KR20210089502A - 회전 전기 기기의 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 및 상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터 코일을 포함하고, 상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연피복을 구비하고, 복수의 상기 헤어핀은, 상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어의 일 측면에서 멀어지는 방향으로 돌출되고, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제1 탈피부분이 형성되는 제1 돌출부; 상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 멀어지는 방향으로 돌출되고, 복수의 상기 제1 돌출부와 연결되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제2 탈피부분이 형성되는 제2 돌출부; 및 상기 제1 탈피부분과 상기 제2 탈피부분이 서로 통전 가능하게 결합되어 형성되는 통전부를 포함하며, 상기 통전부는 상기 스테이터 코어의 원주방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 형성되고, 복수 개의 상기 통전부 중 원주방향으로 서로 인접한 두 통전부의 부분 중 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 같은 거리에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성되는 회전 전기 기기의 스테이터를 제공하는 것이다.

Description

회전 전기 기기의 스테이터{STATOR OF ELECTRIC ROTATION MACHINE}

본 발명은, 회전 전기 기기의 스테이터에 관한 것이다.

회전 전기 기기는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치이다.

주지된 바와 같이, 회전 전기 기기는 전동기, 발전기 또는 발전기 겸용 전동기로 구성된다.

스테이터에는 전기를 공급하기 위한 스테이터 코일이 구비되고, 스테이터 코일은 스테이터에 형성된 복수 개의 슬롯을 통해 스테이터에 권선된다.

회전 전기 기기는 스테이터 및 스테이터에 회전 가능하게 배치되는 로터를 구비한다.

스테이터는 슬롯 및 티스를 구비하는 스테이터 코어 및 슬롯에 삽입되어 권선되는 스테이터 코일을 구비한다.

회전 전기 기기의 출력을 증가시키기 위하여, 슬롯의 단면적 대비 스테이터 코일의 도체의 단면적의 비율을 높이는 것이 바람직하다.

이를 고려하여, 종래의 스테이터 중 일부에는, 도체의 단면적이 상대적으로 큰 평각 동선을 대략적인 "U" 형상으로 절곡하여 형성된 도체 세그먼트 또는 헤어핀 마그넷 와이어(이하, "헤어핀"이라 표기함)이 사용된다.

헤어핀을 사용하는 스테이터에는, 복수의 헤어핀이 슬롯에 삽입되어 미리 설정된 패턴으로 연결되어 형성된 스테이터 코일이 권선된다.

복수의 헤어핀이 권선되는 과정은 다음과 같다.

헤어핀은 서로 다른 슬롯에 삽입되는 한 쌍의 삽입부 및 한 쌍의 삽입부를 연결하는 연결부로 구성된다.

한 쌍의 삽입부가 슬롯에 삽입되면, 한 쌍의 삽입부의 일 측이 각각 스테이터 코어의 일 측으로 돌출된다. 돌출된 삽입부의 부분을 돌출부라고 한다.

삽입부는 슬롯의 내부에서 반경방향을 따라 이격 배치되어 레이어를 형성되고, 각 레이어에 삽입된 삽입부로부터 돌출부가 연장된다.

돌출부의 단부는 결합을 위해 절연피복이 제거되고, 서로 다른 슬롯 및 서로 다른 레이어에서 돌출된 두 돌출부의 각 단부가 서로 통전 가능하게 결합되어 통전부가 형성된다. 이를 통해, 코일 쌍이 형성되어 서로 다른 헤어핀이 통전 가능하게 연결된다.

코일 쌍은 스테이터 코어의 원주방향을 따라 복수 개로 구비되고, 이에 의해, 코일 쌍의 통전부는 스테이터 코어의 원주방향을 따라 복수 개로 구비된다.

다만, 절연피복이 제거된 통전부는 절연성능이 저하되고, 원주방향으로 서로 인접된 두 통전부 사이의 거리가 과도하게 근접되는 취약부가 발생되는 경우, 상기 취약부에서 절연파괴가 발생될 가능성이 증가되는 문제점이 발생될 수 있다.

또한, 절연피복이 제거된 통전부는 절연성능이 저하되므로, 통전부에서 절연피복이 제거되는 탈피길이를 가능한 짧게 하는 것이 바람직하다.

다만, 통전부는 열에 의해 결합되어 형성되며, 탈피길이를 과도하게 짧게 하는 경우, 통전부의 결합 시 통전부 주변의 절연피복이 열에 의해 손상되는 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 전동기의 스테이터를 제공함을 목적으로 한다.

먼저, 본 발명은, 서로 인접되는 통전부 사이의 절연성능을 확보하여 절연파괴의 발생 가능성이 현저하게 저감될 수 있는 구조의 회전 전기 기기의 스테이터를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 서로 인접되는 통전부 사이가 과도하게 근접되는 취약부가 발생되는 것을 억제하여 절연파괴의 발생 가능성이 현저하게 저감될 수 있는 구조의 회전 전기 기기의 스테이터를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 용접 시 통전부에 인접한 절연피복의 손상이 억제될 수 있는 탈피길이를 갖는 회전 전기 기기의 스테이터를 제공함을 일 목적으로 한다.

또한, 용접 시 통전부에 인접한 절연피복의 손상이 억제됨과 동시에 통전부의 도체가 노출되는 면적이 저감될 수 있는 탈피길이를 갖는 회전 전기 기기의 스테이터를 제공함을 일 목적으로 한다.

본 발명의 회전 전기 기기의 스테이터는 복수 개의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어를 포함한다. 또한, 상기 스테이터는 복수 개의 상기 슬롯에 복수의 헤어핀이 삽입되어 미리 설정된 패턴으로 통전 가능하게 연결되어 형성된 스테이터 코일을 포함한다.

상기 스테이터 코어의 일 측면에는 복수의 상기 헤어핀을 서로 통전 가능하게 결합하도록 형성되는 복수 개의 통전부가 형성된다.

상기 스테이터 코어의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부의 부분 중, 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 같은 거리에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성될 수 있다.

상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하일 수 있고, 바람직하게, 0.5mm 이하일 수 있다.

이를 통해, 상기 스테이터 코어의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부의 부분 중 서로 과도하게 인접되는 취약부가 발생되는 것이 억제될 수 있다.

또한, 상기 통전부는 절연피복이 제거된 탈피부분들이 열에 의해 서로 통전 가능하게 결합되어 형성될 수 있다.

상기 탈피부분들은, 결합 시 상기 절연피복의 손상이 저감되도록 미리 설정된 탈피길이로 형성될 수 있다.

상기 회전 전기 기기의 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 및 상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연피복을 구비할 수 있다.

또한, 복수의 상기 헤어핀은, 상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어와 멀어지는 방향으로 돌출되고, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제1 탈피부분이 형성되는 제1 돌출부; 상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어와 멀어지는 방향으로 돌출되고, 복수의 상기 제1 돌출부와 연결되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제2 탈피부분이 형성되는 제2 돌출부; 및 상기 제1 탈피부분과 상기 제2 탈피부분이 서로 통전 가능하게 결합되어 형성되는 통전부를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 통전부는 상기 스테이터 코어의 원주방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 형성되고, 복수 개의 상기 통전부 중 원주방향으로 서로 인접한 두 통전부의 부분 중, 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 같은 거리에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하일 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 범위 값은 0.5mm 이하일 수 있다.

그리고, 복수의 상기 제1 돌출부는, 상기 스테이터 코어의 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 일 측으로 연장되는 제1 경사부; 및 상기 제1 경사부의 일 단과 연결되고, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되는 제1 결선부를 포함할 수 있다.

나아가, 복수의 상기 제2 돌출부는, 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 상기 일 측과 대향하는 타 측으로 연장되는 제2 경사부; 및 상기 제2 경사부의 일 단과 연결되고, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되는 제2 결선부를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 제1 결선부와 연결되는 상기 제1 경사부의 상기 일 단은, 소정 곡률로 만곡되어 형성되고, 상기 제2 결선부와 연결되는 상기 제2 경사부의 상기 일 단은, 소정 곡률로 만곡되어 형성될 수 있다.

나아가, 상기 제1 탈피부분은, 상기 제1 경사부의 상기 일 단과 상기 제1 결선부가 연결되는 부분보다 상기 슬롯에서 멀어지도록 위치되고, 상기 제2 탈피부분은, 상기 제2 경사부의 상기 일 단과 상기 제2 결선부가 연결되는 부분보다 상기 슬롯에서 멀어지도록 위치될 수 있다.

또한, 상기 제1 탈피부분은 상기 제1 결선부에 형성되고, 상기 제2 탈피부분은 상기 제2 결선부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 결합 시 상기 절연피복의 손상이 저감되도록 미리 설정된 탈피길이로 형성될 수 있다.

나아가, 상기 미리 설정된 탈피길이는, 4mm 이상 6mm 이하일 수 있다.

나아가, 상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 소정의 길이로 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 소정의 길이는, 5 mm 이상 7 mm 이하일 수 있다.

또, 상기 회전 전기 기기의 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 및 상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연피복을 구비할 수 있다.

또한, 상기 헤어핀은, 상기 스테이터 코어의 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 일 측으로 연장되는 제1 경사부; 상기 제1 경사부의 일 단에서 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제1 탈피부분이 형성되는 제1 결선부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 헤어핀은, 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 상기 일 측과 대향하는 타 측으로 연장되는 제2 경사부; 상기 제2 경사부의 일 단에서 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제2 탈피부분이 형성되는 제2 결선부; 및 상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분이 서로 결합되어 형성되는 통전부를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 결합 시 상기 절연피복의 손상이 저감되도록 미리 설정된 탈피길이로 형성될 수 있다.

