KR20150011782A - 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법, 및 전동 압축기 - Google Patents

회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법, 및 전동 압축기 Download PDF

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KR20150011782A
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타츠야 호리바
신이치 오쿠야마
타이조 히라노
미노루 메라
히로시 후카사쿠
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

환상으로 형성되는 절연부의 중합부는, 직선형 돌출부를 갖는 작업대와 원형 돌출부를 갖는 초음파 혼 사이에, 상기 직선형 돌출부 및 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 끼워 넣어지고 초음파 용접된다. 상기 초음파 용접에서, 초음파 진동 하에 있는 상기 초음파 혼이 상기 절연부의 상기 중합부 상에서 회전하더라도, 초음파 진동이 초음파 혼에 적용된 후에 상기 직선형 돌출부와 상기 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 상기 직선형 돌출부와 상기 원형 돌출부 사이에 끼워 넣어지는 상기 중합부의 영역이 감소되지 않는다.

Description

회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법, 및 전동 압축기{METHOD FOR MANUFACTURING INTERPHASE INSULATING SHEET OF ROTATING ELECTRIC MACHINE, AND ELECTRIC COMPRESSOR}
본 발명은 회전 전기 기계의 상간(相間) 절연 시트의 제조 방법, 및 전동 압축기에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 회전 전기 기계에서 U-상(phase), V-상, W-상의 각 권선의 코일 단부의 상간에 개재되어 코일 단부(coil end)들을 상호 절연시키는 상간 절연 시트(상간 절연지)가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시되는 상간 절연 시트는, 다른 상들의 권선들을 상호 절연시키는 한 쌍의 절연부와, 스테이터 코어(stator core)에 형성된 인접한 티스(teeth) 사이의 슬롯에 삽입되고 한 쌍의 절연부를 상호 연결하는 복수의 브리지편(bridge pieces)으로 구성되어 있다. 띠 형상의 각 절연부는 그 대향되는 단부들을 상호 겹치고, 그 겹쳐진 부분인 중합부(overlapping portion)를 초음파 용접(ultrasonic welding)함으로써 환상(annular shape)으로 형성된다.
절연부의 중합부를 초음파 용접하기 위해 이용되는 초음파 용접 장치는, 철계의 작업대(ferrous workbench)와, 초음파 혼(ultrasonic horn)을 갖는다. 초음파 용접에서, 절연부의 중합부를 작업대의 상면에 먼저 올려놓고 나서, 중합부의 상면에 초음파 혼(horn)을 올려놓는다. 중합부는 작업대와 초음파 혼 사이에 끼워 넣어진 상태에서 초음파 용접된다.
U-상 권선은 제1 슬롯의 군에 통과되고, V-상 권선은 제2 슬롯의 군에 통과된다. 이때, V-상 권선의 코일 단부로부터 U-상 권선의 코일 단부를 절연시키는 상간 절연 시트의 브리지편들은 제2 슬롯의 군에 삽입된다. 이에 따라, U-상 권선의 코일 단부와 V-상 권선의 코일 단부와의 사이에 개재되는 한 쌍의 절연부가 V-상 권선의 코일 단부로부터 U-상 권선의 코일 단부를 절연시킨다.
이어서, W-상 권선이 제3 슬롯의 군에 통과된다. 이때, W-상 권선의 코일 단부로부터 V-상 권선의 코일 단부를 절연시키는 상간 절연 시트의 브리지편들이 제3 슬롯의 군에 삽입된다. 이러한 구성에 의하여, V-상 권선의 코일 단부와 W-상 권선의 코일 단부와의 사이에 개재되는 한 쌍의 절연부가 W-상 권선의 코일 단부로부터 V-상 권선의 코일 단부를 절연시킨다.
절연부의 중합부에서 각 절연부의 대향되는 단부들은 서로 겹쳐진다. 중합부는 중합부 이외의 부분과 비교하여 유연성이 저하되고 있다. 즉, 절연부는 중합부에서 휘어지기가 더 어렵다. 예를 들어, V-상 권선의 코일 단부로부터 U-상 권선의 코일 단부를 절연시키는 절연부가 제3 슬롯의 군을 통하여 삽입되는 경우에, 유연성이 적은 절연부의 중합부는 제3 슬롯의 군에 W-상 권선을 삽입할 때에 W-상 권선과 간섭할 수 있고, 따라서 W-상 권선의 삽입이 어려워진다. 이러한 이유로, 절연부의 연장 방향으로 중합부의 길이는, 가능한 짧은 편이 바람직하다.
절연부의 연장 방향에 있어서의 중합부의 길이가 짧아질수록, 절연부의 연장 방향에 있어서의 중합부의 용접 영역은 감소된다. 용접 영역을 증가시키기 위하여, 평면에서 볼 때 장방 형상의 초음파 혼을 이용하고, 초음파 혼의 하면의 길이 방향이 브리지편의 연장 방향이 되도록 초음파 혼을 중합부의 상면에 올려놓는 것을 생각해볼 수 있다.
그러나, 초음파 용접 과정에 있어서, 초음파 혼은 초음파 진동에 수반하여 중합부에 대하여 회전한다. 초음파 혼이 중합부에 대하여 회전하면, 초음파 혼의 하면의 길이 방향의 양단부에서 중합부의 가장자리 부분이 중합부로부터 비어져 나올 수 있다. 결과적으로, 초음파 혼에 초음파 진동을 적용한 후에, 작업대와 초음파 혼 사이에 끼워 넣어지는 중합부의 영역이 적어져, 안정된 초음파 용접을 행할 수 없고, 중합부의 용접 강도가 저하된다.
