KR20210116091A - 스테이터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20210116091A
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insulating
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junction
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신호준
성원정
박경재
이정민
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엘지마그나 이파워트레인 주식회사
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Abstract

본 발명은, 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 복수의 상기 슬롯에 삽입되어 상기 스테이터 코어에 권선되며, 두 개의 단부가 전기적으로 연결되어 하나의 접합부를 형성하는 복수의 스테이터 코일; 및 유전체로 이루어지며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부를 구비하며, 상기 개구부를 통해 각각의 상기 접합부에 삽입되어 상기 접합부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 인접하는 상기 접합부 간 이격 거리를 유지시키도록 이루어지는 절연부를 포함하는 스테이터를 개시한다.

Description

스테이터 및 그 제조 방법{STATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 접합되는 단부를 갖는 스테이터 코일을 구비하는 스테이터에 관한 것이다.
전동기는 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 장치를 의미한다. 일반적으로 전동기는, 하우징과, 하우징의 내부에 배치되는 스테이터와, 스테이터의 내측에 배치되어 스테이터에서 발생되는 자계에 의해 회전되도록 이루어지는 로터를 구비할 수 있다.
한편, 스테이터는, 스테이터 코어와 스테이터 코어에 각각 권선되는 복수의 스테이터 코일을 구비할 수 있다. 또한, 상기 스테이터 코일은 U자 형상으로 스테이터 코어상에 권선되어, 서로 인접하는 두 개의 단부를 구비할 수 있다. 그리고, 스테이터 코일의 두 개의 단부는 전기적 연결을 위해 용접되어 하나의 말단부를 형성할 수 있다.
그리고, 용접된 복수의 스테이터 코일의 말단부들은, 스테이터 코어의 반경 방향으로 소정 간격을 두고 서로 이격 배치될 수 있다. 여기에서, 상기 스테이터 코일의 말단부들은, 전동기의 고전압화에 따라, 상호 간 큰 전위차에 의한 서지(surge)에 의해 부분방전 현상이 발생할 수 있다.
이에 따라, 스테이터 코일의 말단부들 간에 발생하는 부분방전 현상을 방지하기 위하여, 스테이터 코일의 말단부들 간 상기 서지(surge)를 방지할 수 있는 최소한의 이격 거리를 확보하고, 스테이터 코일의 말단부들 간 설계된 이격 거리를 유지시킬 수 있는 방안이 고려될 수 있다.
또한, 종래의 스테이터의 경우, 스테이터 코일의 말단부들의 절연을 위하여 용접된 스테이터 코일의 말단부들에 에폭시(epoxy)를 형성시키는 공정을 포함하는 스테이터의 제조 공정이 제안된 바 있다. 하지만, 이와 같이, 스테이터 코일의 말단부들에 에폭시를 도포하는 공정의 경우, 액상 또는 분말 형태의 에폭시를 스테이터 코일의 말달부들에 각각 균일하게 형성시키는 것이 사실상 어려운 한편, 에폭시가 정상적으로 도포되지 못한 영역들이 발생하여, 스테이터의 동작 신뢰성을 저하시키는 문제점을 나타낸다.
본 발명의 일 목적은, 두 개의 단부가 접합되는 스테이터 코일의 말단부들 간 이격 거리를 유지시킬 수 있는 스테이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 스테이터 코일의 말단부들의 절연을 위해 스테이터 코일의 말단부상에 형성되는 절연 부분과 스테이터 코일의 말단부 간 결합 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있는 스테이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 종래의 스테이터의 제조 공정에 있어서, 스테이터 코일의 말단부들의 절연을 위한 에폭시 도포 공정을 배제할 수 있는 스테이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 스테이터는, 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어; 복수의 상기 슬롯에 삽입되어 상기 스테이터 코어에 권선되며, 두 개의 단부가 전기적으로 연결되어 하나의 접합부를 형성하는 복수의 스테이터 코일; 및 유전체로 이루어지며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부를 구비하며, 상기 개구부를 통해 각각의 상기 접합부에 삽입되어 상기 접합부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 인접하는 상기 접합부 간 이격 거리를 유지시키도록 이루어지는 절연부를 포함한다.
