KR20100109558A

KR20100109558A - 분할 고정자 부재 및 분할 고정자 부재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100109558A
Application number: KR1020107017705A
Authority: KR
Inventors: 고지 나까니시; 히데아끼 다까하시
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-10-08
Also published as: CN101971459B; CN101971459A; WO2009113465A3; JP2009219235A; EP2266185A2; US8427017B2; JP5040739B2; WO2009113465A2; KR101193355B1; US20110012445A1; EP2266185B1

Abstract

분할 고정자(18)는, 분할 코어(10)의 티스부(11)에 접착제가 도포되어 접착제층(30)을 형성하고, 분할 코어(10)가 하부 금형(21) 내에 삽입되고, 섬유 형상 필러(31)를 함유하는 용융된 절연체 재료(25)가 금형 내로 주입되고, 상부 금형(22)이 이동되어 절연체(12)를 형성하는 방식으로 제조된다. 절연체(12)에서, 섬유 형상 필러(31)는 임의의 방향으로 배향되어, 증가된 열전도율을 제공한다.

Description

분할 고정자 및 분할 고정자의 제조 방법 {SPLIT STATOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SPLIT STATOR}

본 발명은 용이하게 제조가능한 모터용 분할 고정자 및 분할 고정자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래, 프레스-펀칭에 의해 제조된 강판을 적층해서 고정자 코어를 제조하고, 그 상에 코일이 장착된 상태의 고정자 코어가 사출 성형에 의해서 수지로 몰딩되는 방법이 있다.

한편, 각각에 코일이 장착된 복수의 분할 코어를 조립함으로써 고정자 코어를 제조하는 다른 방법도 있다. 분할 코어를 사용하는 이 경우, 이들은 가열끼워맞춤 링의 사용에 의해서 일체적으로 조립된다.

일본공개특허 제2006-180698호 공보는 분할 코어 상에 수지를 몰딩함으로써 분할 고정자를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이 공보는 분할 코어와 몰딩 금형 사이에 분할 코어의 티스부(teeth part) 주위에 절연체를 위한 공동이 제공되고, 이어서 섬유 형상 무기 강화 재료를 함유하는 수지가 공동 내부로 주입되는 방식으로 분할 코어와 일체적으로 절연체를 제조하는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 일본공개특허 제2006-180698호 공보에 개시된 기술은 다음의 문제점을 유발할 수도 있다. 구체적으로, 섬유 형상 강화 재료는 수지 유동 방향으로 배향된다. 따라서, 섬유 형상 강화 재료는 절연체의 두께 방향으로 적층되도록 배향되어, 이의 두께 방향으로의 절연체의 불충분한 열전도성을 유발할 수도 있다.

특히, 하이브리드 전기 자동차에 사용되는 모터에서, 코일은 높은 공간 인자(space factor)를 갖고 사용 중 높은 전압이 공급된다. 따라서, 절연체의 열전도성은 중요한 문제이다.

본 발명은 상기 상황을 고려하여 이루어진 것이며, 높은 열전도성을 갖는 절연체가 제공된 분할 고정자 및 분할 고정자를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 티스부를 갖는 분할 코어와, 상기 티스부의 외주연부에 접착제층이 개재된 상태에서 형성되어 있는 절연체를 포함하는, 분할 고정자를 제공한다.

(2) (1)에 기재된 분할 고정자에서, 바람직하게는, 상기 절연체는 수지 몰딩에 의해서 티스부의 외주연부에 형성된다.

(3) (2)에 기재된 분할 고정자에서, 바람직하게는, 상기 절연체는 필러를 함유하는 수지 재료로 몰딩되고, 상기 필러는 상기 수지 재료의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는다.

(4) (3)에 기재된 분할 고정자에서, 바람직하게는, 상기 필러는 비구형 형상을 갖는다.

(5) 다른 태양에 따르면, 본 발명은, 분할 코어를 포함하는 분할 고정자를 제조하는 방법이며, 티스부의 외주연부에 접착제를 도포한 후에 분할 코어의 티스부의 외주연부에 절연체를 형성하는 단계를 포함하는, 분할 고정자의 제조 방법을 제공한다.

(6) (5)에 기재된 분할 고정자의 제조 방법에서, 바람직하게는, 상기 절연체는 수지 몰딩에 의해서 티스부의 외주연부에 수지 재료로 형성된다.

(7) (6)에 기재된 분할 고정자의 제조 방법에서, 바람직하게는, 상기 수지 재료는 필러를 함유하고, 상기 필러는 상기 수지 재료의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는다.

