KR20220082270A - 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법 - Google Patents

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장승규
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Abstract

고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템은 둘레 방향을 따라 복수개의 슬롯이 이격 형성되는 고정자 코어와, 상기 슬롯에 삽입되는 코일을 포함하는 고정자 어셈블리를 제조하기 위한 고정자 어셈블리의 제조 시스템으로서, 상기 고정자 코어가 로딩되는 코어 로딩 유닛, 상기 코어 로딩 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 절연지를 삽입하는 절연지 삽입 유닛, 상기 절연지 삽입 유닛의 후방에 복수개 배치되고, 상기 코일을 벤딩 성형하는 코일 성형 유닛, 상기 코일 성형 유닛을 따라 배치되고, 컨베이어 이송장치를 통해 더미코어를 이송시키면서 벤딩 성형된 상기 코일을 상기 더미코어를 통해 가정렬시키는 코일 가정렬 유닛, 상기 절연지 삽입 유닛의 후방에서, 상기 코일 가정렬 유닛과 연결되고, 상기 더미코어에 정렬된 상기 코일을 상기 고정자 코어의 슬롯에 인서팅하는 코일 인서팅 유닛, 상기 코일 인서팅 유닛의 후방에 배치되고, 상기 고정자 코어에 인서팅된 상기 코일의 단부를 트위스팅하여 고정하는 코일 권선 유닛, 및 상기 코일 권선 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 바니시를 함침하는 바니시 함침 유닛을 포함한다.

Description

고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법{MANUFACTURING SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD OF STATOR ASSEMBLY}
본 발명은 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고정자 어셈블리를 제조하는 방식을 최적화하여 제조라인을 인라인(In-line)으로 자동화할 수 있는 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
온실가스 저감 규제 시행과 자동차의 연비 향상에 대한 국제적인 요구에 맞춰, 자동차 산업 분야에서는 친환경 자동차 관련 부품의 연구 개발 및 실용화가 활발히 진행되고 있다.
친환경 자동차 관련 부품의 일종으로 전기 모터를 이용하여 구동력을 발휘하는 기술이 개발 중이며, 특히 이를 위해서는 모터의 작동 효율을 비롯하여 모터의 생산성 기술도 요구된다.
완성차 업체 및 친환경 부품 제조사는, 차량 또는 친환경차의 중량 감소 및 내부 공간의 확보를 위하여, 친환경 부품의 중량 및 부피를 줄이기 위한 기술 개발의 일환으로 헤어핀코일을 구동 모터에 적용하고 있다.
종래 기술에 따른 헤어핀코일 적용 구동 모터는 차량 구동용 모터의 점적률을 높여서 효율 및 출력밀도 측면에서 유리할 수 있으나, 제조 및 품질 관리가 매우 어렵다.
이런 종래 기술에 따른 헤어핀코일 적용 구동 모터의 제조 방법에 따르면, 코일을 감는 일반모터와 달리, 일반적인 각형 단면을 갖는 코일 또는 환선이 미리 고정자코어의 슬롯에 끼워질 수 있도록, U자 형태로 성형 또는 포밍되어서, 헤어핀 코일으로 만들어진다.
한편, 종래 기술의 헤어핀코일은 모터의 축방향으로 고정자 코어의 슬롯에 삽입된다.
상기 고정자 코어의 슬롯의 외부로 돌출된 헤어핀 코일의 단부는 물리적으로 접촉 가능하게 트위스트 된다.
이러한 헤어핀 코일 복수의 레이어를 가지도록 변형하여 삽입한다.
그리고, 복수의 헤어핀 코일은 2개를 1한 쌍으로 하고, 상기 1쌍의 헤어핀 코일의 단부는 상호 용접을 통해 연결된다.
그러나, 종래 기술에 따른 헤어핀 코일 권선 방법은 각 공정이 별도로 이루어져 있어 전체적인 사이클 타임이 길며, 이이 따라, 생산성 및 제조비용 면에서 분리한 단점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 고정자 어셈블리를 제조하는 방식을 최적화하여 제조라인을 인라인(In-line)으로 자동화할 수 있는 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 둘레 방향을 따라 복수개의 슬롯이 이격 형성되는 고정자 코어와, 상기 슬롯에 삽입되는 코일을 포함하는 고정자 어셈블리를 제조하기 위한 고정자 어셈블리의 제조 시스템으로서, 상기 고정자 코어가 로딩되는 코어 로딩 유닛, 상기 코어 로딩 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 절연지를 삽입하는 절연지 삽입 유닛, 상기 절연지 삽입 유닛의 후방에 복수개 배치되고, 상기 코일을 벤딩 성형하는 코일 성형 유닛, 상기 코일 성형 유닛을 따라 배치되고, 컨베이어 이송장치를 통해 더미코어를 이송시키면서 벤딩 성형된 상기 코일을 상기 더미코어를 통해 가정렬시키는 코일 가정렬 유닛, 상기 절연지 삽입 유닛의 후방에서, 상기 코일 가정렬 유닛과 연결되고, 상기 더미코어에 정렬된 상기 코일을 상기 고정자 코어의 슬롯에 인서팅하는 코일 인서팅 유닛, 상기 코일 인서팅 유닛의 후방에 배치되고, 상기 고정자 코어에 인서팅된 상기 코일의 단부를 트위스팅하여 고정하는 코일 권선 유닛, 및 상기 코일 권선 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 바니시를 함침하는 바니시 함침 유닛을 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 코일 성형 유닛은 일정간격으로 복수개 배치되고, 공급되는 평각형의 코일을 다단으로 절곡 성형하는 코일 성형기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 가정렬 유닛은 상하 방향으로 배치되는 복수개의 컨베이어를 통해 상기 더미코어를 상기 절연지 삽입 유닛이 배치된 전방에서 그 후방으로, 또는 그 후방에서 전방으로 반복 이송시키면서, 상기 더미코어에 상기 코일을 가정렬시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 코일 가정렬 유닛은 상기 코일 성형기에 대응하여 각각 구성되고, 절곡 성형된 상기 코일을 공급받아 더미코어를 통해 가정렬시키는 정렬기, 및 상기 코일이 상기 더미코어에 삽입되도록 상기 더미코어를 상기 정렬기에 대응하는 정렬위치에 정위치시키는 컨베이어 이송장치를 포함할 수 있다.
