KR20140095667A - 절연부재, 그를 이용한 모터 및 모터 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연부재 및 모터, 그리고 모터의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 고정자 코어에 형성된 슬롯 내부에 삽입되어, 고정자 코어와 코일을 절연하는 절연부재로서, 서로 대향하도록 배치되는 측면부; 및 상기 측면부의 단부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부의 말단부 사이의 거리가 상기 슬롯의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 절연부재가 제공된다.

Description

절연부재, 그를 이용한 모터 및 모터 제조 방법{INSULATION MEMBER AND MOTOR HAVING THE SAME, MANUFACTURING METHOD FOR MOTOR}

본 발명은 절연부재 및 모터, 그리고 모터의 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 코일-코어간 절연부재, 및 그로 이루어진 모터, 그리고 절연부재를 포함하는 모터 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로서 세탁기, 냉장고, 전기자동차 등에 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

일반적으로 상기와 같은 모터는 고정자 및 회전자를 포함하고, 상기 고정자는 방사상으로 형성된 복수개의 티스와 티스 사이에 형성된 복수개의 슬롯을 구비한 고정자 코어를 포함하고, 상기 슬롯 내부에 코일이 감겨지게 된다. 여기서, 상기 코일이 감긴 회수에 따라서 동일 크기의 고정자를 갖더라도 효율이 달라지게 된다. 이를 위해, 종래의 원형 단면이 아니라 사각형의 단면을 갖는 코일이 사용되기도 한다. 코일이 사각형의 단면을 갖게 되면, 인접한 코일들이 서로 밀착될 수 있기 때문에 코일의 권회수를 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 슬롯의 내부에는 절연부재가 삽입되어 코일과 고정자 코어를 절연시키게 된다. 이러한 절연부재로는 통상적으로는 절연재질로 이루어지는 절연시트가 사용되고, 상기 절연시트는 상기 슬롯의 개구부를 제외한 나머지 3면과 접하도록 배치된다.

상기 절연시트가 슬롯 내부에 끼워진 상태에서 코일이 슬롯 내부로 삽입된다. 상술한 바와 같이, 원형 코일이 아닌 사각 코일을 이용하는 경우 슬롯 내부에 코일을 직접 감는 것이 쉽지 않기 때문에, 별도의 코일삽입기구를 사용하게 된다. 구체적으로, 상기 코일삽입기구에 구비되는 지그에 미리 코일을 정렬시킨 후, 고정자 코어의 내부에서 반경방향 외측으로 이동되면서 슬롯 내부에 삽입되게 된다. 이때, 상기 절연시트가 이동하는 코일과 간섭되거나, 슬롯으로부터 이탈되지 않도록 할 필요가 있다. 아울러, 슬롯의 모서리와 코일이 간섭되면서 코일이 손상되는 것을 방지하여야 한다.

이를 위한 일 예로서 절연시트를 슬롯보다 길게 하여 슬롯 외부로 절연시트의 단부가 돌출되도록 한 예가 있었다. 상기 예에 의하면, 절연시트의 단부가 슬롯의 모서리를 가리게 되므로, 코일이 슬롯의 모서리에 의해 손상되는 것을 방지할 수는 있지만, 삽입과정에서 절연시트의 단부와 코일이 간섭되는 문제가 있었다. 아울러, 코일 삽입 후 절연시트가 슬롯 외부로 돌출되지 않도록 절연시트의 단부를 접어야 하는 추가 공정이 필요할 뿐만 아니라, 절연시트의 탄성으로 인해서 접힌 부분이 펼쳐지면서 회전자와 간섭되는 문제도 발생한다.

