KR20160061275A

KR20160061275A - 회전 전기의 스테이터 및 전동 압축기

Info

Publication number: KR20160061275A
Application number: KR1020150163063A
Authority: KR
Inventors: 타츠야 호리바; 히로시 후카사쿠; 타이조 히라노; 신이치 오쿠야마
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-05-31
Also published as: CN105634173B; JP2016101001A; JP6135648B2; KR101758744B1; CN105634173A

Abstract

회전 전기의 스테이터는, 원통형의 요크와, 슬롯을 형성하는 복수의 티스부를 갖는 스테이터 코어를 포함한다. 스테이터는 코일을 갖는 3상 코일을 더 포함하고, 코일 단부와 티스부 사이에 복수의 공간부가 형성된다. 스테이터는, 3상 코일의 코일들 사이에 절연 시트와, 공간부를 통과하고 스테이터 코어에 감기는 레이스사를 포함한다. 스테이터는, 3개의 리드 선과, 리드 선과 전기적으로 접속되는 3개의 접속 단자를 내부에 갖는 클러스터 블록을 더 포함한다. 레이스사는 상이한 공간부에 형성되는 레이싱 시작부와 레이싱 마침부를 가진다. 클러스터 블록의 적어도 일부는, 레이싱 시작부와 레이싱 마침부 사이에 레이싱이 없는 코일 단부의 외주부의 일부와 대면한다.

Description

회전 전기의 스테이터 및 전동 압축기{STATOR OF ELECTRIC ROTATING MACHINE AND ELECTRIC COMPRESSOR}

본 발명은, 코일이 파권(wave widing)으로 조립된 스테이터 코어(stator core)를 갖는 회전 전기(electric rotating machine)의 스테이터(stator)와, 그러한 스테이터를 갖는 회전 전기가 구비된 전동 압축기에 관한 것이다.

특허문헌 1 내지 3은, 코일 단부에 레이스사(lacing thread)를 감아, 코일 단부의 형상을 유지하는 기술을 개시하고 있다.

레이싱(lacing)을 코일 단부의 감소된 부분에 적용하면, 코일 단부가 느슨해지고, 코일 단부의 형상이 유지되기 어려워질 수 있다. 따라서, 코일의 절연이나, 코일과 하우징 사이의 공간 절연 거리가 확보될 수 없을 것이라는 우려가 있다.

일본공개특허공보 2009-148002호 일본공개특허공보 2005-080361호 일본공개특허공보 평06-022379호

본 발명은, 상기 문제점의 관점에서 창안된 것으로, 레이싱을 감소시킨 경우라도 코일의 절연을 보장하는 회전 전기의 스테이터와, 또한 이러한 스테이터를 갖는 회전 전기를 구비한 전동 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 원통형의 요크(yoke)와, 요크로부터 요크의 반경 방향 내측으로 돌출되고 축 방향으로 연장되어 인접한 티스부(teeth portion)들 사이에 복수의 슬롯을 형성하는 복수의 티스부를 갖는 스테이터 코어를 포함하는 회전 전기의 스테이터가 제공된다. 회전 전기의 스테이터는, 스테이터 코어의 단부로부터 밖으로 연장되어 코일 단부와 스테이터 코어 사이에 요크의 원주 방향으로 일정 간격으로 복수의 공간부를 형성하는, 원통형의 코일 단부를 가지고, 티스부에 장착되는 3상 코일을 더 포함한다. 스테이터는, 3상 코일의 코일들 사이에 배치되는 절연 시트와, 공간부들의 일부를 통과하여 코일 단부에 감기는 레이스사와, 코일 단부로부터 인출되는 3개의 리드 선(lead wire)을 포함한다. 스테이터는, 각각의 리드 선에 전기적으로 접속되는 3개의 접속 단자를 내부에 갖는 클러스터 블록(cluster block)을 더 포함한다. 레이스사는, 공간부들 중 하나를 통과하여 코일 단부에 감기는 레이싱 시작부와, 공간부들 중 다른 하나를 통과하여 코일 단부에 감기는 레이싱 마침부를 가진다. 클러스터 블록은, 클러스터 블록의 적어도 일부가, 코일 단부의 반경 방향 외측이고 레이싱 시작부와 레이싱 마침부 사이에 레이스사가 감겨있지 않은, 외주부의 일부와 대면하도록 배치된다.

본 발명의 다른 실시 형태들과 이점들은, 첨부된 도면들과 함께, 본 발명의 원리를 실시예에 의하여 예시적으로 나타내는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 압축기의 길이 방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터 코어의 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 스테이터의 확대 단면도이다.
도 4는 스테이터 코어의 외부로부터 반경 방향으로 본 도 3의 스테이터의 코일의 개략 측면도이다.
도 5는, 코일 단부, 레이스사 및 클러스터 블록을 나타내는, 스테이터의 평면도이다.
도 6은, 코일 단부, 레이스사 및 클러스터 블록을 나타내는, 개략 사시도이다.
도 7은 리드 선 및 클러스터 블록의 정면도이다.
도 8은 변형 실시예에 따른 코일 단부와 클러스터 블록의 부분 평면도이다.
도 9는 다른 변형 실시예에 따른 코일 단부 및 클러스터 블록의 부분 평면도이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 설명에서, 서로 다른 실시예들 사이에 동일 유사한 부품이나 요소들은 동일 참조 부호로 나타내고, 설명을 반복하지 않는다.