또한, 성기 컨베이어 이송장치는 상기 정렬기의 하부에 배치되어 상기 절연지 삽입 유닛에 대응하는 전방에서 후방의 일방향으로 작동하며, 상기 정렬기에 대응하는 각각의 구간에 상하 방향으로 작동하는 제1리프트를 포함하고, 상기 더미코어가 안착되는 팔레트가 제1리프트에 도달하면, 승강 작동하여 상기 더미코어가 상기 정렬위치에 로딩되도록 구성되는 제1컨베이어, 상기 팔레트와 함께, 상기 코일이 삽입된 더미코어를 상기 코일 인서팅 유닛으로 복귀시키도록 상기 제1컨베이어와 반대인 타방향으로 작동하며, 상기 제1리프트의 하부에서 상기 제1리프트와 함께, 상하 방향으로 작동하는 제2리프트를 포함하는 제2컨베이어, 상기 제2리프트의 하부에서 상기 제1리프트, 및 제2리프트와 함께 상하 방향으로 작동하는 제3리프트, 및 상기 제1컨베이어와 제2컨베이어의 후방 선단에 연결되고, 상기 제1컨베이어로부터 이송된 팔레트를 상기 제2컨베이어로 하강시키는 리프트 마스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1리프트, 제2리프트, 및 제3리프트는 상하 방향으로 동일선상에 배치되고, 실린더에 의해 동시에 작동하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 팔레트에 안착된 더미코어를 상기 정렬위치에 배치시키고, 상기 제2리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 제1컨베이어와 연결되며, 상기 제3리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 제2컨베이어와 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 코일 권선 유닛은 상기 고정자 코어의 슬롯 외측으로 노출되는 상기 코일의 레그부에 형성된 용접부를 통해 각 코일을 연결하는 용접을 진행하기 위해 상기 레그부의 일정영역을 트위스팅하는 트위스팅기, 상기 레그부의 단부를 일정하게 컷팅하는 컷팅기, 및 인접한 각 코일의 용접부를 상호 용접 접합하는 복수의 용접기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용접기는 각 상기 용접부에 레이저용접을 진행하는 레이저용접기, 및 상기 코일의 헤드부에 연결단자를 용접하여 통전시키는 터미널용접기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바니시 함침 유닛은 상기 코일의 레그부에 에폭시를 코팅하는 에폭시 코팅기, 및 상기 슬롯의 내부에 바니시를 함침하는 바니시 함침기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바니시 함침 유닛의 후방에 배치되고, 전기적 검사를 통해 상기 고정자 어셈블리의 양품을 검사하는 검사 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법은 코일의 성형부터 고정자 코어에 인서트 및 고정까지 인라인(in-line)화 가능하여 생산성 및 투자비를 개선할 수 있다.
또한본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법 연속되는 컨베이어 장치를 적용함으로써, 생산속도를 늘리면서 품질을 확보할 수도 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법을 통해 제조된 고정자 어셈블리의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템의 개략적인 전체 구성도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템에 적용되는 코일 성형 유닛과 코일 가정렬 유닛의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법을 통해 제조된 고정자 어셈블리의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법은 고정자 코어(3)와, 상기 고정자 코어(3)의 둘레 방향을 따라 형성된 복수개의 슬롯(5)에 삽입된 코일(10)을 포함하는 고정한 어셈블리를 제조하기 위해 적용할 수 있다.
상기 고정자 코어(3)는 전체적으로 원형관 형태로 형성된다.
상기 고정자 코어(3)의 내측에는 회전자(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 회전자는 회전축을 구비하여 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 고정자 코어(3)에는 둘레 방향을 따라 슬롯(5)이 형성될 수 있다.
상기 슬롯(5)은 다층 구조로 형성될 수 있다.
다시 말하면, 상기 슬롯(5)에는 상기 고정자 코어(3)의 반경 방향으로 복수개의 층(layer)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 하나의 슬롯(5)에는 4개의 층이 형성될 수 있다.
다만, 상기 슬롯(5)에 형성되는 층의 개수는 모터출력, 권선 설계방법 등에 따라 변경될 수 있다.
이러한 슬롯(5)은 상기 고정자 코어(3)의 둘레 방향을 따라 방사형으로 배치될 수 있다.