상기 개구부는 상기 절연부의 일측에 마련되고, 상기 절연부는, 상기 개구부가 마련되는 일측의 반대측이 막힌 형상을 갖도록 이루어질 수 있다.
상기 스테이터 코일은, 전류가 흐르며, 상기 스테이터 코일의 상기 두 개의 단부를 각각 형성하는 제1 도체와 제2 도체; 및 상기 접합부를 제외한 상기 제1 및 제2 도체의 나머지 일부를 각각 감싸 보호하도록 형성되는 피복부를 포함하고, 상기 절연부는, 상기 피복부의 일부를 덮도록 형성될 수 있다.
상기 절연부는, 상기 절연부의 내면으로부터 돌출 형성되고, 탄성 변형 가능하도록 이루어지는 지지부를 더 구비할 수 있다.
상기 지지부는, 상기 절연부가 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 피복부와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 피복부에 의해 가압되어 상기 피복부상에 지지되도록 이루어질 수 있다.
상기 지지부는, 상기 절연부가 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나에 의해 가압되어 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나상에 지지되도록 이루어질 수 있다.
상기 지지부는, 반구 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 지지부는, 상기 절연부의 내면상에서 상기 절연부의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다.
상기 절연부는, 서로 구획되며 상기 접합부에 삽입되는 복수의 수용공간을 더 구비하고, 상기 수용공간 중 상기 접합부를 감싸는 영역을 형성하는 제1 내경과, 상기 수용공간 중 상기 피복부를 감싸는 영역을 형성하는 제2 내경를 갖도록 형성되어, 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 피복부에 걸려 지지되도록 이루어질 수 있다.
절연부는, 서로 다른 종류의 상기 유전체로 이루어지는 제1 절연부와 제2 절연부로 이루어지고, 상기 제1 절연부는 상기 절연부의 어느 일부를 형성하고, 상기 제2 절연부는 상기 절연부의 다른 일부를 형성하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 절연부는, 상기 절연부의 내측을 형성하며, 제1 탄성력을 갖도록 이루어지고, 상기 제2 절연부는, 상기 절연부의 외측을 형성하며, 상기 제1 탄성력보다 작은 크기의 제2 탄성력을 갖도록 이루어질 수 있다.
상기 절연부는, 내면상에 마련되며, 접착제(adhesive)로 이루어지는 접착층을 더 구비할 수 있다.
상기 절연부는, 상면부를 형성하는 제1 부분; 및 측면부를 형성하는 제2 부분을 구비하고, 상기 제1 부분의 두께는 상기 제2 부분의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
상기 유전체는, 3 이상 5 이하의 유전율을 갖도록 이루어질 수 있다.
상기 유전체는, PI(polyimide), PAI(polyamideimide) 및 PEEK(polyetheretheketone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수의 상기 스테이터 코일은, 상기 스테이터 코어의 둘레를 따라 소정 간격을 두고 서로 이격 배치되고, 상기 절연부는, 복수의 상기 스테이터 코일의 상기 접합부를 모두 감싸도록, 링(ring) 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스테이터의 제조 방법은, 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일의 두 개의 단부를 용접하여 하나의 접합부를 형성하는 단계; 유전체로 이루어지며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부를 구비하는 절연부의 상기 개구부를 통해, 상기 절연부를 상기 접합부에 삽입시켜 고정하는 단계; 피막을 형성하는 도료를 상기 스테이터 코일에 함침시키는 단계; 및 상기 스테이터 코일에 함침된 상기 도료를 경화시키는 단계를 포함한다.