도 1을 참조하면, 부호 110으로 나타내는 전동 압축기가 도시된다. 전동 압축기(110)는, 하우징(113), 압축기구(115), 전동 모터(1), 인버터 유닛(140) 및 인버터 커버(144)를 구비한다. 하우징(113)은, 흡입 하우징(112) 및 토출 하우징(111)을 포함한다. 하우징(113) 및 인버터 커버(144)는 함께, 전동 압축기(110)의 외곽을 형성한다. 압축기구(115) 및 전동 모터(1)는, 흡입 하우징(112) 내에 수용된다.

전동 모터(1)는 로터(3)와 스테이터(4)를 포함한다. 전동 모터(1)와 스테이터(4)는, 각각 본 발명의 회전 전기와 회전 전기의 스테이터에 대응된다. 로터(3)는 회전축(2)에 고정된다. 스테이터(4)는, 스테이터 코어(10)와, 스테이터 코어(10)의 티스부에 장착되는 3상 코일(20)을 포함한다. 전력은 인버터 유닛(140)에 의해 제어되고, 클러스터 블록(90)(접속 단자(96))과 리드 선(98)을 통하여 전동 모터(1)(3상 코일(20))에 공급된다. 압축기구(115)는, 로터(3)와 회전축(2)의 회전에 의해 작동된다.

도 2를 참조하면, 스테이터 코어(10)는, 원통형의 형상으로 형성되고, 그 양단에 축방향 단부(11A, 11B)를 가진다. 스테이터 코어(10)는, 원통형의 요크(12)와, 복수의 티스부(16)를 포함한다. 요크(12)는, 스테이터 코어(10)의 외주부를 형성하고, 티스부(16)는, 요크(12)로부터 요크(12)의 반경 방향 내측으로 돌출한다.

티스부(16)는, 요크(12)의 원주 방향으로 일정 간격으로 이격된다. 티스부(16)는, 직방체 형상을 가지고, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 연장된다. 즉, 티스부(16)는 요크(12)의 축 방향으로 연장된다. 티스부(16)의 형상은, 반드시 직방체 형상일 필요는 없으며, 다른 어떠한 적당한 형상일 수 있다. 티스부(16)는, 스테이터 코어(10)의 축 방향에 수직인 방향으로 연장되는 2개의 면을 가진다. 당해 2개의 면들 중, 축방향 단부(11A)에 인접한 면을 "일단면"이라고 하고, 축방향 단부(11B)에 인접한 다른 면을 "타단면"이라고 부르기로 한다.

스테이터 코어(10)는, 복수의 자기 강판(magnetic steel sheet)을 함께 적층하여 형성된다. 스테이터 코어(10)의 각 자기 강판은, 자기 강판의 정면(front surface)으로부터 돌출하고 크림프부(crimped portion; 14)에 대응되는 돌출부를 가진다. 자기 강판은 그 후면(rear surface)에, 정면에 돌출부를 형성함으로써 형성되는 오목홈을 가진다. 자기 강판에 설치된 돌출부는, 인접한 자기 강판에 형성되는 오목홈에 삽입된다. 복수의 자기 강판들은 크림핑(crimping)에 의해 함께 고정되어, 스테이터 코어(10)를 형성한다.

스테이터 코어(10)의 요크(12)는, 요크(12)의 축 방향에 수직으로 연장되는 평면 형상의 단면(13)과, 단면(13)으로부터 요크(12)의 축 방향으로 돌출하는 크림프부(14)를 가진다. 크림프부(14)는, 자기 강판에 형성되는 돌출부에 대응되는 위치에서, 인접한 어느 2개의 자기 강판들이 크림핑됨으로써 형성된다. 크림프부(14)는, 요크(12)의 원주 방향으로 60°의 일정 간격으로 이격된다.

상세는 후술되겠지만, 각 크림프부(14)는, 어느 티스부(16)에 대응되거나, 요크(12)의 원주 방향으로 공간부(S)(후술됨)에 대응되는 위치에 형성된다.

스테이터 코어(10)의 티스부(16)를 확대 단면도로 나타내는 도 3을 참조하면, 인접한 어느 2개의 티스부(16)들 사이에는 슬롯(18)이 형성되고 반경 방향 내측으로 개구된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 슬롯(18)은, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 일정 간격에 형성된다. 각 티스부(16)는, 인접한 어느 2개의 슬롯(18) 사이에 형성된다. 슬롯(18)은, 스테이터 코어(10)의 요크(12)의 축 방향으로 연장된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 슬롯(18)에는, 원통형 형상으로 배치되는 2개의 절연 부재를 각각 포함하는 절연부(28)를 통하여 3상 코일(20)이 장착된다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 절연부(28)의 축 방향 대향 단부들은, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A, 11B)로부터 밖으로 연장된다. 3상 코일(20)은, 슬롯(18)에 배치되는 티스부(16)에 감긴다. 각 상(phase)의 코일은, 원형 단면을 가지고 다발로 배열되는 복수의 도선(conductive wire)으로 이루어진다. 3상 코일(20)은 둥근 전선으로 형성될 필요는 없으며, 3상 코일(20)에 단면이 장방형을 갖는 각형 도선이 사용될 수도 있다.

