KR20140066088A - 분할 코어 형 모터 및 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분할 코일의 인출선의 결선 작업의 간략화 및 효율화를 도모하고, 결선 시간을 단축하여 제조 비용을 절감할 수 있는 분할 코어 형 모터를 실현한다.
분할 코어 형 모터는 적어도 절연 부재가 장착된 분할 코어에 코일을 감아서 형성하는 분할 코일; 복수의 분할 코일을 고리 형상으로 배치하여 형성하는 스테이터; 분할 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상으로 대응시켜서 압착 결선하는 동시에 상기 u 상, 상기 v 상 및 w 상의 각 단자를 형성하는 압착 단자; 및 압착 단자의 동력선 접속부를 노출한 상태에서 코일 및 인출 배선을 피복하는 수지 몰드부를 포함한다.

Description

분할 코어 형 모터 및 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법{SPLIT-CORE TYPE MOTOR AND METHOD OF MANUFACTURING ARMATURE OF SPLIT-CORE TYPE MOTOR}

본 발명은 코일을 감은 복수의 분할 코어를 고리 형상으로 조립하여 스테이터(전기자)를 형성한 분할 코어 형 모터 및 분할 코어 형 모터의 전기자 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 분할 코어 형 모터는 로터 코어에 복수의 영구자석이 원주 방향을 따라 구비된 여자부와, 이 여자부를 둘러싸도록 마련되고 스테이터 코어 내에 복수의 분할 코일이 원주 방향을 따라 조립된 전기자를 구비하고 있다.

분할 코어 형 모터는 여자부의 영구자석이 발생하는 자속과 교차하도록 전기자의 코일에 전류를 흘리고, 전자 유도 작용에 의해 로터에 원주 방향의 구동력을 발생시켜 로터를 회전시킨다.

분할 코어 형 로터의 전기자에 관련하는 기술로서, 이빨(齒)의 반경 방향의 외주 부근과 안쪽 방향으로 각각 제 1 코일 및 제 2 코일을 감고, 양자를 압착, 납땜, 접착, 프린트 기판 등으로 결선하여 1개의 코일로서 형성한 분할 코일이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌1 참조). 또한, 각 이빨에 감긴 각각의 코일은 접속되어 3상 전기자 코일을 형성하고, 그 주위에 고리 형상의 요크부가 배치되어 있다.

특허문헌1: 일본국 특허 공개 평 제11-252844호 공보

그런데 특허문헌1의 기술은 제 1 코일 및 제 2 코일을 압착, 납땜, 접착, 또는 프린트 기판 등에서 결선하여 1개의 코일을 형성하고 있다. 그러나 특허문헌1에 있어서, 제 1 코일 및 제 2 코일로 1개의 코일을 형성하는 기술은 슬롯 형상으로 합친 코일 단면 형상을 형성함으로써, 슬롯 내의 코일 단면적을 크게 하는 것을 주목적으로 한 것이다.

또한, 특허문헌1의 기술은 각 이빨에 감긴 각각의 코일을 접속하여 3상 전기자 코일을 형성하고 있다. 그러나 3상 전기자 코일의 구체적인 결선 구조에 대해서는 어떠한 언급도 없다.

또한, 특허문헌1의 기술은 압착, 납땜, 접착 또는 프린트 기판 등의 코일의 결선 방법을 동등한 수준으로 열거하고 있다. 즉, 특허문헌1에서는 어떤 결선 방법이 결선 시간의 단축에 더 유리한가 등의 제조 비용적인 측면에 대한 고찰은 이루어지지 않고 있다.

특히, 종래 가장 많이 사용되고 있는 납땜으로 인출선 수가 많은 분할 코일을 결선하면, 결선 시간이 지나치게 많이 걸려서 제조 비용이 증대한다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 창안된 것으로서, 분할 코일에 감은 코일의 인출선의 결선 작업의 간이화 및 효율화를 도모하고, 결선 시간을 단축하여 제조 비용을 절감할 수 있는 분할 코어 형 모터 및 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분할 코어 형 모터는 영구자석을 갖는 여자부와, 복수의 분할 코일을 갖는 전기자를 포함한다. 상기 전기자는 적어도 복수의 분할 코일, 스테이터, 압착 단자 및 수지 몰드부를 포함한다.

상기 복수의 분할 코일은 절연 부재가 장착된 분할 코어에 코일을 감아서 형성된다.

상기 스테이터는 상기 복수의 분할 코일을 고리 형상으로 배치하고 상기 고리 형상의 분할 코일을 수지 몰드부로 성형함으로써 형성된다.

상기 압착 단자는 동력선 접속부를 갖는다. 상기 압착 단자는 상기 분할 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상으로 대응시켜서 압착 결선하는 동시에 상기 u 상, 상기 v 상 및 w 상의 각 단자로 된다.

상기 수지 몰드부는 상기 압착 단자의 동력선 접속부를 노출한 상태에서 상기 코일 및 상기 인출 배선을 피복한다.

한편, 본 발명에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법은, 스테이터 코어의 내부에 복수의 분할 코일이 조립된 분할 코어 형 코너의 전기자를 제조하는 방법으로서, 적어도 분할 코일의 제조 공정, 분할 코일의 조립 공정, 분할 코일의 결선 공정, 및 스테이터의 성형 공정을 포함한다.