나아가, 상기 미리 설정된 탈피길이는, 4mm 이상 6mm 이하일 수 있다.

또한, 상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 소정의 길이로 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 소정의 길이는, 5 mm 이상 7 mm 이하일 수 있다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 효과는 다음과 같다.

먼저, 서로 인접되는 두 통전부의 부분 중, 스테이터 코어로부터 같은 높이에 위치되는 각 최단 거리의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성된다. 이를 통해, 서로 인접되는 통전부 사이가 과도하게 인접되는 취약부가 발생되는 것이 억제될 수 있다.

이를 통해, 서로 인접되는 통전부 사이의 절연성능을 확보되어 절연파괴의 발생 가능성이 현저하게 저감될 수 있다.

또한, 통전부가 용접 시 통전부에 인접한 절연피복의 손상이 방지될 수 있는 길이로 형성된다. 이를 통해, 절연피복의 손상에 기인한 절연성능 감소가 억제되고, 절연피복의 절연성능이 확보될 수 있다.

또한, 통전부가 용접 시 통전부에 인접한 절연피복의 손상이 방지됨과 동시에 도체의 노출면적이 저감될 수 있는 길이로 형성된다. 이를 통해, 절연피복의 절연성능이 확보됨과 동시에 도체가 노출되는 통전부의 면적이 감소되어 통전부의 절연성능이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터 코어를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 도 1의 중성선의 사시도이다.
도 5는 도 1의 헤어핀의 사시도이다.
도 6은 도 5의 헤어핀의 단면도이다.
도 7은 도 1의 스테이터 코일의 개략적인 결선도이다.
도 8은 도 7의 각 코일부의 전압분담률을 도시한 그래프이다.
도 9는 도 1의 헤어핀의 슬롯 내 배치상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 헤어핀의 결합구조를 도시하는 사시도이다.
도 11은 도 10의 헤어핀의 결합된 부분을 도시하는 정면도이다.
도 12는 도 11의 헤어핀을 XII-XII 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 13은 도 1의 절연부재의 사시도이다.
도 14는 도 1의 스테이터 코어를 확대한 부분 사시도이다.
도 15는 도 14의 B영역을 도시하는 정면도이다.
도 16은 도 15의 절연부재의 다른 실시 예를 도시하는 정면도이다.
도 17은 도 10의 헤어핀의 결합된 부분을 도시하는 정면도이다.
도 18은 도 17의 통전부가 최대길이로 형성된 상태를 도시하는 정면도이다.
도 19는 도 17의 탈피부분의 다른 실시 예를 도시하는 정면도이다.
도 20은 헤어핀의 결합구조를 도시하는 사시도이다.
도 21은 도 1의 절연부재의 사시도이다.
도 22는 도 1의 스테이터 코어를 확대한 부분 사시도이다.
도 23은 도 22의 스테이터 코어를 상측에서 바라본 평면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 회전 전기 기기를 상세하게 설명한다.

이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.

먼저, 아래에서 사용되는 용어를 정의한다.

아래에서 사용되는 "기동" 이라는 용어는, 스테이터(10)가 정지 상태에서 동적 상태로 전환되는 것을 의미한다.

아래에서 사용되는 "운전" 이라는 용어는, 스테이터(10)의 기동이 종료된 후, 스테이터(10)가 동적 상태로 유지되는 것을 의미한다.

아래에서 사용되는 "상측" 및 "하측" 이라는 용어는, 도 1에 도시된 방향 표시를 참조하여 이해될 수 있다.

아래에서 사용되는 "원주방향" 이라는 용어는, 스테이터 코어(100)의 중심축을 기준으로 시계 또는 반 시계방향으로 회전하는 방향을 의미한다.

아래에서 사용되는 "축 방향" 이라는 용어는, 스테이터 코어(100)의 중심축의 방향을 의미한다.

아래에서 사용되는 "방사상 내측" 이라는 용어는, 일 지점을 기준으로, 상기 일 지점보다 스테이터 코어(100)의 중심축과의 거리가 짧은 영역을 의미한다.

아래에서 사용되는 "방사상 외측" 이라는 용어는, 일 지점을 기준으로, 상기 일 지점보다 스테이터 코어(100)의 중심축과의 거리가 먼 영역을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스테이터 코어를 도시하는 사시도이다. 도 2는 도 1의 정면도이다. 도 3은 도 1의 평면도다. 도 4는 도 1의 중성선의 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 회전 전기 기기의 스테이터(10)는 스테이터 코어(100) 및 스테이터 코어(100)에 권선되는 스테이터 코일(200)을 포함한다.

스테이터 코어(100)는 대략적인 원형 단면을 갖고 일 방향(도 1에 도시된 실시 예에서 상하 방향)으로 연장 형성된다.

스테이터 코어(100)에는 내부에 로터(미도시)가 회전 가능하게 수용될 수 있는 로터 수용공(100a)이 관통 형성된다.

또, 스테이터 코어(100)는 복수 개의 슬롯(110) 및 티스(120)를 구비한다. 복수 개의 슬롯(110)과 복수 개의 티스(120)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 교호적으로 배치된다.

다시 말하면, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접한 두 슬롯(110)은 사이에 티스(120)를 두고 서로 이격되어 있다. 서로 인접한 두 슬롯(110) 사이의 간격은 일 피치 간격으로 정의될 수 있다.

스테이터 코어(100)는 복수 개의 전기강판(102)이 일 방향(도 1에 도시된 실시 예에서 상하 방향)으로 절연 적층되어 형성될 수 있다.

스테이터 코일(200)은 슬롯(110)을 관통하는 복수 개의 헤어핀(300)을 구비한다.

스테이터 코일(200)은 슬롯(110)에 삽입된 복수 개의 헤어핀(300)이 미리 설정된 패턴으로 권선되어 형성된다.

복수 개의 헤어핀(300)은 스테이터 코일(200)의 일 측에서 복수 개의 코일 쌍(C)(도 10 참조)을 형성하여 서로 통전 가능하게 연결된다.

복수 개의 코일 쌍(C) 사이에는 복수 개의 코일 쌍(C) 사이를 절연하도록 구성되는 절연부재가 구비될 수 있다. 상기 절연부재는 제1 절연부재(400)(도 13 참조) 및 제2 절연부재(500)(도 21 참조)를 포함한다.

스테이터 코일(200)은 후술한 상별 코일부(220)에 외부 전원의 각 상을 연결하는 전원 입력부(210)를 구비한다. 일 실시 예에서, 외부 전원은 전원 공급을 위한 인버터로 구성될 수 있다.

전원 입력부(210)는 외부 전원의 각 상에 연결되는 상 전원 입력부를 포함한다. 일 실시 예에서, 전원 입력부(210)는 외부 전원의 U상에 연결되는 U상 전원 입력부(210U), 외부 전원의 V상에 연결되는 V상 전원 입력부(210V) 및 외부 전원의 W상에 연결되는 W상 전원 입력부(210W)를 포함한다.

스테이터 코일(200)은 각 상 전원 입력부에 연결되는 복수의 상별 코일부(220)를 구비한다.

복수의 상별 코일부(220)는, 예를 들어, U상 전원 입력부(210U)에 연결되는 U상 코일부(220U), V상 전원 입력부(210V)에 연결되는 V상 코일부(220V) 및 W상 전원 입력부(210W)에 연결되는 W상 코일부(220W)를 구비한다.

각각의 상별 코일부(220)는 서로 병렬로 연결되는 복수 개의 제n상별코일부를 구비할 수 있다.

본 실시 예에서, U상 코일부(220U)는 서로 병렬로 연결되는 제1U상 코일부(220U1), 제2U상 코일부(220U2), 제3U상 코일부(220U3) 및 제4U상 코일부(220U4)를 구비할 수 있다.

또, V상 코일부(220V)는 서로 병렬로 연결되는 제1V상 코일부(220V1), 제2V상 코일부(220V2), 제3V상 코일부(220V3) 및 제4V상 코일부(220V4)를 구비할 수 있다.

또, W상 코일부(220W)는 서로 병렬로 연결되는 제1W상 코일부(220W1), 제2W상 코일부(220W2), 제3W상 코일부(220W3) 및 제4W상 코일부(220W4)를 구비할 수 있다.

도시된 실시 예에서는, 각각의 상별 코일부(220)가 4개의 제n상별코일부가 서로 병렬로 연결되어 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이터 코일(200)의 권선형태에 따라 달라질 수 있다.

복수의 상별 코일부(220) 각각의 일 단은, 상술한 바와 같이, 전원 입력부(210)와 각각 통전 가능하게 연결된다. 전원 입력부(210)와 연결되는 상별 코일부(220)의 일 단은 슬롯(110)의 제8 레이어(도 9 참조)에 배치된다.

또, 복수의 상별 코일부(220) 각각의 타 단은 중성선(230)에 연결된다(도 1 및 도 3 참조). 중성선(230)은 도 4에 도시된 바와 같이, 원호 형상의 바디(231) 및 바디(231)에서 돌출되어 각 상별 코일부(220)의 타 단에 각각 연결되는 각각의 상별 연결단자(233)를 구비한다.

각각의 상별 연결단자(233)는 각각의 상별 코일부(220)의 타 단에 연결될 수 있게 스테이터 코어(100)의 중심을 향해 절곡된 수평구간(233b) 및 수평구간(233b)에서 절곡되어 축 방향으로 연장되는 수직구간(233a)을 구비한다.

각각의 상별 연결단자(233)는 슬롯(110)의 제7 레이어(도 9 참조)에 배치된 각각의 상별 코일부(220)의 단부에 연결된다.