(8) (7)에 기재된 분할 고정자의 제조 방법에서, 바람직하게는, 상기 필러는 비구형 형상을 갖는다.

(9) (5) 내지 (8)에 기재된 분할 고정자의 제조 방법에서, 바람직하게는, 상기 접착제는 상기 절연체가 형성되기 전에 미리 가열된다.

본 발명에 따른 상기 분할 고정자 및 이의 제조 방법은 다음의 작용 및 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서는, 분할 코어의 티스부에 접착제가 도포되어 접착제층을 형성하고, 고정 금형 내에 분할 코어가 삽입되고, 용융된 수지가 주입되고, 그런 후 가동 금형이 이동되어 절연체를 형성한다. 절연체의 최종 두께는 예를 들어 약 300㎛이다. 용융된 수지가 티스부를 따라 이동하는 동안, 접착제층과 접촉하는 수지 부분의 유동성은 감소되어, 티스부에 따르는 방향에 직각인 방향, 즉 티스부의 각 측표면에 직각인 방향으로의 유동을 유발한다. 더욱이, 수지에 혼합된 섬유 형상 무기 강화 재료 등과 같은 각 섬유 형상 필러의 일 단부가 접착제층과 접촉하게 될 때, 섬유 형상 필러에는 회전력이 부여된다.

티스부의 각 측표면에 직각인 방향으로 유발되는 유동 및 섬유 형상 필러에 부여되는 회전력에 의해서, 섬유 형상 필러는 티스부의 각 측표면에 직각인 방향으로 회전 또는 돌려진다. 수지가 이 상태로부터 고화될 때, 섬유 형상 필러는 절연체 내부에서 임의의 방향으로 배향된다.

접착제층 없이 수지가 절연체로 몰딩되는 종래의 경우, 수지는 티스부의 각 측표면을 따라 유동할 것이고, 따라서 모든 섬유 형상 필러는 티스부의 각 측표면을 따라서 배향된다.

위와 반대로, 접착제층이 형성된 상태에서 수지가 절연체로 몰딩될 때, 섬유 형상 필러는 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 따라서, 티스부의 각 측표면에 직각인 방향으로의 열전도성이 증가될 수 있다.

예를 들면, 절연체용 수지 재료로 사용되는 PPS 수지는 0.2W/m·K의 열전도율을 갖고 필러는 30W/m·K의 열전도율을 갖는다. 수지가 50％의 필러를 함유하는 경우에도, 이러한 필러 함유 수지의 열전도율은 단지 1W/m·K가 된다.

에폭시 수지가 접착제로서 사용되는 경우, 이의 열전도율은 PPS 수지와 같은 0.2W/m·K이다. 접착제층이 30㎛의 두께로 형성된다면, 코일과 분할 코어 사이의 열전도율은 단지 그 만큼 감소한다. 다시 말해, 코일과 분할 코어 사이의 열전도율은, 접착제층이 1W/m·K의 열전도율을 갖는 필러 함유 수지 대신에 0.2W/m·K의 열전도율을 갖는 접착제로 형성되기 때문에, 낮아지게 된다.

그러나, 섬유 형상 필러가 임의의 방향으로 배향되고 따라서 섬유 형상 필러를 함유하는 수지의 열전도율이 종래의 절연체에 비해 20％ 내지 30％만큼 크게 증가한다. 결과적으로, 하이브리드 전기 자동차용 모터에서도, 코일에서 발생되는 열이 절연체를 통해서 고정자 코어로 효율적으로 열전도될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예의 분할 고정자를 제조하는 순서를 도시하는 도면이다.
도2는 18개의 분할 고정자로 구성되고 가열끼워맞춤에 의해서 외측 링에 끼워진 고정자를 도시하는 도면이다.
도3은 분할 고정자의 단면도이다.
도4는 절연체를 형성하기 위한 몰딩 금형의 구조를 도시하는 도면이다.
도5는 실시예에서 형성된 절연체의 단면의 현미경 사진에 기초하는 도면이다.
도6은 실시예의 절연체 재료의 유동을 도시하는 개략도이다.
도7은 실시예의 절연체 재료의 유동을 도시하는 다른 개략도이다.
도8은 종래 예에서 형성된 절연체의 단면의 현미경 사진에 기초하는 도면이다.
도9는 종래 예의 절연체 재료의 유동을 도시하는 개략도이다.
도10은 열전도율에 관한 데이터를 도시하는 그래프이다.
도11은 수지 몰딩부를 형성하기 위한 몰딩 금형의 구조를 도시하는 도면이다.