일본 공개특허공보 2009-77582호
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 절연부의 중합부의 용접 강도를 확보할 수 있는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법 및, 전동 압축기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 태양에 따라 상기 과제를 해결하기 위하여, 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법이 제공된다. 상기 회전 전기 기계에는 스테이터 코어와 권선들이 제공된다. 상기 스테이터 코어는 그 축선 방향으로 대향 단부들과, 내부에 복수의 티스와, 인접한 티스들 사이에 형성되는 슬롯들을 가진다. 상기 권선은 파권(wave winding)으로 상기 슬롯들에 삽입되고, 상기 스테이터 코어의 상기 대향 단부들로부터 연장되는 코일 단부를 가진다. 상기 회전 전기 기계의 상기 상간 절연 시트는 상기 코일 단부들 사이의 상간(phase-to-phase) 절연을 행하는 한 쌍의 절연부와, 상기 슬롯들 중 하나에 삽입되어 상기 한 쌍의 절연부 사이를 연결하도록 그 사이에 마련되는 복수의 브리지편을 포함한다. 각각의 절연부는 띠 형상이고, 상기 절연부의 대향 단부들이 겹쳐진 중합부를 갖도록 환상으로 형성된다. 상기 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법은, 상기 중합부를, 직선형 돌출부가 형성된 작업대와 원형 돌출부가 형성된 초음파 혼 사이에, 상기 직선형 돌출부 및 상기 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향된 상태에서 끼워 넣는 단계와, 상기 중합부를 초음파 용접하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 형태들과 이점은, 첨부된 도면들과 함께, 본 발명의 원리를 실시예에 의하여 예시적으로 나타내는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
신규한 것으로 생각되는 본 발명의 특징들은 특히 첨부된 특허청구범위에 기재되어 있다. 본 발명의 목적 및 이점들과 함께, 본 발명은, 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시예들의 다음 설명들을 참조함으로써 제일 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 전동 압축기의 종단면도이다.
도 1b는 도 1a의 전동 압축기에 제공되는 상간 절연 시트의 사시도이다.
도 2는 도 1a에서 I-I선에 따른 횡단면도이다.
도 3은 파권(wave winding)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 파권을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 상간 절연 시트의 일부를 외주 측으로부터 본 전개도이다.
도 6은 상간 절연 시트의 일부를 내주 측으로부터 본 전개도이다.
도 7은 초음파 용접 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 초음파 혼의 단부도(end view)이다.
도 9는 작업대의 평면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을 구체화한 일 실시 형태를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 1a를 참조하면, 부호 10은 회전 전기 기계(M), 가동 스크롤(15) 및 모터 하우징(14)을 포함하는 스크롤형 전동 압축기이다. 전동 압축기(10)의 회전 전기 기계(M)는 회전축(12), 회전축(12)에 고정 장착되는 회전자(11) 및 모터 하우징(14)의 내주면에 끼워지는 고정자(13)를 포함한다. 압축 동작체(compression operation body)는 가동 스크롤(15) 및 고정 스크롤(16)을 포함한다. 가동 스크롤(15)은 회전축(12)의 회전에 의해 회전축(12)의 축선에 대하여 공전하도록 구성되고 본 발명의 압축 부재로서 작용한다. 가동 스크롤(15)의 선회 동작에 따라, 가동 스크롤(15)과 고정 스크롤(16) 사이에 형성되는 압축실(17)들이 그 용적이 감소되면서 반경 방향 내측으로 이동한다.
모터 하우징(14)의 주위벽(30)에는 도입 포트(31)가 형성된다. 도입 포트(31)는 외부 냉각 회로(미도시)에 연결된다. 전동 압축기(10)의 작동 시, 도입 포트(31)를 통하여 외부 냉각 회로로부터 모터 하우징(14) 내로 냉각 가스가 도입된다. 모터 하우징(14) 내로 도입된 냉각 가스는, 가동 스크롤(15)의 선회 동작(흡입 동작)에 의해, 모터 하우징(14)의 내주면과 고정자(13)의 외주면과의 사이에 마련되는 통로(141)(도 2 참조)를 흘러 흡입 포트(18)(도 1)를 경유하여 압축실(17)로 흡입된다. 압축실(17) 내의 냉각 가스는, 가동 스크롤(15)의 선회 동작(토출 동작)에 의해 유발되는 압축실(17)의 감소에 의하여 압축되고 나서, 토출 밸브(20)를 밀어 개방하면서 토출 포트(19)를 통하여 토출실(21)로 토출된다. 토출실(21) 내의 냉각 가스는, 외부 냉각 회로로 유출되어 전동 압축기(10)의 모터 하우징(14) 내로 환류한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 회전 전기 기계(M)의 고정자(13)는, 스테이터 코어(22)의 내주를 따라 형성되는 복수의 티스(23)를 갖는 환상(annular)의 스테이터 코어(22)와, 인접한 티스(23) 사이에 형성되는 복수의 슬롯(24U, 24V, 24W)과, 서로 다른 상(phase)을 가지고 슬롯(24U, 24V, 24W)에 삽입되는 권선(25)들을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 티스(23)의 개수는 18개이고, 따라서 슬롯(24U, 24V, 24W)의 개수는 18개이다. 슬롯(24U, 24V, 24W)은, 환상의 고정자(13)의 둘레 방향으로 등간격으로 배열된다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 스테이터 코어(22)는, 자성재(강판)로 제조된 복수의 코어판(26)을 적층하여 형성된다. 회전자(11)는, 로터 코어(27)와, 로터 코어(27) 내에 매설된 복수의 영구 자석(28)으로 이루어진다. 로터 코어(27)는, 자성재(강판)로 제조된 복수의 코어판(29)을 적층하여 형성된다. 로터 코어(27)의 중심부에는 축공(271)이 관통 설치되어 있으며, 축공(271)에는 회전축(12)이 관통되어 로터 코어(27)에 고정된다.