도 3에 확대 도시된 바와 같이, 중성선(230)의 각각의 상별 연결단자(233)의 수평구간(233b)이 배치되는 슬롯(110)의 제8레이어에는 헤어핀(300)이 배치되지 아니한다.

도 5는 도 1의 헤어핀의 사시도이다. 도 6은 도 5의 헤어핀의 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 헤어핀(300)은 소정의 길이를 갖는 도체를 대략적으로 "U"형상으로 절곡하여 형성된다.

또, 헤어핀(300)은 도전성을 갖는 도체(301) 및 도체(301)의 표면을 감싸는 절연피복(303)을 구비한다.

일 실시 예에서, 도체(301)는 사각형 단면을 구비할 수 있다. 사각형 단면을 갖는 도체(301)는 슬롯(110) 내에서 층상으로 적층될 수 있어 슬롯의 면적 대비 도체의 면적 비율이 증가될 수 있다.

일 실시 예에서, 도체(301)는 구리(Cu) 재질로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 절연피복(303)은 PI(polyimide) 재질로 형성될 수 있다.

또, 헤어핀(300)은 슬롯(110)에 삽입되고 일 방향으로 연장되는 한 쌍의 삽입부(320)를 포함한다. 상기 일 방향은 삽입부(320)의 "삽입방향"으로 정의될 수 있다.

삽입부(320)의 삽입방향 길이는 스테이터 코어(100)의 연장방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이를 통해, 삽입부(320)가 스테이터 코어(100)의 슬롯(110)을 관통할 수 있다.

한 쌍의 삽입부(320)는 서로 소정의 거리만큼 이격되어 서로 다른 슬롯(110)에 삽입된다.

예를 들면, 한 쌍의 삽입부(320)는 12슬롯 피치만큼의 간격을 두고 삽입될 수 있다. 구체적으로, 어느 하나의 삽입부(320)가 제1 슬롯에 삽입된 경우, 다른 하나의 삽입부(320)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 12슬롯 피치만큼 이격된 제13 슬롯에 삽입된다.

또, 헤어핀(300)은 한 쌍의 삽입부(320)의 일 단을 연결하는 연결부(310)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 상기 일 단은 하측의 단부를 의미한다.

연결부(310)는 대략적인 "V"형상으로 절곡된다. 다만, 연결부(310)의 절곡된 형상은 스테이터 코일(200)의 결선패턴에 따라 다르게 형성될 수 있다.

또, 헤어핀(300)은 한 쌍의 삽입부(320)의 타 단에서 일 방향으로 각각 연장되는 한 쌍의 돌출부(330)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 상기 일 방향은 상측 방향을 의미하고, 상기 타 단은 상측의 단부를 의미한다.

한 쌍의 돌출부(330) 각각은, 스테이터 코어의 원주방향으로 절곡되어 삽입부(320)와 소정각도를 이루며 연장되는 경사부(331)를 구비한다.

도시된 실시 예에서는, 한 쌍의 경사부(331)가 모두 원주방향의 일 측으로 절곡되었으나, 한 쌍의 경사부(331)는 원주방향의 일 측 및/또는 상기 일 측에 대향하는 타 측으로 절곡될 수 있다.

다시 말하면, 결선에 사용되는 헤어핀(300)의 경사부(331)는 스테이터 코어의 시계방향 및/또는 반 시계방향 절곡될 수 있고, 결선의 사용되는 헤어핀(300)의 연결부(310)의 절곡된 형상은 다양하게 구비될 수 있다.

즉, 경사부(331) 및/또는 연결부(310)가 다르게 형성된 여러 종류의 헤어핀(300)이 사용될 수 있다.

또, 한 쌍의 돌출부 각각은, 한 쌍의 경사부(331)의 일 단에서 일 방향으로 연장되는 결선부(333)를 구비한다. 도시된 실시 예에서, 상기 일 단은 경사부(331)의 상측 단을 의미하고, 상기 일 방향은 상측 방향 또는 축 방향을 의미한다.

구체적으로, 도 5에서 확대되어 도시된 바와 같이, 결선부(333)와 연결되는 경사부(331)의 일 단(3310)은 소정의 곡률을 갖고 만곡되어 형성될 수 있다. 결선부(333)는 경사부(331)의 만곡된 일 단(3310)에서 축 방향으로 연장 형성된다.

결선부(333)의 단부에는 소정의 길이로 절연피복(303)이 제거된 탈피 부분(3330)이 형성된다. 어느 하나의 헤어핀(300)의 탈피부분(3330)이 다른 하나의 헤어핀(300)의 탈피부분(3330)과 통전 가능하게 결합되고, 이를 통해 서로 다른 두 헤어핀(300)이 통전 가능하게 연결된다. 일 실시 예에서, 서로 다른 두 탈피 부분(3330)은 용접에 의해 서로 통전 가능하게 결합될 수 있다. 서로 다른 두 탈피부분(3330)은 소정의 온도에서 용접에 의해 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 소정의 온도는 950 ℃ 이상의 온도일 수 있다.

탈피 부분(3330)은 축 방향을 따라 소정의 길이로 연장 형성된다. 탈피 부분(3330)은 절연피복(303)이 제거되어 절연성능이 저하되므로, 탈피부분(3330)의 높이는 가능한 작게 형성하는 것이 바람직하다.

다만, 탈피부분(3330)의 길이를 너무 짧게 형성하는 경우, 용접 시 탈피부분(3330)과 인접한 결선부(333)의 절연피복(303)이 손상될 위험이 있다.

따라서, 탈피부분(3330)은 용접 시 절연피복(303)의 손상 가능성을 고려하여 가능한 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 뒤에서 도 18을 참조하여 상세하게 설명한다.

다시 도 1을 참조하면, 헤어핀(300) 중 일부는 전원 입력부(210)와 통전 가능하게 직접 연결될 수 있다. 이 경우, 전원 입력부(210)와 직접 연결되는 헤어핀(300)의 반경방향 외측으로 절곡된 후 축방향으로 다시 절곡되어 연장되는 돌출부(330)를 구비할 수 있다.

전원 입력부(210)와 통전 가능하게 직접 연결되는 헤어핀(300)이 다른 복수의 헤어핀(300)과 연결되어 상별 코일부(220)가 형성될 수 있다.

도 7은 도 1의 스테이터 코일의 개략적인 결선도이다.

도 7을 참조하면, 상별 코일부(220)는 크기가 같고 위상이 120도씩 차이나는 3개의 전원 삼각 형성으로 결선하는 소위 삼각 결선 또는 델타 결선(delta connection) 방법으로 연결될 수 있다.

구체적으로, U상 코일부(220U), V상 코일부(220V) 및 W상 코일부(220W)는 삼각 결선 또는 델타 결선 방법으로 연결될 수 있다.

스테이터 코일(200)은, 예를 들면, 기동 시 델타 결선으로 기동하고, 운전 시 와이 결선으로 운전될 수 있게 구성될 수 있다.

도 8은 도 7의 각 코일부의 전압분담률을 도시한 그래프이다.

도 8을 참조하면, 스테이터 코일(200)은 복수의 상별 코일부(220)를 구비하고, 복수의 상별 코일부(220)는, 서로 직렬로 연결된 복수의 부분 코일부를 각각 구비한다.

U상 코일부(220U)를 예를 들어 설명하면, U상 코일부(220U)의 부분 코일부는 제1 코일부(222U1), 제2 코일부(222U2), 제3 코일부(222U3) 및 제4 코일부(222U4)로 구성될 수 있다.

각각의 제1 코일부(222U1), 제2 코일부(222U2), 제3 코일부(222U3) 및 제4 코일부(222U4)는 미리 설정된 개수의 헤어핀(300)을 각각 구비하여 구성될 수 있다.

U상 코일부(220U)를 예를 들어 설명하였으나, V상 코일부(220V)는 제n 코일부(미부호)를 구비할 수 있고, W상 코일부(220W)는 제n 코일부(미부호)를 구비할 수 있다.

다시, U상 코일부(220U)를 예로 들어 설명하면, 스테이터 코일(200)에 전원 인가 시 제1 코일부(222U1), 제2 코일부(222U2), 제3 코일부(222U3) 및 제4 코일부(222U4)에는 분담전압이 서로 다르게 각각 인가된다.

보다 구체적으로, 스테이터 코일(200)의 전원 인가 시 시간에 따른 입력전압의 변화를 오실로스코프(oscilloscope)로 검출한 결과는 다음과 같다.

각각의 상별 코일부(220)의 전원 입력부(210)와 연결되는 제1 코일부(222U1)의 전압분담률이 60%이상으로 가장 높고, 제1 코일부(222U1)에 연결되는 제2 코일부(222U2)의 전압분담율이 50%이상에서 60%미만으로 출력된다.

또한, 제2 코일부(222U2)에 연결되는 제3 코일부(222U3) 및 제3 코일부(222U3)에 연결되는 제4 코일부(222U4)의 전압분담율은 대략 40%이상에서 50%미만으로 출력됨을 알 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 전기 기기의 스테이터 코일(200)은, 외부 전원을 입력하는 전원 입력부(210)의 단부에서 미리 설정된 제1 구간(전압분담구간)(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(전압 분담 헤어핀)(300a)을 구비하고, 제1 구간(전압분담구간)(110a) 이후에 제2 구간(110b)에 배치되는 제2 헤어핀(300b)을 포함하여 구성된다.

여기서, 제1 헤어핀(전압 분담 헤어핀(300a)의 돌출부들은(330a1, 330a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 부분적으로 중첩되고, 부분적으로 중첩되는 돌출부(330a1, 330a2) 사이에는 부분방전의 발생을 억제하기 위한 절연부재가 구비된다.