본 발명을 구체화하는 분할 고정자 및 분할 고정자의 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1은 분할 고정자를 제조하는 순서를 도시한다. 분할 고정자 코어(이하, "분할 코어"라 함, 10)가 아치형 요크부(10a) 및 코일이 장착되는 티스부(11)를 포함한다. 분할 코어(10)는 프레스-펀칭에 의해 제조된 강판을 적층함으로써 만들어진다. 여기서, 18개의 분할 코어(10)가 함께 조립되어 환형 고정자 코어를 형성한다. 분할 코어(10)는 도1의 (a)상태에 도시된다. 도1의 (b)상태에서, 분할 코어(10)의 티스부(11)의 외주연부 상에 절연체(12)가 제공된다. 절연체(12)는 티스부(11)를 덮는 슬리브부(12b), 티스부(11) 이외의 요크부(10a)의 내측 표면을 덮고 요크부(10a)보다 크게 수직 방향으로 연장하는 플랜지(12a), 및 슬리브부(12b)로부터 상향 및 하향으로 돌출하는 2개의 리브(12c)를 포함한다. 특히, 실시예에서 절연체(12)의 각 측벽의 두께는 0.2㎜ 내지 0.3㎜이다.

도1의 (c)상태는 형성된 에지와이즈 코일(13)이 절연체(12)의 슬리브부(12b)를 통해 티스부(11)에 장착된 것을 도시한다. 에지와이즈 코일(13)은 평편한 직사각형 단면을 갖고 티스부(11)의 형상에 대응하는 내경을 갖고 감긴 코일 와이어로 만들어진다.

에지와이즈 코일(13)은 플랜지(12a)를 통해 분할 코어(10)와 밀착하여 위치된다. 에지와이즈 코일(13)은 슬리브부(12b)를 통해서 티스부(11)에 의해서 측방향으로 그리고 절연체(12)의 리브(12c)에 의해서 수직 방향으로 제 위치에 위치설정된다. 따라서, 에지와이즈 코일(13)은 분할 코어(10)에 대하여 고정된 위치에서 유지된다. 에지와이즈 코일(13)은 플랜지(12a)에 근접한 위치로부터 상향으로 연장하는 긴 단부(13a)와 티스부(11)의 전방 단부면에 근접한 위치로부터 상향으로 연장하는 긴 단부(13b)를 포함한다.

본 실시예에서, 에지와이즈 코일(13)은 완전하게 형성된 코일로서 사용된다. 그러나, 예컨대 원형 단면 또는 직사각형 단면을 갖는 와이어로 구성된 다른 형태의 코일이, 완전한 형상을 갖기만 한다면, 채용될 수도 있다.

도1의 (d)상태는 수지로 몰딩된 분할 고정자(18)를 도시한다. 이 도면에서, (c)상태에 도시된 에지와이즈 코일(13)은 수지 몰딩부(층)(14)로 코팅되어 있다. 이의 수지 몰딩 기술이 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 긴 단부(13a, 13b)의 쌍은 분할 고정자(18)의 수지 몰딩부(14)로부터 돌출한다. 도3은 수지-몰딩된 분할 고정자(18)의 단면도로, 에지와이즈 코일(13)과 수지 몰딩부(14) 사이의 위치 관계를 도시한다.

에지와이즈 코일(13)은 분할 코어(10) 상에 절연체(12)가 그들 사이에 개재되도록 장착되고, 그런 후 수지 몰딩부(14)가 에지와이즈 코일(13)의 권선부 만을 코팅하도록 형성된다. 도3은 수지로 만들어져 버스 바(17)(17A, 17B, 17C)를 보유하는 버스 바 홀더(16)(16A, 16B, 16C)가 분할 코어(10)에 고정된 상태를 도시한다. 이 버스 바(17)에 긴 단부(13a) 또는 긴 단부(13b)가 굽은 형태로 접속된다.

도2는 18개의 분할 고정자(18)가 함께 조립되어 있는 고정자(19)를 도시한다. 18개의 분할 고정자(18)는 환형 형상으로 조립되고, 가열되어 내경이 확대된 외측 링(15)이 분할 고정자(18) 주위에 설치된다. 그런 후, 이 조립체는 상온까지 냉각되어 외측 링(15)이 수축하여 이의 내경을 감소시키게 한다. 그러면 18개의 분할 코어(18)는 일체로 조여져서 고정자(19)를 형성한다. 이 기술이 소위 외측 링의 가열끼워맞춤이다.