상기 스테이터 코일에 함침 및 경화되는 상기 도료는, 바니시(varnish)로 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
스테이터는, 두 개의 단부가 전기적으로 연결되어 하나의 접합부를 형성하는 스테이터 코일과, 일측에 마련되는 복수의 개구부를 통해 각각의 접합부에 삽입되어 접합부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되어 인접하는 복수의 접합부들 간 이격 거리를 유지시키도록 이루어지는 절연부를 포함한다. 여기에서, 절연부는, 유전체로 이루어지며, 서로 구획되는 복수의 수용공간들을 구비하고, 하나의 바디를 이루도록 형성된다.
이에 따라, 스테이터 코일의 접합부들 간 기설정된 이격 거리를 갖도록, 서로 구획 형성되는 복수의 수용공간을 갖는 절연부를, 절연부의 개구부들을 통해 스테이터 코일의 복수의 접합부들에 결합시키는 것으로, 스테이터 코일의 접합부들 간 기설정된 크기의 이격 거리를 안정적으로 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 스테이터 코일의 접합부들 간 서지(surge)에 의한 부분방전 현상을 방지하여, 스테이터의 동작 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 하나의 바디로 이루어지는 절연부에 의해, 스테이터 코일의 접합부에 절연부를 결합하는 조립 공정이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
아울러, 유전체로 이루어지며 스테이터 코일의 접합부에 삽입 결합되는 절연부에 의해, 종래의 스테이터 제조 공정상에 포함되어 있던, 스테이터 코일의 접합부들의 절연을 위한 에폭시 도포 공정을 배제할 수 있다. 또한, 종래의 에폭시 도포 공정에 의한 스테이터 코일의 접합부들에 대한 절연 방식보다, 접합부들상에 절연 영역을 보다 균일하게 형성할 수 있다. 결과적으로 스테이터 코어의 접합부들에 요구되는 절연 성능을 보다 안정적으로 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터에서 절연부가 분리된 모습을 보인 사시도이다.
도 1b는 도 1에 도시된 스테이터 코일의 단부에 절연부가 결합된 모습을 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스테이터 코일의 단부에 절연부가 결합된 모습을 확대하여 개념적으로 보인 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 절연부를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 3b는 도 1에 도시된 절연부를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 3b에 도시된 절연부의 일부를 확대하여 보인 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 스테이터 코일의 단부에 절연부가 결합된 모습을 보인 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 스테이터 코일의 단부에 결합되는 절연부의 구조를 설명하기 위하여, 절연부의 일부를 개념적으로 보인 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 절연부의 다른 일 예를 보인 개념도이다.
도 8은 도 6에 도시된 절연부의 또 다른 일 예를 보인 개념도이다.
도 9는 도 6에 도시된 절연부의 또 다른 일 예를 보인 개념도이다.
도 10은 도 6에 도시된 절연부의 또 다른 일 예를 보인 개념도이다.
도 11은 도 6에 도시된 절연부의 또 다른 일 예를 절연부의 하측에서 바라본 개념도이다.
도 12는 도 1에 도시된 스테이터의 제조 방법을 보인 흐름도이다.
이하, 본 발명에 관련된 스테이터(100)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이터(100)에서 절연부(130)가 분리된 모습을 보인 사시도이고, 도 1b는 도 1에 도시된 스테이터 코일(120)의 단부에 절연부(130)가 결합된 모습을 보인 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 스테이터 코일(120)의 단부에 절연부(130)가 결합된 모습을 확대하여 개념적으로 보인 도면이고, 도 3a는 도 1에 도시된 절연부(130)를 상측에서 바라본 사시도이며, 도 3b는 도 1에 도시된 절연부(130)를 하측에서 바라본 사시도이고, 도 4는 도 3b에 도시된 절연부(130)의 일부를 확대하여 보인 도면이며, 도 5는 도 1에 도시된 스테이터 코일(120)의 단부에 절연부(130)가 결합된 모습을 보인 개념도이고, 도 6은 도 1에 도시된 스테이터 코일(120)의 단부에 결합되는 절연부(130)의 구조를 설명하기 위하여, 절연부(130)의 일부를 개념적으로 보인 도면이다.