도 9는 도 1의 헤어핀의 슬롯 내 배치상태를 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 스테이터 코어(100)의 슬롯(110) 내에는 복수 개의 헤어핀 (삽입부)이 반경방향을 따라 서로 이격되어 삽입된다.

다시 말하면, 슬롯(110) 내에는 복수 개의 헤어핀(삽입부)이 층상으로 배치되어 복수 개의 레이어를 구성한다.

구체적으로, 슬롯(110) 내에서, 스테이터 코어(100)의 반경방향 최내측에 배치되는 헤어핀(삽입부)이 삽입된 위치는 슬롯(110)의 제1 레이어(111)로 정의될 수 있다.

또한, 슬롯(110) 내에서, 스테이터 코어(100)의 반경방향 최외측에 배치되는 헤어핀(삽입부)이 삽입된 위치는 슬롯(110)의 제8 레이어(118)로 정의될 수 있다.

그러면, 제1 레이어(111)와 제8 레이어(118)의 사이는 반경방향을 따라 제2 레이어(112) 내지 제7 레이어(117)로 정의될 수 있다.

본 실시 예에서는, 헤어핀(삽입부)이 반경방향을 따라 8개 레이어를 이루며 슬롯(110) 내에 배치되나, 레이어의 수는 스테이터 코어(100)의 형상에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 헤어핀(삽입부)은 반경방향을 따라 6개의 레이어를 이루며 슬롯(110) 내에 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 스테이터 코일(200)은 제1 구간(전압분담구간)(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(전압 분담 헤어핀)(300a)을 구비하고, 제1 구간(전압분담구간)(110a) 이후에 제2 구간(110b)에 배치되는 제2 헤어핀(300b)을 포함하여 구성된다.

슬롯(110)이 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 형성되므로, 제1 헤어핀(300a) 및 제2 헤어핀(300b)은 복수 개로 구비된다.

본 실시 예에서는, 전원 입력부(210)가 슬롯(110)의 방사상 외측에 위치되므로, 슬롯(110)의 반경방향 최외측에 위치되는 제8 레이어(118)와 제7 레이어(117)가 제1 구간(전압분담구간)(110a)을 형성한다.

제6 레이어(116), 제5 레이어(115), 제4 레이어(114), 제3 레이어(113), 제2 레이어(112) 및 제1 레이어(111)는 제2 구간(110b)을 형성한다.

제1 코일부(222U1)는 제1 구간(110a)에 배치되는 복수 개의 제1 헤어핀(300a)에 의해 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 구간(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(330a)의 전압분담률이 60%이상으로 설정될 수 있다.

또, 제1 코일부(222U1) 및 제2 코일부(222U2)는 제1 구간(110a)에 배치되는 복수 개의 제1 헤어핀(300a)에 의해 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 구간(110a)에 배치되는 제1 해어핀(330a)의 전압분담률이 50%이상으로 설정될 수 있다.

이에 의해, 스테이터(10)의 기동 시, 제1 구간(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(300a)은 비교적 높은 전압이 분담되고, 제2 구간(110b)에 배치되는 제2 헤어핀(300b)에는 제1 헤어핀(300a)에 비해 비교적 낮은 전압이 분담된다.

도 10은 헤어핀의 결합구조를 도시하는 사시도이다.

도 10에서는, 제1 구간(110a)에 배치되는 서로 다른 제1 헤어핀(300a) 사이의 결합구조가 도시된다. 결합구조를 명확히 도시하기 위하여, 제1 구간(110a)에 배치된 제1 헤어핀(300a)의 일부만이 도시되었고, 나머지는 생략되었다.

도 10을 참조하면, 제1 구간(110a)에서 돌출되어 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 멀어지는 방향으로 연장되는 돌출부(330a1, 330a2)가 도시된다. 상기 스테이터 코어(100)의 상기 일 측면은, 도 1에 도시된 방향을 기준으로, 상측면으로 정의될 수 있다.

반경방향으로 슬롯(110)의 최외측인 제8 레이어(118)에서는 제1 돌출부(330a1)가 돌출되어 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 멀어지는 방향으로 연장된다.

또한, 제8 레이어(118)의 방사상 내측에 위치되고 제8 레이어(118)와 인접하는 제7 레이어(117)에서는, 제2 돌출부(330a2)가 돌출되어 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 멀어지는 방향으로 연장된다.

제1 돌출부(330a1)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 구비된다. 또한, 제2 돌출부(330a2)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 구비된다.

다만, 도시된 실시 예에서는, 제1 돌출부(330a1)와 제2 돌출부(330a2)의 결합구조를 명확히 도시하기 위하여 각각 2개씩 도시되었고, 나머지는 생략되었다.

제1 돌출부(330a1)는 스테이터 코어(100)의 원주방향의 일 측으로 절곡되고 스테이터 코어(100)의 일 측면과 소정 각도를 이루며 연장된다. 그 후, 제1 돌출부(330a1)는 다시 축 방향으로 절곡되어 연장된다.

구체적으로, 제1 돌출부(330a1)는 스테이터 코어(100)의 일 측면과 소정 각도를 이루며 스테이터 코어(100)의 원주방향의 일 측으로 연장되는 제1 경사부(331a1)를 구비한다.

다시 말하면, 제1 경사부(331a1)는 상기 스테이터 코어(100) 일 측면과 소정 각도를 이루며 스테이터 코어(100)의 반 시계방향으로 연장된다.

또한, 제1 돌출부(330a1)는 제1 경사부(331a1)의 단부에서 축방향으로 절곡되어 연장되는 제1 결선부(333a1)를 구비한다.

또한, 제1 결선부(333a1)의 일 측 단부에는 소정 길이로 절연피복(303a1)이 제거된 제1 탈피부분(3330a1)이 형성된다.

제2 돌출부(330a2)는 스테이터 코어(100)의 원주방향의 타 측으로 절곡되고 스테이터 코어(100)의 일 측면과 소정 각도를 이루며 연장된다. 그 후, 제2 돌출부(330a2)는 다시 축 방향으로 절곡되어 연장된다.

구체적으로, 제2 돌출부(330a2)는 스테이터 코어(100)의 일 측면과 소정 각도를 이루며 스테이터 코어(100)의 원주방향의 타 측으로 연장되는 제2 경사부(331a1)를 구비한다.

다시 말하면, 제2 경사부(331a2)는 상기 스테이터 코어(100) 일 측면과 소정 각도를 이루며 스테이터 코어(100)의 시계방향으로 연장된다.

또한, 제2 돌출부(330a2)는 제2 경사부(331a2)의 단부에서 축방향으로 절곡되어 연장되는 제2 결선부(333a2)를 구비한다.

또한, 제2 결선부(333a2)의 일 측 단부에는 소정 길이로 절연피복(303a2)이 제거된 제2 탈피부분(3330a2)이 형성된다.

제1 돌출부(330a1)는 서로 다른 슬롯에서 돌출된 제2 돌출부(330a2)와 통전 가능하게 결합될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 서로 결합되는 제1 돌출부(330a1) 및 제2 돌출부(330a2)는 서로 12 슬롯 피치만큼 이격되어 배치된다. 어느 하나의 제1 돌출부(330a1)가 돌출된 슬롯(110)을 제1 슬롯이라고 하였을 경우, 어느 하나의 상기 제1 돌출부(330a1)와 결합되는 제2 돌출부(330a2)는 제13 슬롯에서 돌출된다.

제1 슬롯에서 돌출된 제1 돌출부(330a1)의 제1 경사부(331a1)는 원주방향의 일 측으로 연장되고, 상기 제1 경사부(331a1)에서 연장되는 제1 결선부(333a1)는 제7 슬롯의 일 측에 위치된다.

또한, 제13 슬롯에서 돌출된 제2 돌출부(330a2)의 제2 경사부(331a2)는 원주방향의 타 측으로 연장되고, 상기 제2 경사부(331a2)에서 연장되는 제2 결선부(333a2)는 제7 슬롯의 일 측에 위치된다.

여기서, 상기 제1 결선부(333a1)와 상기 제2 결선부(333a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 중첩되고, 상기 제1 결선부(333a1)의 제1 탈피부분(3330a1)과 상기 제2 결선부(333a2)의 제2 탈피부분(3330a2)이 서로 통전 가능하게 결합된다.

다시 말하면, 도체가 노출되는 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)이 서로 면 접촉되어 서로 통전 가능하게 결합된다. 일 실시 예에서, 제1 탈피부분(3330a1)과 제2 탈피부분(3330a2)은 용접에 의해 서로 통전 가능하게 결합될 수 있다.

상술한 과정에 의해 서로 연결되는 제1 돌출부(330a1) 및 제2 돌출부(330a2)는 코일 쌍(C)을 형성한다.

코일 쌍(C)은 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 구비된다. 여기서, 어느 하나의 코일 쌍(C)의 제1 경사부(331a1)는 다른 하나의 코일 쌍(C)의 제2 경사부(331a2)와 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 부분적으로 중첩될 수 있다.

도시된 도면에서는, 제1 헤어핀(300a)을 예로 들어 설명하였지만, 제2 구간(110b)에 배치되는 제2 헤어핀(300b)도 제1 헤어핀(300a)의 결합방법과 유사한 방법으로 결합될 수 있다.

구체적으로, 제2 헤어핀(300b)은 제6 레이어(116), 제4 레이어(114) 및 제2 레이어(112)에서 돌출되는 제1 돌출부(330b1) 및 제5 레이어(115), 제3 레이어(113) 및 제1 레이어(111)에서 돌출되는 제2 돌출부(330b2)를 구비한다.

즉, 제1 돌출부(330b1)와 제2 돌출부(330b2)는 제6 레이어(116) 내지 제1 레이어(111)에서 교호적으로 배치된다.