상기한 슬롯(5)의 각 층에는 코일(10)이 삽입된다.
상기 코일(10)은 U자형 또는 V자형으로, 당 업계에서는 '헤어핀'이라고도 한다.
이러한 코일(10)은 평각형으로 이루어질 수 있다.
상기 코일(10)은 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 삽입된 상태로, 인접한 코일(10)과 코일(10)이 상호 연결되어 코일 권선부를 이루게 되며, 이에 따라 전기적 도체로 형성될 수 있다.
이러한 코일(10)은 헤드부(11)와, 상기 헤드부(11)를 기준의 양측으로 레그부(13)를 가진다.
상기 레그부(13)는 각각 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 삽입 체결된다.
또한, 상기 레그부(13)는 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 수용된 상태로, 일부는 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5) 밖으로 노출된다.
상기 레그부(13)의 단부 일정영역은 용접부(15)로 이루어진다.
이때, 상기 용접부(15)는 상기 레그부(13)의 단부 일정영역의 피복을 벗겨 형성될 수 있다.
상기와 같은 코일(10)이 고정자 코어(3)의 각 슬롯(5)에 삽입되면, 각 코일(10)은 상기 고정자 코어(3)의 밖으로 노출된 레그부(13)가 상기 고정자 코어(3)의 둘레 방향으로 벤딩(bending) 또는 트위스팅(twisting) 가공된다.
상기 코일(10)의 레그부(13)가 벤딩되는 방향이나 각도는 권선 설계방법에 따라 설정될 수 있다.
또한, 상기 레그부(13)는 서로 동일한 방향으로 벤딩되거나, 서로 반대방향으로 벤딩될 수 있다.
상기와 같이 벤딩된 코일(10)은 상기 용접부(15)를 통해 용접 접합하여 각 코일(10) 간의 전기적 연결을 이루게 된다.
상기 코일(10)이 고정자 코어(3)에 삽입되면, 상기 코일(10)을 타고 상기 고정자 코어(3)의 내부에 바니시를 함침함으로써, 상기 코일(10)의 고정 및 보호할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법은 상기와 같이 코일(10)을 성형하고, 가정렬한 후, 상기 고정자 코어(3)에 상기 코일(10)을 인서팅하여 바니시 함침을 통해 고정시킴으로써 고정자 어셈블리(1)를 제조하기 하여 적용될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템(100)은 다음과 같은 구성으로 이루어진다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템의 개략적인 전체 구성도이다.
도 2는 상기 고정자 어셈블리의 제조 시스템(100) 상부에서 바라본 평면도로 나타내었다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템(100)은 코어 로딩 유닛(110), 절연지 삽입 유닛(120), 코일 성형 유닛(130), 코일 가정렬 유닛(140), 코일 인서팅 유닛(170), 코일 권선 유닛(180), 바니시 함침 유닛(190), 및 검사 유닛(200)을 포함한다.
상기 코어 로딩 유닛(110)에는 고정자 코어(3)가 로딩된다.
상기 코어 로딩 유닛(110)은 상기 고정자 코어(3)가 복수개 저장되어 하나씩 공급되도록 구성되며, 상기 고정자 코어(3)의 종류별로 구비될 수 있다.
상기 코어 로딩 유닛(110)의 후방에는 절연지 삽입 유닛(120)이 배치된다.
본 발명의 실시 예에서는 도 2를 기준으로 하여 전후 및 상하 방향을 기준방향으로 설정하기로 한다.
상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 제조 시스템(100)의 기준위치 또는 조립 부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 코어 로딩 유닛(110) 측을 전방으로 정의하고, 검사 유닛(200) 측을 후방으로 정의하며, 전후 방향을 기준 방향으로 설정하고, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면, 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면, 및 하단부로 정의하기로 한다.
더 나아가, 하기에서의 단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.
상기 절연지 삽입 유닛(120)은 상기 슬롯(5)에 절연지(7)를 삽입하기 위함이다.
상기 절연지 삽입 유닛(120)은 상기 코어 로딩 유닛(110)으로부터 고정자 코어(3)가 이송되면, 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 절연지(7)를 삽입할 수 있다.
상기 절연지(7)는 별도로 저장된다.
상기 절연지 삽입 유닛(120)의 후방에는 코일 성형 유닛(130)이 복수개 배치된다.
상기 코일 성형 유닛(130)은 복수개의 코일 성형기(131)를 포함하며, 상기 코일(10)을 벤딩 성형하기 위함이다.
상기 코일 성형기(131)는 일정간견으로 복수개 배치된다.
상기 코일 성형기(131)는 공급되는 평각형의 코일(10)을 다단으로 절곡 성형한다.
이러한 코일 성형기(131)는 상기 코일(10)을 다단으로 절곡하여 대략 'U'자 또는 'V'자 형상으로 성형할 수 있다.
상기 코일 성형 유닛(130)을 따라 코일 가정렬 유닛(140)이 배치된다.
즉, 상기 코일 성형 유닛(130)과 코일 가정렬 유닛(140)은 전후 방향으로 겹치게 배치될 수 있다.
상기 코일 가정렬 유닛(140)은 컨베이어 이송장치(150)를 통해 더미코어(20)를 이송시키면서 벤딩 성형된 상기 코일(10)을 상기 더미코어(20)를 통해 가정렬시키기 위함이다.
