KR20120001891A - 인쇄회로기판을 이용한 스테이터 코어의 코일의 결선 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스테이터 코어의 코일 결선 구조는 분할코어(50); 상기 분할코어(50)에 결합되어 있는 인슐레이터(60); 상기 인슐레이터(60)에 권선되어 있는 코일(40); 및 상기 인슐레이터(60)의 상부에 위치하고 상기 코일의 코일말단(41)이 관통하는 코일홈(11)과 상기 코일말단(41)을 전기적으로 연결하기 위하여 결합되는 코일 접속 단자(12)를 갖는 인쇄회로기판(10)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄회로기판을 이용한 스테이터 코어의 코일의 결선 구조{Coil Wiring Structure of Stator Core with Printed Circuit Board}

본 발명은 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 모터의 스테이터에 권선(winding)되는 코일의 상호 접속을 위하여 인쇄회로기판을 도입한 구조를 갖는 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터 또는 발전기는 스테이터(stator, 고정자)에 권선되어 있는 다수의 코일을 결선(wiring)하여 사용한다. 대부분의 교류 모터나 발전기는 코일의 병렬 결선(parallel wiring)을 사용하고 있다. 이러한 병렬 결선의 경우 결선해야 하는 코일의 개수가 상당히 많기 때문에 각 상과 전기적인 간섭이 이루어지지 않으면서 보다 간편하고 전기적 특성이 좋은 결선 방법을 채택하고자 하는 것이 본 기술분야에서의 핵심 사항이다.

이와 같은 코일의 결선을 위하여 같은 상(phase)을 각각 연결하면서 다른 상과의 전기적 간섭을 피하기 위한 버스바(bus-bar) 구조가 많이 채택되고 있다. 대한민국특허공개 제2010-53034호, 제2010-59548호, 일본특허공개 제2001-25198호 및 일본특허 제3733312호에서는 버스바를 도입한 코일의 결선 구조를 개시하고 있다.

도 1은 이러한 버스바를 이용한 종래의 코일의 결선 구조(100)를 나타낸 분해사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래 코일의 결선 구조는 각 U, V, W의 3상을 각각 전기적으로 결선하기 위한 버스링(120U, 120V, 120W)이 하우징(115) 내의 버스바 홀더(110)에 결합되는 구조를 가지고 있다. 각 버스링은 전기적으로 간섭이 일어나지 않도록 절연재가 도포되거나 각각 접촉되지 않도록 버스바 홀더(110)에 형성된 홈(도시되지 않음)에 각각의 버스링이 삽입된다. 또한, 각각의 버스링(120U, 120V, 120W)의 내측에는 각 분할코어(50)에 권선되어 있는 코일(40)을 전기적으로 연결하기 위한 코일 접속 단자(140U, 140V, 140W)가 있고, 또한 각 상의 말단 접속을 위한 터미널 단자(130U, 130V, 130W)들이 형성되어 있다.

이와 같이, 버스바를 이용한 코일 결선 구조(100)는 금속재로 이루어진 버스바 홀더(110)를 사용하여야 하고, 각 상별로 버스링을 도입해야 하기 때문에 다음의 문제점을 갖게 된다. 먼저, 버스바 홀더(110)의 무게로 인하여 모터 무게의 경량화에 도움이 되지 않는다. 또한, 버스바 홀더 및 버스링 등의 부품을 조립하기가 용이하지 않아 제조 공정이 복잡해진다. 나아가 금속재의 부품 및 절연 처리 등에 의하여 제조 비용이 높아진다.

