KR20230005639A - 헤어핀 레그 트위스팅 기구 - Google Patents

헤어핀 레그 트위스팅 기구 Download PDF

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KR20230005639A KR1020210086602A KR20210086602A KR20230005639A KR 20230005639 A KR20230005639 A KR 20230005639A KR 1020210086602 A KR1020210086602 A KR 1020210086602A KR 20210086602 A KR20210086602 A KR 20210086602A KR 20230005639 A KR20230005639 A KR 20230005639A
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Abstract

헤어핀 모터의 고정자 슬롯에 삽입되어 고정자의 반경 방향으로 복수의 레이어를 이루며 적층되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구로서,
한 레이어을 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제1성형부; 및
제1성형부가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제2성형부;를 포함하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구가 소개된다.

Description

헤어핀 레그 트위스팅 기구{HAIRPIN LEG TWISTING APPARATUS}
본 발명은 헤어핀 모터의 고정자에 마련된 슬롯에 삽입되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구에 관한 것으로, 구체적으로는 헤어핀이 이루는 레이어를 두 층씩 성형할 수 있는 헤어핀 레그 트위스팅 기구에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차나 전기 자동차에는 구동모터가 적용되고, 구동모터의 효율을 높임으로써 하이브리드 자동차는 연비(리터당 주행거리)를 개선할 수 있고, 전기 자동차는 주행거리(충전당 주행거리)를 개선할 수 있게 된다.
이와 같은 종래의 차량용 구동모터는 고정자와 회전자로 이루어지고, 상기 고정자에는 헤어핀이 삽입되는 슬롯이 마련되며, 슬롯에는 절연지가 개재된 헤어핀(hairpin)들이 다수로 삽입된다.
도 1의 (a)는 헤어핀(P)의 형상이며, (b)는 헤어핀(P)이 고정자의 슬롯에 삽입되어 레어어가 적층된 때의 형상을 나타낸 것이다.
헤어핀이 고정자의 슬롯에 삽입된 후에는 헤어핀 레그를 와이드닝하여 레그 사이의 거리를 소정 이격시키며, 이후에 헤어핀 레그를 트위스팅한다. 트위스팅 이후에는 인접하는 헤어핀 레그 쌍마다 통전을 위한 용접이 이루어진다.
헤어핀 레그는 고정자의 슬롯에 삽입되어 복수개의 레이어를 이루는데, 이 레이어는 4열, 6열, 8열 또는 그 이상일 수 있다. 종래의 트위스팅 공정에서는 도 2와 같은 트위스팅 기구를 이용하여, 모든 레이어의 헤어핀 레그를 홀(H)에 삽인한 후 한꺼번에 트위스팅하였는데, 이 경우, 모든 헤어핀 레그를 한 번에 성형하기 때문에 헤어핀 레그의 트위스팅 방향을 각 레이어마다 제어해주어야 하며, 트위스팅이 필요한 높이가 레이어마다 상이하여 트위스팅 높이의 제어 또한 필요하다. 이는 트위스팅 기구의 구동방식 및 제작이 복잡해지는 원인이 된다.
또한, 헤어핀이 이루는 레이어의 열의 개수가 달라지면 레이어의 열의 개수에 따라서 트위스팅 기구 전체의 구조를 수정해야한다는 문제가 있다. 즉, 도 2와 같은 4열 헤어핀 모터의 헤어핀 레그 트위스팅 기구를 이용하여 8열 헤어핀 모터의 헤어핀 레그를 트위스팅 하는 것을 불가하며, 8열 헤어핀 모터의 헤어핀 레그를 트위스팅 하기 위해서는 8열에 대응하도록 헤어핀 레그 트위스팅 기구를 수정해야 한다.
따라서, 헤어핀의 레이어 수가 달라지더라도 트위스팅 기구의 수정이 필요하지 않은 헤어핀 레그 트위스팅 기구가 필요한 실정이다.