도 3은 전방 측에서 본 고정자(13)의 개략도이다. 도 1a에서 전동 압축기(10)의 좌측을 전방 측, 우측을 후방 측으로 하고 있음에 주목한다. 슬롯(24U, 24V, 24W)에 삽입된 권선(25)은, 파권으로 감겨있다. 슬롯(24U, 24V, 24W) 내의 권선(25)은, 절연 시트(미도시)에 의해 티스(23)로부터 분리 배치된다.
U-상 권선(25U)은 제1 슬롯(24U)의 군에 통과되고, V-상 권선(25V)은 제2 슬롯(24V)의 군에 통과되며, W-상 권선(25W)은 제3 슬롯(24W)의 군에 통과된다. 도 3에서, 각 상의 권선(25U, 25V, 25W)의 실선 부분은, 고정자(13)의 전방 측에 스테이터 코어(22)의 일단면에 배선된다. 각 상의 권선(25U, 25V, 25W)의 파선 부분은, 고정자(13)의 후방 측에 스테이터 코어(22)의 타단면에 배선된다. 각 상의 권선(25U, 25V, 25W)의 실선 부분과 파선 부분과의 이음 부분은, 연관된 슬롯(24U, 24V, 24W) 들을 통과하여 배선된다.
U-상 권선(25U)은 고정자(13)의 전방 측에 있어서 슬롯(24U)으로부터 비어져 나오는 U-상 권선(25U)의 코일 단부로서의 제1 코일 단부(251U)를 가지고, V-상 권선(25V) 고정자(13)의 전방 측에 있어서 슬롯(24V)으로부터 비어져 나오는 V-상 권선(25V)의 코일 단부로서의 제1 코일 단부(251V)를 가진다. 제1 코일 단부(251U)와 제1 코일 단부(251V)의 사이에는, 절연부로서의 제1 절연부(32)가 회전자(11)의 주위를 일주하도록 개재된다. V-상 권선(25V)은 고정자(13)의 전방 측에 있어서 슬롯(24V)으로부터 비어져 나오는 제1 코일 단부(251V)를 가지고, W-상 권선(25W)은 고정자(13)의 전방 측에 있어서 슬롯(24W)으로부터 비어져 나오는 W-상 권선(25W)의 코일 단부로서의 제1 코일 단부(251W)를 가진다. 제1 코일 단부(251V)와 제1 코일 단부(251W)와의 사이에는, 절연부로서의 제1 절연부(33)가 회전자(11)의 주위를 일주하도록 개재된다. 제1 절연부(32)는 제1 절연부(33)의 반경 방향 외측에 배치된다. 특히, 내주측의 제1 절연부(33)는, 외주측의 제1 절연부(32)에 의해 포위되도록 배치된다. 제1 절연부(32) 및 제1 절연부(33)는, 모두 합성 수지로 만들어진다.
도 4는, 후방 측에서 본 고정자(13)의 개략도이다. 각 상의 권선(25U, 25V, 25W)의 실선 부분은, 스테이터 코어(22)의 후방 단면에 배선된다. 각 상의 권선(25U, 25V, 25W)의 파선 부분은, 스테이터 코어(22)의 전방 단면에 배선된다.
U-상 권선(25U)은 고정자(13)의 후방 측에 있어서 슬롯(24U)으로부터 비어져 나오는 U-상 권선(25U)의 코일 단부로서의 제2 코일 단부(252U)를 가지고, V-상 권선(25V)은 고정자(13)의 후방 측에 있어서 슬롯(24V)으로부터 비어져 나오는 V-상 권선(25V)의 코일 단부로서의 제2 코일 단부(252V)를 가진다. 제2 코일 단부(252U)와 제2 코일 단부(252V)의 사이에는, 절연부로서의 제2 절연부(34)가 회전자(11)의 주위를 일주하도록 개재된다. V-상 권선(25V)은 고정자(13)의 후방 측에 있어서 슬롯(24V)으로부터 비어져 나오는 제2 코일 단부(252V)를 가지고, W-상 권선(25W)은 고정자(13)의 후방 측에 있어서 슬롯(24W)으로부터 비어져 나오는 W-상 권선(25W)의 코일 단부로서의 제2 코일 단부(252W)를 가진다. 제2 코일 단부(252V)와 제2 코일 단부(252W)의 사이에는, 절연부로서의 제2 절연부(35)가 회전자(11)의 주위를 일주하도록 개재된다. 제2 절연부(34)는 제2 절연부(35)의 반경 방향 외측에 배치된다. 특히, 내주측의 제2 절연부(35)는, 외주측의 제2 절연부(34)에 의해 포위되도록 배치된다. 제2 절연부(34) 및 제2 절연부(35)는, 모두 합성 수지로 만들어진다.
