KR20140079535A

KR20140079535A - 절연 구조물 및 이를 이용한 권선형 동기모터의 회전자

Info

Publication number: KR20140079535A
Application number: KR1020120146809A
Authority: KR
Inventors: 정명규; 서영진; 한동연
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-27

Abstract

권선형 동기모터의 회전자가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 권선형 동기모터의 회전자는 회전자 코어에 다수의 치를 형성하고, 상기 치에 코일을 각각 권선하며, 상기 치 사이 공간인 슬롯에 절연 구조물을 삽입한 후 몰딩재를 주입하되, 상기 절연 구조물은 한 쌍의 판부재를 맞대어서 일측은 결합부로 구성하고 타측은 개구부로 구성하며, 상기 판부재에는 홀을 형성하여서 구성한다.

Description

절연 구조물 및 이를 이용한 권선형 동기모터의 회전자{INSULATED HOLDER AND ROTOR OF WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR USING THIS}

본 발명은 회전자의 슬롯에 장착되어서 권선된 코일간 절연성능을 확보하는 절연 구조물의 구조를 개선한 절연 구조물 및 이를 이용한 권선형 동기모터의 회전자에 관한 것이다.

일반적으로 권선형 동기모터(WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR; WRSM)는 고정자 뿐만 아니라 회전자에도 권선하고 전류를 인가하여 전자석으로 형성한다.

최근 희토류로 형성된 영구자석의 원자재 가격이 상승함에 따라 매입형 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM)를 대체할 수 있는 권선형 동기모터(WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR; WRSM)에 대한 개발이 더욱 진행되고 있다.

이러한 권선형 동기모터는 손실을 줄이고 효율을 높이기 위하여 고정자 뿐만 아니라 회전자의 권선 점적률도 높여야 하며, 슬롯 내 높은 점적률로 인해 다른 상 코일간 절연 확보가 중요시된다.

일반적으로, 이러한 절연 확보를 위하여 충분한 이격 거리를 확보하거나, 절연지 또는 기타 절연 구조물을 사용한다.

또한, 고속으로 회전하는 회전자의 권선 코일의 고정도 매우 중요시되고 있으며, 일반적인 권선형 동기모터에서는 회전자 권선 코일을 고정하기 위해 몰딩 방법을 주로 사용하고 있다.

하지만, 이러한 몰딩방법은 몰딩재의 주입과정에서 발생하는 고압으로 인해 코일의 정 위치 이탈, 들뜸 현상 등이 발생하거나, 코일 피막이 손상될 우려가 있다.

또한, 상기와 같은 절연 구조물은 몰딩재 주입시, 몰딩재의 흐름을 방해하는 저항으로 작용하여 몰딩재의 흐름성을 떨어뜨려 전체 충진률을 저하시킨다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예는 몰딩재의 흐름성을 개선하여 충진률을 향상시키며, 몰딩재 주입 압력을 분산하여 코어블록에 권선된 코일의 이탈 및 소손을 방지할 수 있는 절연 구조물 및 그를 이용한 권선형 동기모터의 회전자를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 회전자의 슬롯에 장착되어서 권선된 코일간 절연성능을 확보하는 절연 구조물에 있어서, 한 쌍의 판부재를 맞대어서 일측은 결합부로 구성하고 타측은 개구부로 구성하며, 상기 판부재에는 홀을 형성함을 특징으로 하는 절연 구조물을 제공할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 판부재는 길이방향으로 배치하여 일측만 결합하고 타측으로 갈수록 점차적으로 벌어지도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 판부재들은 중앙부가 볼록하게 만곡져서 형성되며 볼록한 부분이 상호 마주보도록 결합될 수 있다.

또한, 상기 판부재에는 다수의 홀들이 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 권선형 동기모터의 회전자에 있어서, 회전자 코어에 다수의 치를 형성하고, 상기 치에 코일을 각각 권선하며, 상기 치 사이에 형성된 슬롯에 절연 구조물을 삽입한 후 몰딩재를 주입하되, 상기 절연 구조물은 한 쌍의 판부재를 맞대어서 일측은 결합부로 구성하고 타측은 개구부로 구성하며, 상기 판부재에는 홀을 형성함을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자를 제공할 수 있다.