3상 코일(20)은, U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)을 포함한다. U상 코일(30), V상 코일(40), W상 코일(50)을 수용하는 슬롯(18)은 각각, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 이 순서로 배열된다. V상 코일(40)을 내부에 갖는 슬롯(18)은, 그 일 측에 U상 코일(30)을 수용하는 슬롯(18)을, 타 측에는 W상 코일(50)을 수용하는 슬롯(18)을 가진다. U상 코일(30)과 V상 코일(40)은, 그 사이에 절연 시트(60)를 가지고, V상 코일(40)과 W상 코일(50)은, 그 사이에 절연 시트(70)를 가진다.

절연 시트(60)는, U상 코일(30)과 V상 코일(40) 사이의 절연을 위해, 슬롯(18) 내의 V상 코일(40)과 요크(12) 사이에 배치된다. 절연 시트(60)는, 슬롯(18) 내에 배치되는 브리지부(bridge portion)와, 슬롯(18)의 외부에 배치되는 한 쌍의 띠 형상부(strip portion)를 가진다. 절연 시트(60)의 브리지부는, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 연장되고, V상 코일(40)에 대하여 스테이터 코어(10)의 반경 방향 외측에 배치된다.

절연 시트(70)는, V상 코일(40)과 W상 코일(50) 사이의 절연을 위해, 슬롯(18) 내의 W상 코일(50)과 요크(12) 사이에 배치된다. 절연 시트(70)는, W상 코일(50)을 수용하는 슬롯(18) 내에 위치되는 브리지부와, 슬롯(18)의 외부에 배치되는 한 쌍의 띠 형상부를 가진다. 절연 시트(70)의 브리지부는, W상 코일(50)의 반경 방향 외측에 배치되고, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 연장된다.

슬롯(18)에 3상 코일(20)이 장착된 상태에서는, 원통형 형상을 갖는 코일 단부(24)(도 4 및 도 6 참조)가, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A, 11B)로부터 밖으로 연장되도록 배치된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 복수의 티스부(16)와, 스테이터 코어(10)와 그 축 방향으로 대면하는 코일 단부(24)의 단부에 의해, 복수의 공간부(S)가 형성된다. 공간부(S)는 요크(12)의 원주 방향으로 일정 간격으로 이격된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 레이스사는 부호 80으로 나타내고, 레이스사(80)의 일부는 공간부(S) 내로 연장되도록 배치된다.

스테이터 코어(10)의 외측으로부터 반경 방향으로 본 3상 코일(20)의 개략적인 측면도를 나타내는 도 4를 참조하면, U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)을 포함하는 3상 코일(20)이 도시되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 3상 코일(20)은 다발로 배열되는 복수의 둥근 전선으로 형성되나, 각각의 U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)은 도시와 설명의 편의를 위하여, 도 4 내지 9에서 가시적인 외형선만으로 도시된다.

U상 코일(30)은, 슬롯(18) 내에 배치되는 슬롯 도체부(32)와, 슬롯(18)의 외부에 배치되는 접속 도체부(34)를 포함한다. 접속 도체부(34)는, 제1 접속 도체부(35) 및 제2 접속 도체부(36)를 포함한다. 도 2를 참조하면, 제1 접속 도체부(35)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고, 슬롯(18)의 외부에 축방향 단부(11A)에 인접하게 배치되며, 제2 접속 도체부(36)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고, 슬롯(18)의 외부에 축방향 단부(11B)에 인접하게 배치된다.

축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제1 접속 도체부(35)는, 티스부(16)의 일단면 상방에 위치된다. 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제2 접속 도체부(36)는, 티스부(16)의 타단면 상방에 위치된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, U상 코일(30)은, 제1 접속 도체부(35)와, 슬롯 도체부(32)들 중 하나와, 제2 접속 도체부(36)와, 슬롯 도체부(32)들 중 다른 하나를 순서대로 연결하여 형성된다. U상 코일(30)은, 티스부(16)에 파권으로 감긴다. U상 코일(30)은, 복수의 제1 접속 도체부(35)와 복수의 제2 접속 도체부(36)가 각각 상이한 티스부(16)의 상방에 배치되도록, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 제1 접속 도체부(35)와 제2 접속 도체부(36)가 번갈아 배치된다. 제1 접속 도체부(35)와 티스부(16) 사이, 및 제2 접속 도체부(36)와 티스부(16) 사이에는, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 전술한 공간부(S)(도 3 및 도 6)가 형성된다.

도 4를 참조하면, 제1 접속 도체부(35)는, 요크(12)의 원주 방향으로 일단부와 타단부를 가진다. 제1 접속 도체부(35)의 일단부는, 슬롯 도체부(32)를 통해 제2 접속 도체부(36)의 일단부에 접속되고, 제1 접속 도체부(35)의 타단부는, 슬롯 도체부(32)를 통하여 제2 접속 도체부(36)의 타단부에 접속된다. 슬롯 도체부(32)와 제2 접속 도체부(36)를 통하여 접속되는, 제1 접속 도체부(35)의 일단부와 제1 접속 도체부(35)의 타단부는 요크(12)의 원주 방향으로 일정 간격으로 이격된다.