도 1b에 나타내는 바와 같이, 제1 절연부(32)와 제2 절연부(34)는, 복수의 브리지편(36)(본 실시 형태에서는 6개)에 의해 연결된다. 6개의 브리지편(36)들 중에서, 2개의 브리지편(36)들은 나머지 4개의 브리지편(36)들보다 더 길게 형성된다. 긴 브리지편(36)들 중 하나는 제1 절연부(32)와 일체로 형성되고, 나머지 하나는 제2 절연부(34)와 일체로 형성된다. 나머지 4개의 브리지편(36)들은 제1 및 제2 절연부(32, 34)와 일체로 형성된다. 제1 절연부(32)의 대향 단부들은 미리 정해진 길이로 서로 겹쳐진다. 제1 절연부(32)의 대향 단부들이 서로 겹쳐지는 부분은 초음파 용접되어 중합부(32A)를 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 각각의 긴 브리지편(36)은 그 일단부에서 중합부(32A)와 겹쳐지고 초음파 용접됨에 주목하여야 한다. 제1 절연부(32)의 대향 단부들이 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 서로 겹쳐지는 길이는 브리지편(36)들의 폭보다 더 크다. 제2 절연부(34)에 대해서도 마찬가지이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 브리지편(36)들은, V-상 권선(25V)이 삽입되는 각 슬롯(24V)에 삽입된다. 제1 절연부(32), 제2 절연부(34) 및 브리지편(36)들은, 권선(25)의 코일 단부들 사이를 상간 절연하는 상간 절연 시트(37)를 구성한다. 슬롯(24V) 내에서, 브리지편(36)들은 V-상 권선(25V)에 의해 고정자(13)의 반경 방향 외측으로 가압되어, 상간 절연 시트(37)가 제자리에 위치된다.
도 1b에 나타내는 바와 같이, 제1 절연부(33)와 제2 절연부(35)는, 복수의 브리지편(38)(도 2에 나타내는 바와 같이 본 실시 형태에서는 6개)에 의해 연결된다. 6개의 브리지편(38)들 중에서, 2개의 브리지편(38)들은 나머지 4개의 브리지편(38)들보다 더 길게 형성된다. 긴 브리지편(38)들 중 하나는 제1 절연부(33)와 일체로 형성되고, 나머지 하나는 제2 절연부(35)와 일체로 형성된다. 나머지 4개의 브리지편(38)들은 제1 및 제2 절연부(33, 35)와 일체로 형성된다. 제1 절연부(33)의 대향 단부들은 미리 정해진 길이로 서로 겹쳐진다. 제1 절연부(33)의 대향 단부들이 서로 겹쳐지는 부분은 초음파 용접되어 중합부(33A)를 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 각각의 긴 브리지편(38)은 그 일단부에서 중합부(33A)와 겹쳐지고 초음파 용접됨에 주목하여야 한다. 제1 절연부(33)의 대향 단부들이 제1 절연부(33)의 연장 방향으로 서로 겹쳐지는 길이는 브리지편(38)들의 폭보다 더 크다. 제2 절연부(35)에 대해서도 마찬가지이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 브리지편(38)들은, W-상 권선(25W)을 삽입하는 각 슬롯(24W)에 삽입된다. 제1 절연부(33), 제2 절연부(35) 및 브리지편(38)들은, 권선(25)의 코일 단부들 사이를 상간 절연하는 상간 절연 시트(39)를 구성한다. 슬롯(24W) 내에서, 브리지편(38)들은 W-상 권선(25W)에 의해 고정자(13)의 반경 방향 외측으로 가압되어, 상간 절연 시트(39)가 제자리에 위치된다.
상간 절연 시트(39)와 상간 절연 시트(37)는 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 따라서, 이하에 있어서는 상간 절연 시트(37)에 대해서만 설명한다. 또한, 제1 절연부(32)의 중합부(32A)와 제2 절연부(34)의 중합부(34A)도 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 따라서, 이하에 있어서는 제1 절연부(32)의 중합부(32A)에 대해서만 설명한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 중합부(32A)는 그 외주면에 각각 응고부(50W)를 나타내는 복수의 동심원 마킹(marking)을 가진다. 일부가 불완전한 원형으로 형성되는 응고부(50W)는, 용융되고 응고되는 제1 절연부(32)의 일부로 형성된다. 중합부(32A)에 있어서, 제1 절연부(32)의 대향 단부들 사이의 접촉면에는, 복수의 용접부(53)(도 5에 있어서 해칭으로 표시됨)가 형성된다. 도 5에서, 제1 절연부(32)의 중합부(32A)는 4개의 측면 가장자리, 즉, 제1 절연부(32)의 대향 단부들에 위치되고 제1 절연부(32)의 연장 방향(또는 도 5에서 화살표 R1의 방향)으로 상호 이격되는 측면 가장자리(E1, E2)와, 측면 가장자리(E1, E2)들 사이에서 연장되고 브리지편(36)의 연장 방향(또는 도 5에서 화살표 X1 방향)으로 상호 이격되는 제1 절연부(32)의 대향 측면 가장자리의 일부인 측면 가장자리(E3, E4)에 의하여 범위가 정해진다. 용접부(53)는 미리 정해진 간격으로 각각의 경계 측면 가장자리들(E1, E2, E3, E4)로부터 내측으로 이격되는 용접 영역에서 중합부(32A) 내에 위치된다. 따라서, 용접부(53)를 포함하는 용접 용역을 제외한 중합부(32A)의 영역은 비용접(non-weld) 영역이다. 즉, 비용접 영역은 중합부(32A)의 주위 영역에 마련된다. 제1 절연부(32)는 용접부(53)에 의해 중합부(32A)에서 그 대향 단부들이 연결됨으로써 환상으로 형성된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 중합부(32A)는 그 내주면에 용융되고 나서 용접을 형성하기 위하여 거기에 응고되는 제1 절연부(32)의 일부로 형성되는 응고부(51W)를 각각 나타내는 복수의 직선형 마킹을 가진다. 응고부(51W)는, 브리지편(36)들의 연장 방향(또는 도 6에서 화살표 X1의 방향)으로 서로 평행하게 연장된다.