또, 제1 돌출부(330b1)는 제1 경사부(331b1) 및 제1 결선부(333b1)를 포함하고, 제2 돌출부(330b2)는 제2 경사부(331b2) 및 제2 결선부(333b2)를 포함한다.

제1 돌출부(330b1) 중 어느 하나와 제1 돌출부(330b1)의 방사상 내측에 위치되는 제2 돌출부(330b2) 중 어느 하나가 서로 결합되어 코일 쌍(C)을 형성한다.

예를 들어, 제6 레이어(116)에서 돌출되는 제1 돌출부(330b1) 중 어느 하나와 제5 레이어(115)에서 돌출되는 제2 돌출부(330b2) 중 어느 하나가 서로 결합되어 코일 쌍(C)을 형성한다.

제2 헤어핀(300b)의 코일 쌍(C)의 결합구조는 제1 헤어핀(300a)의 코일 쌍(C)의 결합구조에 대한 설명을 참조하여 이해될 수 있는 바, 이에 갈음한다.

도 11은 도 10의 헤어핀의 결합된 부분을 도시하는 정면도이다.

도 10을 참조하면, 두 코일 쌍(C)이 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접하여 배치된다.

두 코일 쌍(C1) 중 어느 하나의 제1 경사부(331a1)는 다른 하나의 제2 경사부(331a2)와 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 부분적으로 중첩된다. 반경방향으로 부분적으로 중첩된 부분은 중첩 영역(OL)으로 정의될 수 있다.

도시된 실시 예에서, 코일 쌍(C)은 제8 레이어(118)와 제7 레이어(117)에서 각각 돌출된 제1 돌출부(330a1)와 제2 돌출부(330a2)가 서로 결합되어 형성된다. 특히, 두 돌출부(330a1, 330a2)는 서로 결합되기 위해 더욱 인접되므로, 중첩 영역(OL)에서 코일 쌍(C) 중 어느 하나의 제1 경사부(331a1)와 다른 하나의 제2 경사부(331a2)는 반경방향으로 서로 인접하게 배치된다.

여기서, 인접한 두 코일 쌍(C)에 서로 다른 상의 전원이 입력되는 경우, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상의 전원이 입력되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)가 반경방향으로 서로 인접되므로 부분방전의 발생확률이 증가될 수 있다. 일 실시 예에서, 중첩 영역(OL)을 형성하는 두 코일 쌍(C) 중 어느 하나의 코일 쌍(C)에는 U상 전원이 입력되고, 다른 하나의 코일 쌍(C)에는 V상 전원이 입력될 수 있다.

또한, 전기차 구동 시스템의 고전압화에 따라, 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)에 인가되는 전압이 증가되어 고전압이 인가되면, 중첩 영역(OL)에서 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 증가될 수 있다.

나아가, 도시된 실시 예와 같이, 전압분담률이 상대적으로 높은 제1 영역(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(300a)의 중첩 영역(OL)에서는, 스테이터(10)의 기동 시 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 수 있다.

도시된 실시 예에서는, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접한 두 코일 쌍(C)만이 도시되며, 이에 의해 하나의 중첩 영역(OL)만이 발생된다.

다만, 본 발명의 따른 실시 예에서는, 코일 쌍(C)은 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 구비되고, 이에 의해 중첩 영역(OL)이 복수 개로 형성될 수 있다. 이와 관련하여 뒤에서 상세히 설명한다.

도 12는 도 11의 헤어핀을 XII-XII 선을 따라 절취한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 중첩 영역(OL)에서 서로 인접되는 코일 쌍(C)들의 단면이 도시된다.

상술한 바와 같이, 서로 다른 상의 전원이 인가되는 코일 쌍(C) 사이에는, 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 중첩되는 중첩 영역(OL)이 발생될 수 있다.

코일 쌍(C)을 형성하는 제1 돌출부(330a1)와 제2 돌출부(330a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접하게 위치되고, 이에 의해, 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접하게 위치된다.

중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)는 절연성을 갖는 절연피복(303a1, 303a2)를 각각 구비한다.

다만, 상술한 바와 같이, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상에 연결되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접되므로, 중첩 영역(OL)에서 부분방전의 발생확률이 증가될 수 있다.

또한, 인가되는 전압이 증가되어 고전압이 입력되는 경우, 중첩 영역(OL)에서 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 증가될 수 있다.

나아가, 전압분담률이 상대적으로 높은 제1 영역(110a)에 배치되는 제1 헤어핀(300a)의 중첩 영역(OL)에서는, 스테이터(10)의 기동 시 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 수 있다.

이러한 문제점을 고려하여, 제1 헤어핀(300a)에 구비되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에는, 중첩 영역(OL)에서 고전압 서지(surge)에 기인하는 부분 방전을 억제하는 절연부재(400)가 배치될 수 있다.

도 13은 도 1의 절연부재(400)의 사시도이다.

도 13을 참조하면, 제1 헤어핀(300a)의 중첩 영역(OL)에서 고전압 서지(surge)에 기인하는 부분 방전을 억제하는 제1 절연부재(400)가 도시된다.

제1 절연부재(400)는 환형 단면을 구비하고 스테이터 코어(100)의 축방향을 따라 소정 길이로 연장되어 형성된다.

일 실시 예에서, 제1 절연부재(400)는 절연성을 갖는 부재로 구비될 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 절연부재(400)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 연장되는 폐루프(closed-loop)형태로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 절연부재(400)는 스테이터 코어(100)의 반경방향 두께가 대략적으로 균일하게 형성될 수 있다.

제1 절연부재(400)는 코일 쌍(C)이 형성되기 전, 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 삽입되어 배치된다.

제1 절연부재(400)가 삽입되면, 제1 결선부(333a1)와 제2 결선부(333a2)가 통전 가능하게 결합되어 복수 개의 제1 헤어핀(300a)이 통전 가능하게 연결된다.

복수 개의 제1 헤어핀(300a)이 통전 가능하게 연결되어 제1 코일부가 형성될 수 있다. 구체적으로, U상 코일부(220U)의 제1 코일부(222U1), V상 코일부(220V)의 제1 코일부(미부호) 및 W상 코일부(220W)의 제1 코일부(미부호)가 형성될 수 있다.

서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이에는 복수 개의 중첩 영역(OL)이 형성된다.

상기 복수 개의 중첩 영역(OL)에서, 서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이가 제1 절연부재(400)에 의해 차단되므로, 서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이의 절연성능이 확보될 수 있다.

이를 통해, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이에 부분방전이 발생될 확률을 현저하게 저감시킬 수 있다.

또한, 고전압이 인가되는 경우, 서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이에서 부분 방전이 발생되는 것이 억제될 수 있다.

나아가, 스테이터(10)의 기동 시, 스테이터 코일(200) 중 전압분담률이 큰 제1 코일부 중, 서로 다른 상을 갖는 제1 코일부 사이에서 부분 방전이 발생되는 것이 억제될 수 있다.

도 14는 도 1의 스테이터 코어를 확대한 부분 사시도이다.

도 14를 참조하면, 제1 돌출부(330a1)와 제2 돌출부(330a2) 사이에 배치된 제1 절연부재(400)가 도시된다.

복수의 슬롯(110)의 제8 레이어(118)에서 제1 돌출부(330a1)가 돌출되고, 복수의 슬롯(110)의 제7 레이어(117)에서 제2 돌출부(330a2)가 돌출된다.

제1 돌출부(330a1) 및 제2 돌출부(330a2)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 형성된다.

어느 한 슬롯(110)에서 돌출된 제1 돌출부(330a1)와 다른 슬롯(110)에서 돌출된 제2 돌출부(330a2)가 서로 결합되어 코일 쌍(C)을 형성한다. 상기 어느 한 슬롯(110)과 상기 다른 슬롯(110)은 소정 간격만큼 이격된다. 일 실시 예에서, 상기 소정 간격은 12슬롯 피치일 수 있다.

코일 쌍(C)의 형성과정에 대한 설명은 도 10에서 상술하였으므로 이에 갈음하고, 구체적인 설명은 생략한다.

코일 쌍(C)은 서로 소정 간격만큼 이격되어 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 형성된다.

여기서, 복수 개의 코일 쌍(C) 중 어느 하나의 코일 쌍(C)의 제1 경사부(331a1)와 다른 하나의 코일 쌍(C)의 제2 경사부(331a2)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 부분적으로 중첩될 수 있다. 즉, 부분적으로 중첩된 중첩 영역(OL)이 형성될 수 있다.

또, 어느 하나의 코일 쌍(C)의 제1 경사부(331a1)는 복수 개의 다른 코일 쌍(C)의 제2 경사부(331a2)와 반경방향으로 부분적으로 중첩될 수 있다.

본 실시 예에서, 어느 하나의 코일 쌍(C)을 형성하는 제1 경사부(331a1) 및 제2 경사부(331a2)의 단부 사이는 12 슬롯 피치만큼 이격되어 있다. 이에 반해, 제1 탈피부분(3330a1)과 제2 탈피부분(3330a2)이 결합되어 형성되는 통전부(CCP)는, 다른 코일 쌍(C)의 통전부(CCP)와 1 슬롯 피치만큼 이격되어 있다.

이를 통해, 상기 제1 경사부(331a1) 및 상기 제2 경사부(331a2) 사이의 복수 개의 슬롯에서 다른 복수 개의 코일 쌍(C)의 제1 경사부(331a1) 및 제2 경사부(331a2)가 돌출될 수 있고, 이에 의해, 어느 하나의 코일 쌍(C)의 제1 경사부(331a1)는 복수 개의 다른 코일 쌍(C)의 제2 경사부(331a2)와 반경방향으로 부분적으로 중첩될 수 있다.