제1 접속 도체부(35)와 제2 접속 도체부(36)는, 슬롯(18) 내를 통과하는 슬롯 도체부(32)에 의해 접속된다. 제1 접속 도체부(35)는, 그 사이에 V상 코일(40) 및 W상 코일(50)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제1 접속 도체부(35)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(32)들 사이에 접속을 제공한다. 제2 접속 도체부(36)는, 그 사이에 V상 코일(40) 및 W상 코일(50)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제2 접속 도체부(36)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(32)들 사이에 접속을 제공한다.

V상 코일(40)은, 슬롯(18) 내에 배치되는 슬롯 도체부(42)와, 슬롯(18)의 외부에 배치되는 접속 도체부(44)를 포함한다. 접속 도체부(44)는, 제1 접속 도체부(45) 및 제2 접속 도체부(46)를 포함한다. 도 2를 참조하면, 제1 접속 도체부(45)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고, 축방향 단부(11A)에 인접한 슬롯(18)의 외부에 배치되며, 제2 접속 도체부(46)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고, 축방향 단부(11B)에 인접한 슬롯(18)의 외부에 배치된다.

축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제1 접속 도체부(45)는, 티스부(16)의 일단면 상방에 위치된다. 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제2 접속 도체부(46)는, 티스부(16)의 타단면 상방에 위치된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, V상 코일(40)은, 제1 접속 도체부(45)와, 슬롯 도체부(42)들 중 하나와, 제2 접속 도체부(46)와, 슬롯 도체부(42)들 중 다른 하나를 순서대로 연결하여 형성된다. V상 코일(40)은, 티스부(16)에 파권으로 감긴다. V상 코일(40)은, 복수의 제1 접속 도체부(45)와 복수의 제2 접속 도체부(46)가 각각 상이한 티스부(16) 상방에 배치되도록, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 제1 접속 도체부(45)와 제2 접속 도체부(46)가 번갈아 배치된다. 제1 접속 도체부(45)와 티스부(16) 사이, 및 제2 접속 도체부(46)와 티스부(16) 사이에는, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 전술한 공간부(S)(도 3, 도 6)가 형성된다.

도 4를 참조하면, 제1 접속 도체부(45)는, 요크(12)의 원주 방향으로 일단부와 타단부를 가진다. 제1 접속 도체부(45)의 일단부는, 슬롯 도체부(42)를 통하여 제2 접속 도체부(46)의 일단부에 접속되고, 제1 접속 도체부(45)의 타단부는, 슬롯 도체부(42)를 통하여 제2 접속 도체부(46)의 타단부에 접속된다. 슬롯 도체부(42)와 제2 접속 도체부(46)를 통하여 접속되는, 제1 접속 도체부(45)의 일단부와 제1 접속 도체부(45)의 타단부는, 요크(12)의 원주 방향으로 일정 간격으로 이격된다.

제1 접속 도체부(45)와 제2 접속 도체부(46)는, 슬롯(18) 내를 통과하는 슬롯 도체부(42)에 의해 접속된다. 제1 접속 도체부(45)는, 그 사이에 W상 코일(50) 및 U상 코일(30)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제1 접속 도체부(45)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(42)들 사이에 접속을 제공한다. 제2 접속 도체부(46)는, 그 사이에 W상 코일(50) 및 U상 코일(30)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제2 접속 도체부(46)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(42)들 사이에 접속을 제공한다.

W상 코일(50)은, 슬롯(18) 내에 배치되는 슬롯 도체부(52)와, 슬롯(18)의 외부에 배치되는 접속 도체부(54)를 가진다. 접속 도체부(54)는, 제1 접속 도체부(55) 및 제2 접속 도체부(56)를 포함한다. 도 2를 참조하면, 제1 접속 도체부(55)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고, 축방향 단부(11A)에 인접한 슬롯(18)의 외부에 배치되고, 제2 접속 도체부(56)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고, 축방향 단부(11B)에 인접한 슬롯(18)의 외부에 배치된다.

축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제1 접속 도체부(55)는, 티스부(16)의 일단면 상방에 위치된다. 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장되고 슬롯(18)의 외부에 배치되는 제2 접속 도체부(56)는, 티스부(16)의 타단면 상방에 위치된다.

W상 코일(50)은, 제1 접속 도체부(55)와, 슬롯 도체부(52)들 중 하나와, 제2 접속 도체부(56)와, 슬롯 도체부(52)들 중 다른 하나를 순서대로 연결하여 형성된다. W상 코일(50)은, 티스부(16)에 파권으로 감긴다. W상 코일(50)은, 복수의 제1 접속 도체부(55)와 복수의 제2 접속 도체부(56)가 각각 상이한 티스부(16) 상방에 배치되도록, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 제1 접속 도체부(55)와 제2 접속 도체부(56)가 번갈아 배치된다. 제1 접속 도체부(55)와 티스부(16) 사이, 및 제2 접속 도체부(56)와 티스부(16) 사이에는, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 전술한 공간부(S)(도 3, 도 6)가 형성된다.