이에 본 발명자들은 종래의 코일 결선 구조에서 버스바를 도입하지 않고 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 이하 'PCB'라 한다)을 이용하여 상술한 문제점을 해결한 코일의 결선 구조를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 버스바를 사용하지 않고 PCB를 사용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 모터의 경량화에 도움에 되는 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 비용을 낮출 수 있는 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 공정을 간소화 할 수 있는 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 스테이터 코어의 코일 결선 구조는

분할코어(50);

상기 분할코어(50)에 결합되어 있는 인슐레이터(60);

상기 인슐레이터(60)에 권선되어 있는 코일(40); 및

상기 인슐레이터(60)의 상부에 위치하고 상기 코일의 코일말단(41)이 관통하는 코일홈(11)과 상기 코일말단(41)을 전기적으로 연결하기 위하여 결합되는 코일 접속 단자(12)를 갖는 인쇄회로기판(10)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 인쇄회로기판(10)의 내측 및 외측에 각각 내측 구조물(20)과 외측 구조물(30)을 더 포함하여도 좋다.

또한, 상기 인쇄회로기판(10), 내측 구조물(20) 및 외측 구조물(30)이 이루는 공간에 에폭시 몰딩을 함으로써 기계적 강도와 전기적 절연 특성을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 스테이터 코어의 코일 결선 구조는

분할코어(50);

상기 분할코어(50)에 결합되어 있으며 핀(70)이 결합되기 위한 홀(61)이 형성된 인슐레이터(60);

상기 인슐레이터(60)에 권선되어 있는 코일(40); 및

상기 인슐레이터(60)의 상부에 위치하고 상기 핀이 결합되는 고정홈(13)이 형성되어 상기 핀(70)에 의하여 상기 인슐레이터와 결합되는 인쇄회로기판(10);

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 버스바를 사용하지 않고 PCB를 사용함으로써, 모터의 경량화에 도움에 되고, 제조 비용을 낮출 수 있으며, 제조 공정을 간소화 할 수 있는 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 버스바를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조를 나타낸 사시도이다.
이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB(10)를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조(200)를 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCB를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조(200)는 다수개가 인접하여 연결되어 있는 분할코어(50), 분할코어의 상부에 결합되는 인슐레이터(60) 및 인슐레이터의 상부에 위치하는 PCB(10)를 기본 구조로 하고 있다.

분할코어(50)는 스테이터 코어를 이루고 있는데, 본 발명은 단순히 분할코어에만 한정되지 않고 스파이럴 형태의 코어나 일체형 코어 등 다양한 형태의 코어를 포함한다. 즉, 본 명세서에서 분할코어(50)라는 용어를 사용하고 있지만 이는 단지 설명의 편의를 위한 것이고, 개별의 분할코어를 연결하여 스테이터 코어를 이루는 것에 한정되지 않는다.

분할코어(50)에는 인슐레이터(60)가 결합되어 있다. 인슐레이터(60)는 분할코어(50)의 내측 부분, 즉 티스(teeth)에 권선되는 코일(40)과 분할코어(50)를 절연하는 역할을 한다. 각 분할코어(50)에 권선된 코일의 말단(41)은 위쪽 향하도록 정리되어 있다.

PCB(10)는 각 코일이 각 상에 대응되어 결선되도록 하는 회로가 인쇄되어 있다. 즉 3상 병렬결선의 경우 U, V, W상과 중성점을 이루도록 각 분할코어의 코일말단(41)을 전기적으로 연결하고 있다. 각 분할코어에 권선되어 있는 코일의 코일말단(41)는 PCB(10)에 형성되어 있는 홈(11)을 통하여 PCB(10)의 상부로 돌출된다. 이 돌출된 코일말단(41)은 PCB(10)의 회로에 전기적으로 연결되어 있는 코일 접속 단자(12)와 결합된다. 결합의 방법은 특별히 제한되지는 않으나, 코일 접속 단자(12)의 말단을 구부려 코일과 결선하는 방법이 바람직하다. 결선된 코일은 최종적으로 터미널 단자(15)에 의해 외부와 전기적으로 연결된다. 또한, PCB(10)의 형상은 도면에서는 중앙이 빈 원형의 형상을 가지고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일부가 절단된 예를 들어 "C"자 형태를 가질 수도 있다.