즉, 중첩 영역(OL)은 복수 개로 형성될 수 있다.

복수 개의 중첩 영역(OL)에서, 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이가 제1 절연부재(400)에 의해 차단된다.

구체적으로, 제1 절연부재(400)는 스테이터 코어(100)의 축 방향으로 소정 길이를 구비하고, 제1 절연부재(400)의 상기 소정 길이는 제1 절연부재(400)는 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이를 차단할 수 있는 길이로 형성될 수 있다.

즉, 제1 절연부재(400)는 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이를 차단하도록 구성될 수 있다.

즉, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 절연 성능이 확보될 수 있다.

이를 통해, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상에 연결되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 부분방전이 발생될 확률이 현저하게 저감될 수 있다.

또한, 고전압이 인가되는 경우, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상에 연결되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률을 현저하게 저감시킬 수 있다.

특히, 스테이터(10)의 기동 시, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상에 연결되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률을 현저하게 저감시킬 수 있다.

구체적으로, 스테이터(10)의 기동 시, 제1 영역(110a)에 배치되는 제1 경사부(331a1) 및 제2 경사부(331a2)의 사이에는 비교적 높은 전압이 분담된다.

이 경우, 중첩 영역(OL)에서 서로 다른 상에 연결되는 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 증가된다.

제1 절연부재(400)에 의해 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 절연 성능이 확보되므로, 스테이터(10)의 기동 시에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 현저하게 저감될 수 있다.

도 15는 도 14의 B영역을 도시하는 정면도이다.

도 15를 참조하면, 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2)가 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 중첩되어 형성되는 복수 개의 중첩 영역(OL)이 도시된다.

도시된 실시 예에서, 제1 절연부재(400)는 스테이터 코어(100)의 축 방향으로 소정 높이(L1)를 갖는다.

또한, 중첩 영역(OL) 중 스테이터 코어(100)에서 가장 멀도록 위치되는 부분과 경사부(331a1, 331a2) 중 스테이터 코어(100)에 가장 인접하는 부분은 소정 거리(L2)만큼 이격된다.

일 실시 예에서, 상기 소정 높이(L1)는 상기 소정 거리(L2)와 같거나 크게 형성될 수 있다.

이를 통해, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이가 차단될 수 있다.

그 결과, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 절연성능이 확보될 수 있다.

그 결과, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 현저하게 저감될 수 있다.

또, 복수 개의 중첩 영역(OL) 중 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 가장 멀도록 위치되는 부분은 스테이터 코어(100)의 일 측면과 제1 거리(D1)로 이격된다.

또한, 제1 절연부재(400)의 부분 중, 스테이터 코어(100)에서 가장 멀도록 위치되는 일 측과 스테이터 코어의 일 측면 사이는 제2 거리(D2)로 이격된다.

여기서, 제2 거리(D2)는 제1 거리(D1)와 같거나 크게 형성될 수 있다.

다시 말하면, 복수 개의 중첩 영역(OL) 중 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 가장 멀도록 위치되는 부분은, 스테이터 코어(100)에서 가장 멀도록 위치되는 일 측보다 스테이터 코어(100)에 인접하게 위치된다.

이를 통해, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이가 차단될 수 있다.

그 결과, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 절연성능이 확보될 수 있다.

그 결과, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이에 고전압 서지(surge)에 기인한 부분방전이 발생될 확률이 현저하게 저감될 수 있다.

도 16은 도 15의 절연부재(400)의 다른 실시 예를 도시하는 정면도이다.

도 16을 참조하면, 제1 절연부재(400)의 축 방향 높이(L1)는 상기 소정 거리(L2)와 동일하게 형성될 수 있다.

또, 제2 거리(D2)는 제1 거리(D1)와 동일하게 형성될 수 있다.

이를 통해, 모든 중첩 영역(OL)에서 제1 경사부(331a1)와 제2 경사부(331a2) 사이가 차단됨과 동시에 제1 절연부재(400)의 크기를 감소시킬 수 있다.

그 결과, 부분 방전의 발생이 억제됨과 동시에 제1 절연부재(400)의 제작비용이 절감될 수 있다.

그 결과, 부분 방전의 발생이 억제됨과 동시에 스테이터(10)의 제작비용이 절감될 수 있다.

도 17은 도 10의 헤어핀의 결합된 부분을 도시하는 정면도이다.

도 17을 참조하면, 원주방향을 따라 인접되는 두 코일 쌍(C)이 도시된다.

제1 헤어핀(300a)의 제1 돌출부(330a1) 중 어느 하나와 이로부터 소정의 슬롯 피치만큼 이격된 제2 돌출부(330a2)가 서로 결합되어 코일 쌍(C)을 형성한다. 일 실시 예에서, 상기 소정의 슬롯 피치는 12슬롯 피치일 수 있다.

코일 쌍(C)은 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 복수 개로 형성되고, 원주방향으로 인접되는 코일 쌍(C)의 각 통전부(CCP) 사이는 소정의 슬롯 피치만큼 이격된다. 일 실시 예에서, 상기 소정의 슬롯 피치는 1 슬롯 피치일 수 있다.

코일 쌍(C)이 결합 구조에 대한 구체적인 설명은 도 10에서 상술한 바, 이에 갈음한다.

스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP)에 서로 다른 전원이 인가될 수 있다. 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 가변되는 경우, 두 통전부(CCP)가 서로 가장 인접되는 취약부가 발생될 수 있다. 통전부(CCP)에서는 절연피복(303a)이 제거되어 절연성능이 저하되므로, 상기 취약부에서 방전에 의한 절연파괴가 발생될 확률이 증가될 수 있다.

이러한 점을 고려하여, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이의 거리는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

상기 두 통전부(CCP) 부분 중, 상기 서로 인접되는 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 같은 거리로 이격되어 위치되는 각 부분 사이의 최단 거리는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 두 통전부(CCP)에서, 상기 스테이터 코어(100)에서 축 방향으로 멀어지는 방향으로, 순차적으로 임의의 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 지정할 때, 각 부분 사이의 최단 거리는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

다시 말하면, 상기 제1 부분 사이의 최단 거리(LD1), 상기 제2 부분 사이의 최단 거리(LD2) 및 상기 제3 부분 사이의 최단 거리(LD3)는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP)는 서로 마주하는 대향면을 각각 구비하고, 상기 최단 거리(LD1, LD2, LD3)는 각각의 상기 대향면의 부분 중 축 방향으로 같은 높이에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리를 의미한다.

각 부분 사이의 최단 거리(LD1, LD2, LD3)의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 통전부(CCP)의 형성 시 발생될 수 있는 제작오차를 고려하여, 상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하로 설정될 수 있다.

또한, 일 실시 예에서, 바람직하게는, 상기 기 설정된 범위 값은 0.5mm 이하로 설정될 수 있다.

이를 통해, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 대략적으로 일정하게 형성되므로, 다른 부분보다 상대적으로 더욱 인접되는 취약부가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이에서 절연파괴가 발생될 가능성을 현저하게 저감시킬 수 있다.

상술한 내용을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 코일 쌍(C) 중, 어느 하나의 제2 경사부(331a2)와 다른 하나의 제1 경사부(331a1)는 서로 교차되어 반경방향으로 부분적으로 중첩된다.

부분적으로 중첩된 부분과 결선부(333a1, 333a2) 사이에서, 상기 제2 경사부(331a2)와 상기 제1 경사부(331a1) 사이는 중첩된 부분을 향할수록 점점 근접된다.

구체적으로, 상기 제2 경사부(331a2)의 만곡된 일 단(3310a2)과 상기 제1 경사부(331a1)의 만곡된 일 단(3310a1) 사이는 중첩된 부분을 향할수록 점점 근접된다.

다시 말하면, 일 위치에서 상기 제2 경사부(331a2)의 만곡된 일 단(3310a2)과 상기 제1 경사부(331a1)의 만곡된 일 단(3310a1) 사이의 최단 거리(H1)는, 상기 일 지점보다 중첩된 부분에서 멀어지는 다른 위치에서의 최단 거리(H2)보다 짧게 형성된다.

이에 반하여, 각각의 결선부(333a1, 333a2)는 각 경사부(331a1, 3331a2)에서 축 방향으로 서로 대략적으로 평행하게 연장 형성되므로, 서로 다른 지점에서 인접한 두 결선부(333a1, 333a2) 사이의 거리(H3, H4)는 대략적으로 동일하게 형성된다.

통전부(CCP)를 형성하는 각각의 탈피부분(3330a1, 3330a2)이 각 결선부(333a1, 333a2)를 포함하여 각 결선부(333a1, 333a2)까지 형성되는 경우, 인접한 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 과도하게 인접되는 취약부가 발생될 수 있다.

반면에, 통전부(CCP)를 형성하는 각각의 탈피부분(3330a1, 3330a2)이 각 결선부(333a1, 333a2)에 형성되는 경우, 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 대략적으로 일정하게 형성되어 취약부의 발생이 억제될 수 있다. 이에 의해, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이에서 절연파괴가 발생될 가능성을 현저하게 저감시킬 수 있다.

즉, 복수 개의 통전부(CCP) 중 원주방향으로 서로 인접한 두 통전부(CCP)의 부분 중, 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 같은 거리에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리(LD1, LD2, LD3)의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 과도하게 인접되는 취약부의 발생을 억제하고 절연파괴의 발생 가능성을 현저하게 저감시킬 수 있다.

일 실시 예에서, 통전부(CCP)의 형성 시 발생될 수 있는 제작오차를 고려하여, 상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하로 설정될 수 있다.