도 4를 참조하면, 제1 접속 도체부(55)는, 요크(12)의 원주 방향으로 일단부와 타단부를 가진다. 제1 접속 도체부(55)의 일단부는, 슬롯 도체부(52)를 통하여 제2 접속 도체부(56)의 일단부에 접속되고, 제1 접속 도체부(55)의 타단부는, 슬롯 도체부(52)를 통하여 제2 접속 도체부(56)의 타단부에 접속된다. 슬롯 도체부(52)와 제2 접속 도체부(56)를 통해 접속되는, 제1 접속 도체부(55)의 일단부와 제1 접속 도체부(55)의 타단부는, 요크(12)의 원주 방향으로 일정 간격으로 이격된다.

제1 접속 도체부(55)와 제2 접속 도체부(56)는, 슬롯(18) 내를 통과하는 슬롯 도체부(52)에 의해 접속된다. 제1 접속 도체부(55)는, 그 사이에 U상 코일(30) 및 V상 코일(40)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제1 접속 도체부(55)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(52)들 사이에 접속을 제공한다. 제2 접속 도체부(56)는, 그 사이에 U상 코일(30) 및 V상 코일(40)을 갖는 3개의 티스부(16)가 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 사이에 배치되는, 제2 접속 도체부(56)의 일단부와 타단부에 접속되는 슬롯 도체부(52)들 사이에 접속을 제공한다.

코일 단부(24), 레이스사(80) 및 클러스터 블록(90)을 평면도로 나타내는 도 5를 참조하면, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A)로부터 보았을 때의, U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35), V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45) 및, W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55)가 도시된다.

U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35), V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45) 및, W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부 중 하나에서 3상 코일(20)의 코일 단부(24)를 주로 형성한다. 전술한 바와 같이, 코일 단부(24)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11A)로부터 밖으로 연장된다.

도 5에는 도시되지 않았으나, U상 코일(30)의 제2 접속 도체부(36), V상 코일(40)의 제2 접속 도체부(46) 및, W상 코일(50)의 제2 접속 도체부(56)는 함께, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부 중 다른 하나에서 다른 코일 단부(24)를 형성한다. 타단측의 코일 단부(24)는, 스테이터 코어(10)의 축방향 단부(11B)로부터 밖으로 연장된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35), V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45) 및, W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55)는, 스테이터 코어(10)의 외주로부터 반경 방향 내측으로, 이 순서대로 배치된다. V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45)는, U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35)의 반경 방향 내측에 배치되고, 또한 W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55)의 반경 방향 외측에 배치되며, V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45)는, 스테이터 코어(10)의 원주 방향을 따라 만곡된다.

도 5를 참조하면, U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35)와, V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45) 사이에는, 스테이터 코어(10)의 전체 원주에 걸쳐 절연 시트(60)가 개재된다. V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45)와, W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55) 사이에는, 스테이터 코어(10)의 전체 원주에 걸쳐 절연 시트(70)가 개재된다. 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 절연 시트(60) 및 절연 시트(70)는, 수지(resin)로 형성되고, 한 쌍의 띠 형상부와 브리지부를 포함한다. 도 5에는, 절연 시트(60) 및 절연 시트(70)의 띠 형상부가 도시된다.

띠 형상부의 대향 단부들은, 고리 형상을 형성하도록 결합된다. 절연 시트(60)의 띠 형상부는, 코일 단부(24)의 전체 원주에 연장되어, U상 코일(30)의 접속 도체부(34)와 V상 코일(40)의 접속 도체부(44) 사이를 절연하도록 배치된다. 또한, 절연 시트(70)의 띠 형상부는, 코일 단부(24)의 전체 원주에 연장되어, V상 코일(40)의 접속 도체부(44)와 W상 코일(50)의 접속 도체부(54) 사이를 절연하도록 배치된다. 브리지부는, 스테이터 코어(10)의 축 방향으로 연장되고, 한 쌍의 띠 형상부를 연결한다.

3상 코일(20)을 스테이터 코어(10)에 조립할 때에는, 절연부(28)의 2개의 절연 부재들 중 하나(도 3 참조), U상 코일(30)의 슬롯 도체부(32), 절연 시트(60)의 브리지부, V상 코일(40)의 슬롯 도체부(42), 절연 시트(70)의 브리지부, W상 코일(50)의 슬롯 도체부(52) 및, 절연부(28)의 2개의 절연 부재들 중 다른 하나가, 이 순서로 배치되고, 스테이터 코어(10)의 슬롯(18) 내에 삽입된다. 따라서, 코일 단부(24)에서, U상 코일(30)의 제1 접속 도체부(35), 절연 시트(60), V상 코일(40)의 제1 접속 도체부(45), 절연 시트(70) 및, W상 코일(50)의 제1 접속 도체부(55)가, 이 순서대로 스테이터 코어(10)의 반경 방향 내측으로 배치된다.

코일 단부(24)는, 스테이터 코어(10)의 반경 방향 외측에 위치하는 외주부(24E)를 가지고, 외주부(24E)는, 피복부(covered portion; R1)와 노출부(R2)를 포함한다. 피복부(R1)는, 코일 단부(24)의 외주부(24E) 중, 절연 시트(60)에 의해 덮여 있는 부분이고, 반면에, 노출부(R2)는 절연 시트(60)에 의해 덮여 있지 않다. 피복부(R1) 및 노출부(R2)는, 코일 단부(24)의 원주 방향으로 번갈아 배치된다.

