KR20190058068A - Stator assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고정자 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일부가 고정자 코어의 슬롯부에 삽입 적층되고, 길이와 폭이 슬롯부에 대응되게 형성되는 고정자 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a stator assembly, and more particularly, to a stator assembly in which a coil portion is inserted into a slot portion of a stator core, and a length and a width are formed corresponding to the slot portion.
일반적으로 영구자석형 모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 회전력을 얻는 장치로서 가정용 전자제품에서 각종 산업용 기기에 이르기까지 광범위한 분야에서 널리 사용되고 있다. 이와 같은 모터는 하우징이나 케이싱에 고정됨과 아울러 전원의 인가에 의해 회전자계를 형성하도록 코일이 권선되는 고정자 어셈블리와, 고정자 어셈블리 내부에 샤프트에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전자를 주요 구성으로 하며, 고정자 어셈블리가 발생시키는 자속이 회전자와 상호 작용을 일으켜 회전 토크를 발생시키도록 형성된다.Generally, a permanent magnet type motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy and is widely used in a wide range of fields from home electronic products to various industrial devices. Such a motor mainly comprises a stator assembly which is fixed to a housing or a casing and in which a coil is wound so as to form a rotating magnetic field by application of power, and a rotor rotatably installed inside the stator assembly by a shaft. The magnetic flux generated by the assembly is formed to interact with the rotor to generate a rotational torque.
최근에는 차량 구동용 모터의 점적률(space factor)을 향상시키기 위해, 원형 코일 대신 각형 코일을 헤어핀 모양으로 형성하여 고정자 어셈블리의 슬롯에 삽입한다. 고정자 코어의 슬롯에 삽입된 반대쪽 코일의 단부를 트위스트하여 용접하여 권선한다. Recently, in order to improve a space factor of a motor for driving a vehicle, a square coil is formed in the shape of a hairpin instead of a circular coil, and inserted into a slot of the stator assembly. The end of the opposite coil inserted in the slot of the stator core is twisted and welded.
종래기술에서 고정자 코어의 슬롯에 헤어핀을 권선하기 위해 각형 코일을 사용할 경우, 원형 코일 대비 수율이 1/3 수준으로 떨어져 코일 단가가가 증가된다. 또한 헤어핀 권선 모터는 일반 모터와 달리 각형 코일을 U자 형태로 형성하고, 축방향으로 고정자 코어의 슬롯에 삽입한 후 뒤에서 용접으로 결선한다. 두께와 길이가 같은 각형 코일을 고정자 코어의 슬롯에 삽입하기 위해서는 설계 시 고정자 코어의 투스부의 단부가 얇아지고, 요크 측은 두꺼워지는 제약이 발생된다. 이와 같은 이유로 부하 조건에서 모터가 동작될 때, 투스부의 두꺼운 쪽은 자속밀도가 낮지만, 투스부의 단부에서는 포화도가 높아져 토크 및 효율이 떨어진다. 또한 헤어핀 권선을 하기 위해 사각 단면적의 코일을 트위스트 및 벤딩 작업시 높은 부하가 발생되어 코일을 형성하는 과정에서 코일을 감싸는 피막이 얇아지거나 손상되어 절연 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.In the prior art, when a square coil is used to wind a hairpin into a slot of a stator core, the yield of the coil is reduced to 1/3 of that of the circular coil, and the coil cost is increased. Unlike general motors, a hairpin winding motor has a square coil formed in a U-shape, inserted into a slot of the stator core in the axial direction, and then connected by welding from behind. In order to insert a rectangular coil having the same thickness and length into the slots of the stator core, the end of the tooth portion of the stator core is thinned at the time of designing, and the yoke side becomes thick. For this reason, when the motor is operated under the load condition, the magnetic flux density of the thicker portion of the tooth portion is low, but the saturation degree is increased at the end portion of the tooth portion. In addition, when a coil having a square cross-sectional area is twisted and bent to perform a hairpin winding, a high load is generated during the bending operation, and thus the coating surrounding the coil is thinned or damaged during the process of forming the coil. Therefore, there is a need for improvement.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0020883호(2015.02.27 공개, 발명의 명칭: 헤어핀 모터의 고정자 코일 권선구조)에 개시되어 있다. BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0020883 (titled "Stator coil winding structure of hair pin motor", published on Feb. 21, 2015).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 코일부가 고정자 코어의 슬롯부에 삽입 적층되고, 길이와 폭이 슬롯부에 대응되게 형성되는 고정자 어셈블리를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a stator assembly in which a coil portion is inserted into a slot portion of a stator core and a length and a width are formed to correspond to the slot portion.