도 7은 상간 절연 시트(37)의 중합부(32A)를 초음파 용접하기 위해 사용되는 초음파 용접 장치(41)를 나타낸다. 초음파 용접 장치(41)는 철계의 작업대(42)와, 원기둥 형상의 초음파 혼(43)을 갖는다. 작업대(42)는 그 상면에 작업대(42)와 일체로 형성되는 재치부(anvil portion; 42A)를 가진다. 도 7에서, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 재치부(42A)의 폭(H1)은, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)의 중합 길이(H2)보다 더 작다. 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 초음파 혼(43)의 외경(H3)은, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)의 중합 길이(H2)보다 더 크다.
도 8은 중합부(32A)에 대향되는 초음파 혼(43)의 단면을 나타낸다. 초음파 혼(43)의 단면은 초음파 혼(43)의 중심(C)에 대하여 동심원인 지름이 상이한 복수의 원형 돌출부(43A)들을 가진다. 각 원형 돌출부(43A)는 편평한 단면을 가진다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 작업대(42)의 재치부(42A)는 그 상면에 브리지편(38)들의 연장 방향으로 연장되도록 형성되는 복수의 직선형 돌출부(42B)를 가진다. 도 9에서, 직선형 돌출부(42B)의 연장 방향으로 측정한 재치부(42A)의 폭(H4)은, 브리지편(36)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)(또는 제1 절연부(32))의 폭(H5)(도 5 참조)보다 더 작다.
다음으로, 도 7을 참조하여 초음파 용접 장치(41)와 상간 절연 시트(37)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도면에 나타난 바와 같이, 제1 절연부(32)는, 중합부(32A)의 내주면이 작업대(42)에 대향되도록, 작업대(42)의 재치부(42A) 상에 먼저 올려진다.
상술한 바와 같이, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 재치부(42A)의 폭(H1)은, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)의 중합 길이(H2)보다 더 작다. 따라서, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 이격되는 제1 절연부(32)의 대향 측면 가장자리(E1, E2)가 재치부(42A)의 외측에 위치되도록, 중합부(32A)의 내주면이 재치부(42A) 상에 놓여진다. 직선형 돌출부(42B)의 연장 방향으로 측정한 재치부(42A)의 폭(H4)은, 브리지편(36)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)의 폭(H5)보다 더 작다. 따라서, 브리지편(36)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E3, E4)가 브리지편(36)의 연장 방향으로 따라 연장되는 직선형 돌출부(42B)의 외측에 위치되도록, 중합부(32A)의 내주면이 재치부(42A) 상에 놓여진다. 특히, 중합부(32A)와, 중합부(32A)와 접촉하는 재치부(42A)의 표면의 일부는 상호 대향된다.
즉, 중합부(32A)는, 전술한 비용접 영역이 용접부(53) 주위에서 중합부(32A)의 주위 영역에 마련되도록, 재치부(42A) 상에 놓여진다. 중합부(32A)는, 직선형 돌출부(42B)들이 브리지편(36)들의 연장 방향을 향하도록, 재치부(42A) 상에 놓여진다.
이어서, 초음파 혼(43)의 중심(C)이 중합부(32A)의 중심과 일치하도록, 중합부(32A)의 외주면 상에 초음파 혼(43)이 놓여진다. 그 후, 중합부(32A)가, 작업대(42)의 재치부(42A)와 원형 돌출부(43A)를 가지는 초음파 혼(43) 사이에, 작업대(42)의 재치부(42A) 상의 직선형 돌출부(42B)와 초음파 혼(43) 상의 원형 돌출부(43A)의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 끼워 넣어진다.
중합부(32A)의 외주면은, 초음파 혼(43)의 초음파 진동에 의하여, 원형 돌출부(43A)에 가압된다. 그러면, 초음파 혼(43)의 초음파 진동에 의해 발생된 열에 의해, 직선형 돌출부(42B) 또는 원형 돌출부(43A)와 대향하는 중합부(32A)의 일부가 용융하여 용접부(53)를 형성한다. 용융된 제1 절연부(32)의 일부는, 복수의 직선형 돌출부(42B)의 사이 및 복수의 원형 돌출부(43A)의 사이에 유입되고 응고되어, 중합부(32A)의 내주면에 복수의 직선형 응고부(51W)와, 중합부(32A)의 외주면 상에 복수의 동심원형의 응고부(50W)가 형성된다. 이와 같이, 제1 절연부(32)는 중합부(32A)에 초음파 용접된다. 또한, 제1 절연부(33)의 중합부(33A)도 초음파 용접되어 환상의 상간 절연 시트(37)가 완성된다.