코일 단부(24), 레이스사(80) 및 클러스터 블록(90)을 개략적인 사시도로 나타내는 도 6을 참조하면, 코일들(30, 40, 50) 및 절연 시트들(60, 70)에 의해 형성되는 코일 단부(24)의 윤곽이 나타나 있다. 예시를 위해, 도 6에서는, 각 코일(30, 40, 50)을 도시하지 않고 외형에 의해 코일 단부(24)가 나타나 있다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 코일 단부(24)는 레이스사(80)에 의해 묶여진다.

구체적으로, 레이스사(80)는, 공간부(S)들 중 일부를 통과하여, 코일 단부(24)에 감겨진다. 본 실시예에서, 레이스사(80)는 시계 방향으로 코일 단부(24)에 감겨진다. 스테이터 코어(10)의 대향 축방향 단부들에 파권되는 U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)은, 레이스사(80)에 의해 묶여진다.

레이스사(80)는, 레이싱 시작부(82)와, 레이싱 마침부(84)를 가진다. 레이싱 시작부(82)로부터 코일 단부(24)에 레이스사(80)의 감김이 시작된다. 레이스사(80)는 공간부(S)들 중 하나(도 6에서 S2)를 통과하여, 코일 단부(24)에 복수회 감기고, 결과적으로 레이싱 시작부(82)가 형성된다. 레이스사(80)의 레이싱 시작부(82)는, 레이싱 시작부(82)에서 매듭을 형성함으로써, 코일 단부(24)에 고정된다.

코일 단부(24)에 레이스사(80)의 감김은 레이싱 마침부(84)에서 종료된다. 레이싱 시작부(82)에서 시작되는, 코일 단부(24)에 레이스사(80)의 감김은, 도 6에서 도시된 바와 같이 코일 단부(24)의 시계 방향으로 실행되고, 레이싱 마침부(84)에서 완성된다. 레이싱 마침부(84)에서는, 레이스사(80)가 공간부(S)들 중 또 다른 하나(도 6에서 공간부(S4))를 통과하여, 코일 단부(24)에 복수회 감기고, 결과적으로 레이싱 마침부(84)가 형성된다. 레이스사(80)의 레이싱 마침부(84)는, 레이싱 마침부(84)에서 매듭을 형성함으로써, 코일 단부(24)에 고정된다. 따라서, 레이스사(80)에 의한 코일 단부(24)의 레이싱이 완성된다.

레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)는, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 서로 떨어져 위치된다. 즉, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)는, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)에 의해 동일한 공간부(S)가 공유되지 않도록 설정된다. 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)는 각각, 서로 상이한 공간부(S2, S4)로 설정된다. 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)는, 적어도 티스부(16)의 폭 치수에 대응되는 거리로 이격되어야 한다.

본 실시예에서는, 코일 단부(24)의 레이싱이 도 5에서 반시계 방향으로 수행되고, 레이싱 마침부(84)에서 종료된다. 도 5 및 도 6에서, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이의, 코일 단부(24)에 레이스사(80)가 감겨있지 않은, 코일 단부(24)의 외주부(24E)의 일부는 PP로 나타낸다. 즉, PP 부분은 레이스사(80)가 없고, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이의 외주부(24E)에 형성된다.

리드 선(98) 및 클러스터 블록(90)을 나타내는 도 5 및 도 7을 참조하면, 리드 선(98)은 코일 단부(24)로부터 인출된다. 보다 구체적으로는, U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)의 단부들이 코일 단부(24)로부터 외부 접속용의 3개의 리드 선(38, 48, 58)으로 각각 인출된다. 도 5에서 리드 선(38, 48, 58)은 점선으로 표시된다.

리드 선들(38, 48, 58)은, 리드 선(48)을 중심으로 비틀리어 함께 결합되며, 이러한 리드 선들(38, 48, 58)이 집합적으로 리드 선(98)으로 불리운다. 리드 선(98)의 선단에는, 클러스터 블록(90)이 마련된다.

도 1, 6 및 7을 참조하면, 클러스터 블록(90)은, 클러스터 본체부(91), 3개의 접속 단자(96) 및, 3개의 돌출부(92)를 포함한다. 클러스터 본체부(91)는, 수지와 같은 절연성 물질로 형성된다. 3개의 접속 단자(96)는, 클러스터 본체부(91)의 내부에 마련된다. U상 코일(30), V상 코일(40) 및 W상 코일(50)의 각각의 리드 선(38, 48, 58)은, 대응되는 접속 단자(96)에 전기적으로 접속된다. 즉, 클러스터 블록(90)은 내부에, 각각의 리드 선(38, 48, 58)에 전기적으로 접속되는 3개의 접속 단자(96)를 가진다.

3개의 돌출부(92)는, 클러스터 본체부(91)의 외표면으로부터 밖으로 연장되도록 배치되고, 도 6에서 화살표에 의해 나타내는 바와 같이, 코일 단부(24)와 스테이터 코어(10) 사이에 형성되는 공간부(S)에 삽입된다. 따라서, 클러스터 블록(90)은 스테이터 코어(10) 및 코일 단부(24)에 고정된다.

바람직하게는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 돌출부(92)들 중 적어도 하나는, 레이스사(80)를 내부에 갖지 않는 공간부(S)에 삽입되어야 한다. 즉, 돌출부(92)가 삽입되어야 하는 공간부는, 레이스사(80)가 없다. 본 실시예에서는, 3개의 돌출부(92) 전부가, 레이스사(80)가 삽입되어 있지 않은 대응 공간부(S)들에 삽입된다.

