KR102846552B1

KR102846552B1 - 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터

Info

Publication number: KR102846552B1
Application number: KR1020230161058A
Authority: KR
Inventors: 이성민
Original assignee: 주식회사 디아이씨
Priority date: 2023-11-20
Filing date: 2023-11-20
Publication date: 2025-08-18
Anticipated expiration: 2043-11-20
Also published as: KR20250074223A

Abstract

본 발명은 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터에 관한 것으로, 원통형으로, 연질자성체를 포함하는 요크, 요크의 중심축 방향으로 연장 형성된 복수의 치, 요크의 중심축 방향으로 치의 말단에 구비된 슈, 복수의 치 사이에 구비되고, 인접하는 치에 의해서 형성되는 공간인 코일 슬롯, 코일 슬롯에 수용되는 복수의 코일을 포함하는 코일 모듈을 포함하고, 코일 슬롯은 서로 구분되는 소정의 제1 및 2 영역을 포함하되, 제1 영역의 최대 폭은 제2 영역의 최대 폭보다 넓은 것을 특징으로 한다.

Description

고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터{STATOR ASSEY AND MOTOR CONSISTING OF STATOR ASSEY}

본 발명은 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터에 관한 것으로써, 보다 상세히는 고정자에 코일 삽입 시 코일에 부착된 절연물의 손상을 방지할 수 있는 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터에 관한 것이다.

최근 모터 제조 공정에서의 불량률을 저감하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로, 종래 기술의 헤어핀 코일 모터는 크게 회전자, 고정자 및 고정자의 코일 슬롯에 수용되어 있으면서 “U”자의 형상을 가지고 있고, “U”자형 양측에 각각 절연물이 구비된 복수의 코일로 이루어진다.

여기서 종래 기술의 헤어핀 코일 모터의 고정자를 제조하는 공정을 살펴보면, 헤어핀 코일 모터의 고정자에 코일이 수용될 수 있도록 마련된 직사각형 형태의 코일 슬롯에 절연물로서 절연지를 삽입하고 그 후에 코일을 절연지 사이에 삽입하거나, 절연물이 부착된 코일을 고정자에 마련된 직사각형 형태의 코일 슬롯에 삽입한다.

또한, 코일을 코일 슬롯에 삽입하는 과정을 여러 번 거쳐서 복수의 코일이 코일 슬롯에 적층되어 삽입될 수 있도록 한 후에 각 코일의 단부를 접합하여 하나의 코일로 만드는 공정을 거친다.

이와 같이 헤어핀 코일 모터를 통해서 코일의 점적율이 증가된 고효율의 모터를 제조하는 것이 가능해진다.

다만, 종래 기술의 헤어핀 코일 모터의 경우, 절연물이 부착된 코일이 직사각형 형태의 코일 슬롯에 삽입이 될 때, 절연물이 고정자의 치나 요크와 충돌하면서 손상되는 경우가 발생한다.

이와 같이, 절연물이 손상되는 경우 코일과 고정자 사이, 또는 코일과 코일 사이의 절연이 파괴되고 이를 통해 제조한 모터에 불량이 발생할 우려가 있으며 이로 인하여 공정 상의 불량률 증가 및 이에 따른 비용 소모가 뒤따른다.

한국 공개특허공보 제10-2013-0052834호(“각동선 권선 모터의 고정자구조 및 이의 제조방법”, 공개일 2013.05.23)