상술한 바와 같이, 중합부(32A)의 내주면은, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 이격되는 제1 절연부(32)의 대향 측면 가장자리(E1, E2)가 재치부(42A)의 외측에 위치되도록, 재치부(42A) 상에 놓여진다. 특히, 중합부(32A)와 중합부(32A)와 접촉하는 재치부(42A)의 표면의 일부는 서로 대향된다. 또한, 중합부(32A)의 내주면은, 브리지편(36)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E3, E4)가 브리지편(36)의 연장 방향으로 따라 연장되는 직선형 돌출부(42B)의 외측에 위치되도록, 재치부(42A) 상에 놓여진다. 따라서, 용접부(53)는 미리 정해진 간격으로 각각의 측면 가장자리들(E1, E2, E3, E4)로부터 내측으로 이격되는 용접 영역에서 중합부(32A) 내에 위치된다.
다음으로, 본 실시 형태의 효과에 대해서 설명한다. 제1 절연부(32)의 중합부(32A)의 초음파 용접에서, 초음파 진동 하의 초음파 혼(43)은 중합부(32A) 상에서 회전한다. 그러나, 초음파 혼(43)에 초음파 진동이 적용된 후에, 직선형 돌출부(42B)와 원형 돌출부(43A)의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 직선형 돌출부(42B)와 원형 돌출부(43A) 사이에 끼워 넣어지는 중합부(32A)의 영역이 감소되지 않는다. 따라서, 중합부(32A)의 초음파 용접이 안정적으로 행해져, 중합부(32A)의 용접 강도가 확보된다.
제1 절연부(32)의 중합부(32A)를 초음파 용접하는 과정에서 용융한 제1 절연부(32)의 일부는, 복수의 직선형 돌출부(42B)의 사이 및, 복수의 원형 돌출부(43A)의 사이에 유입되어 응고한다. 따라서, 용융한 제1 절연부(32)의 일부가 버(burr)를 형성하는 것이 방지된다.
용접부(53)는 미리 정해진 간격으로 각각의 경계 측면 가장자리들(E1, E2, E3, E4)로부터 내측으로 이격되는 용접 영역에서 중합부(32A) 내에 위치된다. 즉, 중합부(32A)에서, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E1, E2)와 브리지편(36)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E3, E4)가, 용접부(53)가 존재하지 않는 비용접 영역의 일부를 구성한다. 그 결과, 제1 절연부(32)는, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E1, E2), 또는 브리지편(36)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E3, E4)에서 파손되기 어려워진다.
제1 절연부(32)의 대향 단부들은 미리 정해진 길이로 서로 겹쳐진다. 제1 절연부(32)의 대향 단부들이 서로 겹쳐지는 부분은 초음파 용접되어 중합부(32A)를 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 각각의 더 긴 브리지편(36)은 그 일단부에서 중합부(32A)와 겹쳐지고 초음파 용접됨에 주목하여야 한다. 따라서, 중합부(32A)는, 제1 절연부(32)에서 다른 위치에 형성된 중합부(32A)와 비교하여 고강도를 가진다.
본 발명의 상기 실시 형태는 다음과 같이 작용한다.
(1) 초음파 용접 작업에서, 중합부(32A)를, 직선형 돌출부(42B)가 형성된 작업대(42)와 원형 돌출부(43A)가 형성된 초음파 혼(43) 사이에, 직선형 돌출부(42B) 및 원형 돌출부(43A)의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 사이에 끼워 넣는다. 제1 절연부(32)의 중합부(32A)를 초음파 용접하는 과정에서, 초음파 진동 하의 초음파 혼(43)이 중합부(32A) 상에서 회전하더라도, 초음파 혼(43)에 초음파 진동이 적용된 후에, 직선형 돌출부(42B)와 원형 돌출부(43A)의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 직선형 돌출부(42B)와 원형 돌출부(43A) 사이에 끼워 넣어지는 중합부(32A)의 영역이 감소되지 않고, 결과적으로 중합부(32A)의 초음파 용접이 안정적으로 행해져, 중합부(32A)의 용접 강도가 확보된다.
(2) 중합부(32A)는, 복수의 직선형 돌출부(42B)와 복수의 동심 원형 돌출부(43A) 사이에, 이들 돌출부들의 적어도 일부가 서로 대향한 상태에서 끼워 넣어 초음파 용접된다. 이에 의해서, 복수의 직선형 돌출부(42B)와 복수의 원형 돌출부(43A)가 서로 대향하는 영역이 증가되고, 따라서 중합부(32A)에서 용접 영역이 증가된다. 결과적으로, 중합부(32A)의 용접 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 절연부(32)의 중합부(32A)를 초음파 용접하는 과정에 있어서 용융한 제1 절연부(32)의 일부가, 복수의 직선형 돌출부(42B)의 사이 및 복수의 원형 돌출부(43A)의 사이에 유입되어 응고하기 때문에, 용융한 제1 절연부(32)의 일부가 버를 형성하지 않는다.
(3) 중합부(32A)를 작업대(42)의 재치부(42A) 상에 놓았을 때, 중합부(32A) 상의 직선형 돌출부(42B)는 브리지편(36)들의 연장 방향으로 연장된다. 따라서, 직선형 돌출부(42B)의 연장 방향이 제1 절연부(32)의 연장 방향과 일치하고 있는 경우에 비하면, 작업대(42)에 놓여진 중합부(32A)가 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 쉽게 이동되지 않고, 결과적으로 중합부(32A)의 용접 강도에 불균일이 발생하는 것이 방지된다.
