KR20210121582A - 코일 권선 모터 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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최진우
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Abstract

링 형상의 단면이 길이 방향으로 연장되고, 내부에 복수 개의 치가 원주 방향으로 서로 이격된 상태로 배치되며, 복수 개의 치 사이에 복수 개의 슬롯이 형성된 스테이터 코어; 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 상태로 복수 개의 슬롯에 삽입되어 스테이터 코어에 권선된 코일; 및 치의 내측 단부에 결합된 슈가 포함되고, 스테이터 코어의 내부에 위치된 상태로 스테이터 코어와 일체로 결합된 결합 코어;를 포함하는 코일 권선 모터가 소개된다.

Description

코일 권선 모터 및 이를 제조하는 방법 {COIL WINDED MOTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 코일 권선 모터 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 헤어핀 형태의 코일이 권선된 모터와 그 모터를 제조하는 방법에 관한 것이다.
온실가스 저감 규제 시행과 자동차의 연비 향상에 대한 국제적인 요구에 맞춰, 자동차 산업 분야에서는 전기 모터를 이용하여 구동력을 발생시키는 친환경 자동차 관련 부품의 연구 개발 및 실용화가 활발히 진행되고 있다.
특히, 중량 감소 및 내부 공간의 확보를 위하여 구동 모터에 헤어핀 형태의 코일을 적용함으로써 모터의 점적률을 향상시키는 기술이 개발되고 있다. 헤어핀 형태의 코일을 적용하는 경우 모터의 효율 및 출력 밀도가 향상되는 효과가 발생하지만, 제조 및 품질 관리에 어려움이 존재한다.
종래 기술에 따르면, 각형 단면을 갖는 코일이 U자 또는 V자 형상으로 성형됨으로써 헤어핀이 형성되고, 헤어핀은 모터의 스테이터 코어에 형성된 슬롯에 삽입된 상태로 단부가 트위스트되며, 트위스트된 헤어핀의 단부가 용접에 의해 연결됨으로써 구동 모터가 제조되었다.
다만, 이러한 제조방법에 따르면 헤어핀 권선의 절차가 복잡하고, 이에 따라 제조에 소요되는 시간이 오래 걸리며, 용접 불량에 따른 불량율이 높은 문제가 있었다.
이를 해결하기 위하여, 헤어핀이 권선된 상태로 스테이터 코어의 슬롯에 삽입시키는 방법이 시도되었으나 스테이터 코어의 슈와의 간섭이 발생하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2018-0028767 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 슈가 형성된 스테이터 코어에 연속된 헤어핀 형태의 코일이 권선된 모터와 그 모터를 제조하는 방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코일 권선 모터는 링 형상의 단면이 길이 방향으로 연장되고, 내부에 복수 개의 치가 원주 방향으로 서로 이격된 상태로 배치되며, 복수 개의 치 사이에 복수 개의 슬롯이 형성된 스테이터 코어; 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 상태로 복수 개의 슬롯에 삽입되어 스테이터 코어에 권선된 코일; 및 치의 내측 단부에 결합된 슈가 포함되고, 스테이터 코어의 내부에 위치된 상태로 스테이터 코어와 일체로 결합된 결합 코어;를 포함한다.
코일은 일부가 스테이터 코어의 길이 방향 외측으로 연장되고, 스테이터 코어의 길이 방향 외측에서 동일한 슬롯 또는 인접한 슬롯으로 연속되도록 절곡된 상태로 스테이터 코어에 삽입될 수 있다.
결합 코어의 슈는 결합된 치의 내측 단부에서 슬롯의 내측으로 연장될 수 있다.
결합 코어는 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈를 포함하고, 복수 개의 슈는 결합 코어의 원주 방향으로 배치될 수 있다.
복수 개의 슈는 연장된 길이 방향의 일부 또는 전부에서 인접한 슈와 원주 방향으로 연결될 수 있다.
결합 코어에는 인접한 슈 사이를 서로 원주 방향으로 연결시키는 연결부가 더 포함되고, 연결부는 내측 또는 외측으로 만입되어 슈보다 상대적으로 두께가 얇게 형성될 수 있다.
