KR20240011029A - 모터 고정자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

모터 고정자 제조방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법은 원형코일을 권선하는 원형코일 권선 단계, 상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일을 성형하는 원형코일 압축 단계, 코어의 슈(shoe)를 통해 상기 공심코일을 상기 코어에 삽입하는 공심코일 삽입 단계, 및 상기 코어의 슈(shoe)를 가압하여 상기 코어에 상기 공심코일을 고정하는 고정자 코어 성형 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 모터 고정자의 점적률을 높여 모터 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

모터 고정자 및 그 제조방법{MOTOR STATOR AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 고정자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 효율 향상을 위하여 모터 고정자의 점적률을 최대화 할 수 있는 모터 고정자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

모터는 전기에너지를 역학적에너지로 변환하는 장치로써 각종 기기에서 구동원으로 사용되고 있다.

모터는 철심, 즉 코어를 자화시켜 자력에 의해 회전력을 생성하는 장치이다. 그리고 이러한 자력을 만들기 위해 코어의 주변에 코일을 감아서 자계를 형성한다.

주지된 바와 같이, 모터는 고정자 및 회전자를 포함하여 구성되어 있다.

고정자는 케이싱의 내측에 설치되며 코일이 감겨 결합되는 구성으로서, 회전하지 않는다.

회전자는 고정자와 소정의 공극을 두고 고정자와 마주하여 배치되는데 자력에 의해 회전하도록 구성되어 있다.

그런데 대부분의 모터에서, 고정자는 효율이나 출력밀도를 높이기 위해 코어의 슬롯 안에 코일을 더 많이 채워 넣을 수 있는 구조를 필요로 한다.

고정자 코어는 철손을 줄이기 위해 다수의 전기장판을 적층시켜 구성된다. 이러한 제약 조건 때문에 모터의 고정자는 슬롯 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 높이기 위한 많은 기술적인 노력이 필요하다.

본 발명과 관련된 종래기술로서 EP2004-075758(2004.03.09)(이하, 선행문헌)가 있으며, 상기 선행문헌에는 변형 가능한 팁을 갖는 코어에 헤어핀 도체를 삽입하는 기술 내용이 개시되어 있다.

종래의 선행문헌에는 Slinky 공법을 적용하여 고정자 코어를 적층하고, 반경방향으로 코일을 삽입한 후 코어의 슈(Shoe) 끝단을 밀어서 성형하여 코일의 이탈을 막아주는 공법이 개시되어 있다. 이에 따라, 코일 용접 등의 결선 공정을 줄일 수 있으며, 코일이 반경방향으로 밀착됨에 따라 축방향으로 코일을 삽입하는 것보다 상대적으로 점적률을 높일 수 있다.

하지만, 종래의 선행문헌은 분할코어가 아닌 통코어 형태에만 적용이 가능하다는 제약이 있으며, 코일의 삽입 시 주변부 간섭에 대한 제약 때문에 권선수가 많은 고정자에는 적용하기가 어려운 단점이 있었다. 게다가, 환선, 즉 원형 코일 적용 시에는 슬롯 내부에서 코일이 뒤섞여 점적률 편차가 큰 단점이 있다.

EP2004-075758(2004.03.09)

본 발명의 목적은 모터 고정자의 점적률, 즉 코어 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 고정자를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 모터 고정자의 점적률, 즉 코어 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 고정자 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면 슬롯 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 최대한 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 고정자 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법은 원형코일 권선 단계, 원형코일 압축 단계, 공심코일 삽입 단계, 및 고정자 코어 성형단계를 포함한다.

원형코일 권선 단계는 원형코일을 권선하는 단계이다. 원형코일 압축 단계는 상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일을 성형하는 단계이다. 공심코일 삽입 단계는 코어의 슈(shoe)를 통해 상기 공심코일을 상기 코어에 삽입하는 단계이다. 고정자 코어 성형단계는 상기 코어의 슈(shoe)를 가압하여 상기 코어에 상기 공심코일을 고정하는 단계이다.

원형코일 권선 단계에서, 상기 원형코일은 슬롯면적보다 큰 코일면적을 갖도록 정렬 권선될 수 있다.

