KR20110013213A

KR20110013213A - 모터, 및 모터의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110013213A
Application number: KR1020100057522A
Authority: KR
Inventors: 케이스케 후쿠나가; 모토후미 오츠지; 마사토 아오노
Original assignee: 니혼 덴산 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-02-09
Also published as: CN101989777A; CN101989777B; JP5573040B2; KR101066133B1; US20110025148A1; US8350441B2; JP2011035979A

Abstract

모터는 축, 회전자, 고정자 및 하우징을 구비한다. 고정자는 복수개의 톱니를 갖는 코어, 복수개의 코일, 및 전기 절연성 튜브를 구비한다. 코어는 톱니를 각각 갖는 복수개의 요소 코어를 연결하여 구성된다. 복수개의 코일은 1개의 도전선으로 이어지는 적어도 2개 이상의 연속 코일을 포함한다. 튜브는 연속 코일 사이를 지나는 도전선의 적어도 일부를 덮는다.

Description

모터, 및 모터의 제조 방법{MOTOR AND METHOD OF MANUFACTURING MOTOR}

본 발명은 모터, 및 모터의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 코일 사이를 지나는 도전선의 전기적 절연 구조에 관한 것이다.

도전선의 절연 구조에 관하여, 예를 들면 일본 특허 공개 평5-30695호 공보에서는 코일 도체(도전선)의 표면에 테이프를 감은 후 열경화성 수지를 함침시켜서 절연층을 형성하고 있다.

또한, 일본 특허 공개 평10-136601호 공보에서는 도선(도전선)을 도선용 절연 튜브로 피복하고 있다. 도선용 절연 튜브는 필름을 나선 형상으로 감아 초음파 시일 가공 등에 의하여 통 형상으로 형성되어 있다.

본 발명의 일례인 모터는 축, 회전자, 고정자 및 하우징을 구비한다. 고정자는 복수개의 톱니를 갖는 코어, 복수개의 코일, 및 전기 절연성 튜브를 구비한다. 코어는 톱니를 각각 갖는 복수개의 요소 코어를 연결하여 구성된다. 복수개의 코일은 1개의 도전선으로 이어지는 적어도 2개 이상의 연속 코일을 포함한다. 튜브는 연속 코일 사이를 지나는 도전선의 적어도 일부를 피복한다.

본 발명의 일례인 모터에 의하면 연속 코일 사이를 지나는 도전선과 다른 부품의 전기적 절연을 고도의 신뢰성을 가지고 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 모터의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 화살표 I 방향으로 본 고정자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 요소 코어를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 코일 세트를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 권선 장치를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 있어서의 화살표 II 방향으로 본 모식도이다.
도 7A는 튜브 규제부를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 7B는 튜브 규제부를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7A의 다른 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 권선 처리의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 권선 처리의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 권선 처리의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 권선 처리의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 권선 처리 공정의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은 본질적으로 예시에 지나지 않고 본 발명, 그 적용물 또는 그 용도를 제한하는 것은 아니다.

도 1, 도 2에 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 모터를 모식적으로 나타낸다. 이 모터는 전동 파워 스티어링의 구동원으로서 사용되는 브러시리스(brushless) 모터이다. 모터는 축(1), 회전자(2), 고정자(3) 및 하우징(4)을 구비한다.

하우징(4)은 바닥이 있는 대략 원통 형상을 한 용기 형상의 브래킷(41), 및 브래킷(41)의 개구에 감입되는 뚜껑 형상의 커버(42)를 구비한다. 하우징(4)에는 회전자(2) 및 고정자(3)가 수용된다. 브래킷(41)의 바닥면의 대략 중앙, 및 이 바닥면과 대향하는 커버(42)의 천장면의 대략 중앙에는 각각 축(1)이 삽통되는 축 구멍(43)이 개구되어 있다. 이들 축 구멍(43)에 삽통된 축(1)는 베어링(44)을 통하여 하우징(4)에 회전 가능하게 지지된다.