도 1a 내지 도 6을 참조하면, 스테이터(100)는, 스테이터 코어(110), 스테이터 코일(120) 및 절연부(130)를 포함한다.
스테이터 코어(110)는, 후술하는 복수의 스테이터 코일(120)이 권선되는 복수의 슬롯(111)을 구비한다. 스테이터 코어(110)의 내측에는 로터(rotor, 미도시)가 배치될 수 있다. 상기 로터는 스테이터(100)에서 발생하는 회전 자기장에 의해 일 방향으로 회전하도록 이루어질 수 있다.
스테이터 코일(120)은, 복수의 상기 슬롯(111)에 삽입되어 스테이터 코어(110)에 권선되고, 두 개의 단부가 전기적으로 연결되어 하나의 접합부(120a)를 형성하도록 이루어질 수 있다. 상기 접합부(120a)는 용접(welding)에 의해 구현될 수 있다. 스테이터 코일(120)은 복수로 구비될 수 있다. 스테이터(120) 코일(120)은 예를 들어 U자 형으로 성형되어 상기 스테이터 코어(110)에 권선될 수 있다. 스테이터 코일(120)의 상기 두 개의 단부는, 외부에 아무것도 씌우지 않은 형태인 나동(bare copper)으로 이루어질 수 있다.
스테이터 코일(120)은, 제1 도체(121a)와 제2 도체(121b) 및 피복부(122)를 포함할 수 있다.
제1 도체(121a)와 제2 도체(121b)는, 전기가 전달 가능한 소재로 이루어져, 전류가 흐르도록 형성되며, 스테이터 코일(120)의 상기 두 개의 단부를 각각 형성하도록 이루어질 수 있다.
피복부(122)는, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)를 제외한 상기 제1 및 제2 도체(121a,121b)의 나머지 일부를 각각 감싸 보호하도록 형성될 수 있다. 또한, 피복부(122)는 절연 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 복수의 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)들은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 스테이터 코어(110)의 반경 방향으로 소정 간격을 두고 서로 이격 배치되어 복수의 층(layer)를 형성할 수 있다. 여기에서, 스테이터 코어(110)의 서로 인접하는 접합부(120a)들 간에는 큰 전위차에 의한 서지(surge)에 의해 부분방전 현상이 발생할 수 있다.
상기 서지(surge)는 전력이나 전압이 짧은 시간에 다량 늘어난 후에 일정 시간 동안 감소되지 못할 때 나타나는 과도한 파형을 의미한다. 그리고, 이와 같이 전기나 전선 회로에 급격하게 전력이 흘러든 이후 제때 감소되지 못하였을 경우 과도한 파형으로 인해 이처럼 전기가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 스테이터(100)의 설계 시, 스테이터 코일(120)의 접합부들(120a) 간 상기 서지에 의한 부분방전 현상을 방지할 수 있는 최소한의 이격 거리(d)를 확보하고 이를 유지시키는 것에 대한 방안들이 필수적으로 고려되어야 한다.
스테이터 코일(120)의 접합부들(120a) 간에 요구되는 이격 거리(d)의 확보 및 유지와, 상기 접합부들(120)의 절연을 위하여 위하여 본 발명의 스테이터(100)는 절연부(130)를 포함한다.
절연부(130)는, 유전체로 이루어지고, 도시된 바와 같이 복수의 개구부(130a)를 구비한다. 절연부(130)의 상기 개구부(130a)는, 절연부(130)의 일측에 마련될 수 있다. 그리고, 절연부(130)는, 상기 개구부(130a)가 마련되는 일측의 반대측이 막힌 형상을 갖도록 이루어질 수 있다. 절연부(130)는, 서로 구획되며 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 삽입되는 복수의 수용공간들(130b)을 구비할 수 있다. 상기 개구부(130a)는 상기 수용공간들(130b)과 연통되게 형성될 수 있다. 그리고, 절연부(130)는 상기 개구부(130a)를 통해 각각의 상기 접합부(120a)에 삽입되어 상기 접합부(120a)의 적어도 일부를 감싸도록 형성된다.