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 10-2017-0029956 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,
헤어핀 모터의 고정자 슬롯에 삽입되어 고정자의 반경 방향으로 복수의 레이어를 이루며 적층되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구로서, 한 레이어을 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제1성형부; 및 제1성형부가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제2성형부;를 포함하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 헤어핀 모터의 고정자 슬롯에 삽입되어 고정자의 반경 방향으로 복수의 레이어를 이루며 적층되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구로서, 한 레이어을 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제1성형부; 및 제1성형부가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제2성형부;를 포함한다.
제1성형부와 제2성형부는 서로 반대 방향으로 회전하여 인접한 레이어의 헤어핀 레그를 서로 반대 방향으로 트위스팅할 수 있다.
제1성형부는 제1성형부의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부가 형성되고, 절곡부에 헤어핀 레그가 삽입되는 제1삽입공간이 형성된 제1핑거 및 제1핑거가 수용되는 제1수용홈이 형성된 제1판넬을 포함할 수 있다.
제1판넬은 원형의 형상이며, 제1수용홈은 서로 이격되며, 제1판넬의 중심을 향하는 방사형으로서 복수개로 형성될 수 있다.
제1핑거의 제1삽입공간은 절곡부에서 제1성형부의 중심을 바라보는 측에 형성될 수 있다.
제1핑거는 제1수용홈에 수용되어 홈을 따라 제1판넬의 반경방향으로 슬라이딩될 수 있다.
제2성형부는 제2성형부의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부가 형성되고, 절곡부에 헤어핀 레그가 삽입되는 제2삽입공간이 형성된 제2핑거 및 제2핑거가 수용되는 제2수용홈이 형성된 제2판넬을 포함할 수 있다.
제2판넬은 원형의 형상이며, 제2수용홈은 서로 이격되며, 제2판넬의 중심을 향하는 방사형으로서 복수개로 형성될 수 있다.
제2핑거의 제2삽입공간은 절곡부에서 제2성형부의 바깥을 바라보는 방향으로 형성될 수 있다.
제2핑거는 제2수용홈에 수용되어 홈을 따라 제2판넬의 반경방향으로 슬라이딩될 수 있다.
헤어핀 레그 트위스팅 기구는 헤어핀이 삽입된 고정자의 높낮이를 조절하여 헤어핀 레그가 트위스팅 되는 부분을 조절하는 로더;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 헤어핀 레그 트위스팅 기구에 따르면,
헤어핀이 이루는 레이어가 4열, 6열, 8열 혹은 그 이상이라도 헤어핀 레그 성형장치의 구조를 수정할 필요가 없어, 헤어핀 모터의 설계를 변경하더라도 그에 유연하게 대응하여 헤어핀 모터의 헤어핀의 레그를 성형할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 헤어핀 및 헤어핀의 적층 형상을 나타낸 것.
도 2는 종래의 헤어핀 레그를 성형하기 위한 기구.
도 3은 헤어핀이 삽입된 고정자.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 성형 기구.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 성형 기구의 분해도.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 성형 기구의 로더.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 성형 기구에 헤어핀이 삽입된 것을 도시한 단면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 성형 기구에 따른 헤어핀 레그 트위스팅 순서를 나타낸 것.
이하, 상술한 목적, 문제점을 해결하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조해 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명을 이해하는 데 있어 동일 분야의 공지된 기술에 대한 상세한 설명이 발명의 핵심 내용을 이해하는데 도움이 되지 않는 경우, 그 설명을 생략하기로 하며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며 통상의 기술자에 의해 변경되어 다양하게 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 헤어핀 모터의 고정자 슬롯에 삽입되어 고정자의 반경 방향으로 복수의 레이어를 이루며 적층되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구로서, 한 레이어을 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제1성형부(100); 및 제1성형부(100)가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제2성형부(200);를 포함한다.