본 발명은 위 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터는 고정자의 코일을 수용하기 위한 코일 슬롯을 소정의 제1 영역과 제2 영역으로 구분하고 제1 영역의 최대 폭을 제2 영역의 최대 폭 보다 넓은 것을 특징으로 하여 헤어핀 코일의 절연물이 손상되지 않고도 안전하게 코일 슬롯에 삽입되어 불량률이 낮은 모터를 생산할 수 있는 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터를 제공함에 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어세이는 원통형으로, 연질자성체를 포함하는 요크, 요크의 중심축 방향으로 연장 형성된 복수의 치, 요크의 중심축 방향으로 치의 말단에 구비된 슈, 복수의 치 사이에 구비되고, 인접하는 치에 의해서 형성되는 공간인 코일 슬롯, 및 코일 슬롯에 수용되는 복수의 코일을 포함하는 코일 모듈을 포함하고, 코일 슬롯은 서로 구분되는 소정의 제1 및 2 영역을 포함하되, 제1 영역의 최대 폭은 제2 영역의 최대 폭보다 넓은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 영역은 제2 영역 보다 요크의 중심축으로부터 더 먼 영역에 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 영역의 최대 폭은 제2 영역의 최대 폭에 비해서 1.05배 보다 같거나 크고 1.25배 보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 영역의 최대 폭은 코일의 폭에 비해서 1.4배 보다 같거나 크고 1.6배보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 영역의 최대 폭은 코일의 폭에 비해서 1.2배보다 같거나 크고 제1 영역의 최대 폭 보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 영역의 길이는 제2 영역의 길이 보다 짧은 것을 특징으로 한다.

또한, 코일 모듈에 포함되는 복수의 코일의 두께(B)는 모두 동일하고, 복수의 코일 중 적어도 일부가 제1 영역에 수용되는 코일의 개수가 N이라 할 때, 제1 영역의 길이(L1)는 아래 수식1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

(수식1) L1 < N × B

또한, 복수의 코일 중 적어도 일부가 제2 영역에 수용되는 코일의 개수가 M이라 할 때, 제2 영역의 길이(L2)는 아래 수식2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

(수식2) L2 > M × B

또한, 제1 영역의 방사방향 중심과 제2 영역의 방사방향 중심이 일직선상에 정렬된 것을 특징으로 한다.

또한, 복수의 코일 사이의 간격은 복수의 코일 중 하나의 두께의 0.4배보다 같거나 크고 0.5배보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 코일 슬롯은 제1 영역과 제2 영역사이에 구비되는 제3 영역을 더 포함하고, 제1 영역의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제1 축이라 하고, 제1 영역의 일측면과 맞닿은 제3 영역의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제2 축이라 할 때, 제1 축과 제2 축의 사잇각(θ)은 12도 이상 14도 미만이고, 제2 영역과 제3 영역은 서로 접하는 지점이 라운딩 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고정자 어세이를 포함하는 모터는 제1 항의 특징을 갖는 고정자 어세이, 고정자 어세이의 축방향에 구비되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터에 의하면, 코일이 코일 슬롯에 삽입될 때 발생할 수 있는 절연물의 손상을 방지하여, 고정자 어세이 및 모터 생산 시의 불량률을 저감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 고정자 어세이의 단면도이고,
도 2은 본 발명에 일실시 예에 따른 고정자 어세이의 코일 슬롯을 확대한 단면도.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1 및 /또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 ～사이에와 바로 ～사이에 또는 ～에 인접하는과 ～에 직접 인접하는 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시 예에 따른 고정자 어세이 및 고정자 어세이를 포함하는 모터에 관하여 상세히 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 일실시 예에 따른 고정자 어세이(100)의 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 고정자 어세이(100)는, 요크(110), 치(120), 슈(130), 코일 슬롯(140) 및 코일 모듈(150)로 구성된다.

요크(110)는 원통형의 형상으로, 연질자성체로 이루어져있고, 중공부를 포함한다. 중공부에는 회전자(미도시)가 삽입될 수 있다.

치(120)는 요크(110)의 중심축 방향으로 복수 개가 연장 형성되어 있다. 한편, 치(120)는 요크(110)와 같은 재질로 이루어질 수 있다.

슈(130)는 요크(110)의 중심축 방향으로 치(120)의 말단에 구비되어 있다. 한편, 슈(130)는 요크(110) 및 치(120)와 같은 재질로 이루어질 수 있다.