또한, 원형코일 권선 단계에서, 상기 원형코일의 코일면적은 슬롯면적보다 적어도 15% 크게 형성될 수 있다.

또한, 원형코일 권선 단계에서, 상기 원형코일의 외부에는 열융착 코팅부가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 원형코일 압축 단계는, 상기 권선된 원형코일을 압축시켜 상기 슬롯면적과 동일한 코일면적을 갖는 상기 공심코일을 성형하는 단계, 및 상기 원형코일에 전류를 인가하여 열을 발생시키고, 상기 열융착 코팅부를 녹여 상기 공심코일의 형상을 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면 원형코일 권선 단계에서, 상기 원형코일은 보빈에 권선되는데 고정자 코어의 슬롯면적보다 15%이상 크게 환형으로 정렬되어 권선될 수 있다. 보빈에 권선된 원형코일은 코일압축장치에 의해 공심코일로 성형될 수 있다. 코일압축장치는 평평한 안착 면을 가지며, 상기 원형코일을 권선한 보빈이 안착되는 베이스부와, 상기 베이스부의 상부에서 상기 원형코일을 둘러싸도록 배치되는 다이부와, 상기 다이부의 상단에 마련된 프레스 가이드 홀을 통해 상하로 승강하며 상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일로 성형하는 프레스부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 원형코일에 전류를 인가하여 원형코일의 외부에 구비된 열융착 코팅부를 녹여 공심코일의 형상을 유지시키는 전류인가장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 공심코일 삽입 단계 이전에 상기 코어에 제1 인슐레이터 몸체부가 조립되고, 상기 공심코일 삽입 단계에서, 상기 공심코일이 상기 제1 인슐레이터 몸체부가 조립된 상기 코어에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 고정자 코어 성형 단계 이전에, 상기 공심코일의 내측을 면 접촉하여 지지하도록 플레이트 형상의 제2 인슐레이터 몸체부를 상기 코어의 슈(shoe)를 통해 상기 코어에 삽입할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 고정자 코어 성형 단계 이전에, 상기 코어의 슈(shoe)는 상기 코어의 반경방향으로 돌출되는 형상을 가지며, 상기 고정자 코어 성형 단계에서, 상기 코어의 슈(shoe)는, 상기 코어의 반경방향으로 동작하는 펀치에 의해 가압되어 상기 제2 인슐레이터 몸체부의 내측 면에 소정의 두께를 갖는 박판 형상으로 밀착 성형될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면 슬롯 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 최대한 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 고정자를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자는, 인슐레이터가 조립되는 코어, 및 원형코일을 권선 및 압축시켜 마련되는 공심코일을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 코어는, 상기 코어의 반경방향 외측에 위치하며 원호 형상을 갖는 요크부, 상기 요크부의 내측에서 상기 코어의 반경방향으로 길게 연장되며, 상기 공심코일이 삽입되는 티스부, 및 상기 티스부의 내측에 구비되며, 상기 공심코일이 관통 삽입되는 슈(shoe)를 갖는 폴부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 공심코일은, 상기 슈(shoe)를 통해 상기 티스부에 삽입되고, 상기 슈(shoe)는, 상기 공심코일의 삽입 후 가압되어 상기 공심코일을 고정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 원형코일의 권선 시, 슬롯면적보다 큰 코일면적을 갖도록 정렬 권선될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 원형코일의 권선 시, 상기 원형코일의 코일면적은 슬롯면적보다 적어도 15% 크게 형성될 수 있다.

이때, 원형코일의 외부에는, 열융착 코팅부가 구비될 수 있다.

또한, 공심코일은 상기 권선된 원형코일을 압축시켜 상기 슬롯면적과 동일한 코일면적을 갖도록 성형될 수 있다. 이때, 상기 원형코일에 전류를 인가하여 열을 발생시키고, 상기 열융착 코팅부를 녹여 상기 공심코일의 형상을 유지시킬 수 있다.

원형코일의 권선 시 상기 원형코일은 보빈에 권선되는데 고정자 코어의 슬롯면적보다 15%이상 크게 환형으로 정렬되어 권선될 수 있다. 보빈에 권선된 원형코일은 코일압축장치에 의해 공심코일로 성형될 수 있다.