본 발명에 따른 고정자 어셈블리는: 원형으로 형성되는 요크부와, 상기 요크부의 원주방향을 따라 복수개가 이격 배치되는 투스부와, 상기 투스부와 이웃하는 상기 투스부 사이에 형성되는 슬롯부를 구비하는 고정자 코어; 및 상기 슬롯부에 복수개가 적층되는 코일부를 포함하고, 각각의 상기 코일부는 단면의 형상이 상기 요크부에서 상기 투스부의 단부를 향할수록 길이가 길고, 폭이 좁게 형성된다.A stator assembly according to the present invention includes: a yoke portion formed in a circular shape; a plurality of tooth portions spaced apart from each other in the circumferential direction of the yoke portion; and a stator having a slot portion formed between the tooth portion and the adjacent to- core; And a plurality of coil parts stacked in the slot part, wherein each of the coil parts has a longer length and a narrower width as the cross-sectional shape of the coil part is directed toward the end of the toe part in the yoke part.
본 발명에서 상기 투스부는 길이방향을 따라 두께가 동일하게 형성되고, 상기 슬롯부는 사다리꼴의 형상으로 형성된다.In the present invention, the tooth portions are formed to have the same thickness along the longitudinal direction, and the slot portions are formed in a trapezoidal shape.
본 발명에서 상기 투스부는 상기 요크부의 반경방향을 따라 두께가 점점 증가되게 형성되고, 상기 슬롯부는 사다리꼴의 형상으로 형성된다.In the present invention, the toothed portion is formed to gradually increase in thickness along the radial direction of the yoke portion, and the slot portion is formed in a trapezoidal shape.
본 발명에서 상기 슬롯부에 삽입되는 상기 코일부의 단면의 형상은 상기 슬롯부의 형상에 대응되어 사다리꼴의 형상으로 형성된다.In the present invention, the shape of the cross section of the coil part inserted into the slot part is formed in a trapezoidal shape corresponding to the shape of the slot part.
본 발명에서 상기 코일부는, 상기 슬롯부에 짝수 개로 삽입된다.In the present invention, the coil portion is inserted into the slot portion in an even number.
본 발명에서 상기 코일부는, 상기 슬롯부에 삽입되는 한 쌍의 레그부; 및 상기 레그부와 이웃하는 상기 레그부를 서로 연결하는 헤드부를 포함하고, 상기 레그부와 이웃하는 상기 레그부는 단면적이 서로 다른 폭과 길이로 형성된다.In the present invention, the coil portion may include: a pair of leg portions inserted into the slot portion; And a head portion connecting the leg portions to the neighboring leg portions, wherein the leg portions adjacent to the leg portions have a width and a length different from each other in sectional area.
본 발명에서 상기 헤드부는 단면의 형상이 원형으로 형성된다.In the present invention, the head portion is formed in a circular shape in cross section.
본 발명에 따른 고정자 어셈블리는 고정자 코어의 슬롯부와 코일부의 형상 최적화를 통해 코일부의 저항을 감소시켜 모터 효율이 증대될 수 있다.The stator assembly according to the present invention can reduce the resistance of the coil part by optimizing the shape of the slot part and the coil part of the stator core, and the motor efficiency can be increased.
또한 본 발명에 따르면 원형 코일을 고정자 코어의 슬롯부에 적합하여 형성하여 재료비가 절감되어 생산성이 향상될 수 있다.Further, according to the present invention, the circular coil is formed to fit the slot portion of the stator core, thereby reducing the material cost and improving the productivity.