이외에도, 코어 티스의 개구부에 돌출부를 형성한 예(대한민국 특허출원 제10-2007-7000911호)가 있었다. 상기 돌출부는 삽입된 절연시트가 외부로 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 코일 삽입과정에서 절연시트의 단부가 코일과 간섭되는 것을 방지하는 역할을 한다. 다만, 상기 돌?부가 코일과 간섭될 우려가 여전히 존재하고, 절연시트의 삽입과정에서 상기 돌출부와 절연시트가 간섭되어 절연시트가 손상될 우려도 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 고정자 슬롯의 내부에 용이하게 삽입할 수 있으면서도, 코일 삽입과정에서 코일과의 간섭을 최소화할 수 있는 절연부재를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 절연부재를 이용한 모터를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 모터의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 고정자 코어에 형성된 슬롯 내부에 삽입되어, 고정자 코어와 코일을 절연하는 절연부재로서, 서로 대향하도록 배치되는 측면부; 및 상기 측면부의 단부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부의 말단부 사이의 거리가 상기 슬롯의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 절연부재가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 절연부재의 말단부가 슬롯의 내부에 삽입되지 않은 상태에서는 자체적인 탄성 또는 그 형태적 특성으로 인해 벌어진 상태를 유지하도록 함으로써, 코일 삽입 과정에서 코일과 말단부가 간섭되는 것을 방지하는 한편, 코일과 슬롯의 모서리가 접촉하는 것을 방지하게 된다.

여기서, 상기 측면부의 길이는 상기 슬롯의 길이보다 짧게 하여 절연부재가 삽입된 후에는 절연부재의 말단부가 슬롯 외부로 돌출되지 않도록 함으로써 회전자와의 간섭을 피할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 상기 측면부는 임의의 형태를 가질 수 있는데, 외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부 사이의 폭은 말단부로 갈수록 넓어지도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 측면부는 곡선 형태로 휘어지도록 할 수 있다.

또한, 상기 측면부는 말단부가 절곡되도록 할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 내주에 방사상으로 형성된 복수 개의 티스부 및 상기 각각의 티스부 사이에 형성되는 복수 개의 슬롯을 포함하는 고정자 코어; 상기 슬롯에 삽입되는 코일; 상기 슬롯과 상기 코일 사이에 삽입되는 절연부재; 및 중심부에 회전축이 연결되고, 상기 고정자 코어 내부에서 고정자 코어와 상대적으로 회전 가능하게 삽입된 회전자;를 포함하는 모터로서, 상기 절연부재는 상술한 절연부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 내주에 방사상으로 형성된 복수 개의 티스부 및 상기 각각의 티스부 사이에 형성되는 복수 개의 슬롯을 포함하는 고정자 코어를 준비하는 단계; 서로 대향하도록 배치되는 측면부; 및 상기 측면부의 단부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부의 말단부 사이의 거리가 상기 슬롯의 폭보다 넓은 절연부재를 상기 슬롯의 내부에 삽입하는 단계; 및 상기 절연부재 내부에 코일을 삽입하는 단계;를 포함하는 모터 제조 방법으로서, 상기 절연부재 삽입단계에서 측면부의 말단부가 슬롯 바깥쪽 모서리를 덮도록 일부만 삽입하는 것을 특징으로 하는 모터 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 절연부재 삽입단계에서 절연부재를 일부만 삽입하여 측면부의 말단부 사이가 슬롯의 폭 보다 넓어지도록 함으로써 코일 삽입시에 말단부가 간섭되거나, 코일이 슬롯의 모서리와 간섭되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 코일 삽입단계에서 상기 코일과 절연부재가 함께 슬롯 내부로 이동하면서 삽입되도록 할 수 있다. 이를 통해서, 절연부재를 일부만 삽입하더라도 코일에 의해 정위치에 배치될 수 있으므로 절연부재 삽입을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 절연부재와 코일이 밀찰되도록 할 수 있다.

한편, 상기 측면부의 말단부에 절곡부가 형성되고, 상기 절연부재 삽입단계에서 상기 절연부재는 상기 절곡부까지 삽입되도록 할 수 있다.