축(1)의 축 방향의 중간 부분에는 대략 원기둥 형상의 회전자(2)가 동축으로 고정된다. 회전자(2)의 외주면에는 N극과 S극이 둘레 방향으로 교대로 배열되도록 복수개의 마그네트(21,21,…)가 배치된다. 회전자(2)의 둘레에는 회전자(2)의 외주면과 약간의 간극을 두고 대향하도록 대략 원통 형상의 고정자(3)가 배치된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 고정자(3)는 코어(31), 복수개(본 실시형태에서는 12개)의 코일(32), 및 튜브(5)를 구비한다. 코어(31)는 대략 원통 형상의 코어 베이스(33), 및 이 코어 베이스(33)로부터 중심측으로 돌출되는 복수개(본 실시형태에서는 12개)의 톱니(34)를 갖는다. 코어(31)는 복수개(본 실시형태에서는 12개)의 요소 코어(35)를 연결하여 구성된다.

도 3에 요소 코어(35)를 모식적으로 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 요소 코어(35)는 금속판의 적층체로 이루어지고 대략 T자 형상의 단면을 갖는다. 1개의 요소 코어(35)는 코어 베이스(33)를 구성하는 요소 코어 베이스(36), 및 1개의 톱니(34)를 갖는다.

이들 톱니(34) 각각에 전기 절연성을 갖는 인슐레이터(39)를 개재하여 도전선(37)이 집중 권선 방식에 의해 권취되어 12개의 코일(32)이 형성된다. 본 실시형태에서 이들 12개의 코일(32)은 1개의 도전선(37)으로 이어지는 2개의 코일(32)[연속 코일(32a)]로 이루어진 6개의 코일 세트(38)로 구성된다(도 4 참조). 코일 세트(38)의 상세에 관해서는 후술된다.

1개의 도전선(37)으로 이어진 2개의 연속 코일(32a)은 그 사이에 다른 2개의 코일 세트(38,38)에 있어서의 한쪽의 연속 코일(32a)을 각각 1개씩 끼운 형태로 둘레 방향으로 배치된다. 각 연속 코일(32a)로부터 도출되는 도전선(37)의 단부는 각각 버스 바(bus bar)의 소정의 단자에 접속된다(도시되지 않음). 그리고, 각 코일 세트(38)에는 한쪽의 연속 코일(32a)로부터 다른쪽의 연속 코일(32a)로 지나는 도전선(37)의 부분[가교부(37a)라고도 함]을 피복하도록 가교부(37a)에 튜브(5)가 형성된다. 본 실시형태에서는 합계 6개의 튜브(5)가 형성된다.

이들 튜브(5)는 예를 들면, 불소 수지나 유리 섬유 등의 내열성 및 전기 절연성이 우수한 연질의 소재를 사용하고 있다. 튜브(5)는 일반적인 압출 성형, 또는 유리 섬유의 편조에 의해 전체가 일체로 성형되어 있다. 튜브(5)는 적어도 절연이 필요한 부분에 끊어진 부위나 접합 부위가 없으면 좋고, 절연이 불필요한 단부에 끊어진 부위가 형성되어도 좋다(일체 성형품). 또한, 본 실시형태의 튜브(5)는 가교부(37a)의 절연이 필요한 부분을 끊어진 부위가 없는 튜브(5)로 피복하고 있다.

도전선(37)을 튜브(5)에 삽입했을 때에 저항을 거의 받지 않고 도전선(37)의 출입이 가능하도록 튜브(5)의 내경은 도전선(37)의 외경보다 크게 형성되어 있다. 튜브(5)의 길이는 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있지만, 보통은 50㎜~100㎜정도이다.

이들 튜브(5)는 끊어진 부위가 없는 균질의 일체물이므로 마모되거나 절단되지 않는 한 가교부(37a)가 노출될 우려는 없다. 또한, 튜브(5)에 도전선(37)이 삽입되어 있으므로 튜브(5)가 도전선(37)으로부터 분리될 우려도 없다. 따라서, 가교부(37a)와 다른 부품의 전기적 절연을 고도의 신뢰성을 가지고 확보할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 모터에서는 이들 튜브(5)가 고정자(3)의 축 방향, 즉 축(1)의 축 방향에 있어서의 한쪽의 단부에 편재되도록 배치된다. 본 실시형태에서는 튜브(5)를 도 1에 있어서 하우징(4)의 커버(42)측의 단부에 집중하도록 배치하여 튜브(5)가 모터의 다른 구성 부품을 방해하지 않도록 되어 있다.