코일압축장치는 평평한 안착 면을 가지며, 상기 원형코일을 권선한 보빈이 안착되는 베이스부와, 상기 베이스부의 상부에서 상기 원형코일을 둘러싸도록 배치되는 다이부와, 상기 다이부의 상단에 마련된 프레스 가이드 홀을 통해 상하로 승강하며 상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일로 성형하는 프레스부를 포함한다.

또한, 원형코일에 전류를 인가하여 원형코일의 외부에 구비된 열융착 코팅부를 녹여 공심코일의 형상을 유지시키는 전류인가장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 인슐레이터는, 상기 요크부의 적어도 일부와 상기 티스부의 적어도 일부를 감싸도록 결합되는 제1 인슐레이터 몸체부, 및 상기 슈(shoe)를 통해 상기 티스부에 삽입된 상기 공심코일을 지지하는 제2 인슐레이터 몸체부를 포함한다.

제2 인슐레이터 몸체부는, 상기 공심코일의 내측을 면 접촉하여 지지하는 플레이트 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자에서, 슈(shoe)는 상기 코어의 반경방향으로 돌출되는 형상으로 제공되되, 상기 제2 인슐레이터 몸체부가 상기 공심코일을 지지한 이후에는 박판 형상으로 변형되어 상기 제2 인슐레이터 몸체부의 내측 면에 밀착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 및 그 제조방법에 의하면, 모터 고정자의 점적률, 즉 코어 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면 환선, 즉 원형 코일을 보빈에 와인딩 하고, 압축성형을 거쳐 고밀도 공심코일을 마련한 다음, 준비된 공심코일을 분할 코어에 삽입하는 과정을 거쳐 고점적률의 모터 고정자를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 통코어 형태가 아닌 분할코어 형태에 적용이 가능한 장점이 있으며, 바람직하게는 슬롯 면적보다 소정 비율(예: 15% 등) 이상 더 큰 면적으로 감은 코일을 압축 후 사용하므로, 고정자의 점적률을 기존 대비 대폭 높일 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따라 슬롯 면적보다 15% 이상 큰 면적으로 코일을 권선하여 압축한 경우는 슬롯 면적과 동일하게 권선된 기존의 일반적인 고정자보다 모터 효율이 5% 이상 향상되는 결과를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 코일의 코팅을 녹여서 공심코일을 만들기 때문에 코일 형태가 유지되어 취급이 용이하고 절연성이 향상될 수 있는 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자의 코어 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자에서 공심코일의 삽입 전 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자에서 I형 코어가 적용된 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 원형코일 권선 단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 원형코일 압축 단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 공심코일 삽입 단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 고정자 코어 성형 단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에 의해 제조된 모터 고정자 구조를 간략히 도시한 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.

모터는 철심(즉, 코어)을 자화시켜 자력에 의해 회전력을 생성하는 장치이다.

모터에서 자력을 만들기 위해 코어의 주변을 코일로 감아서 자계를 형성한다.

모터는 고정자 및 회전자를 포함한다. 고정자는 케이싱의 내측에 설치되며 코일이 감겨 결합되는데 회전하지 않는다.

회전자는 고정자와 공극을 두고 마주하여 배치된다. 회전자는 고정자와 달리 자력에 의해 회전하는 구조로 이루어진다.

한편, 모터 고정자는 효율이나 출력밀도를 높이기 위해 코어의 슬롯 안에 코일을 더 많이 채워 넣을 수 있는 구조를 필요로 한다. 고정자 코어는 철손을 줄이기 위해 다수의 전기장판을 적층시켜 구성되는데, 이 때문에 모터의 고정자는 슬롯 면적에 대한 코일 단면적 비율(이하, '점적률'이라 함)을 높일 수 있는 방안이 요청된다.

본 발명의 실시예에 따르면 슬롯 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 최대한 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 고정자 및 그 제조방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자의 코어 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자에서 공심코일의 삽입 전 구조를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자(10)는 코어(100)와 코일(즉, 공심코일)(500)을 포함한다.