(4) 중합부(32A)의 외주 영역이 비용접 영역이 되도록, 중합부(32A)를 작업대(42)의 재치부(42A) 상에 놓는다. 중합부(32A)의 용접 영역과 비용접 영역은 서로 다른 경도를 갖기 때문에, 용접 영역과 비용접 영역이 중합부(32A)의 외주 영역에 동시에 존재한다면 용접 영역과 비용접 영역과의 경계에서 제1 절연부(32)가 찢어질 우려가 있다. 이러한 경우, 중합부(32A)의 외주 영역이 비용접 영역이 되도록, 중합부(32A)를 작업대(42) 상에 놓음으로써, 중합부(32A)의 외주 영역에 용접 영역과 비용접 영역과의 경계를 없앨 수 있다. 그 결과, 제1 절연부(32)는 파손되기 어렵게 된다.
(5) 제1 절연부(32)의 대향 단부들은 미리 정해진 길이로 서로 겹쳐진다. 제1 절연부(32)의 대향 단부들이 서로 겹쳐지는 부분은 초음파 용접되어 중합부(32A)를 형성한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 각각의 긴 브리지편(36)은 그 일단부에서 중합부(32A)와 겹쳐지고 초음파 용접된다. 따라서, 제1 절연부(32)에서 다른 위치에 형성되는 중합부(32A)에 비하여, 중합부(32A)는 고강도를 가진다.
(6) 저맥동(저진동) 특성을 갖는 파권의 회전 전기 기계(M)가 전동 압축기(10)로 사용되는 것이 적합하다. 즉, 파권의 회전 전기 기계(M)는 전동 압축기(10)의 저소음, 저진동, 및 소형화 요구를 만족시킨다. 파권의 회전 전기 기계(M)를 이용한 전동 압축기(10)는, 상기의 요구가 심한 차량 탑재용의 전동 압축기로서 특히 적합하다.
(7) 직선형 돌출부(42B) 및 원형 돌출부(43A)가 서로 대향하는 위치에서 중합부(32A)의 일부가 용융하여 복수의 용접부(53)가 형성된다. 결과적으로, 용접부(53)를 포함하는 영역과 용접부(53)가 포함되지 않는 영역이 번갈아 형성되어, 용접부(53)가 중합부(32A)에서 특정 영역에 국소적으로 형성되어 있는 경우와 비교하면, 중합부(32A)의 용접 강도가 향상된다.
(8) 작업대(42)의 재치부(42A)의 상면에 형성되는 복수의 직선형 돌출부(42B)는, 중합부(32A)가 재치부(42A)에 대하여 이동하는 것을 억제한다. 결과적으로, 중합부(32A)의 초음파 용접이 효율 좋게 행해진다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않고 아래에 예시된 바와 같이 다양한 방법으로 실시될 수 있음에 주목하여야 한다.
상기 실시 형태에 있어서, 브리지편(36)들 중 적어도 하나는 그 일단부에서 중합부(32A)와 겹쳐지고 초음파 용접된다. 그러나, 중합부(32A)의 구조는 그에 제한되지 않으며, 브리지편(36)들의 일단부들과 중합부(32A)가 서로 겹쳐지지 않을 수도 있다.
실시 형태에 있어서, 중합부(32A)에서 용접부(53)가 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E1, E2)까지 도달하도록 연장되어 형성될 수도 있다.
실시 형태에 있어서, 중합부(32A)에서 용접부(53)가 브리지편(36)의 연장 방향으로 이격되는 대향 측면 가장자리(E3, E4)까지 도달하도록 연장되어 형성될 수도 있다.
실시 형태에 있어서, 응고부(51W)들은 브리지편(36)들의 연장 방향에 대하여 교차하는 방향으로 직선 형상으로 연장될 수도 있다.
실시 형태에 있어서, 초음파 용접 장치(41)는 재치부(42A)를 삭제할 수도 있다. 그러나, 이 경우에서, 작업대(42)의 상면에 직선형 돌출부(42B)가 형성된다.
실시 형태에 있어서, 초음파 혼(43)은, 중심(C)이 중합부(32A)의 중심으로부터 측면 가장자리(E1) 또는 측면 가장자리(E2)를 향하여 오프셋(offset) 되도록, 중합부(32A)의 외주면 상에 놓여질 수 있다. 대신에, 초음파 혼(43)은, 중심(C)이 중합부(32A)의 중심으로부터 측면 가장자리(E3) 또는 측면 가장자리(E4)를 향하여 오프셋 되도록, 중합부(32A)의 외주면 상에 놓여질 수 있다.
실시 형태에 있어서, 초음파 혼(43)의 외경(H3)은, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 중합부(32A)의 폭(H2)보다 더 작을 수 있다.
실시 형태에 있어서, 원형 돌출부(43A)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
실시 형태에 있어서, 직선형 돌출부(42B)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
실시 형태에 있어서, 제1 절연부(32)의 연장 방향으로 측정한 중합부(32A)의 중합 길이(H2)는, 브리지편(36)의 폭보다도 더 작거나 동일할 수 있다.
실시 형태에 있어서, 브리지편(36, 38)들을 연결하기 위하여 제1 절연부(32, 33)들 및 제2 절연부(34, 35)들 사이에 각각 열 용접(hot welding)이 사용될 수 있다.