즉, 상기 코일 가정렬 유닛(140)은 상기 상하 방향으로 배치되는 복수개의 컨베이어를 통해 상기 더미코어(20)를 상기 절연지 삽입 유닛(120)이 배치된 전방에서 그 후방으로, 또는 그 후방에서 전방으로 반복 이송시키면서, 상기 더미코어(20)에 상기 코일(10)을 가정렬시키도록 구성된다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템에 적용되는 코일 성형 유닛과 코일 가정렬 유닛의 개략적인 구성도이다.
도 3은 상기 고정자 어셈블리의 제조 시스템(100)을 정면에서 바라본 정면도로 나타낸 것이고, 도 4는 상기 고정자 어셈블리의 제조 시스템(100)을 상부에서 바라본 평면도로 나타낸 것이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 코일 가정렬 유닛(140)은 정렬기(141)와 컨베이어 이송장치(150)를 포함한다.
상기 정렬기(141)는 상기 코일 성형기(131)에 대응하여 각각 구성된다.
즉, 상기 코일 성형기(131)의 개수에 따라 상기 정렬기(141)도 동일하게 구성될 수 있다.
상기 정렬기(141)는 상기 코일 성형기(131)와 컨베이어 이송장치(150) 사이에 구성된다.
즉, 상기 정렬기(141)와 코일 성형기(131)는 상하 방향을 기준으로 동일 선상에서, 인접하게 나란히 배치되며, 상기 정렬기(141)의 일측으로 상기 컨베이어 이송장치(150)가 배치된다.
상기와 같은 코일 성형 유닛(130)과 코일 가정렬 유닛(140)은 상기 코일 성형기(131)와 컨베이어 이송장치(150) 사이에 정렬기(141)가 배치되고, 상기 컨베이어 이송장치(150)로부터 이송되는 더미코어(20)가 별도의 푸셔(143)에 의해 정렬기(141)로 옮겨지며, 상기 코일 성형기(131)로부터 성형된 코일(10)이 상기 정렬기(141)에서 상기 더미코어(20)를 통해 가정렬되는 구조를 갖는다.
이를 위해, 상기 컨베이어 이송장치(150)는 상기 코일(10)이 상기 더미코어(20)에 삽입되도록 상기 더미코어(20)를 상기 정렬기(141)에 대응하는 정렬위치(S)에 정위치시킨다.
상기 컨베이어 이송장치(150)는 총 3개의 층으로 이루어질 수 있다.
이에, 상기 컨베이어 이송장치(150)는 제1컨베이어(151), 제2컨베이어(155), 제3리프트(159)를 포함한다.
상기 제1컨베이어(151)는 상기 정렬기(141)의 하부에 배치된다.
더욱 상세하게, 상기 제1컨베이어(151)는 상기 정렬기(141)의 일측방 하부에 배치되는 것이 유리하다.
상기 제1컨베이어(151)는 상기 절연지 삽입 유닛(120)에 대응하는 전방에서 후방의 일방향으로 작동한다.
이때, 상기 제1컨베이어(151)는 복수개의 상기 정렬기(141)에 대응하는 각각의 구간에 상하 방향으로 작동하는 제1리프트(153)를 포함한다.
상기 제1리프트(153)는 더미코어(20)가 안착된 팔레트(145)가 상기 절연지 삽입 유닛(120)에 대응하는 전방에서부터 이동되고, 상기 팔레트(145)가 제1리프트(153)에 도달하면, 승강 작동하여 상기 더미코어(20)가 상기 정렬기(141)의 정렬위치(S)에 로딩되도록 구성된다.
그리고 상기 제1컨베이어(151)의 하부에는 제2컨베이어(155)가 배치된다.
상기 제2컨베이어(155)는 후방에서 상기 절연지 삽입 유닛(120)에 대응하는 전방의 타방향으로 작동한다.
이러한 제2컨베이어(155)어는 상기 정렬기(141)로부터 상기 코일(10)이 삽입된 더미코어(20)를 상기 팔레트(145)와 함께 상기 절연지 삽입 유닛(120) 측으로 복귀시키기 위함이다.
또한, 상기 제2컨베이어(155)는 상기 제1리프트(153)에 대응하는 각각의 구간에 상하 방향으로 작동하는 제2리프트(157)를 포함한다.
상기 제2리프트(157)는 상기 제1리프트(153)와 함께 승강 작동 하여 상기 제1컨베이어(151)와 연결된다.
상기 제1컨베이어(151)와 제2컨베이어(155)의 후방 선단에는 리프트 마스터(160)가 연결된다.
상기 리프트 마스터(160)는 상기 제1컨베이어(151)로부터 이송된 팔레트(145)를 상기 제2컨베이어(155)로 하강시키기 위함이다.
상기 제2리트프 각각의 하부에는 상기 제1리프트(153), 및 제2리프트(157)와 함께 상하 방향으로 작동하는 제3리프트(159)가 배치된다.
상기한 바와 같은 제1리프트(153), 제2리프트(157), 및 제3리프트(159)는 상하 방향으로 동일선상에 배치되고, 실린더(161)에 의해 동시에 상하 방향으로 작동하도록 구성된다.
그리고 상기 제1리프트(153), 제2리프트(157), 및 제3리프트(159)는 일정간격으로 이격된 코일 성형기(131)와 정렬기(141)에 대응하여 각각 구성된다.