코일 슬롯(140)은 복수의 치(120) 사이에 구비되고, 인접하는 치(120)에 의해서 형성되는 공간이다. 구체적으로, 코일 슬롯(140)은 치(120)와 요크의 접선 방향에 존재하는 다른 치(120) 사이의 공간으로 정의할 수 있다. 또한, 코일 슬롯(140)에는 복수의 코일이 적층되는 형태로 이루어진 코일 모듈(150)이 수용될 수 있다.

이와 같이, 요크(110), 치(120), 슈(130) 및 코일 슬롯(140)은 하나의 고정자를 형성한다.

또한, 고정자 어세이(100)는 상기 고정자와 더불어 코일 모듈(150)을 포함한다. 코일 모듈(150)은 코일 슬롯(140)에 수용되는 복수의 코일을 포함한다. 구체적으로, 코일 모듈(150)은 코일 슬롯(140)에 요크(110)의 방사 방향으로 복수의 코일이 적층될 수 있으며, 복수의 코일을 코일 슬롯(140)에 삽입한 후, 하나의 코일로 이루도록 코일의 단부를 접합하여 코일 모듈(150)을 형성한다. 일 실시예로, 코일 모듈(150)을 구성하는 하나의 코일은 “U”자 형상을 가진 헤어핀 모양의 코일 일 수 있다. 코일 모듈(150)을 구성하는 복수의 코일의 양측 다리에는 각각 제1 절연물(미도시)이 감싸여져 있을 수 있다. 일 실시예로, 제1 절연물은 절연지 등의 코일과 코일 간을 절연하는 역할을 하는 절연 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 코일의 제1 절연물과 더불어 치(120)와 코일 모듈(150) 사이에는 다른 물질의 제2 절연물(미도시)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 절연물은 코일 모듈(150)과 치(120)을 절연할 수 있는 물질로 이루어져 있으며, 코일 모듈(150)이 코일 슬롯(140)에 수용되는 경우 코일 모듈(150)과 치(120) 사이의 공간에 마련될 수 있다. 일 실시예로, 제2 절연물은 코일 모듈(150)과 치(120) 사이의 공간에 충전될 수 있다.

종래 기술의 경우, 절연물이 감싸여진 코일이 고정자의 직사각형 형태의 코일 슬롯(140)에 삽입될 경우에 코일 슬롯(140)의 양측에 구비된 치(120)와 간섭이 발생하고, 이로 인하여 절연물이 손상되어 고정자 어세이(100) 및 모터 제작 시에 불량이 발생하는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 코일 슬롯(140)은 서로 구분되는 소정의 제1 및 2 영역(141,142)을 포함하고, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 제2 영역의 최대 폭(W2)보다 넓은 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 복수의 치(120)에 의해서 형성되는 내부 공간인 코일 슬롯(140)을 두 영역인 제1 및 2 영역(141, 142)으로 나눌 수 있다.

또한, 제1 및 2 영역(141, 142)을 구분하기 위해서 코일 슬롯(140)은 제1 영역(141)과 제2 영역(142) 사이에 제3 영역(143)을 포함한다. 제3 영역(143)에 대해서는 후술하기로 한다.

여기서, 제1 및 2 영역(141,142) 중 제1 영역의 최대 폭(W1)은 제2 영역의 최대 폭(W2)보다 넓게 설정하여 코일 모듈(150)이 코일 슬롯(140)의 양측에 배치된 치(120)의 영향을 받지 않고 제1 영역(141)을 통하여 코일 슬롯(140)에 삽입될 수 있다. 절연물의 간섭을 방지하기 위해서 제1 영역(141)과 제2 영역(142)의 구분 없이 코일 슬롯(140)의 폭을 전체적으로 넓게 형성하는 경우 해당 공간을 제2 절연물로 충전해야 하므로 재료비가 상승하고 고정자의 무게 또한 증가할 우려가 있다. 또한, 치(120)가 얇아지는 것으로 인하여 자속 저항이 증가하면서 자기 포화의 발생 가능성이 증가하고, 이에 따라 코일 슬롯(140)의 폭이 증가하면서 누설 자속이 더욱 증가하게 된다.