또한, 일 실시 예에서, 바람직하게는, 상기 기 설정된 범위 값은 0.5mm 이하로 설정될 수 있다.

도 18은 도 17의 통전부(CCP)가 최대길이로 형성된 상태를 도시하는 정면도이다.

도 18을 참조하면, 통전부(CCP)는 각 경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)가 끝나는 부분에서 상기 슬롯(110)으로부터 멀어지는 방향으로 연장 형성된다.

통전부(CCP)는 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)이 서로 결합되어 형성된다.

제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)이 각 결선부(333a1, 333a2)를 넘어 각 경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)까지 형성되는 경우, 서로 인접된 두 통전부(CCP) 사이의 거리가 과도하게 인접되는 취약부가 발생될 수 있다. 취약부의 발생에 대한 설명은 상술된 바, 이에 갈음한다.

따라서, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 각 결선부(333a1, 333a2)가 형성된 범위 내에 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 각 경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)가 끝나는 부분보다 슬롯(110)에서 멀어지도록 위치된다.

다시 말하면, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 각 경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)와 각 결선부(333a1, 333a2)가 연결되는 부분보다 슬롯(110)에서 멀어지도록 위치된다.

경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)와 각 결선부(333a1, 333a2)가 연결되는 부분은 취약부의 발생 여부를 결정하는 탈피 기준(SC)이 될 수 있다.

제1 탈피부분(3330a1)이 및 제2 탈피부분(3330a2)이 상기 탈피 기준(SC)보다 슬롯(110)에서 멀리 위치되는 경우, 취약부가 발생되는 것이 억제될 수 있다. 반면에, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)이 상기 탈피 기준(SC)보다 슬롯(110)에 인접하게 위치되는 경우, 취약부가 발생될 수 있다.

즉, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 탈피 기준(SC)보다 슬롯(110)에서 멀리 위치되는 것이 바람직하다.

다시 말하면, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 탈피 기준(SC)에 접하는 가상의 접선(TL)방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

도시된 실시 예에서는 최대길이로 형성된 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)이 도시된다. 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 각 경사부(331a1, 331a2)의 만곡된 단부(3310a1, 3310a2)가 끝나는 부분에서 상기 슬롯(110)으로부터 멀어지는 방향으로 연장 형성된다. 즉, 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)은 각 탈피기준(SC)에서 슬롯(110)으로부터 멀어지는 방향으로 연장 형성된다.

도 19는 도 17의 탈피부분의 다른 실시 예를 도시하는 정면도이다.

도시된 실시 예에서, 탈피부분(3330a1, 3330a2)은 도 17에 도시된 탈피부분(3330a1, 3330a2)에 비하여 짧은 길이로 형성된다.

통전부(CCP)를 형성하는 각 탈피부분(3330a1, 3330a2)는 제1 헤어핀(300a)에서 절연피복(303a)이 소정의 길이로 제거되어 형성된다. 상기 소정의 길이는 "탈피길이(SL)"로 정의될 수 있다.

절연피복(303a)이 제거되면 도체(301a)가 노출되어 절연성능이 저하되므로 탈피길이(SL)는 가능한 짧게 설정하여 도체(301a)가 노출되는 면적을 감소시키는 것이 바람직하다.

다만, 서로 다른 두 탈피부분(3330)은 소정의 온도에서 용접에 의해 서로 결합되므로, 탈피길이(SL)는 용접 시 발생될 수 있는 절연피복(303a)의 손상을 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 상기 소정의 온도는 "용접 온도"로 정의될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 용접 온도는 950 ℃ 이상의 고온일 수 있다.

도체(301a)의 외면을 감싸는 절연피복(303a)은 내열성, 전기절연성, 및 연신률이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 절연피복(303a)은 PI(Polyimide) 소재로 형성될 수 있다.

다만, 용접 온도가 과도하게 높게 형성되는 경우, 절연피복(303a)의 특성 변화가 발생되어 절연피복(303a)의 전기절연성이 손상되는 등의 문제가 발생될 수 있다. 일 실시 예에서, 500 ℃ 이상의 고온에서 절연피복(303a)의 특성 변화가 발생될 수 있다.

이러한 점을 고려하여, 탈피길이(SL)는 용접 온도에서 각 탈피부분(3330a1, 3330a2)과 인접한 절연피복(303a)의 손상 가능성을 고려하여 가능한 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 탈피길이(SL)는 용접 온도에서 용접 시 인접한 절연피복(303a)의 손상이 저감됨과 동시에 가능한 짧은 길이로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 900℃ 이상의 용접 온도에서 탈피길이(SL)는 4mm 이상 6mm 이하로 형성될 수 있다.

탈피길이(SL)가 4mm 이상 6mm 이하로 형성되는 경우, 900℃ 이상의 용접 온도에서 용접 시 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)과 인접되는 절연피복(303a)의 손상이 억제될 수 있다. 이를 통해, 용접 시 절연피복(303a)의 손상이 억제됨과 동시에 도체(301a)가 노출되는 면적을 저감시켜 통전부(CCP)의 절연성능을 향상시킬 수 있다.

또, 일 실시 예에서, 950℃ 이상의 용접 온도에서 탈피길이(SL)는 5mm 이상 7mm 이하로 형성될 수 있다.

탈피길이(SL)가 5mm 이상 7mm 이하로 형성되는 경우, 950℃ 이상의 용접 온도에서 용접 시 제1 탈피부분(3330a1) 및 제2 탈피부분(3330a2)과 인접되는 절연피복(303a)의 손상이 억제될 수 있다. 이를 통해, 용접 시 절연피복(303a)의 손상이 억제됨과 동시에 도체(301a)가 노출되는 면적을 저감시켜 통전부(CCP)의 절연성능을 향상시킬 수 있다.

도시된 도면에서는, 제1 헤어핀(300a)의 코일 쌍(C)을 예로 들어 설명하였으나, 상술한 탈피부분(3330a1, 3330a2)이 형성되는 위치 및 탈피길이(SL)는 제2 헤어핀(300b)의 코일 쌍(C)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 20은 헤어핀의 결합구조를 도시하는 사시도이다.

도 20을 참조하면, 복수 개의 코일 쌍(C)이 스테이터 코어(100)의 반경방향을 따라 복수 개로 구비된다.

복수 개의 상기 코일 쌍(C)은 제1 코일 쌍(C1), 제2 코일 쌍(C2), 제3 코일 쌍(C3) 및 제4 코일 쌍(C4)을 포함하고, 제1 코일 쌍(C1), 제2 코일 쌍(C2), 제3 코일 쌍(C3) 및 제4 코일 쌍(C4)은 스테이터 코어(100)의 반경방향 최외측에서 최 내측으로 순차적으로 배열된다.

구체적으로, 제8 레이어(118) 및 제7 레이어(117)에서 각각 돌출되는 제1 돌출부(330a1)와 제2 돌출부(330a2)가 서로 결합되어 제1 코일 쌍(C1)이 형성된다.

또, 제6 레이어(116) 및 제5 레이어(115)에서 각각 돌출되는 제1 돌출부(330b1)와 제2 돌출부(330b2)가 서로 결합되어 제2 코일 쌍(C2)이 형성된다.

또, 제4 레이어(114) 및 제3 레이어(113)에서 각각 돌출되는 제1 돌출부(330b1)와 제2 돌출부(330b2)가 서로 결합되어 제3 코일 쌍(C3)이 형성된다.

또, 제2 레이어(112) 및 제1 레이어(111)에서 각각 돌출되는 제1 돌출부(330b1)와 제2 돌출부(330b2)가 서로 결합되어 제4 코일 쌍(C4)이 형성된다.

제1 코일 쌍(C1)은 각 탈피부분(3330a1, 3330a2)이 결합되어 형성되는 제1 통전부(CCP1)를 구비하고, 제2 코일 쌍(C2) 내지 제3 코일 쌍(C3)은 각 탈피부분(3330b1, 3330b2)이 서로 결합되어 형성되는 제2 통전부(CCP2) 내지 제4 통전부(CCP4)를 구비한다.

제1 통전부(CCP1), 제2 통전부(CCP2), 제3 통전부(CCP3) 및 제4 통전부(CCP4)는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 중첩되도록 배치된다.

제1 통전부(CCP1) 내지 제4 통전부(CCP4) 중 서로 인접하는 두 통전부(CCP)에 서로 다른 상이 연결되는 경우 절연파괴가 발생될 위험이 있다. 이에 따라, 제1 통전부(CCP1) 내지 제4 통전부(CCP4) 중 서로 인접하는 두 통전부(CCP) 사이에는 두 통전부(CCP) 사이를 절연하도록 구성되는 제2 절연부재(500)가 구비될 수 있다.

도시된 실시 예에서는, 스테이터 코어(100)의 반경방향을 따라 4개의 코일 쌍(C)이 구비되나, 이는 스테이터 코어(100)의 크기 및 결선구조에 따라 변경될 수 있다.

도 21은 도 1의 절연부재(500)의 사시도이다. 도 22는 도 1의 스테이터 코어를 확대한 부분 사시도이다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 스테이터 코어(100의 반경방향으로 서로 인접되는 코일 쌍(C) 사이를 절연하도록 구성되는 제2 절연부재(500)가 도시된다.

제2 절연부재(500)는 복수 개로 구비된다. 복수 개의 제2 절연부재(500)는 제1 코일 쌍(C1)과 제2 코일 쌍(C2)의 사이, 제2 코일 쌍(C2)과 제3 코일 쌍(C3)의 사이 및 제3 코일 쌍(C3)과 제4 코일 쌍(C4)의 사이에 각각 구비될 수 있다.