코어(100)에는 인슐레이터(300)가 구비된다.

인슐레이터(300)는 제1 인슐레이터 몸체부(310)와 제2 인슐레이터 몸체부(320)(도 8 및 도 9 참조)를 포함하는데, 제2 인슐레이터 몸체부(320)에 관하여는 도 8 및 도 9의 설명 시 후술하기로 한다.

공심코일(500)이 삽입되기 이전의 코어(100)에는 제1 인슐레이터 몸체부(310)만이 미리 조립될 수 있다.

예를 들어, 코어(100)는 요크부(110), 티스부(120), 폴부(130)를 포함한다(도 1 참조).

요크부(110)는 코어(110)의 반경방향(W) 외측에 위치하며 원호 형상을 가질 수 있다.

티스부(120)는 요크부(110)의 내측에서 코어(110)의 반경방향(W)으로 길게 연장되는데 공심코일(500)이 삽입되는 부위가 된다.

폴부(130)는 티스부(120)의 내측에 위치하는데 슈(shoe)(140)를 구비한다.

슈(shoe)(140)는 티스부(120)의 내측 단부에서 티스부(120)의 길이를 따라 내측으로 돌출되는 부위이다.

슈(shoe)(140)의 초기 형상은 공심코일(500)의 삽입을 가능하게 해주는 돌기 형상을 갖는데, 공심코일(500)이 삽입된 이후에는 펀치(800)(도 8 참조)에 의해 가압되어 공심코일(500)을 지지하는 플레이트 형상으로 변형될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자에서 I형 코어가 적용된 구조를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 도시된 코어(200)는 I형 분할코어로서, 도 2에 도시된 코어(100), 즉 T형 분할코어와 다른 형태의 분할코어가 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자(10)에 이용될 수 있음을 보여준다.

[모터 고정자 제조방법]

도면에서, 도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법을 간략히 도시한 순서도이다. 그리고 도 5 내지 도 9는 모터 고정자 제조방법의 세부 단계를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자(10)를 제조하는 방법은, 원형코일 권선 단계(S100), 원형코일 압축 단계(S200), 공심코일 삽입 단계(S300), 및 고정자 코어 성형단계(S400)를 포함한다.

원형코일 권선 단계(S100)는 원형코일을 권선하는 단계이다.

원형코일 압축 단계(S200)는 상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일을 성형하는 단계이다.

공심코일 삽입 단계(S300)는 코어의 슈(shoe)를 통해 상기 공심코일을 상기 코어에 삽입하는 단계이다.

고정자 코어 성형단계(S400)는 상기 코어의 슈(shoe)를 가압하여 상기 코어에 상기 공심코일을 고정하는 단계이다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 원형코일 권선 단계(S100), 원형코일 압축 단계(S200), 공심코일 삽입 단계(S300), 및 고정자 코어 성형단계(S400)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

[원형코일 권선 단계]

도 5는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 원형코일 권선 단계(S100)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 원형코일 권선 단계(S100)는 환선, 즉 원형코일(510)을 준비하고 원형코일(510)을 정렬하여 권선하는 단계이다.

원형코일 권선 단계(S100)에서, 원형코일(510)은 슬롯면적(S1)보다 큰 코일면적(S2)을 갖도록 정렬 권선되는 것이 좋다.

예를 들어, 원형코일 권선 단계(S100)에서 권선된 원형코일(510)의 코일면적(S2)(즉, 원형코일의 단면적)은 코어(100)의 슬롯면적(S1)보다 적어도 15% 이상 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 이후 원형코일 가압 단계(S200)를 거친 후 코어의 슬롯 내에 더 많은 코일을 채워 넣은 구조를 가지게 되어, 모터 고정자의 효율 또는 출력밀도를 높일 수 있다.

또한, 원형코일 권선 단계(S100)에서, 원형코일(510)의 외부에는 열융착 코팅부(511)가 구비될 수 있다. 열융착 코팅부(511)는 권선된 원형코일(510)을 압축한 후 코일에 전류를 인가할 때 발생되는 열에 의해 녹는 소재로서 열융착 본딩 기능을 발휘하여 코일의 압축 형상을 유지시켜 줄 수 있다.