절연부(130)에 마련되는 복수의 상기 수용공간들(130b)은, 서로 간 기설정된 간격을 갖도록 서로 구획되게 형성되어, 스테이터 코일(120)의 복수의 접합부들(120a) 중 인접하는 접합부들(120a) 간 소정 크기의 이격 거리(d)를 유지시키도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 유전체는, 전기가 통하지 않는 절연성을 가지고 있다. 상기 유전체는 예를 들어, 3 이상 5 이하의 유전율을 갖도록 이루어질 수 있다. 여기에서, 상기 유전체의 유전율이 3 미만인 경우에는 절연부(130)의 절연 성능을 상대적으로 높게 형성할 수 있으나, 절연부(130)의 구조를 구현하고 스테이터(100)에 적용하기 위한 소재로 적합하지 않다. 또한, 상기 유전체의 유전율이 5를 초과하는 경우, 절연부(130)에 요구되는 절연 성능을 확보하지 못하는 문제점을 나타낼 수 있다.
절연부(130)를 형성하는 상기 유전체는 예를 들어, PI(polyimide), PAI(polyamideimide) 및 PEEK(polyetheretheketone) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 스테이터 코일(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어(110)의 둘레를 따라 소정 간격을 주고 서로 이격 배치될 수 있다. 여기에서, 절연부(130)는, 복수의 상기 스테이터 코일(120)의 접합부들(120a)을 모두 감싸도록, 링(ring) 형상을 갖도록 형성되며, 하나의 바디로 이루어질 수 있다.
한편, 절연부(130)는, 제1 부분(131)과 제2 부분(132)을 구비할 수 있다.
제1 부분(131)은, 절연부(130)의 상면부를 형성하도록 이루어질 수 있다.
제2 부분(132)은, 절연부(130)의 측면부를 형성하도록 이루어질 수 있다.
여기에서, 제1 부분(131)의 두께(t1)는 제2 부분(132)의 두께(t2)보다 작게 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 및 제2 부분(130a,130b)의 구조에 의하면, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a) 간 서지(surge)에 의한 부분방전의 발생 가능한 영역이 넓은 절연부(130)의 측면부 두께(t2)를 상대적으로 두껍게하고, 상대적으로 상기 서지에 의한 부분방전의 발생 가능한 영역이 좁은 절연부(130)의 상면부 두께(t1)를 얇게 형성하여, 절연부(130)의 제조에 소요되는 재료비를 절감할 수 있다.
또한, 절연부(130)는, 스테이터 코일(120)의 상기 피복부(122)의 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 절연부(130)와 피복부(122)의 일부가 오버랩될 수 있다. 이와 같은 절연부(130)의 구조에 의하면, 절연부(130)가, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)와 상기 제1 및 제2 도체(121a,121b) 뿐만 아니라, 피복부(122)의 일부까지 더 감싸도록 형성되어, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)와 상기 제1 및 제2 도체(121a,121b)에 대한 절연성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 절연부(130)는, 서로 구획되며 상기 접합부(120a)에 삽입되는 복수의 상기 수용공간들(130b) 중 접합부(120a)를 감싸는 영역을 형성하는 제1 내경(i1)과, 상기 수용공간(130b) 중 피복부(122)를 감싸는 영역을 형성하는 제2 내경(i2)을 갖도록 형성될 수 있다. 여기에서, 절연부(130)는 접합부(120a)에 삽입된 상태에서 스테이터 코일(120)의 피복부(122)에 걸려 지지되도록 이루어질 수 있다. 제1 내경(i1)은 제2 내경(i2)보다 작게 형성될 수 있다.