결합 코어는 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈를 포함하고, 연결부는 복수 개의 슈의 길이 방향으로 연장된 일부 구간에만 형성되고, 복수 개의 슈의 나머지 구간에서는 인접한 슈와 원주 방향으로 서로 이격될 수 있다.
슈에는 치 방향으로 돌출된 결합돌기가 형성되고, 치에는 내측 방향으로 만입된 결합홈이 형성되며, 슈의 결합돌기가 치의 결합홈에 압입되어 결합될 수 있다.
결합 코어는 스테이터 코어가 연장된 길이 방향으로 연장되되, 스테이터 코어의 길이 방향으로 일부 구간에서만 스테이터 코어에 결합될 수 있다.
치의 내측 단부는 결합 코어가 결합된 스테이터 코어의 일부 구간보다 결합 코어가 결합되지 않은 나머지 구간에서 스테이터 코어의 내측으로 더 연장될 수 있다.
결합 코어는 복수 개의 슈가 원주 방향으로 연속되어 배치됨으로써 원주 방향으로 연장된 링 형상일 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코일 권선 모터를 제조하는 방법은 복수 개의 치 및 그 사이에 복수 개의 슬롯이 형성된 스테이터 코어를 형성하는 단계; 스테이터 코어의 복수 개의 슬롯에 연속적으로 권선된 코일을 삽입시키는 단계; 및 치의 내측 단부에 슈를 결합시킴으로써 스테이터 코어의 내부에 결합 코어를 일체로 결합하는 단계;를 포함한다.
결합 코어를 일체로 결합하는 단계에서는, 스테이터 코어와 결합 코어가 서로 상이한 온도인 상태로 스테이터 코어에 결합 코어를 삽입할 수 있다.
슈에는 치 방향으로 돌출된 결합돌기가 형성되고, 치에는 내측 방향으로 만입된 결합홈이 형성되며, 결합 코어를 일체로 결합하는 단계에서는, 스테이터 코어를 가열하거나 결합 코어를 냉각시킨 상태로 슈의 결합돌기를 치의 결합홈에 압입하여 결합할 수 있다.
코일을 삽입시키는 단계에서는, 스테이터 코어를 가열한 상태로 연속적으로 권선된 코일을 복수 개의 슬롯에 삽입시킬 수 있다.
본 발명의 코일 권선 모터 및 이를 제조하는 방법에 따르면, 스테이터 코어에 연속적으로 연결된 권선을 삽입함으로써 용접 공정을 생략할 수 있어 용접 불량에 따른 불량률을 감소시키는 효과를 갖는다.
또한, 스테이터 코어에 슈가 형성된 결합 코어를 결합함에 따라 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 향상시키고, 모터의 토크 리플 및 코깅 토크를 저감시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 권선 모터의 단면도를 도시한 것이다.
도 2 내지 5를 더 참조하면, 결합 코어에 포함된 복수 개의 슈는 연장된 길이 방향의 일부 또는 전부에서 인접한 슈와 원주 방향으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합코어가 결합된 스테이터 코어가 평면으로 전개된 상태의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합코어가 결합된 스테이터 코어의 길이 방향 단면도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 권선 모터를 제조하는 방법의 순서도를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(20) 권선 모터의 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(20) 권선 모터는 링 형상의 단면이 길이 방향으로 연장되고, 내부에 복수 개의 치(12)가 원주 방향으로 서로 이격된 상태로 배치되며, 복수 개의 치(12) 사이에 복수 개의 슬롯(13)이 형성된 스테이터 코어(10); 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 연장된 상태로 복수 개의 슬롯(13)에 삽입되어 스테이터 코어(10)에 권선된 코일(20); 및 치(12)의 내측 단부에 결합된 슈(31)가 포함되고, 스테이터 코어(10)의 내부에 위치된 상태로 스테이터 코어(10)와 일체로 결합된 결합 코어(30);를 포함한다.