제2 절연부재(500)는 환형 단면을 구비하고 스테이터 코어(100)의 축 방향을 따라 소정 길이로 연장되어 형성된다. 상기 소정 길이는 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접되는 통전부(CCP) 사이를 절연할 수 있는 길이일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 소정 길이는 코일 쌍(C)의 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 일 실시 예에서, 상기 소정 길이는 통전부(CCP)의 부분 중 스테이터 코어(100)의 일 측면에서 가장 먼 부분과 스테이터 코어(100)의 일 측면 사이의 거리보다 길게 형성될 수 있다.

이를 통해, 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접되는 코일 쌍(C) 사이에서 절연파괴가 발생될 가능성이 현저하게 저감될 수 있다.

일 실시 예에서, 제2 절연부재(500)는 절연성을 갖는 부재로 구비될 수 있다.

일 실시 예에서, 제2 절연부재(500)는 스테이터 코어(100)의 원주방향을 따라 연장되는 폐루프(closed-loop)형태로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 제2 절연부재(500)는 스테이터 코어(100)의 반경방향 두께가 대략적으로 균일하게 형성될 수 있다.

도 23은 도 22의 스테이터 코어를 상측에서 바라본 평면도이다.

도 23을 참조하면, 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 및 반경방향으로 복수 개로 구비되는 통전부(CCP)가 도시된다.

스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접되는 통전부(CCP) 사이에는 제2 절연부재(500)가 구비된다.

예를 들어, 제1 통전부(CCP1)와 제2 통전부(CCP2)의 사이, 제2 통전부(CCP2)와 제3 통전부(CCP3)의 사이 및 제3 통전부(CCP3)와 제4 통전부(CCP4)의 사이에는 제2 절연부재(500)가 각각 구비된다. 이를 통해, 스테이터 코어(100)의 반경방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이의 절연성능이 확보될 수 있다.

또, 통전부(CCP)는 중 스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP) 사이의 거리는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

스테이터 코어(100)의 원주방향으로 서로 인접되는 두 통전부(CCP)는 서로 마주하는 대향면을 각각 구비한다. 각각의 대향면의 부분 중 스테이터 코어(100)의 중심축에서 동일한 거리로 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리는 대략적으로 일정하게 형성될 수 있다.

원주방향으로 서로 인접되는 두 대향면의 부분 중, 스테이터 코어(100)의 중심축에서 제1 거리로 위치되는 제1 부분 사이의 최단거리(TD1)는 스테이터 코어(100)의 중심축에서 제2 거리로 위치되는 제2 부분 사이의 최단거리(TD2)와 대략적으로 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 원주방향으로 서로 인접되는 두 대향면의 부분 중 스테이터 코어(100)의 중심축에서 동일한 거리로 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리의 차이 값은 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 통전부(CCP)의 형성 시 발생될 수 있는 제작오차를 고려하여, 상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하로 설정될 수 있다.

또한, 일 실시 예에서, 바람직하게는, 상기 기 설정된 범위 값은 0.5mm 이하로 설정될 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 스테이터
100: 스테이터 코어
100a: 로터 수용공
102: 전기강판
110: 슬롯
110a: 제1 구간(전압분담구간)
110b: 제2 구간
111: 제1 레이어
112: 제2 레이어
113: 제3 레이어
114: 제4 레이어
115: 제5 레이어
116: 제6 레이어
117: 제7 레이어
118: 제8 레이어
120: 티스
200: 스테이터 코일
210: 전원 입력부
210W: W상 전원 입력부
210U: U상 전원 입력부
210V: V상 전원 입력부
220: 상별코일부
220W: W상 코일부
220W1: 제1W상 코일부
220W2: 제2W상 코일부
220W3: 제3W상 코일부
220W4: 제4W상 코일부
220U: U상 코일부
220U1: 제1U상 코일부
220U2: 제2U상 코일부
220U3: 제3U상 코일부
220U4: 제4U상 코일부
220V: V상 코일부
220V1: 제1V상 코일부
220V2: 제2V상 코일부
220V3: 제3V상 코일부
220V4: 제4V상 코일부
222U1: 제1 코일부
222U2: 제2 코일부
222U3: 제3 코일부
222U4: 제4 코일부
230: 중성선
300: 헤어핀
301: 도체
303: 절연피복
310: 연결부
320: 삽입부
330: 돌출부
331: 경사부
3310: 경사부의 일 단
333: 결선부
3330: 탈피부분
300a: 제1 헤어핀(전압분담 헤어핀)
300b: 제2 헤어핀
330a1: 제1 돌출부
331a1 제1 경사부
3310a1: 제1 경사부의 일단
333a1: 제1 결선부
3330a1: 제1 탈피부분
330a2: 제2 돌출부
331a2: 제2 경사부
3310a2: 제2 경사부의 일단
333a2: 제2 결선부
3330a2: 제2 탈피부분
330b1: 제1 돌출부
331b1 제1 경사부
3310b1: 제1 경사부의 일단
333b1: 제1 결선부
3330b1: 제1 탈피부분
330b2: 제2 돌출부
331b2: 제2 경사부
3310b2: 제2 경사부의 일단
333b2: 제2 결선부
3330b2: 제2 탈피부분
400: 제1 절연부재
500: 제2 절연부재
C: 코일 쌍
CCP: 통전부
SC: 탈피 기준
OL: 중첩부분

Claims (15)

1. 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 및
   상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터 코일을 포함하고,
   상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연피복을 구비하고,
   복수의 상기 헤어핀은,
   상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어의 일 측면에서 멀어지는 방향으로 돌출되고, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제1 탈피부분이 형성되는 제1 돌출부;
   상기 슬롯에서 상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 멀어지는 방향으로 돌출되고, 복수의 상기 제1 돌출부와 연결되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제2 탈피부분이 형성되는 제2 돌출부; 및
   상기 제1 탈피부분과 상기 제2 탈피부분이 서로 통전 가능하게 결합되어 형성되는 통전부를 포함하며,
   상기 통전부는 상기 스테이터 코어의 원주방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 형성되고,
   복수 개의 상기 통전부 중 원주방향으로 서로 인접한 두 통전부의 부분 중,
   상기 스테이터 코어의 상기 일 측면에서 같은 거리에 위치되는 각 부분 사이의 각 최단 거리의 차이 값이 기 설정된 범위 값 내에 포함되도록 형성되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기 설정된 범위 값은 1mm 이하인,
   회전 전기 기기의 스테이터.
3. 제1항에 있어서,
   복수의 상기 제1 돌출부는,
   상기 스테이터 코어의 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 일 측으로 연장되는 제1 경사부; 및
   상기 제1 경사부의 일 단과 연결되고, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되는 제1 결선부를 포함하고,
   복수의 상기 제2 돌출부는,
   상기 스테이터 코어의 상기 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 상기 일 측과 대향하는 타 측으로 연장되는 제2 경사부; 및
   상기 제2 경사부의 일 단과 연결되고, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되는 제2 결선부를 포함하는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 결선부와 연결되는 상기 제1 경사부의 상기 일 단은, 소정 곡률로 만곡되어 형성되고,
   상기 제2 결선부와 연결되는 상기 제2 경사부의 상기 일 단은, 소정 곡률로 만곡되어 형성되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 탈피부분은,
   상기 제1 경사부의 상기 일 단과 상기 제1 결선부가 연결되는 부분보다 상기 슬롯에서 멀어지도록 위치되고,
   상기 제2 탈피부분은,
   상기 제2 경사부의 상기 일 단과 상기 제2 결선부가 연결되는 부분보다 상기 슬롯에서 멀어지도록 위치되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제1 탈피부분은 상기 제1 결선부에 형성되고,
   상기 제2 탈피부분은 상기 제2 결선부에 형성되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은,
   결합 시 상기 절연피복의 손상이 저감되도록 미리 설정된 탈피길이로 형성되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
8. 제7항에 있어서,
   상기 미리 설정된 탈피길이는,
   4mm 이상 6mm 이하인,
   회전 전기 기기의 스테이터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 소정의 길이로 연장 형성되는,
   회전 전기 기기의 스테이터.
10. 제9항에 있어서,
    상기 소정의 길이는,
    5mm 이상 7mm 이하인,
    회전 전기 기기의 스테이터.
11. 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 및
    상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터 코일을 포함하고,
    상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연피복을 구비하며,
    상기 헤어핀은,
    상기 스테이터 코어의 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 일 측으로 연장되는 제1 경사부;
    상기 제1 경사부의 일 단에서 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제1 탈피부분이 형성되는 제1 결선부;
    상기 스테이터 코어의 상기 일 측면과 소정 각도를 이루며 상기 스테이터 코어의 원주방향의 상기 일 측과 대향하는 타 측으로 연장되는 제2 경사부;
    상기 제2 경사부의 일 단에서 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 일 측에 상기 절연피복이 제거된 제2 탈피부분이 형성되는 제2 결선부; 및
    상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분이 서로 결합되어 형성되는 통전부를 포함하는,
    회전 전기 기기의 스테이터.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은,
    결합 시 상기 절연피복의 손상이 저감되도록 미리 설정된 탈피길이로 형성되는,
    회전 전기 기기의 스테이터.
13. 제12항에 있어서,
    상기 미리 설정된 탈피길이는,
    4mm 이상 6mm 이하인,
    회전 전기 기기의 스테이터.
14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 탈피부분 및 상기 제2 탈피부분은, 상기 슬롯에서 멀어지는 방향으로 소정의 길이로 연장 형성되는,
    회전 전기 기기의 스테이터.
15. 제14항에 있어서,
    상기 소정의 길이는,
    5 mm 이상 7 mm 이하인,
    회전 전기 기기의 스테이터.

Images