이와 같은 방법으로 PCB(10)를 이용하여 각 코일을 결선하면 종래의 버스바를 도입하지 않고도 코일의 결선을 이룰 수 있다. 본 발명에서 코일이 결선되어 있는 PCB(10)의 절연과 기계적, 구조적인 강도를 증대시키기 위하여 PCB(10)의 안쪽 지름에 인접하는 내측 구조물(20)과 바깥쪽 지름에 인접하는 외측 구조물(30)을 결합하여도 좋다. 이 내측 구조물(20)과 내측 구조물(30)의 재질은 특별히 한정되지는 않으나 기계적, 전기적 절연 특성이 우수한 수지 재료를 사용할 수 있다. 이 내측 구조물(20), 외측 구조물(30)과 PCB(10)가 만드는 공간에 에폭시 몰딩을 적용하여 기계적 강도를 증대시킬 수 있고, 또한 전기적 절연 특성, 내구성을 증대시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB(10)를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조(300)를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCB(10)를 이용한 스테이터 코어의 코일 결선 구조(300)는 제1 실시예와는 달리 PCB(10)가 핀(70)에 의하여 스테이터 코어와 결합된다.

핀(70)은 PCB(10)와 분할코어(50)와 결합된 인슐레이터(60)를 결합하고 있다. 핀(70)의 결합을 위하여, PCB((10)의 핀(70)이 대응되는 위치에 고정홈(13)이 형성되어 있다. 또한, 핀(70)은 인슐레이터(60)에 형성되어 있는 홀(61)에 결합된다. 즉, 인슐레이터(60)에 별도로 형성된 홀(61)에 핀(70)이 결합되고, 이 핀(70)은 PCB(10)의 고정홈(13)에 결합되어 PCB(10)를 지지하도록 한다. 도 3에는 코일을 도시하고 있지 않으나, 코일의 말단은 PCB(10)에 전기적으로 연결된다. 또한, 각 코일은 터미널 단자(15)에 의하여 외부와 전기적으로 연결된다.

아래 특허청구범위에 기재된 본 발명의 균등 범위의 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

10 : PCB 11 : 코일홈
12 : 코일 접속 단자 13 : 고정홈
15 : 터미널 단자 20 : 내측 구조물
30 : 외측 구조물 40 : 코일
41 : 코일말단 50 : 분할코어
60 : 인슐레이터 61 : 홀
70 : 핀 100 : 종래의 코일 결선 구조
110 : 버스바 홀더 115 : 하우징
120 : 버스링 130 : 터미널 단자
140 : 코일 접속 단자

Claims (4)

1. 분할코어(50);
   상기 분할코어(50)에 결합되어 있는 인슐레이터(60);
   상기 인슐레이터(60)에 권선되어 있는 코일(40); 및
   상기 인슐레이터(60)의 상부에 위치하고 상기 코일의 코일말단(41)이 관통하는 코일홈(11)과 상기 코일말단(41)을 전기적으로 연결하기 위하여 결합되는 코일 접속 단자(12)를 갖는 인쇄회로기판(10);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 코일 결선 구조.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판(10)의 내측 및 외측에 각각 내측 구조물(20)과 외측 구조물(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 코일 결선 구조.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 인쇄회로기판(10), 내측 구조물(20) 및 외측 구조물(30)이 이루는 공간에 에폭시 몰딩이 되어 있는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 코일 결선 구조.
   
4. 분할코어(50);
   상기 분할코어(50)에 결합되어 있으며 핀(70)이 결합되기 위한 홀(61)이 형성된 인슐레이터(60);
   상기 인슐레이터(60)에 권선되어 있는 코일(40); 및
   상기 인슐레이터(60)의 상부에 위치하고 상기 핀이 결합되는 고정홈(13)이 형성되어 상기 핀(70)에 의하여 상기 인슐레이터와 결합되는 인쇄회로기판(10);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터 코어의 코일 결선 구조.
   

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