)에 직접적으로 인접하여 내전압과 절연저항에 불량이 발생하고, 코일(30)에서 발생하는 고온의 열을 분할 코어(10)에 효과적으로 전달하여 방출하기 어려웠다.

또한, 보빈(20)의 별도 사출로 인한 퍼팅라인에 의해 코일(30)이 권취되는 자리에 불필요한 공간이 발생하게 되어 점적률이 떨어진다.

이러한 종래의 문제점을 해결하고자 본 발명은 분할 코어(10)에 오버몰딩을 이용하여 보빈(20)을 사출성형하여 일체화환다.

이때, 분할 코어(10)와 보빈(20)의 구조상 수평사출이 어려워 수직사출을 적용하는데, 사출성형되는 보빈(20)의 두께에 따라서 하단부에 미성형이 발생할 수 있기 때문에 수지의 흐름성을 개선하기 위하여 브릿지 공간(42)이 형성된 상부 금형(40)과 하부 금형(41)에 의하여 브릿지(B)가 함께 사출성형된다.

사출성형되는 브릿지(B)로 인하여 보빈(20)의 두께를 최소한으로 하여도 상단부에서 주입되는 수지가 하단부의 끝까지 완전히 충진되어 미성형이 방지된다.

이렇게 분할 코어(10)에 사출성형되는 보빈(20)에는 코일(30)이 불필요한 공간없이 밀착한 상태로 최대한 권취되고 고온의 열을 효율적으로 전달할 수 있게 접촉 면적이 넓으며 두께가 얇은 권취부(21)가 함께 형성된다.

분할 코어 사상단계(S30)

본 단계는 분할 코어(10)에 사출성형하여 일체화된 분할 코어(10)에 형성된브릿지(B)와 게이트(G)를 잘라내고, 잘라낸 단면 또는 보빈(20)에 남아있는 수지 찌꺼기 내지 버(burr)를 다듬는 단계이다.

코일 권취단계(S40)

본 단계는 사상된 분할 코어(10)의 보빈(20)에 코일(30)을 권취하는 단계로, 권취부(21)를 따라서 코일(30)을 불필요한 또는 낭비되는 공간없이 밀착되는 상태로 코일(30)을 권취한다.

스테이터 조립단계(S50)

코일(30)권취된 분할 코어(10)를 걸림돌기(11)와 걸림홈(12)을 이용하여 원형으로 연결하여 스테이터(1)를 조립하는 단계이다.

이러한 제조 방법으로 만들어진 보빈(20)이 일체화된 분할 코어(10)는 부품 또는 조립 공차로 인하여 틈새 공간과 파팅라인이 없어 권취되는 코일(30)이 분할 코어(10)와 직접적으로 인접하는 것을 차단하여 내전압과 절연 저항으로 인한 불량의 발생을 방지하고 코일(30)을 용이하게 권취할 수 있다.

또한, 브릿지(B)로 인하여 보빈(20)이 미성형없이 최소한의 두께로 사출성형되어 코일(30)에서 발생하는 고온의 열을 분할 코어(10)에 효과적으로 전달하여 방출하고 걸림돌기(11)와 걸림홈(12)을 이용하여 연결되는 분할 코어(10) 내지 스테이터(10)의 슬롯 공간(S)이 넓어 권취되는 코일(30)의 점적률이 높아 모터의 출력을 향상시킬 수 있는 것이다.

1: 스테이터
10: 분할 코어
11: 걸림돌기
12: 걸림홈
20: 보빈
21: 권취부
30: 코일
40: 상부금형
41: 하부금형
42: 브릿지 공간
B: 브릿지
G: 게이트
S: 슬롯 공간
S10: 분할 코어 준비단계
S20: 보빈 사출단계
S30: 분할 코어 사상단계
S40: 코일 권취단계
S50: 스테이터 조립단계

Claims (2)

1. 오버몰딩을 이용하여 보빈이 일체화되는 분할 코어에 있어서,
   스테이터(1)를 조립할 수 있도록 서로 연결하기 위한 걸림돌기(11)와 걸림홈(12)이 형성되는 분할 코어(10)와,
   코일(30)에서 발생하는 열을 효과적으로 전달 내지 방출할 수 있게 넓은 접촉 면적을 가지도록 요철 형상의 권취부(21)를 포함하는 보빈(20)을 포함하여 구성되며,
   분할 코어(10)에 보빈(20)이 오버몰딩으로 수직사출되는 과정에서 하단부에 미성형이 발생하지 않도록 수지의 흐름성을 개선하고 최소한의 두께로 사출성형되어 분할 코어(10) 또는 스테이터(1)의 슬롯 공간(S)을 최대한으로 확보되도록 브릿지(B)가 함께 사출성형되는 것을 특징으로 하는 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어.
2. 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어의 제조 방법에 있어서,
   분할 코어(10)를 금형에 장입하여 사출성형이 가능하도록 준비하는 분할 코어 준비단계 및 브릿지 공간(42)이 형성된 상부금형(40)과 하부금형(41)을 준비하는 준비단계(S10):와,
   분할 코어(10)에 최소한의 두께로 보빈(20)이 사출성형되도록 수지의 흐름성을 양호하게 하기 위한 브릿지 공간(42)이 형성된 상부금형(40)과 하부금형(41)을 사용하여 브릿지(B)를 함께 수직사출성형하여 보빈(20)의 하단부가 완전하게 성형되는 보빈 사출단계(S20);와,
   분할 코어(10)와 보빈(20)이 일체화된 게이트(G)와 브릿지(B)를 잘라내고 다듬는 분할 코어 사상단계(S30);와,
   보빈(20)의 권취부(21)에 코일(30)을 최대한 밀착하여 권취하는 코일 밀착단계(S40);와,
   코일(30)이 권취된 분할 코어(10)를 걸림돌기(11)와 걸림홈(10)으로 서로 연결하여 스테이터(1)를 조립하는 스테이터 조립단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버몰딩을 이용한 스테이터용 분할 코어의 제조 방법.