또한, 상기 측면부가 말단부로 갈수록 폭이 넓어지는 곡선 형태로 형성된 경우에는 절연부재를 임의의 길이까지만 삽입할 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 절연부재의 말단부가 슬롯의 내부에 삽입되지 않은 상태에서는 자체적인 탄성 또는 그 형태적 특성으로 인해 벌어진 상태를 유지하도록 함으로써, 코일 삽입 과정에서 코일과 말단부가 간섭되는 것을 방지하는 한편, 코일과 슬롯의 모서리가 접촉하는 것을 방지하게 된다. 이를 통해서, 절연부재의 삽입을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 삽입과정에서 코일이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 삽입이 완료된 후에는 측면부의 말단부가 슬롯의 내벽과 밀착된 상태를 유지하기 때문에, 절연 성능을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 측면부의 길이를 상기 슬롯의 길이보다 짧게 하여 절연부재가 삽입된 후에는 절연부재의 말단부가 슬롯 외부로 돌출되지 않도록 함으로써 회전자와의 간섭을 피할 수 있다. 이를 통해서, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 오동작을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터의 고정자의 코어를 도시한 확대도이다.
도 3은 상기 고정자 코어에 구비되는 절연부재의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 상기 절연부재의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 상기 모터를 제조하는 제조 방법의 일부 과정을 도시한 설명도이다.
도 6은 도 2에 도시된 실시예를 이용한 모터의 제조 방법을 도시한 설명도이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 절연부재, 모터 및 그 제조방법의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모터의 고정자의 코어를 도시한 확대도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 실시예는 내주에 방사상으로 형성된 복수 개의 티스부(120)를 갖는 고정자 코어(100)를 포함한다. 상기 각각의 티스부 사이에는 슬롯(110)이 형성되고, 상기 슬롯(110)의 내부에 코일(400)이 위치하게 된다. 그리고, 상기 코일(400)과 상기 고정자 코어(100)를 절연시키기 위한 절연부재(300)가 각각의 슬롯(110)의 내부에 삽입되게 된다.

상기 고정자 코어(100)의 내부에 회전자(200)가 배치된다. 상기 회전자(200)는 중심부에 회전축(210)이 연결되고, 상기 고정자 코어 내부에서 고정자 코어와 상대적으로 회전 가능하게 설치된다.

상기 슬롯(110)은 도시된 바와 같이 대략 사각형의 형태를 갖고 있으며, 이하에서 상기 슬롯의 길이는 상기 슬롯의 후방단부(113)부터 코어 내측 단부까지의 거리를 의미하고, 슬롯의 폭은 인접한 티스부 사이의 거리를 의미한다.

한편, 상기 코일은 직사각형의 단면을 가지고 있고, 이를 통해서 상기 슬롯 내부의 충진율을 높일 수 있다. 아울러, 상기 코일은 자체적으로 절연 및 외부로부터의 충격으로부터 보호를 목적으로 피막을 구비할 수도 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 상기 코일이 직사각형의 단면을 갖고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 원형의 단면을 갖는 경우에도 본 발명의 사상은 적용될 수 있다.

도 3은 상기 도 1에 도시된 실시예에 적용되는 따른 절연부재(300)를 도시한 사시도이다. 도 3을 참조하면, 상기 절연부재(300)는 절연재질의 시트로 이루어지며 일측이 개방된 직사각형의 형태를 갖고 있다. 구체적으로, 상기 절연부재(300)는 서로 대향하도록 배치되는 한 쌍의 측면부(320) 및 상기 측면부(320)의 단부에서 측면부(320)들을 서로 연결하는 연결부(310)를 포함한다.

여기서, 상기 연결부 폭(311)은 슬롯 내부 폭(112)과 같거나 짧을 수 있다. 상기 연결부(310)는 슬롯(110)에 삽입 완료시, 외측으로는 슬롯후방단부(113)와 접하고, 내측은 코일(400)과 접하게 된다.

상기 측면부(320)는 연결부에 대해서 소정의 각도로 절곡되어 연결된다. 다만, 상기 절연부재(300)가 탄성을 가지고 있으므로, 슬롯에 삽입되기 전, 즉 외력이 작용하지 않는 상태에서는 말단부(330)로 갈수록 폭이 넓어지는 형태가 된다.그리고, 상기 슬롯의 내부에 삽입된 후에 상기 연결부와 측면부는 약 90도의 각도를 이룰 수 있다. 다만 이 각도는 슬롯의 모양에 의해 좌우될 수 있다.

한편, 상기 말단부(330)는 상기 측면부에 대해서 절곡된 형태를 갖는다. 이를 위해서 상기 측면부에 절곡부(340)가 형성되고, 상기 절곡부(340)에 의해서 상기 말단부(330)는 상기 측면부에 대해서 둔각의 각도를 갖도록 배치된다. 이로 인해서, 상기 말단부 사이의 폭(331)은 상기 측면부 사이의 폭 보다도 더욱 커지고, 이로 인해 상기 코일이 삽입되는 공간은 더욱 확장되게 된다.