여기서, 코일(20) 권선 모터는 차량용 구동 모터에 적용되는 모터일 수 있으나, 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
스테이터 코어(10)는 모터의 고정자 코어를 의미하는 것으로, 링 형상의 요크(11)에 내측으로 연장된 복수 개의 치(12)가 형성된 것이다. 복수 개의 치(12)는 서로 이격되도록 배치(12)되며, 이격된 복수 개의 치(12) 사이에 각각 슬롯(13)이 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 스테이터 코어(10)는 각각의 치(12) 및 치(12)의 외측에 형성된 요크(11)가 복수 개로 분할될 수 있다. 즉, 분할형 스테이터 코어(10)가 후술하는 코일(20)의 외측에서 각각 삽입됨으로써 코일(20)이 스테이터 코어(10)에 권선될 수 있다.
요크(11)와 결합된 각각의 치(12)는 코일(20)의 외측에서 삽입됨에 따라 인접한 치(12)와 이격된 거리가 가까워질 수 있고, 분할형 스테이터 코어(10)가 결합된 상태로 스테이터 코어(10)의 외측에는 스테이터 코어(10)를 외측에서 감싸는 서포트링이 더 포함될 수 있다.
코일(20)은 단면이 원형일 수도 있으나, 단면이 각형으로 제작될 수 있다. 즉, 코일(20)은 단면이 사각형 등의 다각형으로 형성되어 길이 방향으로 연장된 헤어핀 타입의 코일(20)일 수 있다.
코일(20)은 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 연장된 상태로 복수 개의 슬롯(13)에 삽입됨으로써 스테이터 코어(10)에 권선될 수 있다.
종래에는 직선으로 연장된 코일(20) 세그먼트 또는 U자 (또는 V자)로 절곡된 약 100 ~ 150 개의 헤어핀 코일(20) 세그먼트를 복수 개의 슬롯(13)에 삽입한 상태로 트위스트 및 용접함으로써 권선하였다.
본 발명에서는 헤어핀 타입의 코일(20)이 연속적으로 권선된 상태로 고정자 코어의 슬롯(13)에 삽입함으로써 스테이터 코어(10)에 코일(20)을 권선할 수 있고, 이에 따라 트위스트 또는 용접 등의 추가 공정을 생략할 수 있다.
결합 코어(30)에는 스테이터 코어(10)에 포함된 치(12)의 내측 단부에 결합되는 슈(31)가 포함될 수 있다. 슈(31)는 치(12)의 내측 단부에 결합되면서 치(12)의 외측으로 연장됨으로써 슬롯(13)의 내측까지 연장될 수 있다.
즉, 결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)와 분리된 상태로 제조되고, 연속적으로 연결되도록 권선된 코일(20)이 스테이터 코어(10)에 삽입된 이후에 결합 코어(30)가 스테이터 코어(10)의 내부에 일체로 결합되는 구성이다.
이에 따라, 스테이터 코어(10)에 연속적으로 연결된 권선을 삽입함으로써 용접 공정을 생략할 수 있어 용접 불량에 따른 불량률을 감소시키는 효과를 갖는다.
또한, 스테이터 코어(10)에 슈(31)가 형성된 결합 코어(30)를 결합함에 따라 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 향상시키고, 모터의 토크 리플 및 코깅 토크를 저감시키는 효과를 갖는다.
추가로, 회전자(로터) 코어와 코일(20) 사이의 커패시턴스(capacitance)가 저감됨에 따라 회전자 코어와 결합되는 샤프트에 축전압이 감소되는 효과를 갖는다.
코일(20)은 일부가 스테이터 코어(10)의 길이 방향 외측으로 연장되고, 스테이터 코어(10)의 길이 방향 외측에서 동일한 슬롯(13) 또는 인접한 슬롯(13)으로 연속되도록 절곡된 상태로 스테이터 코어(10)에 삽입될 수 있다.
코일(20)은 스테이터 코어(10)가 연장된 길이 방향으로 연장되며, 스테이터 코어(10)의 상방 및 하방으로 연장되고, 스테이터 코어(10)의 외측에서 절곡되어 다시 동일한 슬롯(13) 또는 인접한 슬롯(13)으로 연장될 수 있다.