도 3은 헤어핀(P)이 삽입된 고정자(S)이며, 헤어핀 레그가 트위스팅 된 고정자를 도시한 것이다. 즉, 도 1의 (b)에 도시된 헤어핀 레그는 고정자의 슬롯에 삽입되어 트위스팅되면 도 3의 형상처럼 레그가 성형된다. 헤어핀(P)은 고정자(S)에 삽입되어 4열, 6열, 8열 또는 8열 이상의 레이어를 이룰 수 있다. 종래에는 도 2와 같이 헤어핀이 이루는 레이어에 대응하여 성형기구에 홀(H)을 마련하고, 각 레이어를 한 번에 성형하였다. 위와 같은 종래 방식은 헤어핀 레그의 성형은 신속하게 이루어질 수 있으나, 헤어핀이 이루는 레이어가 늘어나거나 줄어들면 그에 대응하는 홀이 마련된 성형(트위스팅)기구를 따로 마련해야한다는 문제가 있으며, 헤어핀 레그를 한 번에 성형하기 때문에 성형기구의 구조가 다소 복잡하다는 문제가 있다.
본 발명은 한 레이어의 헤어핀의 레그를 트위스팅할 수 있는 제1성형부(100)와 제1성형부(100)가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 트위스팅할 수 있는 제2성형부(200)를 두어 한 번에 두 레이어를 성형할 수 있는 헤어핀 레그 트위스팅 기구이다.
본 발명에 따르면, 한 번에 두 레이어씩 성형이 가능하므로, 헤어핀이 이루는 레이어가 4 레이어든, 6 레이어든, 8 레이어든 또는 8 레이어 이상이든, 성형장치를 수정할 필요가 없으며, 헤어핀 레그를 성형하기 위해 입력되는 제어 로직만 일정부분 수정하면 족하다는 장점이 있다.
즉, 4 레이어인 경우에는 트위스팅은 두 번이 이루어지고, 6 레이어인 경우에는 세 번, 8 레이어인 경우에는 네 번의 트위스팅이 이루어진다. 헤어핀 레그를 성형하기 위해 기구를 변경할 필요 없이 단지 트위스팅의 횟수 등을 변경하면 헤어핀 모터의 변경되는 레이어 수에 따라 유연한 대응이 가능하다.
이를 위해, 제1성형부(100)와 제2성형부(200)는 서로 반대 방향으로 회전하여 서로 인접한 레이어의 헤어핀 레그를 서로 반대 방향으로 트위스팅할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 하나의 실시예로 제1성형부(100)는 시계 방향으로 회전하며, 제2성형부(200)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 제1성형부(100)를 반시계 방향으로 회전하게 하고, 제2성형부(200)를 시계 방향으로 회전하게 해도 문제가 없으며, 제1성형부(100)와 제2성형부(200)는 서로 반대로 회전하면 족하다. 위와 같은 트위스팅을 통해 서로 인접한 레이어(1,2와 3,4와 5,6와 7,8레이어)는 서로 맞닿게 되고 맞닿은 레이어는 용접을 통해 접지된다.
헤어핀 레그를 성형하기 위해, 제1성형부(100)와 제2성형부(200)를 이루는 구체적인 구성은 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 제1성형부(100)는 제1성형부(100)의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부(J1)가 형성되고, 절곡부(J1)에 헤어핀 레그가 삽입되는 제1삽입공간(122)이 형성된 제1핑거(120) 및 제1핑거(120)가 수용되는 제1수용홈(111)이 형성된 제1판넬(110)을 포함한다.
제1성형부(100)와 마찬가지로, 제2성형부(200)는 제2성형부(200)의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부(J2)가 형성되고, 절곡부(J2)에 헤어핀 레그가 삽입되는 제2삽입공간(222)이 형성된 제2핑거(220) 및 제2핑거(220)가 수용되는 제2수용홈(211)이 형성된 제2판넬(210)을 포함할 수 있다.