따라서, 상기 절연부재(300)를 슬롯에 삽입하면 상기 절곡부(340)가 상기 티스부(120)의 모서리에 걸리게 되어, 삽입과정에서 절연부재가 정위치에 있도록 지시하는 역할을 한다. 또한, 코일의 삽입 과정에서는 코일과 티스부가 직접 접촉하지 않는 보호 역할을 한다. 또한 코일이 삽입되는 과정에서 코일이 슬롯(110) 안쪽으로 잘 들어갈 수 있도록 하는 가이드 역할도 겸하게 된다.

한편, 절연부재(300)는 상술한 바와 같이 소정 정도의 탄성을 가지게 되는데, 그러한 탄성의 정도는 절연부재의 일부가 슬롯(110) 내부로 삽입되어 절연부재의 측면부가 티스부(120)에 닿아 일시적으로 고정된 상태를 유지할 수 있는 정도이면 충분하다. 일 예로서, 상기 절연부재는 절연성을 갖는 합성수지로 이루어질 수 있다.

상기 절연부재의 길이, 즉 상기 측면부와 말단부의 거리는 절연부재가 슬롯(110) 내부로 완전하게 삽입된 상태에서, 절연부재가 슬롯 외부로 돌출되지 않는 길이로 설정된다. 이를 통해, 모터의 작동 시 절연부재와 회전자가 간섭을 일으키지 않도록 할 수 있다. 또한 절연부재가 완전히 삽입된 후에도 코어내경부(130) 외부로 돌출되었을 시 추가적인 공정, 예를 들어 절연부재의 트리밍 또는 절곡 등의 작업을 필요하지 않게 되어, 제조 공정을 단순화할 수 있다.

한편, 상기 절연부재는 도 4에 도시된 실시예(300')와 같이, 별도의 절곡부 없이 측면부(320')와 말단부(330')를 연속적으로 이어진 곡선의 형태를 갖도록 할 수 있다. 이때, 상기 말단부에서의 곡률반경을 측면부의 곡률반경보다 크게 하여 상기 절곡부를 대신하도록 할 수 있다.

도 5는 상기 도 1에 도시된 모터의 제조공정 중 일부를 도시한 것으로서, 이하에서는 도 5를 참조하여 상기 절연부재 및 코일의 삽입과정에 대해서 설명하도록 한다.

우선, 상기 고정자 코어(100)를 준비한다(도 5의 a). 그리고, 상기 절연부재(300)도 함께 준비한다. 그리고 절연부재를 슬롯 개구 쪽 방향에서 슬롯후방단부(113) 쪽으로 삽입한다. 절연부재 삽입은 수작업 또는 별도의 기구를 이용하여 삽입될 수 있다.

한편, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 절연부재는 전체가 모두 슬롯 내부로 삽입되는 것이 아니라 일부만 삽입된다. 즉 슬롯 후방단부(113)와 절연부재가 서로 이격되도록 삽입하며,닿지 않는다. 절연부재의 일부가 티스부(120) 돌출 모서리를 감쌀 수 있게 일부만 삽입한다. 구체적으로는 상기 절곡부(340)가 상기 티스부의 모서리에 걸릴 정도로만 삽입하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 절연부재가 슬롯 내부에서 고정된 상태를 유지할 정도로만 삽입하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 절연부재의 일부만을 삽입하는 경우, 도 5의 (c)와 같은 형태로 배치되게 된다. 구체적으로, 상기 절연부재는 탄성에 의해서 티스부(120) 사이에 걸려서 고정된 상태를 유지하고 있다.

이 상태에서, 코일을 슬롯 내부로 삽입하기 위해 코일삽입기에 코일을 준비시킨다. 상기 코일삽입기에는 코일이 미리 감겨있도록 하는 지그(500)가 구비되고, 상기 지그(500)가 상기 슬롯의 내부를 향하여 이동하면서 코일을 밀어내게 된다. 이렇게 밀려난 코일은 상기 말단부 사이를 통과하여, 절연부재의 내부로 삽입된다. 이러한 삽입과정에서 티스부의 모서리를 덮고 있는 절연부재는 코일와 티스부 돌출 모서리가 직접 접촉하는 것을 방지하여 코일이 손상되지 않도록 한다. 아울러, 상기 말단부는 티스부에 비해서 상대마찰력이 작기 때문에 어느 정도의 윤활성도 갖고 있어, 코일을 슬롯 내부로 삽입하는 과정에서 정위치로 이동하도록 하는 가이드 역할을 겸하게 된다.