코일(20)은 하나의 슬롯(13)에 스테이터 코어(10)의 반경 방향으로 4개, 6개 또는 8개 등 복수 횟수로 삽입되면서 인접한 슬롯(13)으로 연결되도록 스테이터 코어(10)에 권선될 수 있다.
즉, 본 발명의 코일(20)은 스테이터 코어(10)에 삽입된 상태로 연결되도록 용접되는 것이 아닌 연속적으로 연장되도록 권선된 상태로 스테이터 코어(10)에 삽입될 수 있다.
결합 코어(30)의 슈(31)는 결합된 치(12)의 내측 단부에서 슬롯(13)의 내측으로 연장될 수 있다.
슈(31)는 결합 코어(30) 또는 스테이터 코어(10)의 원주 방향으로 연장된 형상으로 치(12)의 내측 단부에서 원주 방향의 양측으로 연장되어 슬롯(13)의 내측까지 연장될 수 있다. 이에 따라, 슈(31)는 슬롯(13)의 내측으로 연장되어 코일(20)의 내측을 일부 커버링할 수 있다.
결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈(31)를 포함하고, 복수 개의 슈(31)는 결합 코어(30)의 원주 방향으로 배치(12)될 수 있다.
일 실시예로, 결합 코어(30)는 복수 개의 슈(31)가 연속적으로 연결되어 단면이 링 형상으로 형성될 수 있고, 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 복수 개의 슈(31)는 스테이터 코어(10)에 포함된 복수 개의 치(12)와 동일한 개수로 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 결합 코어(30)는 복수 개의 슈(31)가 연결됨에 따라 단면이 원호 형상일 수 있고, 복수 개의 결합 코어(30)가 스테이터 코어(10)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합 공정을 용이하게 하기 위하여 연속된 링을 2분할 또는 3분할한 원호 형상의 결합 코어(30)를 각각 스테이터 코어(10)에 결합할 수 있다.
도 2 내지 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전개된 상태의 결합 코어(30)를 도시한 것이다.
특히, 도 2 내지 5는 단면이 링 형상인 결합 코어(30)를 길이 방향으로 절단하여 평면으로 전개한 평면도이거나, 단면이 원호 형상인 결합 코어(30)를 평면으로 전개한 평면도일 수 있다.
도 2 내지 5를 더 참조하면, 결합 코어(30)에 포함된 복수 개의 슈(31)는 연장된 길이 방향의 일부 또는 전부에서 인접한 슈(31)와 원주 방향으로 연결될 수 있다.
후술하는 것과 같이, 복수 개의 슈(31)는 연결부(32)를 통하여 인접한 슈(31)와 연결될 수 있다.
일 실시예로, 복수 개의 슈(31)는 연장된 길이 방향의 일부 구간에서만 인접한 슈(31)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 5에 도시한 것과 같이, 복수 개의 슈(31)는 길이 방향의 중간부에서 인접한 슈(31)와 연결될 수 있고(도 2), 일단부에서 인접한 슈(31)와 연결될 수 있다(도 3). 또한, 중간부 및 일단부에서 동시에 인접한 슈(31)와 연결될 수 있고(도 4), 일단부, 타단부 및 중간부의 다수 구간에서 인접한 슈(31)와 연결될 수 있다(도 5).
즉, 일부 구간에서 복수 개의 슈(31)를 인접한 슈(31)와 연결시킴에 따라 결합 코어(30)를 스테이터 코어(10)에 결합하기에 용이한 효과를 가지며, 나머지 구간에서는 인접한 슈(31)들 사이를 이격시킴으로써 누설 자속을 감소시키는 효과를 갖는다.
다른 실시예로, 복수 개의 슈(31)는 연장된 길이 방향 전체 구간에서 인접한 슈(31)와 연결될 수 있다.
결합 코어(30)에는 인접한 슈(31) 사이를 서로 원주 방향으로 연결시키는 연결부(32)가 더 포함되고, 연결부(32)는 내측 또는 외측으로 만입되어 슈(31)보다 상대적으로 두께가 얇게 형성될 수 있다.
연결부(32)는 인접한 슈(31) 사이를 연결하는 브릿지(Bridge) 구성으로 인접한 슈(31)에 결합된 인접한 치(12) 사이의 슬롯(13)을 커버링함으로써 슬롯(13) 공간을 구획할 수 있다.