이와 같은 절연부(130)의 구조에 의하면, 절연부(130)가 접합부(120a)에 삽입되어 결합 시, 절연부(130)의 결합된 상태가 기설정된 위치에서 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 절연부(130)를 접합부(120a)에 결합시키는 공정에서, 절연부(130)가 접합부(120a)에 과도하게 삽입됨에 따라 발생할 수 있는 절연부(130)의 손상 및/또는 접합부(120a)의 손상 가능성을 줄일 수 있다.
이하, 도 6에 도시된 절연부(130)의 다른 일 예들에 대하여 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 절연부(130)의 다른 일 예를 보인 개념도이고, 도 8은 도 6에 도시된 절연부(130)의 또 다른 일 예를 보인 개념도이며, 도 9는 도 6에 도시된 절연부(130)의 또 다른 일 예를 보인 개념도이고, 도 10은 도 6에 도시된 절연부(130)의 또 다른 일 예를 보인 개념도이며, 도 11은 도 6에 도시된 절연부(130)의 또 다른 일 예를 절연부(130)의 하측에서 바라본 개념도이다.
먼저 도 7을 참조하면, 절연부(130)는, 접착층(134)을 더 구비할 수 있다.
접착층(134)은, 도 7에 도시된 바와 같이 절연부(130)의 내면상에 마련되고, 접착제(adhesive)로 이루어질 수 있다. 접착층(134)은, 절연부(130)가 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 삽입된 상태에서, 맞닿는 접합부(120a), 제1 및 제2 도체(121a,121b), 피복부(122)에 접착 고정되도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 절연부(130)가 접합부(120a)에 삽입되어 결합 시, 절연부(130)의 결합된 상태를 보다 안정적으로 유지시킬 수 있다. 접착층(134)은, 액상 또는 분발 등의 고체 형태로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 절연부(130)는, 서로 다른 종류의 상기 유전체로 이루어지는 제1 절연부(130')와 제2 절연부(130")로 이루어질 수 있다. 여기에서, 제1 절연부(130')는 절연부(130)의 어느 일부를 형성하고, 상기 제2 절연부(130")는 절연부(130)의 다른 일부를 형성하도록 이루어질 수 있다. 이와 같은, 제1 및 제2 절연부(130',130")의 구성에 의하면, 한 종류의 상기 유전체로 이루어지는 절연부(130)와 비교할 때, 보다 다양한 절연 특성을 갖는 절연부(130)를 구현할 수 있다.
한편, 제1 절연부(130')는, 상기 절연부(130)의 내측을 형성하며, 제1 탄성력을 갖도록 이루어지고, 제2 절연부(130")는, 상기 절연부(130)의 외측을 형성하며, 상기 제1 탄성력보다 작은 크기의 제2 탄성력을 갖도록 이루어질 수 있다.
이에 따라, 접합부(120a)를 형성하는 일부 스테이터 코일(120)의 단부들의 휘어진 정도가 서로 다르거나, 접합부(120a)의 형상이 일부 다르게 형성될 경우, 스테이터 코일(120)의 단부 또는 접합부(120a)와 접하는 제1 절연부(130')가 탄성 변형 되어, 절연부(130)의 상기 접합부(120a)에 대한 결합이 걸림 현상 없이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 아울러, 제2 절연부(130")는, 제1 절연부(130')보다 상대적으로 탄성력의 크기가 작은 반면 외부의 충격 등으로부터, 절연부(130)의 내측에 배치되는 스테이터 코일(120)의 단부 및/또는 접합부(120a)를 보호하여, 스테이터 코일(120)의 단부 및/또는 접합부(120a) 손상을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 절연부(130)는 지지부(133)를 더 구비할 수 있다.
지지부(133)는, 절연부(130)의 내면으로부터 돌출 형성되며, 탄성 변형 가능하도록 이루어질 수 있다. 한편, 지지부(133)는 복수로 구비될 수 있다. 그리고, 지지부(133)는, 반구 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 복수의 지지부(133)는 절연부(130)의 내면상에서 기설정된 간격을 두고 서로 이격 배치될 있다.
또한, 지지부(133)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 절연부(130)의 내면상에서 절연부(130)의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다.