실시 형태에 있어서, 스크롤형 압축기 이외의 전동 압축기(예를 들면 피스톤식 압축기)가 전동 압축기(10)로 사용될 수 있다. 이 경우, 피스톤은 압축 동작체로서 작용한다.
10 : 전동 압축기
12 : 회전축
15 : 압축 동작체로서의 가동 스크롤
17 : 압축실
22 : 스테이터 코어
23 : 티스
24U, 24V, 24W : 슬롯
25 : 권선
25U : U-상 권선
25V : V-상 권선
25W : W-상 권선
251U, 251V, 251W : 코일 단부로서의 제1 코일 단부
252U, 252V, 252W : 코일 단부로서의 제2 코일 단부
32, 33 : 절연부로서의 제1 절연부
32A, 33A, 34A, 35A : 중합부
32K, 33K, 34K, 35K : 브리지 기부
34, 35 : 절연부로서의 제2 절연부
36, 38 : 브리지편
37, 39 : 상간 절연 시트
42 : 작업대
42B : 직선형 돌출부
43 : 초음파 혼
43A : 원형 돌출부
M : 회전 전기 기계

Claims (6)

  1. 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법으로서,
    상기 회전 전기 기계에는 스테이터 코어와 권선이 제공되고,
    상기 스테이터 코어는 그 축선 방향으로 대향 단부들과, 내부에 복수의 티스(teeth)와, 인접한 티스들 사이에 형성되는 슬롯들을 가지며,
    상기 권선은 파권(wave winding)으로 상기 슬롯들에 삽입되고, 상기 스테이터 코어의 상기 대향 단부들로부터 연장되는 코일 단부를 가지며,
    상기 회전 전기 기계의 상기 상간 절연 시트는 상기 코일 단부들 사이의 상간(phase-to-phase) 절연을 행하는 한 쌍의 절연부와, 상기 슬롯들 중 하나에 삽입되어 상기 한 쌍의 절연부 사이를 연결하도록 그 사이에 마련되는 복수의 브리지편(bridge piece)을 포함하고,
    각각의 절연부는 띠 형상이고, 상기 절연부의 대향 단부들이 겹쳐진 중합부(overlapping portion)를 갖도록 환상으로 형성되며,
    상기 중합부를, 직선형 돌출부가 형성된 작업대와 원형 돌출부가 형성된 초음파 혼 사이에, 상기 직선형 돌출부 및 상기 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향된 상태에서 끼워 넣는 단계; 및
    상기 중합부를 초음파 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직선형 돌출부의 개수와 상기 원형 돌출부의 개수는 복수이고,
    상기 원형 돌출부들은 동심원으로 서로 다른 지름을 갖도록 배치되고,
    상기 끼워 넣는 단계는,
    상기 직선형 돌출부와 상기 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향된 상태에서 상기 중합부를 상기 직선형 돌출부와 상기 원형 돌출부 사이에 끼워 넣는 단계를 포함하고,
    상기 초음파 용접하는 단계는,
    초음파 용접에서 용융된 각 절연부의 일부를 상기 직선형 돌출부들 사이와 상기 원형 돌출부들 사이로 유입시키는 단계; 및
    상기 직선형 돌출부들 사이와 상기 원형 돌출부들 사이에서 상기 유입된 각 절연부의 일부를 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 끼워 넣는 단계는,
    상기 직선형 돌출부가 상기 브리지편의 연장 방향으로 연장되도록, 상기 중합부를 상기 작업대에 올려놓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중합부는 용접 영역과 비용접 영역을 가지고,
    상기 끼워 넣는 단계는,
    상기 비용접 영역이 상기 중합부의 외주 영역에 존재하도록, 상기 중합부를 상기 작업대에 올려놓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브리지편들 중 적어도 하나는 그 일단부에서 상기 중합부와 겹쳐지고 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 회전 전기 기계에 있어서의 상간 절연 시트의 제조 방법.
  6. 스테이터 코어, 권선 및 상간 절연 시트가 마련되고, 상기 스테이터 코어는 그 축선 방향으로 대향 단부들과, 내부에 복수의 티스와, 인접한 티스들 사이에 형성되는 슬롯들을 가지며, 상기 권선은 파권으로 상기 슬롯들에 삽입되고 상기 스테이터 코어의 상기 대향 단부들로부터 연장되는 코일 단부를 가지며, 상기 상간 절연 시트는 상기 코일 단부들 사이의 상간 절연을 행하는 한 쌍의 절연부와, 상기 슬롯들 중 하나에 삽입되어 상기 한 쌍의 절연부 사이를 연결하도록 그 사이에 마련되는 복수의 브리지편을 포함하고, 각각의 절연부는 띠 형상이고, 상기 절연부의 대향 단부들이 겹쳐진 중합부를 갖도록 환상으로 형성되며, 상기 중합부는, 상기 중합부를 직선형 돌출부가 형성된 작업대와 원형 돌출부가 형성된 초음파 혼 사이에, 상기 직선형 돌출부 및 상기 원형 돌출부의 적어도 일부가 서로 대향된 상태에서 끼워 넣고 당해 중합부를 초음파 용접함으로써 형성되는 용접부와, 용융되는 상기 중합부의 일부로 형성되어 상기 중합부의 외주면에 응고되는 응고부를 포함하는 회전 전기 기계; 및
    상기 회전 전기 기계에 의해서 구동되는 압축 동작체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 압축기.
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