다음 단계에서, 도시되지 않았지만, 하나의 분할 고정자(18)의 긴 단부(13a)는 홀더(16) 내의 버스 바(17)에 의해서 2개의 분할 고정자(18)를 좌측으로 건너뜀으로써 3번째 분할 고정자(18)의 긴 단부(13b)와 접속된다. 18개의 분할 고정자(18)의 긴 단부(13a, 13b)는 홀더(16) 내의 버스 바(17)를 통해서 이 방식으로 적절하게 접속되어 3개의 U, V 및 W 상을 갖는 모터 코일을 구성한다.

이하에서 본 실시예에 따른 분할 고정자(18)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 도4는 절연체(12)를 형성하기 위한 몰딩 금형의 구조를 도시한다. 이 도면은 단면도이지만, 보기 쉽도록 해칭선이 적용되지 않았다.

도4에 도시된 바와 같이, 분할 코어(10)는 작업편을 2면, 3면 또는 4면 방향에서 유지하도록 구성된 다양한 슬라이드 코어로부터 선택된 적절한 슬라이드 코어를 사용하여 4면 방향에서 하부 금형(21)에 의해 유지된다(도면에서는 이들 중 2개만 도시됨). 이 도면에서, 구체적으로 코어(10)는 한 쌍의 하부 슬라이드 코어(21a, 21b) 사이에서 고정식으로 유지된다.

외주연부 상에, 즉 분할 코어(10)의 티스부(11)의 측면에는, 접착제층(30)이 형성된다. 이 실시예에서 사용되는 접착제는 에폭시 수지의 수성 프라이머이다. 접착제층의 두께는 30㎛ 이하이다. 접착제의 열전도율은 0.1 내지 0.2W/m·K이다. 이 상태에서, 상부 금형(22)이 아래로 이동된다. 상부 금형(22)은 가이드 코어(22a) 및 가이드 코어(22a)에 의해 상하 방향으로 활주하도록 안내되는 슬라이드 코어(22b)를 포함한다. 상부 금형(22)과 하부 금형(21) 사이에는 주입 장치(24)가 대기 위치로 이동가능하도록 배치된다.

절연체 형성 공정에 대해서 이하에서 설명한다.

(1) 하부 금형(21)의 슬라이드 코어(21a, 21b)는 서로로부터 이격되게 이동함으로써 개방된 상태에서, 접착제층(30)이 도포된 분할 코어(10)가 그들 사이에 적재된다. 그런 후 슬라이드 코어(21a, 21b)는 서로를 향해 이동함으로써 폐쇄되어 분할 코어(10)를 이의 양 측면으로부터의 위치에서 유지한다. 이 분할 코어(10)는 접착제층(30)의 온도가 약 150℃에 도달할 때까지 미리 가열되어 있다.

(2) 상부 금형(22)이 개방 위치에서 유지되고 주입 장치(24)가 티스부(11) 주위를 1회 이동되어 공동(K1) 내로 필러를 함유하는 PPS 수지와 같은 절연체용 재료(25)의 필요량을 주입한다. 도4는 절연체 재료(25)가 주입된 후의 상태를 도시한다. 수지 주입의 완료 후에, 주입 장치(24)는 대기 위치로 이동된다.

PPS 수지는 액정 폴리에스테르 수지(LCP 수지)에 비해 내열성 및 내약품성이 우수하다. 따라서, 이 실시예에서는 PPS가 사용된다. 필러는, 각각 비구형 형상을 갖는 다양한 필러, 예를 들어 유리 섬유와 같은 섬유 형상 필러 및 위스커 및 탈크와 같은 판형 필러로부터 선택될 수도 있다. 이 실시예에서 필러의 함유율은 10wt％ 내지 70wt％의 범위에서 결정된다.

(3) 그런 후 상부 금형(22)은 슬라이드 코어(22b)가 티스부(11)의 전방 단부면과 접촉할 때까지 아래로 이동된다. 이 상태에서, 분할 고정자(10), 하부 슬라이드 코어(21a, 21b), 가이드 코어(22a) 및 슬라이드 코어(22b)는 공동(K1)을 한정한다.

(4) 이어서, 가이드 코어(22a)는 아래로 더 이동되어, 절연체(12)를 형성하기 위한 최종 형상의 공동(K)을 제공한다. 따라서, 절연체 재료(25)는 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 절연체(12)의 형상으로 몰딩된다.