이렇게, 상기 지그를 지속적으로 이동시키면, 상기 코일과 절연부재가 함께 슬롯 내부로 삽입되게 된다(도 5의 d). 상기 지그의 힘에 의해서, 상기 티스부의 모서리 부분에 임시적으로 걸려 있는 절곡부(340)까지도 슬롯 내부로 밀려들어가게 된다.

도 5의 (e)는 코일이 슬롯 내부로 완전히 삽입된 상태를 도시한 것으로서, 코일이 절연부재에 싸여 고정자 코어와의 절연이 이루어지게 된다. 이때, 상기 절연부재의 연결부(310)는 슬롯 후방단부에 닿게 된다. 그리고, 상기 절곡부(340)의 존재로 인해서, 상기 말단부(330)는 슬롯의 내벽을 누르는 상태를 유지하게 되어, 말단부가 슬롯 내벽과 이격되면서 생길 수 있는 절연성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 절연부재의 절곡부(340)가 슬롯 내부로 들어가게 되어 절연부재가 코어 내경부(130)를 넘어서 슬롯 외부 쪽으로 돌출되지 않는다. 따라서 회전자의 회전 시 절연부재와의 간섭을 막을 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 절연부재를 이용하여 모터를 제조하는 과정을 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 도 6에서는 절곡부가 없는 대신에 측면부가 전체적으로 곡선형태로 휘어진 형태를 갖게 된다. 따라서, 도 6에서는 절연부재의 삽입시에 절곡부까지가 아니라 임의의 위치까지만 절연부재를 일부 삽입하는 점을 제외하면, 상기 도 5에 도시된 방법과 동일하다.

Claims (9)

1. 고정자 코어에 형성된 슬롯 내부에 삽입되어, 고정자 코어와 코일을 절연하는 절연부재로서,
   서로 대향하도록 배치되는 측면부; 및
   상기 측면부의 단부를 연결하는 연결부;를 포함하고,
   외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부의 말단부 사이의 거리가 상기 슬롯의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 절연부재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측면부의 길이는 상기 슬롯의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 절연부재.
3. 제1항에 있어서,
   외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부 사이의 폭은 말단부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 절연부재
4. 제3항에 있어서,
   상기 측면부는 곡선 형태로 휘어지는 것을 특징으로 하는 절연부재
5. 제1항에 있어서,
   상기 측면부의 말단부는 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 절연부재.
6. 내주에 방사상으로 형성된 복수 개의 티스부 및 상기 각각의 티스부 사이에 형성되는 복수 개의 슬롯을 포함하는 고정자 코어;
   상기 슬롯에 삽입되는 코일;
   상기 슬롯과 상기 코일 사이에 삽입되는 절연부재; 및
   중심부에 회전축이 연결되고, 상기 고정자 코어 내부에서 고정자 코어와 상대적으로 회전 가능하게 삽입된 회전자;를 포함하는 모터로서,
   상기 절연부재는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 절연부재인 것을 특징으로 하는 모터.
7. 내주에 방사상으로 형성된 복수 개의 티스부 및 상기 각각의 티스부 사이에 형성되는 복수 개의 슬롯을 포함하는 고정자 코어를 준비하는 단계;
   서로 대향하도록 배치되는 측면부; 및 상기 측면부의 단부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 외력이 작용하지 않는 경우에 상기 측면부의 말단부 사이의 거리가 상기 슬롯의 폭보다 넓은 절연부재를 상기 슬롯의 내부에 삽입하는 단계; 및
   상기 절연부재 내부에 코일을 삽입하는 단계;를 포함하는 모터 제조 방법으로서,
   상기 절연부재 삽입단계에서 측면부의 말단부가 슬롯 바깥쪽 모서리를 덮도록 일부만 삽입하는 것을 특징으로 하는 모터 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 코일 삽입단계에서 상기 코일과 절연부재가 함께 슬롯 내부로 이동하면서 삽입되는 것을 특징으로 하는 모터 제조 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 측면부의 말단부에 절곡부가 형성되고, 상기 절연부재 삽입단계에서 상기 절연부재는 상기 절곡부까지 삽입되는 것을 특징으로 하는 모터 제조 방법.

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