결론적으로, 상기와 같은 문제점으로 인하여 코일 슬롯(140)의 일부인 제1 영역의 최대 폭(W1)을 제2 영역의 최대 폭(W2)보다 넓게 마련하는 것이며, 모터의 성능에 대한 영향을 최소화하면서도 절연물의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 구체적인 제1 및 2 영역(141,142)의 최대 폭(W1, W2)과 길이(L1, L2) 등과 같은 수치에 대해서는 후술한다.

또한, 제1 영역(141)은 제2 영역(142) 보다 요크(110)의 중심축으로부터 더 먼 영역에 구비된 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 제1 영역(141)이 요크(110)의 중심축으로부터 이격되어 있는 거리는 제2 영역(142)이 요크(110)의 중심축으로부터 이격되어 있는 거리보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예가 도시된 도 2를 참조하면, 제1 영역(141)이 제2 영역(142)보다 요크(110)의 중심 축으로부터 먼 거리에 배치되어 있다. 이는, 요크(110)의 중심축에서 방사 방향으로 갈수록 치(120)의 폭이 넓기 때문에, 제1 영역(141)을 형성할 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 또한, 제1 영역(141)을 요크(110)의 중심 축과 가까운 거리에 배치(120)할 경우 치(120)가 좁아지게 되어 자기 저항이 증가하고 자기 포화의 발생 가능성이 높아지기 때문에 모터의 성능이 감소할 우려가 있다.

결론적으로, 요크(110)의 중심 축으로부터 제2 영역(142)보다 먼 거리에 제1 영역(141)을 형성한 경우 치(120)의 폭이 얇아질 수 있는 문제를 방지할 수 있으며, 모터의 성능에 대한 영향을 최소화하면서도 절연물의 손상을 방지할 수 있다.

제1 영역(141)과 제2 영역(142)을 특정하기 위한 다른 실시예로, 제1 영역(141)과 제2 영역(142)은 요크(110)의 중심축을 원점으로 하는 소정의 반경을 기준으로 제1 영역(141)의 경우 소정의 반경 밖에 위치하고 있고, 제2 영역(142)의 경우 소정의 반경 내에 위치할 수 있다. 여기서, 소정의 반경은 제2 영역의 길이(L2)보다 큰 것을 특징으로 한다.

결론적으로, 요크(110)의 중심축을 기준으로 하여 제1 영역(141)과 제2 영역(142)이 형성되는 위치를 특정할 수 있으나, 요크(110)의 중심축을 원점으로 하는 소정의 반경을 기준으로 제1 영역(141)과 제2 영역(142)이 형성되는 위치를 특정할 수 있다.

도 2에는, 고정자 어세이(100)의 코일 슬롯(140)을 확대한 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 제1 및 2 영역(141,142)의 최대 폭과 길이 및 복수의 코일 중 하나의 코일의 폭과 두께를 설명하기 위해서 다음과 같이 용어를 정의한다.

제1 및 2 영역의 최대 폭(W1, W2)은 제1 및 2 영역(141,142)에서 요크의 접선 방향으로 형성된 길이를 의미한다. 또한, 제1 및 2 영역의 길이(L1, L2)는 제1 및 2 영역(141,142)에서 요크의 방사 방향으로 형성된 길이를 의미한다. 또한, 코일의 폭(A)은 코일 모듈(150)에 포함된 복수의 코일 중 하나의 코일에서 요크의 접선 방향의 길이를 의미한다. 아울러, 코일의 두께(B)는 코일 모듈(150)에 포함된 복수의 코일 중 하나의 코일에서 요크의 방사 방향의 길이를 의미한다.

이하에서는 제1 및 2 영역(141,142)의 최대 폭(W1, W2)에 대해서 설명한다. 전술하였듯이, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 제2 영역의 최대 폭(W2)보다 넓은 것을 특징으로 한다.