또한 본 발명에 따르면 투스부의 단부의 폭이 요크부 측보다 더 크게 형성되어 투스부로 유입되는 자속량이 증가되어 모터의 효율이 향상될 수 있다.Further, according to the present invention, the width of the end portion of the toothed portion is formed to be larger than that of the yoke portion, so that the amount of magnetic flux flowing into the toothed portion is increased, and the efficiency of the motor can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부의 적층된 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어셈블리의 조립을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투스부를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 1 is a perspective view schematically showing a stator assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view schematically showing a coil section according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view schematically showing a laminated state of a coil portion according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically illustrating the assembly of a stator assembly according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view schematically showing a toe portion according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고정자 어셈블리의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, an embodiment of a stator assembly according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어셈블리를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부의 적층된 상태를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어셈블리의 조립을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투스부를 개략적으로 나타내는 정면도이다. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a stator assembly according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view schematically showing a coil part according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a perspective view schematically showing the assembly of a stator assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view schematically showing a toothed portion according to another embodiment of the present invention. Fig.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정자 어셈블리는 고정자 코어(10)와 코일부(20)를 포함한다. 고정자 코어(10)는 단일 또는 복수개로 적층 형성되는 것으로, 요크부(11), 투스부(13), 슬롯부(15)를 포함한다. 요크부(11)는 원형으로 형성된다. 투스부(13)는 요크부(11)의 내측면에 요크부(11)의 원주방향을 따라 복수개가 이격 형성된다. 슬롯부(15)는 복수개로 형성되는 투스부(13)에서 투스부(13)와 이웃하는 투스부(13) 사이에 공간으로 형성된다. 슬롯부(15)에 코일부(20)가 적층된다.Referring to FIGS. 1 to 4, a stator assembly according to an embodiment of the present invention includes a
코일부(20)는 전체적으로 U자형 또는 V자형으로 형성된다. 슬롯부(15)에 복수개가 적층된다. 각각의 코일부(20)는 단면의 형상이 요크부(11)에서 투스부(13)를 향할수록 길이(L)가 길고, 폭(W)이 좁게 형성된다. The
슬롯부(15)에 삽입되는 코일부(20)의 단면의 형상은 슬롯부(15)의 형상에 대응되게 형성되게 사다리꼴 형상으로 형성된다. 투스부(13)는 길이방향을 따라 두께(T1)가 동일하게 형성된다. 즉, 투스부(13)는 길이방향을 따라 두께(T1)가 동일하게 형성되어, 제작이 단순하여 생산성이 향상될 수 있다.The shape of the cross section of the
요크부(11)의 원주방향을 따라 복수개가 이격 배치된 투스부(13) 사이에 형성되는 슬롯부(15)는 사다리꼴의 형상으로 이루어진다. 코일부(20)는 슬롯부(15)에 2, 4, 6, 8 이상의 짝수가 한 쌍을 이루면서 삽입된다. 도 1에서 코일부(20)가 슬롯부(15)에 4개(2쌍)이 삽입되는 예가 도시되어 있다. The
코일부(20)는 레그부(21)와 헤드부(23)를 포함한다. 레그부(21)는 슬롯부(15)에 삽입되는 한 쌍으로 이루어진다. 헤드부(23)는 레그부(21)와 이웃하는 레그부(21)를 서로 연결한다. 헤드부(23)는 역 V자 형상의 크라운부와, 레그부(21)와의 연결 부위에서 벤딩되는 벤딩부를 포함한다. 헤드부(23)는 크라운부와 벤딩부를 포함한 단면의 형상이 원형으로 이루어지고, 레그부(21)는 압입 공정에 의해 단면의 형상이 원형에서 슬롯부(15)에 대응되는 사다리꼴의 형상으로 형성된다. 레그부(21)와 이웃하는 레그부(21)는 단면적이 서로 다른 폭과 길이로 형성된다. The
도 2에 도시된 바와 같이, 코일부(20)는 2가지 타입으로 형성된다. 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 좌측의 제1레그부(21a)와 우측의 제2레그부(21b)는 단면의 형상이 서로 다르게 형성된다. 또한 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 좌측의 제3레그부(21c)와 우측의 제4레그부(21d)는 단면의 형상이 서로 다르게 형성된다. 제1레그부(21a), 제2레그부(21b), 제3레그부(21c), 제4레그부(21d)는 슬롯부(15)에 순서대로 적층된다. 제1레그부(21a)에서 제4레그부(21a)를 향할수록 단면의 형상이 길이(L)가 길어지고, 폭(W)이 좁게 형성된다. 제1레그부(21a) 내지 제4레그부(21d)는 사다리꼴 형상의 슬롯부(15)에 대응되게 형성된다. As shown in Fig. 2, the
도 3 및 도 4를 참조하면, 한 쌍의 레그부(21)는 각각 고정자 코어(10)의 슬롯부(15)에 삽입 체결되게 된다. 또한, 각각의 레그부(21)는 고정자 코어(10)의 슬롯부(15)에 수용되며, 일부는 고정자 코어(10)의 슬롯부(15) 밖으로 노출되게 된다. 3 and 4, a pair of
보다 구체적으로, 레그부(21)가 각각 고정자 코어(10)의 슬롯부(15)로 삽입 체결된다. 이때, 코일부(20)의 양측의 레그부(21)는 서로 다른 슬롯부(15)에 이격되도록 체결될 수 있다. 예를 들면, 코일부(20)의 한 레그부(21)가 1번 슬롯부(15)으로 체결되면, 다른 레그부(21)는 1번 슬롯에서 6개 슬롯 이격된 7번 슬롯으로 체결될 수 있다. 다만, 코일(20)의 양 레그부(21)가 이격된 슬롯부(15)의 개수는 권선설계방법에 따라 다양하게 변경될 수 있다.More specifically, the
또한, 코일부(20)의 각 레그부(211)는 각 슬롯부(15)에 하나의 층을 채우게 된다. 다시 말하면, 각 슬롯부(15)의 각 층에는 각각 레그부(21)가 삽입 체결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 4개로 이루어진 각각 코일부(20)의 레그부(21)가 삽입 체결되게 되며, 따라서 하나의 슬롯(15)에는 요크부(11)의 반경방향을 따라 4개의 레그부(21)가 배치될 수 있다.Each leg portion 211 of the
상술한 코일부(20)가 슬롯부(15)에 체결되는 방법은 당해 분야에서 공지된 것이며, 본 발명의 기술적 요지와는 거리가 있으므로, 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다The manner in which the
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투스부(13)는 요크부(11)의 반경방향을 따라 두께가 점점 증가되게 형성된다. 즉, 투스부(13)의 단부 측의 두께(T2)는 투스부(13)의 요크부(11) 측의 두께(T3) 보다 두껍게 형성된다. Referring to FIG. 5, the
투스부(13)가 요크부(11)의 반경방향을 따라 두께가 점점 증가되게 형성되어, 투스부(13)의 단부를 통해 회전자(미도시)로부터 유입되는 자속량이 증가되어 모터의 효율이 향상될 수 있다.The
본 발명에 따른 고정자 어셈블리는 고정자 코어의 슬롯부와 코일부의 형상 최적화를 통해 코일부의 저항을 감소시켜 모터 효율이 증대될 수 있다.The stator assembly according to the present invention can reduce the resistance of the coil part by optimizing the shape of the slot part and the coil part of the stator core, and the motor efficiency can be increased.