또한, 상기 절연 구조물은 한 쌍의 판부재가 길이방향으로 배치되어 일측만 결합되고 타측으로 갈수록 점차적으로 벌어지도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 판부재에는 다수의 홀들이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 절연 구조물에 홀을 형성하여서 몰딩재 주입 압력을 분산하여 치에 권선된 코일의 이탈 및 소손을 방지하고, 그로 인한 절연 문제를 예방할 수 있다.

또한, 수지로 형성된 몰딩재의 흐름성을 개선하여 몰딩 주입시 고압이 발생하는 부위에 몰딩재 주입을 하지 않고서도 슬롯 전체에 몰딩이 가능하며, 몰딩재의 충진률을 향상시킬 수 있다.

또한, 회전자 내 코일의 지지력을 향상하고, 회전자의 내구 특성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 절연 구조물의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 절연 구조물의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 권선형 회전자의 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 절연 구조물의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 절연 구조물의 측면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 권선형 회전자의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 권선형 동기모터의 회전자(2)는 코일(6)이 권선된 치(4)들이 형성되며, 치(4) 사이의 슬롯(7)에 배치되어 코일(6)간 절연을 확보하는 절연 구조물(10)에 홀(16)(16a)을 형성하여 몰딩재 주입시 분사 압력에 따른 코일(6)의 이탈 및 소손을 방지하고, 몰딩재의 흐름성을 개선하여 충진률을 향상시킨 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 회전자(2)는 다수의 치(4)가 형성된 회전자 코어(3)와, 코일(6)이 권선된 치(4)들과, 치(4) 사이의 슬롯(7)에 삽입된 절연 구조물(10)로 구성된다.

회전자 코어(3)에는 다수의 치(4)가 슬롯(7)을 사이에 두고 형성된다.

회전자 코어(3)의 내주면은 샤프트와 접하게 되고, 외주면은 일정 공극을 두고 고정자(미도시)와 배치된다.

회전자 코어(3)에 형성된 치(4)는 코일(6)이 권선되는 몸체와, 몸체 상측의 루프로 구성된다.

치(4)의 몸체는 사각 형상으로 형성되고, 외측에 코일6)이 권선된다.

치(4)의 몸체의 상측에는 몸체보다 수평으로 돌출 형성된 루프가 구성된다.

그리고, 회전자 코어(3)의 슬롯(7)에는 치(4)에 권선된 코일(6)간 절연을 확보하는 절연 구조물(10)이 삽입된다.

절연 구조물(10)은 직사각형 형태의 한 쌍의 판부재(12)로 구성된다.

절연 구조물(10)은 한 쌍의 판부재(12)가 맞대어 일측은 결합부(14)로 형성되고 타측은 개구부(15)로 형성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 절연 구조물(10)은 한 쌍의 판부재(12)가 길이방향으로 배치되어 하단부만 결합되고 상측으로 갈수록 점차적으로 벌어지도록 구성될 수 있다.

절연 구조물(10)을 형성하는 판부재(12)는 중앙부가 볼록하게 만곡져서 형성될 수 있다.

그리고, 판부재(12)들은 볼록한 부분이 상호 마주보도록 결합되고, 절연 구조물(10)의 결합부(14)는 일정 길이로 형성되어서, 절연 구조물(4)의 전체 형상이 'Y' 형태로 되도록 구성할 수 있다.

절연 구조물(4)을 형성하는 판부재(12)에는 홀(16)(16a)이 형성된다.

상기와 같은 홀(16)(16a)은 판부재(12)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.

상기의 홀(16)(16a)은 절연 구조물(4)에 주입되는 몰딩재의 흐름을 원활하게 하고, 몰딩재의 분사 압력을 분산하여 치(4)에 권선된 코일(6)의 이탈 및 손상을 방지하는 역할을 한다.