제1성형부(100)와 제2성형부(200)는 헤어핀 레그를 성형하는 핑거 및 핑거가 수용되며 슬라이딩되는 판넬로 구성된다. 판넬은 원형의 형상일 수 있고, 제1성형부(100)는 제1핑거(120) 및 제1판넬(110)로 구성되며, 제2성형부(200)는 제2핑거(220) 및 제2판넬(210)로 구성된다. 제1판넬(110)과 제2판넬(210)에는 제1핑거(120) 및 제2핑거(220)를 각각 수용하기 위한 제1수용홈(111) 및 제2수용홈(211)이 형성된다. 제1수용홈(111) 및 제2수용홈(211)은 각 판넬에 이격 형성되며, 각각 제1판넬(110)과 제2판넬(210)의 중심을 향하는 방사형으로 복수개가 형성된다. 제1판넬(110)과 제2판넬(210)에 수용되는 제1핑거(120) 및 제2핑거(220)는 제1수용홈(111) 및 제2수용홈(211)에서 각 판넬의 반경방향으로 형성된 홈을 따라 슬라이딩될 수 있는데, 핑거가 슬라이딩되는 정도에 따라 성형되는 레이어를 조절할 수 있다. 즉, 핑거가 슬라이딩되는 정도에 따라 최외곽의 레이어를 트위스팅할 것인지, 최내곽의 레이어를 트위스팅할 것인지 조절할 수 있는 것이다. 또한, 헤어핀 레그가 삽입된 핑거가 반경방향 중 외곽을 양하는 방향으로 슬라이딩되도록 함으로써 헤어핀이 이루는 레이어의 외경이 더 넓어지도록 헤어핀 레그를 확관(와이드닝)할 수 있다.
헤어핀 레그 트위스팅 기구는 로더(300)를 더 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 로더(300)는 헤어핀이 삽입된 고정자(S)를 제1성형부(100) 및 제2성형부(200)의 상부로 로드시키는 역할을 하며, 헤어핀 레그의 트위스팅 높낮이를 조절할 수 있다. 경우에 따라(서로 인접한 레이어의 헤어핀만 접지되며, 다른 레이어와 접지를 피하기 위해) 헤어핀 레그의 트위스팅 높낮이의 조절이 필요하기 때문에, 로더를 추가적으로 마련하여 헤어핀 레그의 트위스팅 높낮이를 조절할 수 있는 것이다.
한편, 도 5 및 7을 참조하면, 제1핑거(120)의 제1삽입공간(122)은 절곡부(J1)에서 제1성형부(100)의 중심을 바라보는 측에 형성되며, 제2핑거(220)의 제2삽입공간(222)은 절곡부(J2)에서 제2성형부(200)의 바깥을 바라보는 방향으로 형성된다. 이에 따라 제1핑거(120) 및 제2핑거(220)도 6과 같은 단면으로 헤어핀 레그가 삽입된다. 가장 최외곽의 레이어를 n레이어라고 가정하면, 제1핑거에는 n레이어, n-2레이어, n-4레이어 ... 2레이어가 삽입되어 각 레이어의 헤어핀 레그를 와이드닝하며, 제2핑거에는 n-1레이어, n-3레이어, n-5레이어 ... 1레이어가 삽입되어 각 레이어의 헤어핀 레그를 와이드닝하고, 제1핑거와 제2핑거는 서로 반대 방향으로 회전하면서 각 레이어의 헤어핀 레그를 트위스팅하는 것이다.