[원형코일 압축 단계]

도 6은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 원형코일 압축 단계(S200)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

구체적인 예로서, 원형코일 압축 단계(S200)는 원형코일(510)을 압축하여 공심코일(500)을 성형하는 단계와, 열융착 코팅부(511)를 녹여 공심코일(500)의 형상을 유지시키는 단계를 포함한다.

공심코일(500)을 성형하는 단계는 이전 단계(S100)에서 권선된 원형코일(510)을 압축시켜 슬롯면적과 동일한 코일면적을 갖는 공심코일(500)을 성형하는 단계이다.

공심코일(500)의 형상을 유지시키는 단계는 원형코일(510)에 전류를 인가하여 전기저항 열을 발생시키는데, 이때 발생된 열을 이용하여 원형코일(510)의 외부에 코팅된 열융착 코팅부(511)를 녹일 수 있다. 이로써, 열융착 본딩 방식으로 공심코일(500)의 형상을 유지시키는 단계이다.

원형코일 권선 단계(S100)에서 원형코일(510)은 보빈(620)에 권선되는데 고정자 코어(100)의 슬롯면적(S1)보다 15%이상 큰 코일단면(S2)을 가질 수 있게 환형으로 정렬되어 권선될 수 있다.

보빈(620)에 권선된 원형코일(510)은 코일압축장치(600)에 의해 압축될 수 있으며, 그 결과 공심코일(500)로 성형될 수 있다.

예를 들어, 코일압축장치(600)는 베이스부(610), 다이부(630), 프레스부(640)를 포함한다.

베이스부(610)는 평평한 안착 면을 가지며, 원형코일(510)을 권선한 보빈(620)이 안착되는 바닥 부재를 말한다. 다이부(630)는 베이스부(610)의 상부에서 보빈(620)에 권선된 원형코일(510)을 둘러싸도록 배치될 수 있는데, 공심코일(500)의 압축 성형을 가능하게 해준다. 프레스부(640)는 다이부(630)의 상단에 마련된 프레스 가이드 홀을 통해 상하로 승강하며 권선된 원형코일(510)을 압축하여 공심코일(500)을 성형한다.

한편, 원형코일 압축 단계(S200)에서 전류인가장치(700)가 더 이용될 수 있다. 전류인가장치(700)는 원형코일(510)에 전류를 인가하여 원형코일(510)의 외부에 구비된 열융착 코팅부(511)를 녹이는 작용을 한다. 그 결과 공심코일(500)의 형상이 유지될 수 있다.

[공심코일 삽입 단계]

도 7은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 공심코일 삽입 단계(S300)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 공심코일 삽입 단계(S30) 이전에 코어(100)에 제1 인슐레이터 몸체부(310)가 조립될 수 있다.

공심코일 삽입 단계(S300)에서는 공심코일(500)이 제1 인슐레이터 몸체부(310)가 조립된 코어(100)(더 구체적으로는 티스부(120))에 삽입될 수 있다.

[고정자 코어 성형 단계]

도 8은 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법 중 고정자 코어 성형 단계(S400)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에서, 고정자 코어 성형 단계(S400) 이전에, 제2 인슐레이터 몸체부(320)가 슈(shoe)(140)를 통과하여 코어(200)에 삽입될 수 있다.

제2 인슐레이터 몸체부(320)는 플레이트 형상을 가지는데, 코어(100)에 먼저 삽입된 공심코일(500)의 내측을 면 접촉하여 상호 대면 지지하는 구조를 가질 수 있다.

또한, 고정자 코어 성형 단계(S400) 이전에, 슈(shoe)(140)는 코어(100)의 반경방향으로 돌출되는 형상(예: U형 돌출 형상 등)을 가진다.

그런데 고정자 코어 성형 단계(S500)를 거쳐 슈(shoe)(140)는 코어(100)의 반경방향으로 동작하는 펀치(800)에 의해 가압된다. 이로써, 고정자 코어 성형 단계(S500) 이후에 슈(shoe)(140)는 소정의 두께를 갖는 박판 형상으로 가압 변형되어, 플레이트 형상의 제2 인슐레이터 몸체부(320)의 내측 면에 밀착하여 안정적으로 지지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 모터 고정자 제조방법에 의해 제조된 모터 고정자 구조를 간략히 도시한 사시도이다.