(5) 절연체 재료(25)가 고화된 후, 상부 금형(22)은 위로 이동된다.

여기서, 필러 함유 수지인 절연체 재료(25)의 유동 형태에 대해서 설명한다. 도8은 접착제층이 제공되지 않는 종래예의 결과를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도8은 초심도 컬러 3D 프로파일 측정 현미경(KEYENCE사제, 모델 타입 VK-9500)에 의해서 촬영된, 몰딩된 절연체(12)의 절단면을 도시하는 현미경 사진으로부터 생성된 도면을 도시한다. 수지는 PPS 수지이다. 촬영 조건은 23℃, 상압 및 500x 배율이었다. 수지(32)는 흩어진 형태로 다수의 섬유 형상 필러(31)를 함유한다. 이 도면에서, 상부측은 티스부(11)의 측표면과 접촉하는 절연체(12)의 표면에 가까운 부분에 대응하고 하부측은 상부 금형(22)의 가이드 코어(22a)의 내측 표면에 접촉하는 절연체(12)의 표면에 가까운 부분에 대응한다. 절연체 재료(25)는 좌측에서 우측으로 유동한다. 도면의 세로 길이는 약 200㎛이다. 가이드 코어(22a)의 내측 표면으로부터 티스부(11)의 표면까지의 거리는 약 300㎛이다. 도면은 가이드 코어(22a)의 내측 표면과 티스부(11)의 표면 사이의 절연체(12)의 중앙 영역을 촬영함에 의해서 얻은 사진에 대응한다.

도8로부터 거의 모든 섬유 형상 필러(31)가 상부측과 거의 평행하게 배열된 것이 발견된다. 다시 말해, 도9에 도시된 바와 같이, 절연체 재료(25)의 임의의 부분이 화살표 A에 의해 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 평행하게 유동한다. 따라서, 유동 중의 섬유 형상 필러는 유동에 대하여 최소의 저항을 제공하도록 배향되기 쉽다.

다음으로, 본 실시예에서의 필러 함유 수지로 만들어진 절연체 재료(25)의 유동에 대해서 이하에서 설명한다.

도5는 이 실시예의 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도5는 초심도 컬러 3D 프로파일 측정 현미경(KEYENCE사제, 모델 타입 VK-9500)에 의해서 촬영된, 몰딩된 절연체(12)의 절단면을 도시하는 현미경 사진으로부터 생성된 도면을 도시한다. 수지는 PPS 수지이다. 촬영 조건은 23℃, 상압 및 500x 배율이었다. 수지(32)는 흩어진 형태로 다수의 섬유 형상 필러(31)를 함유한다. 이 도면에서, 상부측은 접착제층(30)을 통해 티스부(11)의 측표면과 접촉하는 절연체(12)의 표면에 가까운 부분에 대응하고 하부측은 상부 금형(22)의 가이드 코어(22a)의 내측 표면에 접촉하는 절연체(12)의 표면에 가까운 부분에 대응한다. 절연체 재료(25)는 좌측에서 우측으로 유동한다. 도면의 세로 길이는 약 200㎛이다. 가이드 코어(22a)의 내측 표면으로부터 티스부(11)의 표면까지의 거리는 약 300㎛이다. 도면은 가이드 코어(22a)의 내측 표면과 티스부(11)의 표면 사이의 절연체(12)의 중앙 영역을 촬영함에 의해서 얻은 사진에 대응한다. 도5로부터 거의 모든 섬유 형상 필러(31)는 임의의 방향으로 배향되어 있다는 것이 발견된다.

상기 임의의 필러 배향의 이유에 대해서 설명한다. 도6에 도시된 바와 같이, 접착제층(30)에 따른 절연체 재료(25)의 유동(A3)은 가이드 코어(22a)에 따른 유동(A2)에 비해 접착제층(30) 부근에서 아주 느리다. 이러한 유동 속도의 불균일함은 도6에서 화살표 B에 의해서 지시된 바와 같이 빠른 유동(A2)으로부터 느린 유동(A3)으로의 횡방향 유동을 유발시킬 것이다. 따라서 유동에 대한 횡방향 힘에 의해 섬유 형상 필러(31)가 회전되어 섬유 형상 필러(31)의 임의의 배향을 유발하는 것으로 생각될 수 있다.