도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 헤어핀 레그 트위스팅 기구를 이용하여 8개의 레이어로 이루어진 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 방법을 설명하면, ① 제1핑거 및 제2핑거가 슬라이딩하여 판넬의 중심방향으로 전진하며 고정자에 삽입된 헤어핀의 8,7 레이어의 위치로 이동한다. ② 로더가 고정자를 제1성형부 및 제2성형부로 로드하며, 8, 7 레이어의 헤어핀 레그를 각각 제1핑거 및 제2핑거에 삽입되도록 한다. ③ 이후 제1핑거 및 제2핑거가 반경방향 바깥으로 슬라이딩하면서 헤어핀 레그를 와이드닝 한다. ④ 와이드닝 이후 제1성형부와 제2성형부가 서로 반대로 회전하면서 헤어핀 레그를 트위스팅한다. ⑤ 로더가 고정자를 들어올려 제1성형부와 제2성형부에서 고정자를 언로딩시킨다. ⑥ 제1핑거 및 제2핑거가 슬라이딩하여 6, 5 레이어의 위치로 이동한다. 로더가 고정자를 제1성형부 및 제2성형부로 로드하며, 6, 5 레이어의 헤어핀 레그를 각각 제1핑거 및 제2핑거에 삽입되도록 한다. ⑦ 이후 제1핑거 및 제2핑거가 반경방향 바깥으로 슬라이딩하면서 헤어핀 레그를 와이드닝 한다. ⑧ 와이드닝 이후 제1성형부와 제2성형부가 서로 반대로 회전하면서 헤어핀 레그를 트위스팅한다. 이때 제1성형부와 제2성형부는 8, 7 레이어를 트위스팅할 때 회전한 방향과 같도록 한다. ⑨ 로더가 고정자를 들어올려 제1성형부와 제2성형부에서 고정자를 언로딩시킨다.
2, 1 레이어를 트위스팅할 때까지 상기 과정을 반복한다.
본 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.
100 : 제1성형부
200 : 제2성형부
300 : 로더

Claims (11)

  1. 헤어핀 모터의 고정자 슬롯에 삽입되어 고정자의 반경 방향으로 복수의 레이어를 이루며 적층되는 헤어핀의 레그를 트위스팅하기 위한 기구로서,
    한 레이어을 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제1성형부; 및
    제1성형부가 트위스팅한 레이어와 인접한 레이어를 이루는 헤어핀의 레그를 트위스팅하는 제2성형부;를 포함하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1성형부와 제2성형부는 서로 반대 방향으로 회전하여 인접한 레이어의 헤어핀 레그를 서로 반대 방향으로 트위스팅하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1성형부는 제1성형부의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부가 형성되고, 절곡부에 헤어핀 레그가 삽입되는 제1삽입공간이 형성된 제1핑거 및 제1핑거가 수용되는 제1수용홈이 형성된 제1판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1판넬은 원형의 형상이며, 제1수용홈은 서로 이격되며, 제1판넬의 중심을 향하는 방사형으로서 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  5. 청구항 3에 있어서,
    제1핑거의 제1삽입공간은 절곡부에서 제1성형부의 중심을 바라보는 측에 형성된 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  6. 청구항 3에 있어서,
    제1핑거는 제1수용홈에 수용되어 홈을 따라 제1판넬의 반경방향으로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제2성형부는 제2성형부의 중심을 향해 연장된 단부에서 상방으로 절곡된 절곡부가 형성되고, 절곡부에 헤어핀 레그가 삽입되는 제2삽입공간이 형성된 제2핑거 및 제2핑거가 수용되는 제2수용홈이 형성된 제2판넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제2판넬은 원형의 형상이며, 제2수용홈은 서로 이격되며, 제2판넬의 중심을 향하는 방사형으로서 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  9. 청구항 7에 있어서,
    제2핑거의 제2삽입공간은 절곡부에서 제2성형부의 바깥을 바라보는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  10. 청구항 7에 있어서,
    제2핑거는 제2수용홈에 수용되어 홈을 따라 제2판넬의 반경방향으로 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
  11. 청구항 1에 있어서,
    헤어핀 레그 트위스팅 기구는 헤어핀이 삽입된 고정자의 높낮이를 조절하여 헤어핀 레그가 트위스팅 되는 부분을 조절하는 로더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 레그 트위스팅 기구.
KR1020210086602A 2021-07-01 2021-07-01 헤어핀 레그 트위스팅 기구 KR102663177B1 (ko)

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