특히, 연결부(32)는 외측면에서 내측으로 만입되도록 형성되어 슈(31)보다 상대적으로 두께가 얇게 형성될 수 있다. 반대로, 연결부(32)는 내측면에서 외측으로 만입될 수도 있다.
이에 따라, 연결부(32)에 의해 차단된 슬롯(13)에 개방(오프닝) 효과를 발생시킬 수 있다. 연결부(32)의 두께는 강성을 유지할 수 있는 최소한의 두께로 형성되며, 예를 들어 약 0.3 ~ 0.6[mm]로 형성될 수 있다.
결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈(31)를 포함하고, 연결부(32)는 복수 개의 슈(31)의 길이 방향으로 연장된 일부 구간에만 형성되고, 복수 개의 슈(31)의 나머지 구간에서는 인접한 슈(31)와 원주 방향으로 서로 이격될 수 있다.
즉, 도 2 내지 5에 도시한 것과 같이, 연결부(32)는 스테이터 코어(10) 또는 결합 코어(30)의 일단부 또는 중간부 등의 일부 구간에서 인접한 슈(31) 사이를 연결하도록 형성되며, 결합 코어(30)의 나머지 구간에서는 인접한 슈(31) 사이가 서로 이격될 수 있다.
일 실시예로, 슈(31)에는 치(12) 방향으로 돌출된 결합돌기(33)가 형성되고, 치(12)에는 내측 방향으로 만입된 결합홈(14)이 형성되며, 슈(31)의 결합돌기(33)가 치(12)의 결합홈(14)에 압입되어 결합될 수 있다.
구체적으로, 결합돌기(33) 및 결합홈(14)은 반구 또는 구 형상으로 형성되고, 결합돌기(33)가 결합홈(14)의 내부로 억지 끼움 방식으로 압입되거나, 열간 압입 방식으로 삽입되어 결합될 수 있다.
다른 실시예로, 반대되는 방식으로 치(12)에 결합돌기(33)가 형성되고, 슈(31)에 결합홈(14)이 형성되어 치(12)의 결합돌기(33)가 슈(31)의 결합홈(14)에 압입되어 결합될 수도 있다.
또 다른 실시예로, 슈(31)와 치(12)는 각각 접착제 등에 의해 본딩되는 방식으로 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합코어가 결합된 스테이터 코어(10)가 평면으로 전개된 상태의 평면도이다.
도 6을 더 참조하면, 결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)가 연장된 길이 방향으로 연장되되, 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 일부 구간에서만 스테이터 코어(10)에 결합될 수 있다.
특히, 도 6에 도시한 것과 같이 스테이터 코어(10)의 길이 방향으로 일부 구간 (적층구간 A)에서만 결합 코어(30)가 내측에 결합되며, 나머지 구간(적층구간 B)에서는 결합 코어(30)가 결합되지 않을 수 있다.
적층구간 B에서는 결합 코어(30)가 결합되지 않음으로써 복수의 치(12)에는 슈(31)가 결합되지 않고, 적층구간 A에서만 복수의 치(12)에 슈(31)가 결합되며, 적층구간 A에서 연결부(32)에 의해 인접한 슈(31)끼리 연결될 수 있다.
적층구간 A는 적층구간 B 보다 더 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 스테이터 코어(10)의 길이 또는 내주면의 넓이 기준으로 적층구간 A는 90[%] 이상이고, 적층구간 B는 10[%] 이하로 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합코어가 결합된 스테이터 코어(10)의 길이 방향 단면도를 도시한 것이다.
도 7을 더 참조하면, 치(12)의 내측 단부는 결합 코어(30)가 결합된 스테이터 코어(10)의 일부 구간보다 결합 코어(30)가 결합되지 않은 나머지 구간에서 스테이터 코어(10)의 내측으로 더 연장될 수 있다.
구체적으로, 결합 코어(30)가 결합되지 않은 적층구간 B에서는 적층구간 A에서보다 치(12)의 내측 단부가 내측으로 더 연장될 수 있다.