또한, 도7에 도시된 바와 같이, 접착제층(30)에 이의 단부가 충돌한 섬유 형상 필러(31a)는 충돌 단부를 중심으로 회전된다. 따라서, 필러(31a)에 후속하여 흐르는 섬유 형상 필러(31b, 31c) 등이 연쇄 또는 다중 충돌하여 개별 배향을 임의로 변화시키는 것으로 생각될 수 있다.

여기서, 분할 코어(10)는 접착제층(30)의 온도가 약 150℃에 도달할 때까지 미리 가열된다. 따라서, 접착제는 활성화되고 따라서 향상된 접착 강도를 제공하여 섬유 형상 필러(31)의 배향의 추가적인 변화를 유발한다.

도5에서, 도면의 상부측, 즉 분할 코어(10)의 티스부(11)와 접촉하는 표면에 가까운 절연체(12)의 부분으로부터 하부측, 즉 가이드 코어(22a)[에지와이즈 코일(13)]에 접촉하는 표면에 가까운 절연체(12)의 부분까지 필러(31)의 일부에 의해서, 일점쇄선에 의해서 지시된 열 경로(C)가 제공된다. 섬유 형상 필러(31)의 열전도율이 30W/m·K일 경우, 0.2W/m·K인 PPS 수지(32)의 열전도율의 150배 이상이다. 따라서, 섬유 형상 필러(31)에 의해 제공된 열 경로가 전체 열전도율을 증가시키는 것으로 생각될 수 있다.

실제 측정 결과가 도10에 그래프로서 도시된다. 이 그래프에서, 세로축은 절연체(12)의 열전도율을 나타내고, 막대 "L"은 종래예로서 도8에 도시된 구조를 갖는 절연체(12)의 열전도율을 나타낸다. 이 열전도율은 그래프에서 "100"으로 가정된다.

막대 "M"은 본 실시예로서 도5에 도시된 구조를 갖는 절연체(12)의 열전도율을 나타낸다. 이 열전도율은 열전도율(L)보다 약 20％ 내지 30％만큼 높다.

수지 몰딩부(14)를 형성하기 위한 몰딩 금형에 대해서 아래에서 설명한다. 도11에 도시된 바와 같이, 하부 금형(21) 및 슬라이드 코어(21a, 21b)의 구조는 도4의 것과 동일하다. 상부 금형(26)의 가이드 코어(26a)의 구조도 또한 도4의 상부 금형(22)의 가이드 코어(22a)와 동일하다. 도4와 다른 구조는 공동(K2)을 형성하기 위한 슬라이드 코어(26b)의 하부 표면의 구성에 있다. 슬라이드 코어(26b)는 가이드 코어(26a)에 의해 안내되어 상하 방향으로 활주한다. 주입 장치(27)가 하부 금형(21)과 상부 금형(26) 사이에서 대기 위치로 이동가능하도록 배치된다.

수지 몰딩 공정에서, 몰딩은 공동(K2) 내에서 에지와이즈 코일(13)이 분할 코어(10) 상에 고정된 후에 수행된다. 따라서, 에지와이즈 코일(13)의 긴 단부(13a, 13b)는 적절한 방식으로 차폐되어야 한다.

수지 몰딩 공정의 세부에 대해서 이하에서 설명한다.

(1) 하부 금형(21)의 슬라이드 코어(21a, 21b)가 서로로부터 이격되게 이동함으로써 개방된 상태에서, 몰딩된 절연체(12)를 갖는 분할 코어(10)가 그들 사이에 적재된다. 그런 후 슬라이드 코어(21a, 21b)는 서로를 향해 이동함으로써 폐쇄되어 분할 코어(10)를 이의 양 측면으로부터 유지한다. 분할 코어(10)는 미리 가열된다. 그런 후 형성된 에지와이즈 코일(13)은 코어(10) 상에 고정되도록 하부 금형(21) 내에 삽입된다.

(2) 상부 금형(26)은 개방 위치에서 유지되고 주입 장치(27)는 티스부(11)[코일(13)] 주위를 1회 이동되어 공동(K2) 내로 수지 몰딩부(14)를 형성하는 수지 몰딩 재료(28)의 필요량을 주입한다. 도11은 수지 몰딩 재료(28)가 주입된 상태를 도시한다. 수지 주입의 완료 후에, 주입 장치(27)는 대기 위치로 이동된다.