우선, 제1 영역(141)과 제2 영역(142)의 관계에 있어서, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 제2 영역의 최대 폭(W2)에 비해서 1.05배 보다 같거나 크고 1.25배 보다 작은 것을 특징으로 한다. 일 실시예로, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 제2 영역의 최대 폭(W2)보다 1.15배 더 클 수 있다. 이는, 제1 영역의 최대 폭(W1)이 필요 이상으로 넓게 형성될 경우, 치(120)의 폭이 감소함에 따라 자속 저항이 증가하고 자속 포화가 발생할 가능성이 증가하여 모터의 성능에 영향을 줄 우려가 있기 때문이다.

다음으로 제1 영역(141)과 코일과의 관계에서, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 코일의 폭(A)에 비해서 1.4배 보다 같거나 크고 1.6배보다 작은 것을 특징으로 한다. 일 실시예로, 제1 영역의 최대 폭(W1)은 코일의 폭(A)보다 1.5배 더 클 수 있다. 이는, 제1 영역(141)으로 코일이 삽입될 것이기 때문에 코일에 부착된 절연물과의 간섭을 줄이기 위해서는 코일의 폭(A)을 고려하여 제1 영역의 최대 폭(W1)을 선정해야할 필요가 있기 때문이다.

다음으로, 제2 영역(142)과 코일의 폭(A)과의 관계에서, 제2 영역의 최대 폭(W2)은 코일의 폭(A)에 비해서 1.2배보다 같거나 크고 제1 영역의 최대 폭(W1) 보다 작은 것을 특징으로 한다. 일 실시예로, 제2 영역의 최대 폭(W2)은 코일의 폭(A)보다 1.3배 더 클 수 있다. 이는, 제2 영역(142)에 코일이 안착되어야하기 때문에 코일의 폭(A)보다 넓어야 하며, 모터의 성능에 대한 영향을 최소화하기 위해서 제2 영역의 최대 폭(W2)을 제1 영역의 최대 폭(W1)보다 더 크게 형성할 수는 없기 때문이다.

결론적으로, 전술한 바와 같이 제1 및 2 영역의 최대 폭(W1, W2)을 형성하는 것을 통해서 모터의 성능의 영향을 최소화하면서 코일의 절연물 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는, 제1 및 2 영역(141,142)의 길이에 대해서 설명한다.

제1 영역의 길이(L1)는 제2 영역의 길이(L2) 보다 짧은 것을 특징으로 한다. 이는, 필요 이상으로 제1 영역의 길이(L1)를 길게 형성할 경우 치(120)의 폭이 감소함에 따라 자속 저항과 자기 포화의 가능성이 증가하고, 이에 따라 코일 슬롯(140)의 폭이 증가하여 누설 자속이 증가하기 때문에 최소한의 길이로 제1 영역의 길이(L1)를 형성하여 모터의 성능에 대한 영향을 최소화 하면서 절연물의 손상 가능성을 크게 줄일 수 있다.

우선, 제1 영역의 길이(L1)의 경우, 코일 모듈(150)에 포함되는 복수의 코일의 두께(B)는 모두 동일하고, 복수의 코일 중 적어도 일부가 제1 영역(141)에 수용되는 코일의 개수가 N이라 할 때, 제1 영역의 길이(L1)는 아래 수식1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

(수식1) L1 < N × B

일 실시예로, 도 2에서는 코일 모듈(150)의 복수의 코일 중 적어도 일부가 제1 영역(141)에 수용되는 코일의 개수가 3개인 경우를 도시한 것으로, 제1 영역의 길이(L1)는 코일 3개의 두께인 3 × B보다 작다. 이는, 전술하였다시피 치(120)의 폭이 감소하여 모터의 성능에 대한 영향을 줄 우려가 크기 때문에 제1 영역(141)으로 투입이 가능한 코일의 개수를 적절하게 선정하여 제1 영역의 길이(L1)를 설정할 필요가 있다.