또한, 적어도 하나의 돌출부(92)는, 그에 인접한 위치에서 크림프부(14)가 형성되어 있지 않은 공간부(S)에 삽입될 수도 있다. 본 실시예에서는, 3개의 돌출부(92) 전부가, 크림프부(14)가 형성되어 있지 않은, 그들의 대응 공간부(S)들에 각각 삽입된다. 크림프부(14)가 형성되어 있지 않은 공간부(S)로 돌출부(92)를 배치하는 것은, 돌출부(92)와 크림프부(14) 사이의 간섭을 방지하는데 유리하다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 클러스터 블록(90)이 스테이터 코어(10) 및 코일 단부(24)에 고정된 상태에서, 클러스터 블록(90)의 적어도 일부분은, 레이스사(80)가 감겨져 있지 않은 외주부(24E)의 전술한 PP 부분과 대면하도록 배치된다.

전동 모터(1)의 성능 향상 및 소형화를 위해 스테이터 코어(10)의 티스부(16)의 개수를 증가시키기 위해서는, 티스부(16)들 사이의 이격 거리를 줄일 필요가 있다. 이 경우에, 공간부(S)의 크기도 감소되어야 한다. 공간부(S)는, 레이스사(80)를 코일 단부(24)에 감을 때 레이싱 니들(lacing needle)이 이동하는 공간을 제공한다.

따라서, 동일한 공간부(S)를 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)에 이용해서는 안된다. 본 실시예에 따르면, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)는 적당한 간격으로 마련되나, 티스부의 폭을 작게 한 스테이터에서도, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)에서 레이스사(80)의 다중 감김(multiple winding)이 성공적으로 수행될 수 있다.

클러스터 블록(90)이 마련되는, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이의 코일 단부(24)에는 레이스사(80)가 감기지 않기 때문에, 코일 단부(24)는 그 전체 둘레가 레이스사(80)에 의해 묶이지 않는다. 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이에 마련되는 클러스터 블록(90)은, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이에서 코일 단부(24)가 느슨해지는 것을 방지하는 리테이너(retainer)로서 작용한다. 즉, 스테이터(4)가 진동할 때에도, 클러스터 블록(90)은, 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84) 사이에서 코일 단부(24)가 반경 방향 외측으로 이동되는 것을 방지하고, 따라서, 코일 단부(24)와 하우징(흡입 하우징(112)) 사이의 적당한 공기 절연 거리(air insulation distance)가 제공될 수 있고, 결과적으로 전동 모터(1)의 적합한 절연이 확보될 수 있다.

또한, 레이싱은 코일 단부(24)의 전체 둘레에 제공되지 않기 때문에, 코일 단부(24)의 전체 둘레가 레이스사(80)에 의해 묶이는 종래의 스테이터와 비교하여, 레이싱을 위한 레이스사(80)의 길이를 감소시킬 수 있고, 따라서, 제조 비용이 감소될 수 있다.

전동 모터(1)를 소형화하기 위해 스테이터 코어(10)의 축 방향 크기가 감소되면, 리드 선(38, 48, 58)의 길이도 감소되어야 한다. 이 경우, 리드 선(38, 48, 58)의 단부에 접속되는 클러스터 블록(90)과, 레이스사(80)의 설치용 지그(jig)가 간섭할 우려가 있다. 레이싱 시작부(82)와 레이싱 마침부(84)를 코일 단부(24)의 상이한 위치에 배치함으로써, 레이싱 시작부(82)를 클러스터 블록(90)으로부터 떨어지도록 할 수 있어, 지그와 클러스터 블록(90) 사이의 간섭을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 클러스터 블록(90)은, 클러스터 블록(90)의 적어도 일부가 전술한, 절연 시트(60)로 덮여지지 않은 코일 단부(24)의 외주부(24E)의 노출부(R2)와 대면하도록 배치된다. 코일 단부(24)는, 피복부(R1)에 비해 노출부(R2)에서 느슨해질 가능성이 더 높다.

그러나, 클러스터 블록(90)의 적어도 일부가 노출부(R2)를 덮도록 배치함으로써, 코일 단부(24)가 느슨해지는 것을 방지할 수 있다. 클러스터 블록(90)의 적어도 일부가 피복부(R1)를 덮도록 배치되면, 클러스터 블록(90)은, 클러스터 블록(90)에 의해 덮이는 코일 단부(24) 외주부(24E)의 영역에서, 코일 단부(24)가 느슨해지는 것을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.

클러스터 블록(90)은, 레이스사(80)가 감겨져 있는 부분과 대면하지 않도록, 코일 단부(24)의 외주부(24E) 중 어느 위치라도 배치될 수 있다. 구체적으로, 클러스터 블록(90)은, 클러스터 블록(90)이 레이스사(80)가 감겨져 있지 않은 코일 단부(24)의 외주부(24E)의 부분에만 대면하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 클러스터 블록(90)의 전부가 PP 부분과 대면한다.