적층구간 A에서는 치(12)의 내부에 슈(31)가 결합됨에 따라 결합 코어(30) 결합시 슈(31)의 두께만큼 내측으로 더 연장될 수 있고, 결합 코어(30)가 결합되지 않은 적층구간 B에서는 슈(31)의 두께에 해당하는 높이만큼 내측으로 더 연장될 수 있다.
따라서, 결합 코어(30)가 결합된 적층구간 A에서와 결합 코어(30)가 결합되지 않은 적층구간 B에서 복수의 치(12) 또는 복수의 슈(31)의 내측 단부는 스테이터 코어(10)의 중심에서 동일한 반경을 형성할 수 있다.
일 실시예로, 결합 코어(30)는 복수 개의 슈(31)가 원주 방향으로 연속되어 배치(12)됨으로써 원주 방향으로 연장된 링 형상일 수 있다.
즉, 결합 코어(30)는 복수 개의 슈(31)가 원주 방향으로 연속되고, 양측 단부에 위치(12)된 슈(31)가 서로 연결되어 링 형상을 형성할 수 있다. 이에 따라, 링 형상의 결합 코어(30)가 한번에 스테이터 코어(10)에 결합될 수 있다.
다른 실시예로, 결합 코어(30)는 원주 방향으로 복수 개로 분할될 수 있다. 즉, 결합 코어(30)는 단면이 링의 일부인 원호 형상일 수 있고, 결합 코어(30)는 복수 개로 분할된 상태로 각각이 스테이터 코어(10)에 결합될 수 있다. 특히, 복수 개의 결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)에 원주 방향으로 배치(12)되며, 인접한 스테이터 코어(10)는 각각의 단부가 서로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(20) 권선 모터를 제조하는 방법의 순서도를 도시한 것이다.
도 8을 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(20) 권선 모터를 제조하는 방법은 복수 개의 치(12) 및 그 사이에 복수 개의 슬롯(13)이 형성된 스테이터 코어(10)를 형성하는 단계(S100); 스테이터 코어(10)의 복수 개의 슬롯(13)에 연속적으로 권선된 코일(20)을 삽입시키는 단계(S200); 및 치(12)의 내측 단부에 슈(31)를 결합시킴으로써 스테이터 코어(10)의 내부에 결합 코어(30)를 일체로 결합하는 단계(S300);를 포함한다.
스테이터 코어(10)를 형성하는 단계(S100)에서는, 별도의 공정에 의해 스테이터 코어(10)를 형성하는 것으로 요크(11)의 내측에 형성된 서로 이격된 복수 개의 치(12)가 내주면을 따라 배치(12)되도록 스테이터 코어(10)를 형성하며, 이에 따라 복수 개의 슬롯(13)을 형성할 수 있다.
특히, 스테이터 코어(10)의 치(12)에는 외측방으로 연장된 슈(31)가 형성되지 않을 수 있다.
코일(20)을 삽입시키는 단계(S200)에서는, 연속적으로 권선된 코일(20)을 스테이터 코어(10)의 복수 개의 슬롯(13)에 삽입시킬 수 있다.
길이 방향으로 연장된 코일(20)은 일측 및 타측에서 절곡되어 다시 반대 방향으로 연장되는 방식으로 지그재그로 연결될 수 있고, 단면이 다각형으로 형성된 헤어핀 타입의 코일(20)이 복수 개의 슬롯(13)에 삽입될 수 있다. 즉, 권선된 코일(20) 사이에 스테이터 코어(10)의 치(12)가 삽입됨으로써 코일(20)이 스테이터 코어(10)에 권선된 형태가 될 수 있다.
결합 코어(30)를 일체로 결합하는 단계(S300)에서는, 복수의 슬롯(13)에 코일(20)이 삽입된 상태에서 스테이터 코어(10)의 내주면에 결합코어를 결합할 수 있다.
구체적으로, 결합 코어(30)를 일체로 결합하는 단계(S300)에서는, 스테이터 코어(10)와 결합 코어(30)가 서로 상이한 온도인 상태로 스테이터 코어(10)에 결합 코어(30)를 삽입할 수 있다.