상기 제1리프트(153)는 상기 실린더(161)에 의해 승강 작동 시, 상기 팔레트(145)에 안착된 더미코어(20)를 정렬위치(S)에 배치시킨다.
상기 제2리프트(157)는 상기 실린더(161)에 의해 승강 작동 시, 상기 제1컨베이어(151)와 연결된다.
상기 제3리프트(159)는 상기 실린더(161)에 의해 승강 작동 시, 상기 제2컨베이어(155)와 연결되도록 구성된다.
상기와 같은 작동에 의해 상기 제1컨베이어(151)와 제2컨베이어(155)는 멈춤없이 연속적으로 작동 가능한 것이다.
즉, 상기 절연지 삽입 유닛(120)에 대응하는 전방을 기준으로 첫번째 코일 성형기(131)와 정렬기(141)에 팔레트(145)를 통해 더미코어(20)가 도착하면, 이에 해당되는 제1리프트(153), 제2리프트(157), 및 제3리프트(159)가 승강 작동하여 상기 정렬위치(S)에서 더미코어(20)를 통해 코일(10)을 가정렬시킨다.
이때, 상기 제2리프트(157)가 제1컨베이어(151)와 연결되고, 제3리프트(159)가 제2컨베이어(155)와 연결됨으로써, 상기 제1컨베이어(151)를 통해 팔레트(145)가 계속적으로 두번째 코일 성형기(131)와 정렬기(141) 또는 세번째 코일 성형기(131)와 정렬기(141), 그 이후의 코일 성형기(131)와 정렬기(141)에 각각 도달 가능하다.
더불어, 상기 코일(10)이 가정렬된 더미코어(20)가 상기 제1리프트(153)로 복귀되면, 상기 제1리프트(153), 제2리프트(157), 및 제3리프트(159)는 하강 작동하여 상기 제1컨베이어(151)의 후방으로 이송되고, 상기 리프트 마스터(160)를 통해 상기 제2컨베이어(155)로 이송되어 상기 제2컨베이어(155)를 따라 상기 절연지 삽입 유닛(120)의 후방에 배치되는 코일 인서팅 유닛(170) 측으로 이동한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기와 같이 코일(10)이 가정렬된 더미코어(20)는 상기 코일 인서팅 유닛(170)으로 이송되고, 상기 절연지 삽입 유닛(120)의 후방에서, 상기 코일 가정렬 유닛(140)과 연결되는 상기 코일 인서팅 유닛(170)은 더미코어(20)에 정렬된 상기 코일(10)을 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 인서팅한다.
상기 코일 인서팅 유닛(170)은 그리퍼(171)를 이용하여 상기 더미코어(20)에 가정렬된 코일(10)을 한번에 클램핑하여 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 정렬시킨다.
상기한 코일 인서팅 유닛(170)의 후방에는 코일 권선 유닛(180)이 배치된다.
상기 코일 권선 유닛(180)은 상기 고정자 코어(3)에 인서팅된 상기 코일(10)의 단부를 트위스팅하여 고정한다.
이러한 코일 권선 유닛(180)은 트위스팅기(181), 컷팅기(183), 및 용접기(185)를 포함한다.
상기 트위스팅기(181)는 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5) 외측으로 노출되는 상기 코일(10)의 레그부(13)에 형성된 용접부(15)를 통해 각 코일(10)을 연결하는 용접을 진행하기 위해 상기 레그부(13)의 일정영역을 트위스팅한다.
또한, 상기 컷팅기(183)는 상기 레그부(13)의 단부를 일정하게 컷팅한다.
그리고 상기 용접기(185)는 레이저용접기(187)와 터미널용접기(189)로 이루어지는데, 상기 용접기(185)는 인접한 각 코일(10)의 용접부(15)를 상호 용접 접합할 수 있다.
상기 레이저용접기(187)는 각 상기 용접부(15)에 레이저용접을 진행할 수 있다.
상기 터미널용접기(189)는 상기 코일(10)의 헤드부(11)에 연결단자를 용접하여 통전시킬 수 있다.
상기한 코일 권선 유닛(180)의 후방에 바니시 함침 유닛(190)이 배치된다.
상기 바니시 함침 유닛(190)은 상기 슬롯(5)에 바니시를 함침하기 위하여 에폭시 코팅기와 바니시함침기(193)를 포함한다.
상기 에폭시 코팅기는 상기 코일(10)의 레그부(13)에 에폭시를 코팅할 수 있다.
또한, 상기 바니시함침기(193)는 상기 슬롯(5)의 내부에 바니시를 함침함으로써, 고정자 어셈블리(1)를 완성할 수 있다.
마지막으로, 상기 바니시 함침 유닛(190)의 후방에 검사 유닛(200)이 배치된다.
상기 검사 유닛(200)은 전기적 검사를 통해 상기 고정자 어셈블리(1)의 양품을 검사한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 고정자 어셈블리(1)의 제조 시스템(100)을 이용하여 고정자 어셈블리(1)를 제조하는 제조 방법은 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 방법은 먼저, 코어 로딩 유닛(110)에 상기 고정자 코어(3)를 로딩한다.
상기 코어 로딩 유닛(110)은 상기 고정자 코어(3)의 종류별로 구성될 수 있다(S1).