다음으로, 제2 영역의 길이(L2)의 경우, 복수의 코일 중 적어도 일부가 제2 영역(142)에 수용되는 코일의 개수가 M이라 할 때, 제2 영역의 길이(L2)는 아래 수식2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

(수식2) L2 > M × B

일 실시예로, 도 2에서는 코일 모듈(150)의 복수의 코일 중 적어도 일부가 제2 영역(142)에 수용되는 코일의 개수가 5개인 경우를 도시한 것으로, 제2 영역의 길이(L2)는 코일 5개의 두께인 5 × B보다 크다. 이는, 제2 영역(142)에 안착되는 코일의 개수에 따라서 제2 영역의 길이(L2)가 결정되기 때문에 적절한 코일의 개수를 선정할 필요가 있다.

한편, 제1 영역(141)과 제2 영역(142)에 삽입되는 코일 모듈(150)의 복수의 코일 사이의 간격은 복수의 코일 중 하나의 코일의 두께(B)의 0.4배보다 같거나 크고 0.5배보다 작은 것을 특징으로 한다. 이는, 복수의 코일 사이에는 절연물이 존재하고, 코일과 코일 사이의 접촉으로 인하여 절연물이 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

다음으로, 제1 영역(141)과 제2 영역(142)의 관계에 대해서 설명한다.

코일 슬롯(140)의 제1 영역(141)의 방사방향 중심과 제2 영역(142)의 방사방향 중심은 일직선상에 정렬된 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 요크(110)의 중심축으로부터의 방사 방향과 평행한 제1 영역(141)의 방사 방향의 중심과 요크(110)의 중심축으로부터의 방사 방향과 평행한 제2 영역(142)의 방사 방향의 중심이 동일 선상에 놓인 것을 의미한다. 이로 인하여 제1 영역(141)과 제2 영역(142)은 방사 방향의 중심을 기준으로 대칭을 이룰 수 있으며 고정자 어세이(100)에 포함된 복수의 치(120)가 동일한 형상을 가질 수 있다.

또한, 코일 슬롯(140)은 제1 영역(141)과 제2 영역(142) 사이에 구비되는 제3 영역(143)을 더 포함한다. 구체적으로, 제3 영역(143)은 제1 영역(141)과 제2 영역(142) 사이에 위치하며 제1 영역(141)과 제2 영역(142)을 연결하는 특징을 포함한다. 이는, 제1 영역의 최대 폭(W1)과 제2 영역의 최대 폭(W2)이 다르기 때문에 폭이 다른 두 영역을 서로 연결하여 코일 슬롯(140)을 구성할 필요가 있기 때문이다. 일 실시예로, 제3 영역(143)은 제1 영역(141)과 제2 영역(142)을 테이퍼 형상으로 두 영역을 연결할 수 있다.

제3 영역(143)에 대해서 구체적으로 살펴보면, 제1 영역(141)의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제1 축(161)이라 하고, 제1 영역(141)의 일측면과 맞닿은 제3 영역(143)의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제2 축(162)이라 할 때, 제1 축(161)과 제2 축(162)의 사잇각(θ)은 12도 이상 14도 미만인 것을 특징으로 한다. 이는, 제1 축(161)과 제2 축(162)의 사잇각(θ)이 커질 경우, 제2 영역(142)과 제3 영역(143)이 서로 접하는 지점이 돌출되어 제1 영역(141)으로 수용되는 코일의 절연물을 손상시킬 가능성이 높기 때문에 제1 축(161)과 제2 축(162)의 사잇각(θ)을 12도 이상 14도 미만으로 한정하는 것이다.

본 발명은 이와 같이 코일의 절연물 손상을 추가적으로 방지하기 위해서, 제2 영역(142)과 제3 영역(143)은 서로 접하는 지점이 라운딩 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 제2 영역(142)의 요크(110) 측 양단과 제3 영역(143)이 접하는 지점이 소정의 곡률을 갖는 라운딩 형상을 가진다. 이는, 제1 영역(141)으로 수용되는 코일이 제2 영역(142)으로 이동하는 경우 코일의 절연물이 제2 영역(142)과 제3 영역(143)이 접하는 지점에 의해서 손상될 가능성을 낮추기 위한 것이다.