인접한 슈(31)끼리 연결되어 단면이 링 형상으로 연장된 결합 코어(30)는 스테이터 코어(10)의 축방향(길이 방향)으로 삽입된 상태로 결합 코어(30)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 스테이터 코어(10)와 결합 코어(30)를 서로 상이한 온도로 가열 또는 냉각시킨 상태로 결합 코어(30)를 스테이터 코어(10)의 내부로 삽입할 수 있다.
일 실시예로, 외부에 위치(12)되는 스테이터 코어(10)를 상대적으로 높은 온도로 가열하거나, 또는 내부에 위치(12)되는 결합 코어(30)를 상대적으로 낮은 온도로 냉각시킬 수 있다.
즉, 스테이터 코어(10)를 가열하여 팽창된 상태에서 결합 코어(30)를 스테이터 코어(10)에 길이 방향으로 압입하고, 다시 스테이터 코어(10)를 냉각시킴으로써 스테이터 코어(10)에 결합 코어(30)를 결합할 수 있다.
반대로, 결합 코어(30)를 냉각시켜 수축된 상태에서 결합 코어(30)를 스테이터 코어(10)에 길이 방향으로 압입하고, 다시 결합 코어(30)를 가열함으로써 스테이터 코어(10)와 결합 코어(30)를 결합할 수 있다.
특히, 스테이터 코어(10)와 결합 코어(30)는 동일한 재질로 형성될 수 있고, 이에 따라 동일한 열 팽창율을 가질 수 있다.
더 구체적으로, 슈(31)에는 치(12) 방향으로 돌출된 결합돌기(33)가 형성되고, 치(12)에는 내측 방향으로 만입된 결합홈(14)이 형성되며, 결합 코어(30)를 일체로 결합하는 단계에서는, 스테이터 코어(10)를 가열하거나 결합 코어(30)를 냉각시킨 상태로 슈(31)의 결합돌기(33)를 치(12)의 결합홈(14)에 압입하여 결합할 수 있다.
스테이터 코어(10)를 가열에 의해 팽창시키거나 결합 코어(30)를 냉각에 의해 수축시켜 결합하는 경우, 스테이터 코어(10)의 치(12)에 결합홈(14)을 형성하고, 결합 코어(30)의 슈(31)에 결합돌기(33)를 형성할 수 있다.
이에 따라, 결합홈(14)이 팽창된 상태 또는 결합돌기(33)가 수축된 상태에서 결합돌기(33)가 결합홈(14)에 용이하게 삽입될 수 있고, 다시 스테이터 코어(10)가 냉각되거나 결합 코어(30)가 가열됨에 따라 결합홈(14)의 내부에 삽입된 결합돌기(33)의 이탈이 저지될 수 있다.
코일(20)을 삽입시키는 단계(S200)에서는, 스테이터 코어(10)를 가열한 상태로 연속적으로 권선된 코일(20)을 복수 개의 슬롯에 삽입시킬 수 있다.
즉, 스테이터 코일(20)을 가열함에 따라 스테이터 코일(20)은 팽창되어 복수의 치(12) 사이에 형성된 복수의 슬롯(13)이 확장될 수 있고, 이에 따라 권선된 코일(20)이 슬롯(13)의 내부로 용이하게 삽입될 수 있다.
다른 실시예로, 코일(20)을 냉각함에 따라 수축시킨 상태로 스테이터 코일(20)에 권선되도록 슬롯(13)의 내부에 삽입할 수도 있다.
또 다른 실시예로, 스테이터 코어(10)를 형성하는 단계(S100)에서는 복수의 치(12) 및 그 외측에 결합된 요크(11)가 원주 방향으로 복수 개로 분리되는 분리형 스테이터 코어(10)를 형성할 수 있고, 복수 개의 분리형 스테이터 코어(10)는 원주 방향으로 배치(12)됨에 따라 반경 방향으로 확장된 스테이터 코어(10)를 형성할 수 있다.
또한, 코일(20)을 삽입시키는 단계(S200)에서는 복수의 분리형 스테이터 코어(10)를 코일(20)의 외측에서 삽입함으로써 코일(20)을 복수의 치(12) 사이에 형성되는 복수의 슬롯(13)에 삽입할 수 있다.