(3) 상부 금형(26)은 슬라이드 코어(26b)가 티스부(11)의 전방 단부면과 접촉할 때까지 아래로 이동된다. 이 상태에서, 분할 고정자 코어(10), 하부 슬라이드 코어(21a, 21b), 가이드 코어(26a) 및 슬라이드 코어(26b)가 공동(K2)을 형성한다.

(4) 이어서, 상부 금형(26)의 가이드 코어(26a)가 아래로 더 이동되어, 수지 몰딩부(14)를 형성하기 위한 최종 형상의 공동(K2)을 형성한다. 공동(K2)은 에지와이즈 코일(13)을 포함하고 공동(K1)보다 크다. 이 방식으로, 수지 몰딩 재료(28)는 공동(K2) 내에 주입되어 도1의 (d)에 도시된 바와 같은 수지 몰딩부(14)의 형상으로 몰딩된다.

(5) 수지 몰딩 재료(28)가 고화된 후 상부 금형(26)이 위로 이동된다.

위에서 상세하게 설명된 바와 같이, 본 실시예의 분할 고정자(18)에 따르면, 접착제가 분할 코어(10)의 티스부(11)의 측표면에 도포되어 접착제층(30)을 형성하고, 분할 코어(10)가 하부 금형(21) 내에 삽입되고, 용융된 절연체 재료(25)가 주입되고, 그런 후 상부 금형(22)이 아래로 이동되어 절연체(12)를 형성한다. 절연체(12)의 최종 두께는 약 200㎛ 내지 300㎛이다. 용융된 수지가 티스부(11)의 각 측표면을 따라 유동할 때, 접착제층(30)과 접촉하는 수지의 유동성은 감소된다. 따라서, 티스부(11)의 각 측표면에 평행한 방향에 직각인 방향으로, 즉 티스부(11)의 각 측표면에 직각인 방향으로의 수지의 유동이 유발된다. 더욱이, 절연체 재료(25)에 혼합된 섬유 형상 무기 강화 재료 등과 같은 섬유 형상 필러(31)의 일부의 일 단부가 접착제층(30)과 접촉 또는 충돌할 수도 있고, 그에 의해서 섬유 형상 필러(31)에 회전력을 준다.

티스부(11)의 각 측표면에 직각인 방향으로 유발된 유동 및 섬유 형상 필러(31)의 일부에 주어진 회전력에 의해서, 이러한 섬유 형상 필러(31)는 티스부(11)의 각 측표면에 직각인 방향으로 회전하게 된다. 이 상태에서, 절연체 재료(25)는 고화되고 따라서 형성된 절연체(12)에서 섬유 형상 필러(31)는 임의로 배향된다.

여기서, 분할 코어(10)는 접착제층(30)의 온도가 약 150℃에 도달할 때까지 미리 가열된다. 따라서, 접착제는 활성화되고 따라서 향상된 접착 강도를 제공하여 섬유 형상 필러(31)의 배향의 추가적인 변화를 유발한다. 따라서, 절연체(12)의 열전도율이 더욱 증가될 수 있다.

절연체 재료(25)가 접착제층(30) 없이 몰딩되는 종래의 경우, 절연체 재료(25)는 티스부(11)의 각 측표면을 따라 유동하기 쉽다. 따라서, 섬유 형상 필러(31)의 모두가 도8에 도시된 바와 같이 티스부(11)의 각 측표면에 평행하게 배향된다.

한편, 접착제층(30)이 존재하면, 섬유 형상 필러(31)는 도5에 도시된 바와 같이 임의의 방향으로 배향된다. 따라서, 분할 코어(10)와 에지와이즈 코일(13) 사이에서 티스부(11)의 각 표면에 직각인 방향으로의 열전도율이 증가될 수 있다.

예를 들어, PPS 수지의 열전도율이 0.2W/m·K이고, 섬유 형상 필러(31)의 열전도율이 30W/m·K이다. 절연체 재료(25)가 50％의 섬유 형상 필러(31)를 함유하는 때에도, 필러 함유 수지의 열전도율은 단지 1W/m·K이다.

접착제로서 에폭시 수지가 사용되는 경우, 이의 열전도율은 PPS 수지의 것과 동일한 0.2W/m·K이다. 예를 들어 접착제층(30)이 30㎛의 두께로 형성되면, 분할 코어(10)와 에지와이즈 코일(13) 사이의 열전도율은 그 만큼만 감소한다. 다시 말해, 분할 코어(10)와 에지와이즈 코일(13) 사이의 열전도율[절연체(12)와 접착제층(30)의 전체 열전도율]은, 접착제층(30)이 1W/m·K의 열전도율을 갖는 필러 함유 수지 대신에 0.2W/m·K의 열전도율을 갖는 접착제로 형성되기 때문에, 낮아진다.