즉, 가교부(37a)에 튜브(5)를 형성하면 튜브(5)를 수용하는 공간만큼 고정자(3)의 축 방향측의 치수가 커지기 쉽지만, 튜브(5)를 한쪽의 단부에 편재시켜서 집약함으로써 튜브(5)를 효율적으로 수용할 수 있으므로 고정자(3)의 축 방향측의 치수가 커지는 것을 방지하고 있다.

이어서, 이 모터의 제조 방법에 관하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 이 모터에 구비되어 있는 고정자(3)는 2개의 요소 코어(35,35)의 각 톱니(34,34)에 1개의 도전선(37)을 연속적으로 권취함으로써 1개의 코일 세트(38)를 형성하고, 그 코일 세트(38)를 6개 조합함으로써 형성되어 있다.

도 4에 코일 세트(38)를 나타낸다. 본 실시형태의 코일 세트(38)에서는 한쪽의 요소 코어(35)의 톱니(34)에 톱니(34)의 선단측으로부터 볼 때 시계 방향으로 도전선(37)이 소정 횟수 권취되어 제 1 연속 코일(32a)이 형성되고, 가교부(37a)를 개재해서 다른쪽의 요소 코어(35)의 톱니(34)에 마찬가지로 도전선(37)이 권취되어 제 2 연속 코일(32a)이 형성된다. 그리고, 이들 제 1 및 제 2 연속 코일(32a,32a) 사이의 가교부(37a)에 튜브(5)가 형성된다.

이러한 2개의 연속 코일(32a,32a) 사이의 가교부(37a)를 튜브(5)에 삽입하는 처리는 다음과 같은 공정 1~4의 공정을 포함하는 권선 처리의 과정으로 행해진다.

공정 1: 권선기에 2개의 요소 코어(35,35)를 횡배열로 장착한다(요소 코어 지지 공정).

공정 2: 도전선 공급 장치(53)로부터 인출되는 도전선(37)을 그 선단으로부터 튜브(5)에 삽입하여 도전선(37)이 통과 가능한 상태에서 튜브(5)를 일시적으로 지지한다(튜브 지지 공정).

공정 3: 튜브(5)를 통과하여 송출되는 도전선(37)을 2개의 요소 코어(35,35)가 각각 갖는 톱니(34,34)에 권취하여 연속 코일(32a,32a)을 연속적으로 형성한다 (권취 공정).

공정 4: 권취 공정에 있어서 연속하는 2개의 연속 코일(32a,32a)을 형성하는 도중에 튜브(5)를 송출한다(튜브 송출 공정).

도 5 및 도 6에 각 공정을 행하기 위해서 사용되는 권선 장치(50)를 나타낸다. 권선 장치(50)는 2개의 요소 코어(35,35)를 지지하기 위한 지그(51), 지그(51)와 함께 이들 요소 코어(35,35)를 회전 제어 가능하게 지지하는 권선기(52), 및 권선기(52)의 회전에 연동하여 도전선(37)을 공급하는 도전선 공급 장치(53)를 구비한다.

지그(51)는 2개의 장착부(51a,51a)를 구비하고, 거기에 각 요소 코어(35)가 각각 장착된다. 지그(51)에 각 요소 코어(35)를 장착함으로써 각 톱니(34)가 회전축(S) 상에 위치되도록 각 요소 코어(35)는 횡배열로 배치된다. 지그(51)는 또한 도전선(37)의 선단을 고정하기 위한 후크부(51b)를 구비한다.

권선기(52)는 한쌍의 지지축(54,54)을 구비한다. 각 지지축(54)은 선단에 지지면(54a)을 갖고, 각 지지면(54a)이 대향하도록 한쌍의 지지축(54,54)이 배치된다. 각 지지축(54)은 회전축(S) 방향으로 변위 제어 가능하고, 또한 회전축(S) 둘레로 회전 제어 가능하다.