도 9를 참조하면, 슈(shoe)(140)가 소정의 두께를 갖는 박판 형상으로 가압되어 공심코일(500)을 지지하는 플레이트 형상의 제2 인슐레이터 몸체부(320)의 일면을 넓은 면적으로 안정적으로 지지하는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 모터 고정자(10)에서, 인슐레이터(300)는 제1 인슐레이터 몸체부(310)와 제2 인슐레이터 몸체부(320)를 포함한다.

제1 인슐레이터 몸체부(310)는 요크부(110, 도 1 참조)의 적어도 일부와 티스부(120, 도 1 참조)의 적어도 일부를 감싸도록 결합되는 것으로, 공심코일(500)의 삽입 전 코어(100)에 미리 조립될 수 있다.

이와 달리, 제2 인슐레이터 몸체부(320)는 슈(shoe)(140)에 의해 지지되어 공심코일(500)을 지지하는 것으로, 공심코일(500)이 코어(100)에 삽입된 다음, 플레이트 형태로 공심코일(500)의 내측 면에 접하도록 조립되고 펀치에 의해 가압된 슈(shoe)(140)에 의해 안정적으로 지지된다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면 공심코일(500)을 코어(100)에 삽입하고 고정하기 위해 코어(100)의 슈(Shoe)(140)를 가압하여 성형함으로써, 모터 고정자(10)의 성형이 완료될 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태, 예를 들어 T형, I형 형태의 분할코어에서도 적용이 가능하며, 전개형 코어에 적용할 경우 동시 성형이 가능하여 생산성의 향상을 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 모터 고정자의 점적률, 즉 코어 면적에 대한 코일 단면적 비율인 점적률을 높여 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 원형 코일을 보빈에 와인딩 하고, 압축성형을 거쳐 고밀도 공심코일을 마련한 다음, 준비된 공심코일을 분할 코어에 삽입하는 과정을 거쳐 고점적률의 모터 고정자를 제조한다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 통코어 형태가 아닌 분할코어 형태에 적용이 가능한 장점이 있다. 바람직하게는 슬롯 면적보다 소정 비율(예: 15% 등) 이상 더 큰 면적으로 감은 코일을 압축 후 사용하므로, 고정자의 점적률을 기존 대비 대폭 높일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따라 슬롯 면적보다 15% 이상 큰 면적으로 코일을 권선하여 압축한 경우는 슬롯 면적과 동일하게 권선된 기존의 일반적인 고정자보다 모터 효율이 5% 이상 향상되는 결과를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 코일의 코팅을 녹여서 공심코일을 만들기 때문에 코일 형태가 유지되어 취급이 용이하고 절연성이 향상될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

S100: 원형코일 권선 단계
S200: 원형코일 압축 단계
S300: 공심코일 삽입 단계
S400: 고정자 코어 성형 단계
10: 모터 고정자
100: 코어(T형 코어)
110: 요크부
120: 티스부
130: 폴부
140: 슈(shoe)
S1: 슬롯면적
S2: 코일면적
W: 코어 반경방향
200: 코어(I형 코어)
300: 인슐레이터
310; 제1 인슐레이터 몸체부
320: 제2 인슐레이터 몸체부
500: 공심코일
510: 환선(또는 원형 코일)
511: 열융착 코팅부
600: 코일압축장치
610: 베이스부
620: 보빈
630: 다이부
640: 프레스부
700: 전류인가장치
800: 펀치

Claims (14)