발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 스테이터 코어 20 : 코일
30 : 결합 코어

Claims (15)

  1. 링 형상의 단면이 길이 방향으로 연장되고, 내부에 복수 개의 치가 원주 방향으로 서로 이격된 상태로 배치되며, 복수 개의 치 사이에 복수 개의 슬롯이 형성된 스테이터 코어;
    스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 상태로 복수 개의 슬롯에 삽입되어 스테이터 코어에 권선된 코일; 및
    치의 내측 단부에 결합된 슈가 포함되고, 스테이터 코어의 내부에 위치된 상태로 스테이터 코어와 일체로 결합된 결합 코어;를 포함하는 코일 권선 모터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    코일은 일부가 스테이터 코어의 길이 방향 외측으로 연장되고, 스테이터 코어의 길이 방향 외측에서 동일한 슬롯 또는 인접한 슬롯으로 연속되도록 절곡된 상태로 스테이터 코어에 삽입된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    결합 코어의 슈는 결합된 치의 내측 단부에서 슬롯의 내측으로 연장된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    결합 코어는 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈를 포함하고, 복수 개의 슈는 결합 코어의 원주 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    복수 개의 슈는 연장된 길이 방향의 일부 또는 전부에서 인접한 슈와 원주 방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    결합 코어에는 인접한 슈 사이를 서로 원주 방향으로 연결시키는 연결부가 더 포함되고,
    연결부는 내측 또는 외측으로 만입되어 슈보다 상대적으로 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    결합 코어는 스테이터 코어의 길이 방향으로 연장된 복수 개의 슈를 포함하고,
    연결부는 복수 개의 슈의 길이 방향으로 연장된 일부 구간에만 형성되고, 복수 개의 슈의 나머지 구간에서는 인접한 슈와 원주 방향으로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    슈에는 치 방향으로 돌출된 결합돌기가 형성되고, 치에는 내측 방향으로 만입된 결합홈이 형성되며, 슈의 결합돌기가 치의 결합홈에 압입되어 결합된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    결합 코어는 스테이터 코어가 연장된 길이 방향으로 연장되되, 스테이터 코어의 길이 방향으로 일부 구간에서만 스테이터 코어에 결합된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    치의 내측 단부는 결합 코어가 결합된 스테이터 코어의 일부 구간보다 결합 코어가 결합되지 않은 나머지 구간에서 스테이터 코어의 내측으로 더 연장된 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  11. 청구항 1에 있어서,
    결합 코어는 복수 개의 슈가 원주 방향으로 연속되어 배치됨으로써 원주 방향으로 연장된 링 형상인 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터.
  12. 청구항 1의 코일 권선 모터를 제조하는 방법으로서,
    복수 개의 치 및 그 사이에 복수 개의 슬롯이 형성된 스테이터 코어를 형성하는 단계;
    스테이터 코어의 복수 개의 슬롯에 연속적으로 권선된 코일을 삽입시키는 단계; 및
    치의 내측 단부에 슈를 결합시킴으로써 스테이터 코어의 내부에 결합 코어를 일체로 결합하는 단계;를 포함하는 코일 권선 모터를 제조하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    결합 코어를 일체로 결합하는 단계에서는, 스테이터 코어와 결합 코어가 서로 상이한 온도인 상태로 스테이터 코어에 결합 코어를 삽입하는 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터를 제조하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    슈에는 치 방향으로 돌출된 결합돌기가 형성되고, 치에는 내측 방향으로 만입된 결합홈이 형성되며,
    결합 코어를 일체로 결합하는 단계에서는, 스테이터 코어를 가열하거나 결합 코어를 냉각시킨 상태로 슈의 결합돌기를 치의 결합홈에 압입하여 결합하는 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터를 제조하는 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    코일을 삽입시키는 단계에서는, 스테이터 코어를 가열한 상태로 연속적으로 권선된 코일을 복수 개의 슬롯에 삽입시키는 것을 특징으로 하는 코일 권선 모터를 제조하는 방법.
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