도전선 공급 장치(53)는 도전선(37)을 송출하는 송출 기구(55), 도전선(37)을 협지할 수 있는 협지 장치(56), 및 튜브(5)의 송출을 제어하는 튜브 송출 제어 장치(57)를 갖는다. 송출 기구(55)는 도전선(37)이 권회되어 있는 릴로부터 도전선(37)을 인출해서 권선기(52)에 연동하여 도전선(37)을 송출한다.

도 7A, 도 7B 및 도 8에 튜브 송출 제어 장치(57)를 나타낸다. 튜브 송출 제어 장치(57)는 한쌍의 튜브 규제부(58,58)를 갖는다. 각 튜브 규제부(58)는 선단으로부터 돌출된 핀(58a)을 구비한다. 각 튜브 규제부(58)는 선단이 대향하도록 배치되고, 도 7A 및 도 7B에 나타낸 바와 같이, 양 선단이 근접한 튜브 지지 위치와, 도 8에 나타낸 바와 같이, 양 선단이 이격된 튜브 송출 위치로 변위 제어 가능하다. 튜브 지지 위치에서는 2개의 핀(58a,58a)이 근접되고, 이들 사이에 도전선(37)의 외경보다 크고 튜브(5)의 외경보다 작은 간극[통과 구멍(59)이라고도 함]이 형성되도록 2개의 핀(58a) 사이의 거리가 설정된다. 튜브 송출 위치에서는 튜브(5)와 튜브 규제부(58)가 접촉되지 않도록 2개의 핀(58a) 사이의 거리가 설정된다.

이어서, 1개의 코일 세트(38)를 제조하는 경우를 예로 각 공정의 구체적인 흐름에 관하여 설명한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 도전선 공급 장치(53)로부터 도전선(37)을 인출하고, 느슨해지지 않도록 협지 장치(56)로 도전선(37)을 끼우고, 도전선(37)의 선단으로부터 튜브(5)를 1개 삽입한다. 각 튜브 규제부(58)를 튜브 송출 위치로 하여 튜브(5)를 튜브 송출 제어 장치(57)와 협지 장치(56) 사이로 보낸 후, 각 튜브 규제부(58)를 튜브 지지 위치로 되돌린다(튜브 지지 공정). 튜브 지지 위치에서는, 도 7A에 나타낸 바와 같이, 도전선(37)은 통과 구멍(59)을 통과하도록 설정되어 있다. 이때, 튜브(5)의 외경은 통과 구멍(59)보다 크게 설정되어 있으므로 튜브(5)는 그 선단면(5a)이 핀(58a)에 접촉되어 통과 구멍(59)을 통과할 수 없다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 이 처리에 전후하여 2개의 요소 코어(35,35)를 지그(51)에 장착한 후, 지그(51)와 2개의 요소 코어(35,35)를 한쌍의 지지축(54,54)으로 협지하여 지지한다(요소 코어 지지 공정).

도 5 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 계속해서 도전선(37)을 더 인출하여 그 선단을 지그(51)의 후크부(51b)에 권취하여 고정한다. 튜브(5)는 각 튜브 규제부(58)에 의해 지지되어서 송출이 규제되어 있으므로 도전선(37)만 인출할 수 있다. 게다가, 튜브(5)의 내경은 도전선(37)의 외경보다 큼과 아울러 튜브(5)는 그 선단면(5a)만 핀(58a)에 수용되어 있어 불필요한 외력이 가해지는 일이 없으므로 거의 저항을 받지 않고 도전선(37)만 인출할 수 있다.

이어서, 권선기(52)를 작동시키면 지지축(54)이 회전되고 자동적으로 한쪽의 요소 코어(35)의 톱니(34)에 도전선(37)이 소정 횟수 권취되어 제 1 연속 코일(32a)이 형성된다(권취 공정). 이때, 튜브 규제부(58)는 도전선(37)의 송출 위치를 안정시키는 노즐로서도 기능한다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 제 2 연속 코일(32a)을 형성하기 전에 각 튜브 규제부(58)가 튜브 송출 위치로 변위된다. 이것에 의해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각 튜브 규제부(58)가 튜브(5)의 선단면(5a)으로부터 이격되므로 튜브(5)는 제 1 연속 코일(32a)의 권취 종료측의 단부 근방에 위치되도록 송출된다(튜브 송출 공정). 튜브(5)를 송출한 후, 각 튜브 규제부(58)는 튜브 지지 위치로 되돌아와 노즐로서 기능한다.