또한 본 발명에 따르면 원형 코일을 고정자 코어의 슬롯부에 적합하여 형성하여 재료비가 절감되어 생산성이 향상될 수 있다.Further, according to the present invention, the circular coil is formed to fit the slot portion of the stator core, thereby reducing the material cost and improving the productivity.
또한 본 발명에 따르면 투스부의 단부의 폭이 요크부 측보다 더 크게 형성되어 투스부로 유입되는 자속량이 증가되어 모터의 효율이 향상될 수 있다.Further, according to the present invention, the width of the end portion of the toothed portion is formed to be larger than that of the yoke portion, so that the amount of magnetic flux flowing into the toothed portion is increased, and the efficiency of the motor can be improved.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 고정자 코어
11: 요크부
13: 투스부
15: 슬롯부
120: 코일부
21: 레그부
21a: 제1레그부
21b: 제2레그부
21c: 제3레그부
21d: 제4레그부
23: 헤드부10: stator core 11: yoke part
13: tooth portion 15:
120: coil portion 21: leg portion
21a:
21c:
23:
Claims (7)
상기 슬롯부에 복수개가 적층되는 코일부를 포함하고,
각각의 상기 코일부는 단면의 형상이 상기 요크부에서 상기 투스부의 단부를 향할수록 길이가 길고, 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
A stator core having a yoke portion formed in a circular shape, a plurality of spaced apart tooth portions along a circumferential direction of the yoke portion, and a slot portion formed between the toothed portion and the adjacent toot portion; And
And a plurality of coil sections stacked in the slot section,
Wherein each of the coil portions has a longer length and a narrower width in a cross-sectional shape of the yoke portion toward an end portion of the toothed portion.
상기 투스부는 길이방향을 따라 두께가 동일하게 형성되고,
상기 슬롯부는 사다리꼴의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
The method according to claim 1,
The tooth portions are formed to have the same thickness along the longitudinal direction,
Wherein the slot portion is formed in a trapezoidal shape.
상기 투스부는 상기 요크부의 반경방향을 따라 두께가 점점 증가되게 형성되고,
상기 슬롯부는 사다리꼴의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the toothed portion is formed to gradually increase in thickness along the radial direction of the yoke portion,
Wherein the slot portion is formed in a trapezoidal shape.
상기 슬롯부에 삽입되는 상기 코일부의 단면의 형상은 상기 슬롯부의 형상에 대응되어 사다리꼴의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein a shape of a cross section of the coil part inserted into the slot part is formed in a trapezoidal shape corresponding to the shape of the slot part.
상기 코일부는, 상기 슬롯부에 짝수 개로 삽입되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
5. The method of claim 4,
Wherein the coil portion is inserted into the slot portion in an even number.
상기 코일부는,
상기 슬롯부에 삽입되는 한 쌍의 레그부; 및
상기 레그부와 이웃하는 상기 레그부를 서로 연결하는 헤드부를 포함하고,
상기 레그부와 이웃하는 상기 레그부는 단면적이 서로 다른 폭과 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the coil portion includes:
A pair of leg portions inserted into the slot portion; And
And a head portion connecting the leg portions to the neighboring leg portions,
Wherein the leg portions adjacent to the leg portions are formed with different widths and lengths in a cross-sectional area.
상기 헤드부는 단면의 형상이 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고정자 어셈블리.
The method according to claim 6,
Wherein the head portion is formed in a circular shape in cross section.
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- 2018-09-04 CN CN201821442680.2U patent/CN208691045U/en active Active
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