1. 원형코일을 권선하는 원형코일 권선 단계;
   상기 권선된 원형코일을 압축하여 공심코일을 성형하는 원형코일 압축 단계;
   코어의 슈(shoe)를 통해 상기 공심코일을 상기 코어에 삽입하는 공심코일 삽입 단계; 및
   상기 코어의 슈(shoe)를 가압하여 상기 코어에 상기 공심코일을 고정하는 고정자 코어 성형 단계;
   를 포함하는 모터 고정자 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원형코일 권선 단계에서,
   상기 원형코일은, 슬롯면적보다 큰 코일면적을 갖도록 정렬 권선되는 것을 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 원형코일 권선 단계에서,
   상기 원형코일의 코일면적은, 슬롯면적보다 적어도 15% 크게 형성되는 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 원형코일 권선 단계에서,
   상기 원형코일의 외부에는, 열융착 코팅부가 구비되는 것을 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 원형코일 압축 단계는,
   상기 권선된 원형코일을 압축시켜 상기 슬롯면적과 동일한 코일면적을 갖는 상기 공심코일을 성형하는 단계; 및
   상기 원형코일에 전류를 인가하여 열을 발생시키고, 상기 열융착 코팅부를 녹여 상기 공심코일의 형상을 유지시키는 단계;
   를 포함하는 모터 고정자 제조방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 공심코일 삽입 단계 이전에 상기 코어에 제1 인슐레이터 몸체부가 조립되고,
   상기 공심코일 삽입 단계에서, 상기 공심코일이 상기 제1 인슐레이터 몸체부가 조립된 상기 코어에 삽입되는 것을 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정자 코어 성형 단계 이전에, 상기 공심코일의 내측을 면 접촉하여 지지하도록 플레이트 형상의 제2 인슐레이터 몸체부를 상기 코어의 슈(shoe)를 통해 상기 코어에 삽입하는 것을 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 고정자 코어 성형 단계 이전에,
   상기 코어의 슈(shoe)는 상기 코어의 반경방향으로 돌출되는 형상을 가지며,
   상기 고정자 코어 성형 단계에서,
   상기 코어의 슈(shoe)는, 상기 코어의 반경방향으로 동작하는 펀치에 의해 가압되어 상기 제2 인슐레이터 몸체부의 내측 면에 소정의 두께를 갖는 박판 형상으로 밀착 성형되는 것을 특징으로 하는
   모터 고정자 제조방법.
   
9. 인슐레이터가 조립되는 코어; 및
   원형코일을 권선 및 압축시켜 마련되는 공심코일;을 포함하고,
   상기 코어는, 상기 코어의 반경방향 외측에 위치하며 원호 형상을 갖는 요크부;
   상기 요크부의 내측에서 상기 코어의 반경방향으로 길게 연장되며, 상기 공심코일이 삽입되는 티스부; 및
   상기 티스부의 내측에 구비되며, 상기 공심코일이 관통 삽입되는 슈(shoe)를 갖는 폴부;
   를 포함하는 모터 고정자.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 공심코일은,
    상기 슈(shoe)를 통해 상기 티스부에 삽입되고,
    상기 슈(shoe)는,
    상기 공심코일의 삽입 후 가압되어 상기 공심코일을 고정하는
    모터 고정자.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 원형코일의 권선 시, 슬롯면적보다 큰 코일면적을 갖도록 정렬 권선되는 것을 특징으로 하는
    모터 고정자.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 원형코일의 권선 시, 상기 원형코일의 코일면적은 슬롯면적보다 적어도 15% 크게 형성되는 특징으로 하는
    모터 고정자.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 요크부의 적어도 일부와 상기 티스부의 적어도 일부를 감싸도록 결합되는 제1 인슐레이터 몸체부; 및
    상기 슈(shoe)를 통해 상기 티스부에 삽입된 상기 공심코일을 지지하는 제2 인슐레이터 몸체부;를 포함하고,
    상기 제2 인슐레이터 몸체부는, 상기 공심코일의 내측을 면 접촉하여 지지하는 플레이트 형상을 갖는 것을 특징으로 하는
    모터 고정자.
    
14. 제5항에 있어서,
    상기 슈(shoe)는 상기 코어의 반경방향으로 돌출되는 형상으로 제공되되,
    상기 제2 인슐레이터 몸체부가 상기 공심코일을 지지한 이후에는 박판 형상으로 변형되어 상기 제2 인슐레이터 몸체부의 내측 면에 밀착되는 것을 특징으로 하는
    모터 고정자.

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