상기 코어 로딩 유닛(110)으로부터 절연지 삽입 유닛(120)으로 고정자 코어(3)를 이송한다.
상기 다음으로, 절연지 삽입 유닛(120)을 통해 상기 슬롯(5)에 절연지(7)를 삽입한다(S2).
코일 성형 유닛(130)을 통해 코일(10)을 절곡 성형한다(S3).
이때, 복수개의 코일 성형기(131)를 통해 일측에서 공급되는 평각형의 상기 코일(10)을 다단으로 각각 절곡 성형한다.
이로써, 상기 코일(10)을 'U'자 또는 ''V'자 형상으로 성형할 수 있다.
이러한 코일 성형기(131)는 컨베이어 장치를 따라 일정간격 이격되어 복수개 배치된다.
그리고 상기 컨베이어 이송장치(150)를 통해 더미코어(20)를 공급한다(S4).
상기 더미코어(20)를 통해 다단절곡된 상기 코일(10)을 가정렬시킨다.
이를 위해, 먼저, 제1컨베이어(151)에 상기 더미코어(20)가 안착된 팔레트(145)를 상기 절연지 삽입 유닛(120)에 대응하는 전방에서 후방으로 이송시킨다.
상기 팔레트(145)가 제1리프트(153)에 도달하면, 상기 제1리프트(153)가 승강 작동하고, 상기 더미코어(20)가 정렬위치(S)에 로딩된다.
상기 더미코어(20)가 정렬위치(S)에 로딩되면, 별도의 푸셔(143)를 통해 상기 더미코어(20)를 정렬기(141) 측으로 이동시키고, 상기 더미코어(20)를 통해 상기 코일(10)을 가정렬한다.
상기 코일(10)의 가정렬이 완료되면, 상기 제1리프트(153)로 복귀된다.
상기 제1리프트(153)가 하강하여 제1컨베이어(151)를 따라 후단부에 구성된 리프트 마스터(160)를 통해 제2컨베이어(155)로 이송된다.
그리고 상기 코일(10)이 가정렬된 더미코어(20)를 제2컨베이어(155)를 통해 상기 코일 인서팅 유닛(170)에 대응하는 전방으로 이송시킨다.
이때, 상기 제1리프트(153)의 승하강 작동 시, 상기 컨베이어 이송장치(150)의 제2컨베이어(155)에 구성되는 제2리프트(157)와, 상기 제2리프트(157)의 하부에 구성되는 제3리프트(159)가 동시에 승하강 작동한다.
상기 제2리프트(157)는 상기 제1컨베이어(151)와 연결되고, 상기 제3리프트(159)는 상기 제2컨베이어(155)와 연결되어 각 컨베이어가 연속적으로 작동할 수 있다.
이에 따라, 상기 더미코어(20)는 상기 컨베어이어 장치를 통해 전방에서 후방으로 이동하면서 상기 코일(10)이 가정렬되고, 다시 전방으로 이동하여 코일 인서팅 유닛(170)으로 이송된다.
상기 코일 인서팅 유닛(170)을 통해 상기 더미코어(20)에 가정렬된 코일(10)들을 상기 고정자 코어(3)에 인서팅한다(S5).
상기 코일 인서팅 유닛(170)의 그리퍼(171)를 이용하여 상기 더미코어(20)에 가정렬된 코일(10)을 한번에 클램핑하여 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5)에 정렬시킨다.
상기 코어 인서팅 유닛으로부터 코일 권선 유닛(180)으로 고정자 코어(3)를 이송한다.
상기 코일 권선 유닛(180)을 통해 상기 고정자 코어(3)에 인서팅된 코일(10)을 트위스팅하여 고정한다(S6).
이를 위해, 상기 코일(10)이 인서팅된 고정자 코어(3)가 이송되고, 트위스팅기(181)를 통해 상기 고정자 코어(3)의 슬롯(5) 외측으로 노출되는 상기 코일(10)의 레그부(13)의 일정영역을 트위스팅한다.
그리고 컷팅기(183)를 통해 상기 레그부(13)의 단부를 일정하게 컷팅하여 고르게 할 수 있다.
또한, 레이저 용접기(185)를 통해 상기 고정자 코어(3)의 일단부 외측으로 노출되는 상기 코일(10)의 각 레그부(13)를 상호 용접한다.
이어서, 터미널 용접기(185)를 통해 상기 코일(10)의 각 헤드부(11)에 연결단자를 용접하여 통전시킨다.
상기 코일 권선 유닛(180)으로부터 바니시 함침 유닛(190)으로 고정자 코어(3)를 이송한다.
상기 바니시 함침 유닛(190)을 통해 상기 슬롯(5)에 바니시를 함침하여 상기 코일(10)을 고정한다(S7).
이때, 에폭시 코팅기를 통해 상기 코일(10)의 레그부(13)에 에폭시를 코팅하고, 바니시함침기(193)를 통해 상기 슬롯(5)의 내부에 바니시를 함침하여 상기 코일(10)을 고정할 수 있다.
마지막으로, 상기 바니시 함침 유닛(190)을 거친 고정자 어셈블리(1)는 검사 유닛(200)을 통해 양품 검사가 이루어진다(S8).