그리고, 지지부(133)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 절연부(130)가 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 삽입된 상태에서, 상기 피복부(122)와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 피복부(122)에 의해 가압되어 상기 피복부(122)상에 지지되도록 이루어질 수 있다.
이와 달리, 지지부(133)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 절연부(130)가 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 삽입된 상태에서, 제1 도체(121a) 및 제2 도체(121b)중 적어도 어느 하나와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도체(121a,121b) 중 적어도 어느 하나에 의해 가압되어 제1 및 제2 도체(121a,121b) 중 적어도 어느 하나상에 지지되도록 이루어질 수 있다. 지지부(133)는 복수로 구비될 수 있다. 그리고, 복수의 지지부(133)는, 절연부(130)의 서로 다른 높이상에 배치될 수 있다. 복수의 지지부(133)는 서로 다른 크기를 갖도록 이루어질 수 있다.
이와 같은 지지부(133)의 구성에 의하면, 절연부(130)가 접합부에(120a)에 결합된 상태에서, 절연부(130)의 결합된 상태를 보다 안정적으로 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 스테이터(100)에 충격이 가해지거나, 진동이 발생하는 경우에도 절연부(130)와 접합부(120a)의 결합된 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 스테이터(100)를 제조하는 방법에 대하여 도 1 내지 도 11과 함께 도 12를 더 참조하여 설명한다.
도 12는 도 1에 도시된 스테이터(100)의 제조 방법을 보인 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 스테이터(100)의 제조 방법은, 스테이터 코일(120)의 두 개의 단부를 용접하여 하나의 접합부(120a)를 형성하는 단계(S100)와, 절연부(130)를 접합부(120a)에 삽입시켜 고정하는 단계(S200)와, 도료를 스테이터 코일(120)에 함침시키는 단계(S300)와, 스테이터 코일(120)에 함침된 상기 도료를 경화시키는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 스테이터(100)의 제조 방법은, 먼저, 스테이터(100)의 스테이터 코어(110)에 권선되는 복수의 스테이터 코일(120)의 각각에 구비되는 두 개의 단부 용접하여 하나의 접합부(120a)를 형성한다. 여기에서, 스테이터(120) 코일(120)은 U자 형으로 성형되어 상기 스테이터 코어(110)에 권선될 수 있다. 또한, 스테이터 코일(120)의 상기 두 개의 단부는, 외부에 아무것도 씌우지 않은 형태인 나동(bare copper)으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 유전체로 이루어며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부들(130a)을 구비하는 절연부(130)의 상기 개구부(130a)를 통해, 절연부(130)를 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 삽입시켜 고정한다.
이어서, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 절연부(130)가 결합된 상태에서, 피막을 형성하는 도료를 스테이터 코일(120)에 함침시킨다. 여기에서, 상기 도료는 바니시(varnish)로 이루어질 수 있다. 상기 도료는, 스테이터 코일(120) 뿐만 아니라, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 결합된 절연부(130)의 외면상에도 함침될 수 있다.
다음으로, 스테이터 코일(120)에 함침된 상기 도료를 경화시킨다.