다음으로, 본 발명의 고정자 어세이(100)를 포함하는 모터에 대해서 설명한다. 모터는 제1 항의 특징을 갖는 고정자 어세이(100)와 고정자 어세이(100)의 축방향에 구비되는 회전자(미도시)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 일 실시예로, 모터는 코일 모듈(150)에 헤어핀 형상을 가지는 코일을 포함하는 모터일 수 있다.

결론적으로, 제1 항의 특징을 갖는 고정자 어세이(100)를 모터에 적용함으로써, 모터의 성능에 대한 영향을 최소화하면서 종래 기술보다 낮은 불량률로 모터를 생산할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

100 : 고정자 어세이
110 : 요크
120 : 치
130 : 슈
140 : 코일 슬롯
141 : 제1 영역
142 : 제2 영역
143 : 제3 영역
150 : 코일 모듈
161 : 제1 축
162 : 제2 축
L1 : 제1 영역의 길이
L2 : 제2 영역의 길이
W1 : 제1 영역의 최대 폭
W2 : 제2 영역의 최대 폭
A : 코일의 폭
B : 코일의 두께

Claims

원통형으로, 연질자성체를 포함하는 요크;
상기 요크의 중심축 방향으로 연장 형성된 복수의 치;
상기 요크의 중심축 방향으로 상기 치의 말단에 구비된 슈;
상기 복수의 치 사이에 구비되고, 인접하는 상기 치에 의해서 형성되는 공간인 코일 슬롯; 및
상기 코일 슬롯에 수용되는 복수의 코일을 포함하는 코일 모듈을 포함하고,
상기 코일 슬롯은 서로 구분되는 소정의 제1 및 2 영역을 포함하되,
상기 제1 영역의 최대 폭은 상기 제2 영역의 최대 폭보다 넓고,
상기 코일 슬롯은
상기 제1 영역과 상기 제2 영역사이에 구비되는 제3 영역을 더 포함하고,
상기 제1 영역의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제1 축이라 하고, 상기 제1 영역의 일측면과 맞닿은 상기 제3 영역의 일측면에서 연장한 가상의 직선을 제2 축이라 할 때,
상기 제1 축과 상기 제2 축의 사잇각(θ)은 12도 이상 14도 미만이고,
상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 서로 접하는 지점이 라운딩 형상을 갖는 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역 보다 상기 요크의 중심축으로부터 더 먼 영역에 구비된 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 제1 영역의 최대 폭은 상기 제2 영역의 최대 폭에 비해서 1.05배 보다 같거나 크고 1.25배 보다 작은 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 제1 영역의 최대 폭은 상기 코일의 폭에 비해서 1.4배 이상이고, 1.6배 미만인 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 제2 영역의 최대 폭은 상기 코일의 폭에 비해서 1.2배 이상이고, 상기 제1 영역의 최대 폭 미만인 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 제1 영역의 길이는 상기 제2 영역의 길이 보다 짧은 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서,
상기 코일 모듈에 포함되는 복수의 코일의 두께(B)는 모두 동일하고,
상기 복수의 코일 중 적어도 일부가 상기 제1 영역에 수용되는 코일의 개수가 N이라 할 때,
상기 제1 영역의 길이(L1)는 아래 수식1을 만족하는 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
(수식1) L1 < N × B
제7 항에 있어서,
상기 복수의 코일 중 적어도 일부가 상기 제2 영역에 수용되는 코일의 개수가 M이라 할 때,
상기 제2 영역의 길이(L2)는 아래 수식2를 만족하는 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
(수식2) L2 > M × B
제1 항에 있어서.
상기 제1 영역의 방사방향 중심과 상기 제2 영역의 방사방향 중심이 일직선상에 정렬된 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
제1 항에 있어서.
상기 복수의 코일 사이의 간격은 상기 복수의 코일 중 하나의 두께의 0.4배보다 같거나 크고 0.5배보다 작은 것
을 특징으로 하는 고정자 어세이.
삭제
제1 항의 특징을 갖는 고정자 어세이;
상기 고정자 어세이의 축방향에 구비되는 회전자;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 모터.