상기 양품 검사는 상기 고정자 어셈블리(1)를 전기적으로 검사하는 방식을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법은 코일(10)의 성형부터 고정자 코어(3)에 인서트 및 고정까지 인라인(in-line)화 가능하여 생산성 및 투자비를 개선할 수 있다.
또한, 상기 고정자 어셈블리의 제조 시스템 및 제조 방법은 연속되는 컨베이어 이송장치(150)를 적용함으로써, 생산속도를 늘리면서 품질을 확보할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 고정자 어셈블리 3: 고정자 코어
5: 슬롯 7: 절연지
10: 코일 11: 헤드부
13: 레그부 15: 용접부
20: 더미코어 100: 제조 시스템
110: 코어 로딩 유닛 120: 절연지 삽입 유닛
130: 코일 성형 유닛 131: 코일 성형기
140: 코일 가정렬 유닛 141: 정렬기
143: 푸셔 S: 정렬위치
145: 팔레트 150: 컨베이어 이송장치
151: 제1컨베이어 153: 제1리프트
155: 제2컨베이어 157: 제2리프트
159: 제3리프트 160: 리프트 마스터
161: 실린더 170: 코일 인서팅 유닛
171: 그리퍼 180: 코일 권선 유닛
181: 트위스팅기 183: 컷팅기
185: 용접기 187: 레이저용접기
189: 터미널용접기 190: 바니시 함침 유닛
191: 에폭시코팅기 193: 바니시함침기
200: 검사 유닛

Claims (19)

  1. 둘레 방향을 따라 복수개의 슬롯이 이격 형성되는 고정자 코어와, 상기 슬롯에 삽입되는 코일을 포함하는 고정자 어셈블리를 제조하기 위한 고정자 어셈블리의 제조 시스템으로서,
    상기 고정자 코어가 로딩되는 코어 로딩 유닛;
    상기 코어 로딩 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 절연지를 삽입하는 절연지 삽입 유닛;
    상기 절연지 삽입 유닛의 후방에 복수개 배치되고, 상기 코일을 벤딩 성형하는 코일 성형 유닛;
    상기 코일 성형 유닛을 따라 배치되고, 컨베이어 이송장치를 통해 더미코어를 이송시키면서 벤딩 성형된 상기 코일을 상기 더미코어를 통해 가정렬시키는 코일 가정렬 유닛;
    상기 절연지 삽입 유닛의 후방에서, 상기 코일 가정렬 유닛과 연결되고, 상기 더미코어에 정렬된 상기 코일을 상기 고정자 코어의 슬롯에 인서팅하는 코일 인서팅 유닛;
    상기 코일 인서팅 유닛의 후방에 배치되고, 상기 고정자 코어에 인서팅된 상기 코일의 단부를 트위스팅하여 고정하는 코일 권선 유닛; 및
    상기 코일 권선 유닛의 후방에 배치되고, 상기 슬롯에 바니시를 함침하는 바니시 함침 유닛;
    을 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 성형 유닛은
    일정간격으로 복수개 배치되고, 공급되는 평각형의 코일을 다단으로 절곡 성형하는 코일 성형기를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일 가정렬 유닛은
    상하 방향으로 배치되는 복수개의 컨베이어를 통해 상기 더미코어를 상기 절연지 삽입 유닛이 배치된 전방에서 그 후방으로, 또는 그 후방에서 전방으로 반복 이송시키면서, 상기 더미코어에 상기 코일을 가정렬시키도록 구성되는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 코일 가정렬 유닛은
    상기 코일 성형기에 대응하여 각각 구성되고, 절곡 성형된 상기 코일을 공급받아 더미코어를 통해 가정렬시키는 정렬기; 및
    상기 코일이 상기 더미코어에 삽입되도록 상기 더미코어를 상기 정렬기에 대응하는 정렬위치에 정위치시키는 컨베이어 이송장치;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨베이어 이송장치는
    상기 정렬기의 하부에 배치되어 상기 절연지 삽입 유닛에 대응하는 전방에서 후방의 일방향으로 작동하며, 상기 정렬기에 대응하는 각각의 구간에 상하 방향으로 작동하는 제1리프트를 포함하고, 상기 더미코어가 안착되는 팔레트가 제1리프트에 도달하면, 승강 작동하여 상기 더미코어가 상기 정렬위치에 로딩되도록 구성되는 제1컨베이어;
    상기 팔레트와 함께, 상기 코일이 삽입된 더미코어를 상기 코일 인서팅 유닛으로 복귀시키도록 상기 제1컨베이어와 반대인 타방향으로 작동하며, 상기 제1리프트의 하부에서 상기 제1리프트와 함께, 상하 방향으로 작동하는 제2리프트를 포함하는 제2컨베이어;
    상기 제2리프트의 하부에서 상기 제1리프트, 및 제2리프트와 함께 상하 방향으로 작동하는 제3리프트; 및
    상기 제1컨베이어와 제2컨베이어의 후방 선단에 연결되고, 상기 제1컨베이어로부터 이송된 팔레트를 상기 제2컨베이어로 하강시키는 리프트 마스터;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1리프트, 제2리프트, 및 제3리프트는
    상하 방향으로 동일선상에 배치되고, 실린더에 의해 동시에 작동하도록 구성되는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 팔레트에 안착된 더미코어를 상기 정렬위치에 배치시키고,
    상기 제2리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 제1컨베이어와 연결되며,
    상기 제3리프트는 상기 실린더에 의해 승강 작동 시, 상기 제2컨베이어와 연결되도록 구성되는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코일 권선 유닛은
    상기 고정자 코어의 슬롯 외측으로 노출되는 상기 코일의 레그부에 형성된 용접부를 통해 각 코일을 연결하는 용접을 진행하기 위해 상기 레그부의 일정영역을 트위스팅하는 트위스팅기;
    상기 레그부의 단부를 일정하게 컷팅하는 컷팅기; 및
    인접한 각 코일의 용접부를 상호 용접 접합하는 복수의 용접기;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용접기는
    각 상기 용접부에 레이저용접을 진행하는 레이저용접기; 및
    상기 코일의 헤드부에 연결단자를 용접하여 통전시키는 터미널용접기;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바니시 함침 유닛은
    상기 코일의 레그부에 에폭시를 코팅하는 에폭시 코팅기; 및
    상기 슬롯의 내부에 바니시를 함침하는 바니시 함침기;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바니시 함침 유닛의 후방에 배치되고, 전기적 검사를 통해 상기 고정자 어셈블리의 양품을 검사하는 검사 유닛;
    을 더 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 시스템.