이와 같은, 스테이터(100)의 제조 공정의 경우, 종래의 스테이터 제조 공정상에 포함되어 있던, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)의 절연을 위한 에폭시(epoxy) 도포 공정을 배제할 수 있다. 이에 따라, 스테이터(100)의 제조 공정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
참고로, 종래의 스테이터(100)의 제조 공정에 포함된 상기 에폭시 도포 공정은, 스테이터 코일(120)의 두 개의 단부를 용접하여 하나의 접합부(120a)를 형성하는 단계(S100) 이후, 상기 도료를 스테이터 코일(120)에 함침시키는 단계(S300)와, 스테이터 코일(120)에 함침된 상기 도료를 경화시키는 단계(S400)를 수행하고, 이후, 스테이터 코일(120)의 접합부(120a)에 대하여 이루어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수의 슬롯을 구비하는 스테이터 코어;
    복수의 상기 슬롯에 삽입되어 상기 스테이터 코어에 권선되며, 두 개의 단부가 전기적으로 연결되어 하나의 접합부를 형성하는 복수의 스테이터 코일; 및
    유전체로 이루어지며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부를 구비하며, 상기 개구부를 통해 각각의 상기 접합부에 삽입되어 상기 접합부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 인접하는 상기 접합부 간 이격 거리를 유지시키도록 이루어지는 절연부를 포함하는 스테이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 절연부의 일측에 마련되고,
    상기 절연부는, 상기 개구부가 마련되는 일측의 반대측이 막힌 형상을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터 코일은,
    전류가 흐르며, 상기 스테이터 코일의 상기 두 개의 단부를 각각 형성하는 제1 도체와 제2 도체; 및
    상기 접합부를 제외한 상기 제1 및 제2 도체의 나머지 일부를 각각 감싸 보호하도록 형성되는 피복부를 포함하고,
    상기 절연부는, 상기 피복부의 일부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연부는,
    상기 절연부의 내면으로부터 돌출 형성되고, 탄성 변형 가능하도록 이루어지는 지지부를 더 구비하는 스테이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 절연부가 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 피복부와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 피복부에 의해 가압되어 상기 피복부상에 지지되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 절연부가 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나와 마주하는 위치에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나에 의해 가압되어 상기 제1 및 제2 도체 중 적어도 어느 하나상에 지지되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는, 반구 형태를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 절연부의 내면상에서 상기 절연부의 둘레를 따라 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 절연부는, 서로 구획되며 상기 접합부에 삽입되는 복수의 수용공간을 더 구비하고, 상기 수용공간 중 상기 접합부를 감싸는 영역을 형성하는 제1 내경과, 상기 수용공간 중 상기 피복부를 감싸는 영역을 형성하는 제2 내경를 갖도록 형성되어, 상기 접합부에 삽입된 상태에서 상기 피복부에 걸려 지지되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  10. 제1항에 있어서,
    절연부는, 서로 다른 종류의 상기 유전체로 이루어지는 제1 절연부와 제2 절연부로 이루어지고,
    상기 제1 절연부는 상기 절연부의 어느 일부를 형성하고,
    상기 제2 절연부는 상기 절연부의 다른 일부를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 절연부는, 상기 절연부의 내측을 형성하며, 제1 탄성력을 갖도록 이루어지고,
    상기 제2 절연부는, 상기 절연부의 외측을 형성하며, 상기 제1 탄성력보다 작은 크기의 제2 탄성력을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는, 내면상에 마련되며, 접착제(adhesive)로 이루어지는 접착층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 절연부는,
    상면부를 형성하는 제1 부분; 및
    측면부를 형성하는 제2 부분을 구비하고,
    상기 제1 부분의 두께는 상기 제2 부분의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 유전체는, 3 이상 5 이하의 유전율을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유전체는, PI(polyimide), PAI(polyamideimide) 및 PEEK(polyetheretheketone) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  16. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 스테이터 코일은, 상기 스테이터 코어의 둘레를 따라 소정 간격을 두고 서로 이격 배치되고,
    상기 절연부는, 복수의 상기 스테이터 코일의 상기 접합부를 모두 감싸도록, 링(ring) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터.
  17. 스테이터 코어에 권선되는 스테이터 코일의 두 개의 단부를 용접하여 하나의 접합부를 형성하는 단계;
    유전체로 이루어지며, 하나의 바디로 이루어지고, 복수의 개구부를 구비하는 절연부의 상기 개구부를 통해, 상기 절연부를 상기 접합부에 삽입시켜 고정하는 단계;
    피막을 형성하는 도료를 상기 스테이터 코일에 함침시키는 단계; 및
    상기 스테이터 코일에 함침된 상기 도료를 경화시키는 단계를 포함하는 스테이터의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스테이터 코일에 함침 및 경화되는 상기 도료는, 바니시(varnish)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테이터의 제조 방법.
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