그러나, 섬유 형상 필러(31)가 임의의 방향으로 배향되기 때문에, 도5에 도시된 것과 같은 열 경로가 형성된다. 따라서, 섬유 형상 필러를 함유하는 수지의 열전도율은 크게 증가한다. 전체 절연체(12)의 열전도율은 도10에 도시된 바와 같이 종래의 절연체(12)보다 20％ 내지 30％만큼 높아진다. 따라서, 하이브리드 전기 자동차용 모터에서도, 코일에서 발생된 열이 각 절연체(12)를 통해 각 분할 코어(10)로 효율적으로 열전도될 수 있다.

본 실시예에서, 접착제층(30)의 두께는 30㎛이다. 대체예로서, 접착제층(30)은, 균일한 두께를 가질 수만 있다면, 더 얇게 형성될 수도 있다. 이러한 더 얇은 두께는 [분할 코어(10)와 에지와이즈 코일(13) 사이에서] 전체적으로 증가된 열전도율을 허용한다.

본 발명은 상기 실시예(들)에 한정되지 않고 이의 본질적인 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 구체적인 형상으로 실시될 수도 있다.

예를 들어, 상기 실시예에서, 에폭시 수지의 수성 프라이머가 사용된다. 다르게는, PPS 수지의 유동성을 감소시키고 섬유 형상 필러(31)의 단부가 접착제층(30)에 고착되어 섬유 형상 필러(31)에 회전력이 부여될 정도로 충분한 점성을 가진다면 임의의 다른 접착제가 사용될 수도 있다.

상기 실시예에서는, 열가소성 수지인 PPS 수지가 절연체 재료(25)로서 사용된다. 본 발명은 또한 열경화성 수지를 사용하는 사출 성형에도 적용될 수도 있다.

비록 상기 실시예는 섬유 형상 필러(31)의 사용을 예시하지만, 판형 필러의 사용도 위와 동일한 장점을 제공할 수 있다.

상기 실시예는 섬유 형상 필러(31)의 사용을 예시하지만, 로드 형상을 갖는 필러 및 타원 단면을 갖는 필러와 같은 임의의 다른 형태의 필러가 채용될 수도 있다.

전술된 분할 코어(10)는 하나의 에지와이즈 코일(13)을 갖는다. 다르게는, 2개의 티스부(11) 및 각 티스부(11)에 각각 장착된 2개의 에지와이즈 코일(13)을 갖는 분할 코어가 수지로 전체적으로 몰딩(코팅)될 수도 있다. 3개의 티스부(11) 및 각 티스부(11) 상에 각각 장착된 3개의 에지와이즈 코일(13)을 갖는 다른 분할 코어가 수지로 전체적으로 몰딩될 수도 있다.

상기 실시예에서 설명된 바와 같이, 에지와이즈 코일은 원형 단면, 정사각형 단면 또는 다른 형상을 갖는 와이어로 만들어질 수 있다. 코일은 완전하게 형성된 형상을 갖기만 하면 된다.

Claims

분할 고정자이며,
티스부를 갖는 분할 코어와,
상기 티스부의 외주연부에 접착제층이 개재된 상태에서 형성되어 있는 절연체를 포함하는, 분할 고정자.
제1항에 있어서, 상기 절연체는 수지 몰딩에 의해서 티스부의 외주연부에 형성되는, 분할 고정자.
제2항에 있어서, 상기 절연체는 필러를 함유하는 수지 재료로 몰딩되고,
상기 필러는 상기 수지 재료의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는, 분할 고정자.
제3항에 있어서, 상기 필러는 비구형 형상을 갖는, 분할 고정자.
분할 코어를 포함하는 분할 고정자를 제조하는 방법이며,
티스부의 외주연부에 접착제를 도포한 후에 분할 코어의 티스부의 외주연부에 절연체를 형성하는 단계를 포함하는, 분할 고정자의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 절연체는 수지 몰딩에 의해서 티스부의 외주연부에 수지 재료로 형성되는, 분할 고정자의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 수지 재료는 필러를 함유하고,
상기 필러는 상기 수지 재료의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는, 분할 고정자의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 필러는 비구형 형상을 갖는, 분할 고정자의 제조 방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제는 상기 절연체가 형성되기 전에 미리 가열되는, 분할 고정자의 제조 방법.