상술한 실시예는, 클러스터 블록(90)이 레이싱 시작부(82) 및 레이싱 마침부(84)와 각각 대면하도록 배치되는, 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이 변형될 수 있다. 이들 구성에 있어서, 클러스터 블록(90)은, 클러스터 블록(90)에 의해 덮여진 영역에서 코일 단부(24)가 느슨해지는 것을 방지한다.

크림프부(14)는, 티스부(16) 또는 공간부(S)에 대응되는 위치에 형성될 수도 있다. 즉, 크림프부(14)는, 티스부(16)의 2개의 반경 방향 최외각 가장자리로부터 스테이터 코어(10)의 반경 방향 외측으로 연장되는 2개의 가상 라인(L1, L2) 사이에, 요크(12)의 축방향 단부(11A)에 구획된 영역 내에 형성될 수 있다.

만약 크림프부(14)가 다른 방법으로 형성되거나, 상기 구획된 영역의 밖에 위치된다면, 크림프부(14)와 슬롯(18) 사이의 거리는, 크림프부(14)가 티스부(16)에 대응되도록 형성되는 경우에 비해 작아진다. 크림프부(14)와 슬롯(18) 사이의 감소된 거리는, 자기장(magnetic field)에 대한 저항을 증대시킨다.

스테이터 코어(10)에서 크림프부(14)를, 티스부(16) 또는 라인들(L1, L2) 사이의 공간부(S)에 대응되도록 형성함으로써, 크림프부(14)가 연장선(L1, L3)의 사이에 형성되는 경우에 비해 자기장에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.

또한, 레이스사(80)는, 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 그에 인접하게 위치되는 크림프부(14)가 형성되어 있지 않은, S3과 같은 공간부를 통과하여야 하는 것이 바람직하다. 즉, 레이스사(80)가 통과되는 공간부(S)들은, 원주 방향으로 크림프부(14)로부터 상이한 위치에 있다. 이렇게 레이스사(80)를 통과시킴으로써, 레이스사(80)가 크림프부(14)에 맞물려 끊어지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은, 스테이터(4)가, 회전 전기의 일 예로서 전동 모터(1)에 사용되도록 적용되는 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명에 따른 스테이터는, 전기를 발생시키는 발전기의 스테이터에도 적용될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 균등 범위 내에서 다양한 방식으로 변형될 수도 있다.

Claims

원통형의 요크(yoke)와, 상기 요크로부터 상기 요크의 반경 방향 내측으로 돌출하는 복수의 티스부(teeth portion)를 가지고, 상기 복수의 티스부가 상기 요크의 축 방향으로 연장되어 인접한 상기 티스부 사이에 복수의 슬롯을 형성하는 스테이터 코어;
상기 티스부에 장착되고 원통형의 코일 단부를 가지는 3상 코일로서, 상기 코일 단부가, 상기 스테이터 코어의 단부로부터 밖으로 연장되어 상기 코일 단부와 상기 스테이터 코어의 단부 사이에 상기 요크의 원주 방향으로 일정 간격으로 복수의 공간부를 형성하는 3상 코일;
상기 3상 코일의 코일들 사이에 배치되는 절연 시트;
상기 공간부들의 일부를 통과하여 상기 코일 단부에 감기는 레이스사;
상기 코일 단부로부터 인출되는 3개의 리드 선; 및
각각의 리드 선에 전기적으로 접속되는 3개의 접속 단자를 내부에 갖는, 클러스터 블록을 포함하고,
상기 레이스사는, 상기 공간부들 중 하나를 통과하여 상기 코일 단부에 감기는 레이싱 시작부와, 상기 공간부들 중 다른 하나를 통과하여 상기 코일 단부에 감기는 레이싱 마침부를 가지며,
상기 클러스터 블록은, 상기 클러스터 블록의 적어도 일부가, 상기 코일 단부의 반경 방향 외측이고 상기 레이싱 시작부와 상기 레이싱 마침부 사이에 상기 레이스사가 감겨있지 않은, 외주부의 일부와 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항에 있어서,
상기 코일 단부의 상기 외주부는, 상기 절연 시트에 의해 덮여지는 피복부와, 상기 절연 시트에 의해 덮여지지 않은 노출부를 포함하고, 상기 클러스터 블록의 적어도 일부는 상기 노출부와 대면하는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 클러스터 블록은 상기 레이싱 시작부와 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 클러스터 블록은 상기 외주부의 나머지 부분과는 대면하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 클러스터 블록은, 클러스터 본체부와, 상기 클러스터 본체부로부터 외부로 연장되고 상기 공간부들 중 하나에 삽입되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제5항에 있어서,
상기 돌출부가 삽입되는 상기 공간부는, 상기 레이스사가 없는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항, 제2항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이터 코어는, 복수의 자기 강판이 적층되어 형성되고, 상기 요크는, 상기 요크의 축 방향에 수직으로 연장되는 단면과, 상기 단면으로부터 축 방향으로 돌출되는 크림프부(crimped portion)를 포함하고, 상기 크림프부는, 상기 요크의 원주 방향으로 상기 공간부들 중 하나와 동일한 위치에 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제7항에 있어서,
상기 레이스사가 통과되는 공간부는, 상기 원주 방향으로 상기 크림프부로부터 상이한 위치에 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기의 스테이터.
제1항, 제2항, 제6항, 제8항 중 어느 한 항에 따른 회전 전기의 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 압축기.