계속해서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 다른쪽의 요소 코어(35)의 톱니(34)에 도전선(37)이 소정 횟수 권취되어 제 2 연속 코일(32a)이 형성된다(권취 공정). 제 2 연속 코일(32a)이 형성된 후, 제 2 연속 코일(32a)과 도전선 공급 장치(53) 사이의 소정 위치에서 도전선(37)을 절단하고 후크부(51b)에 고정된 도전선(37)을 분리하여 일련의 권선 처리는 완료된다. 그 후, 동일한 권선 처리를 행하여 필요한 수만큼 코일 세트(38)를 제조하면 좋다. 또한, 각 코일 세트(38)의 조립 등, 그 밖의 제조 공정에 관한 설명은 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 모터이면 용이하게 양산할 수 있고, 가교부(37a)의 전기 절연성을 고도의 신뢰성을 가지고 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 모터는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 이외의 각종 구성도 포함된다.

예를 들면, 요소 코어(35)의 개수는 12개에 한정되지 않는다. 연속 코일(32a)도 3개 이상이어도 좋다. 그 경우, 지그(51)를 복수개 사용하여 요소 코어(35)의 수를 증가시키는 것만으로 연속 코일(32a)의 수를 간단하게 증가시킬 수 있다. 그리고, 도 13에 나타낸 바와 같이, 튜브 지지 공정에서는 복수개의 튜브(5)를 튜브 송출 제어 장치(57)와 협지 장치(56) 사이로 보내어 튜브 송출 공정의 소정의 타이밍에서 1개씩 송출하도록 하면 좋다.

Claims

축,
상기 축에 고정되는 회전자,
상기 회전자의 둘레에 배치되는 통 형상의 고정자, 및
상기 축을 회전 가능하게 지지하고 상기 회전자 및 상기 고정자를 수용하는 하우징을 구비하는 모터로서:
상기 고정자는,
복수개의 톱니를 갖는 코어,
상기 복수개의 톱니에 도전선을 권취함으로써 형성되는 복수개의 코일, 및
전기 절연성 튜브를 구비하고;
상기 코어는 상기 톱니를 각각 갖는 복수개의 요소 코어를 연결하여 구성되며;
상기 복수개의 코일은 1개의 상기 도전선으로 이어지는 2개 이상의 연속 코일을 포함하고;
상기 튜브는 상기 연속 코일 사이를 지나는 상기 도전선의 적어도 일부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 코일은 집중 권선 방식에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브는 상기 고정자의 한쪽의 단부에 편재되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 있어서,
상기 튜브는 일체 성형품인 것을 특징으로 하는 모터.
제 1 항에 기재된 모터의 제조 방법으로서:
권선기에 복수개의 상기 요소 코어를 장착하는 요소 코어 지지 공정,
도전선 공급 장치로부터 인출되는 상기 도전선에 그 선단으로부터 상기 튜브를 삽입하여 상기 도전선이 통과 가능한 상태에서 상기 튜브를 일시적으로 지지하는 튜브 지지 공정, 및
상기 튜브를 통과하여 송출되는 상기 도전선을 상기 복수개의 요소 코어가 각각 갖는 상기 톱니에 권취하여 상기 연속 코일을 연속적으로 형성하는 권취 공정을 구비하고;
상기 권취 공정은 연속하는 2개의 상기 연속 코일을 형성하는 도중에 상기 튜브를 송출하는 튜브 송출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 도전선 공급 장치가 상기 도전선에 삽입된 상기 튜브의 선단면에 접촉 가능한 튜브 규제부를 구비하고;
상기 튜브 지지 공정에서는 상기 튜브 규제부가 상기 튜브의 선단면에 접촉됨으로써 상기 튜브가 일시적으로 지지되며;
상기 튜브 송출 공정에서는 상기 튜브 규제부가 상기 튜브의 선단면으로부터 이격됨으로써 상기 튜브가 송출되는 것을 특징으로 하는 모터의 제조 방법.