  12. 둘레 방향을 따라 이격 형성된 복수개의 슬롯을 가지는 고정자 코어에 코일이 삽입된 고정자 어셈블리를 제조하는 제조 방법으로서,
    코어 로딩 유닛에 상기 고정자 코어를 로딩하는 제1단계;
    절연지 삽입 유닛을 통해 상기 슬롯에 절연지를 삽입하는 제2단계;
    코일 성형 유닛을 통해 상기 코일을 절곡 성형하는 제3단계;
    컨베이어 이송장치를 통해 더미코어를 공급하고, 상기 더미코어에 상기 코일을 가정렬하는 제4단계;
    코일 인서팅 유닛을 통해 상기 더미코어에 가정렬된 코일들을 상기 고정자 코어에 인서팅하는 제5단계;
    코일 권선 유닛을 통해 상기 고정자 코어에 인서팅된 코일을 트위스팅하여 고정하는 제6단계; 및
    바니시 함침 유닛을 통해 상기 슬롯에 바니시를 함침하여 상기 코일을 고정하는 제7단계;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3단계는
    복수개의 코일 성형기를 통해 일측에서 공급되는 평각형의 상기 코일을 다단으로 각각 절곡 성형하는 단계;
    인 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제4단계는
    상기 컨베이어 이송장치의 제1컨베이어에 상기 더미코어가 안착된 팔레트를 상기 절연지 삽입 유닛에 대응하는 전방에서 후방으로 이송시키는 단계;
    상기 팔레트가 제1리프트에 도달하면, 상기 제1리프트가 승강 작동하고, 상기 더미코어가 정렬위치에 로딩되는 단계;
    상기 더미코어가 정렬위치에 로딩되면, 상기 더미코어를 통해 상기 코일을 가정렬하는 단계;
    상기 코일의 가정렬이 완료되면, 상기 제1리프트가 하강하여 제1컨베이어를 따라 후단부에 구성된 리프트 마스터를 통해 제2컨베이어로 이송되는 단계;
    상기 코일이 가정렬된 더미코어를 제2컨베이어를 통해 상기 코일 인서팅 유닛에 대응하는 전방으로 이송시키는 단계;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제4단계는
    상기 제1리프트의 승강 작동 시, 상기 컨베이어 이송장치의 제2컨베이어에 구성되는 제2리프트와, 상기 제2리프트의 하부에 구성되는 제3리프트가 동시에 승강 작동하는 단계; 및
    상기 제2리프트는 상기 제1컨베이어와 연결되고, 상기 제3리프트는 상기 제2컨베이어와 연결되어 각 컨베이어가 연속적으로 작동하는 단계;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제5단계는
    상기 제2컨베이어를 통해 이송된 상기 더미코어에 가정렬된 복수개의 상기 코일을 그리퍼를 이용하여 상기 고정자 코어에 인서팅하는 단계인 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제6단계는
    트위스팅기를 통해 상기 고정자 코어의 슬롯 외측으로 노출되는 상기 코일의 레그부의 일정영역을 트위스팅하는 단계;
    컷팅기를 통해 상기 레그부의 단부를 일정하게 컷팅하는 단계;
    레이저용접기를 통해 레그부에 형성된 용접부와 인접한 레그부를 상호 레이저용접하는 단계; 및
    터미널용접기를 통해 상기 코일의 헤드부에 연결단자를 용접하여 통전하는 단계;
    를 포함하는 고정자 어셈블리 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제7단계는
    에폭시 코팅기를 통해 상기 코일의 레그부에 에폭시를 코팅하는 단계;
    바니시 함침기를 통해 상기 슬롯의 내부에 바니시를 함침하여 상기 코일을 고정하는 단계; 및
    컷팅기를 통해 상기 레그부의 단부를 일정하게 컷팅하는 단계;
    를 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제7단계 이후에,
    상기 바니시 함침 유닛의 후방에 배치되는 검사 유닛을 통해 상기 고정자 어셈블리를 전기적으로 양품 검사하는 단계;
    를 더 포함하는 고정자 어셈블리의 제조 방법.
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