또한, 판부재(12)에 형성된 홀(16)(16a)들은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원형으로 형성될 수도 있고, 다각형으로 형성될 수도 있다.

본 발명의 일 예에서는 상기의 절연 구조물(4)을 다수의 치(4)가 형성된 회전자(2)의 슬롯(7)에 사용하는 것으로 설명하였지만, 변형 예로서 다수의 코어블록들이 조립된 회전자에서 코어블록들 사이 공간에 사용할 수도 있음이 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 회전자(2)의 조립방법을 설명한다.

먼저, 회전자 코어(3)에 형성된 다수의 치(4)에 코일(6)을 각각 권선한다.

그리고, 치(4) 사이의 슬롯(7)에 결합부(14)가 하측으로 배치되고 개구부(15)가 상측으로 배치되도록 절연 구조물(10)을 끼워놓고 치(4)에 권선된 코일(6)사이의 절연을 확보한다.

그리고, 회전자 코어(3)의 슬롯(7)의 상측에 몰딩판(9)을 장착하고, 슬롯(7)에 수지로 형성된 몰딩재를 주입한다.

몰딩재의 주입은 고압 분사하는 방식으로 하며, 코일 이탈 및 소손 발생의 가능성이 있는 고압 발생 부위에는 몰딩재를 주입하지 않고, 절연 구조물(10)의 중간 부위로 몰딩재를 주입할 수 있다.

다수의 홀(16)(16a)들이 형성된 절연 구조물(10)은 몰딩재의 흐름성이 좋아 절연 구조물(10)의 중간 부위에만 몰딩재를 주입하여도 절연 구조물(10) 전체로 몰딩재가 충진될 수 있다.

또한, 몰딩재 주입시 압력을 분산시키므로, 고압으로 인한 권선된 코일(6)의 이탈 및 소손을 사전에 예방할 수 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

2 : 회전자 4 : 치
6 : 코일 7 : 슬롯
10 : 절연 구조물 12 : 판부재
14 : 결합부 15 : 개구부
16,16a : 홀

Claims

회전자의 슬롯에 장착되어서 권선된 코일간 절연성능을 확보하는 절연 구조물에 있어서,
한 쌍의 판부재를 맞대어서 일측은 결합부로 구성하고 타측은 개구부로 구성하며, 상기 판부재에는 홀을 형성함을 특징으로 하는 절연 구조물.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 판부재는 길이방향으로 배치하여 일측만 결합하고 타측으로 갈수록 점차적으로 벌어지도록 구성함을 특징으로 하는 절연 구조물.
제1항에 있어서,
상기 판부재들은 중앙부가 볼록하게 만곡져서 형성되며 볼록한 부분이 상호 마주보도록 결합됨을 특징으로 하는 절연 구조물.
제1항에 있어서,
상기 판부재에는 다수의 홀들이 형성됨을 특징으로 하는 절연 구조물.
권선형 동기모터의 회전자에 있어서,
회전자 코어에 다수의 치를 형성하고, 상기 치에 코일을 각각 권선하며, 상기 치 사이 공간인 슬롯에 절연 구조물을 삽입한 후 몰딩재를 주입하되, 상기 절연 구조물은 한 쌍의 판부재를 맞대어서 일측은 결합부로 구성하고 타측은 개구부로 구성하며, 상기 판부재에는 홀을 형성함을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
제5항에 있어서,
상기 절연 구조물은 한 쌍의 판부재가 길이방향으로 배치되어 일측만 결합되고 타측으로 갈수록 점차적으로 벌어지도록 구성함을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
제5항에 있어서,
상기 판부재들은 중앙부가 볼록하게 만곡져서 형성되며 볼록한 부분이 상호 마주보도록 결합됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.
제5항에 있어서,
상기 판부재에는 다수의 홀들이 형성됨을 특징으로 하는 권선형 동기모터의 회전자.