상기 분할 코일의 제조 공정은, 분할 스테이터 코어에 절연 부재를 장착하고, 코일을 감아서 복수의 분할 코일을 제작한다.

상기 분할 코일의 조립 공정은, 상기 복수의 분할 코일을 고리 형상으로 조립한다.

상기 분할 코일의 결선 공정은, 동력 접속부를 갖는 압착 단자에서 상기 분할 코일의 인출선을 상상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상에 대응시켜서 압착 결선하고, 상기 압착 단자에서 상기 u 상, v 상 및 w 상의 각 단자를 형성한다.

상기 스테이터의 성형 공정은 상기 압착 단자의 동력 접속부를 노출시켜서, 상기 코일 및 상기 인출선 배선을 수지 몰드부로 피복하여 스테이터를 형성한다.

본 발명에 의하면, 동력선 접속부를 갖는 압착 단자는 복수의 분할 코어에 감은 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상에 대응시켜서 압착 결선한다. 당해 압착 단자는 u 상, v 상 및 w 상의 각 단자를 형성한다.

또한, 본 발명에 의하면, 압착 단자의 동력선 접속부를 노출한 상태에서, 수지 몰드부에 의해 코일 및 인출 배선이 피복 충전되어서 스테이터가 형성되므로, 수지 몰드부 상에 동력선 접속부가 용이하게 설치된다.

따라서, 본 발명에 따른 분할 코어 형 모터는 분할 코어에 감긴 코일의 인출선의 결선 작업의 간략화 및 효율화를 도모하고, 결선시간을 단축하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터가 SPM 모터로 구성된 경우의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터가 IPM 모터로 구성된 경우의 개략도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 좌측면도이다.
도 3의 (b)는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 정면도이다.
도 3의 (c)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 설치 상황을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어를 고리 형상으로 배치한 상황을 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용하는 압착 단자의 개략적인 사시도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 코일의 인출선의 3상 교류 결선 회로의 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 단자대의 개략적인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 압착 단자를 단자대 상에 임시 고정한 상태를 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 단체로 성형된 상태를 도시하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 단체로 성형된 상태를 비스듬한 위쪽에서 본 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 단체로 성형된 스테이터(전기자)가 케이스 내로 수용된 상태를 비스듬한 위쪽에서 본 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법의 공정도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법의 공정도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터 및 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터는 동력선 접속부를 갖는 압착 단자(crimp terminal)를 사용하여, 복수의 분할 코어에 감은 코일의 인출선(lead wire)을 3상 교류 전원의 u 상, v 상, 및 w 상에 대응시켜서 압착 결선한다. 당해 압착 단자는 u 상, v 상 및 w 상의 각 단자를 형성한다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터는 압착 단자의 동력선 접속부를 노출한 상태에서 수지 몰드부(molding part)에 의해 코일 및 인출선이 피복 충전되고, 그 결과 스테이터(stator)가 형성된다. 수지 몰드부 상에 동력선 접속부가 용이하게 설치된다.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 분할 코어에 감은 코일의 인출선의 결선 작업의 간략화 및 효율화를 도모하고, 결선 시간의 단축에 의해 제조 비용을 절감할 수 있는 분할 코어 형 모터가 실현된다.

<분할 코어 형 모터의 구성>

우선, 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터가 SPM(Surface Permanent Magnet Motor) 모터로서 구성된 경우의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터가 IPM 모터로서 구성된 경우의 개략도이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)는 회전축(1)의 주위에 설치되고 영구자석(20)을 갖는 여자부(2)와, 여자부(20)의 주위에 설치되고 복수의 분할 코일(50)을 갖는 전기자(3)를 구비한다. 본 실시 형태에서는 전기자(3)는 스테이터로서 기능을 하고, 여자부(2)는 로터(rotor)로서 기능을 한다.

전기자(3)는 스테이터 코어(4) 및 코일(5)을 갖는다.

스테이터 코어(4)는 복수의 분할 코어(40)를 원환체(torus) 형상으로 조합시켜서 형성된다(후술하는 도 5 및 도 6 참조). 본 실시 형태의 스테이터 코어(4)는 12 개의 분할 코어(40)에 의해 형성되지만, 분할 코어(40)의 수는 여기에 한정되지 않는다.

본 실시 형태에 따른 분할 코일형 모터(100)는 전원으로서, 3상 교류 전원을 사용하므로, 분할 코어(40)의 수는 3의 배수로 구비한다. 스테이터 코어(4)는 분할 코어(40)의 수가 많을수록, 당해 스테이터 코어가 원에 가까울 수 있다. 반면에, 분할 코어(40)의 수가 너무 많으면, 분할 코어(40)에 감기는 코일(5)의 수가 많아지므로, 코일(5)의 배선의 결선 공정 수가 증대한다.

도 3의 (a), (b) 및 (c)는 각각 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 분할 코어의 좌측면도, 분할 코어의 정면도 및 분할 코어의 우측면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 분할 코어의 개략적인 사시도이다.

도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 분할 코어(40)는 예를 들어 짧은 H 레일과 같은 형상으로 형성된다. 즉, 분할 코어(40)는 스테이터 코어 내경(41)과 스테이터 코어 외경(42) 사이에 코어 본체(43)를 끼워 설치한 형상을 갖는다. 스테이터 코어 내경(41)의 내면 및 스테이터 코어 외경(42)의 외면은 프레스에 의해 단면이 원호 형상으로 형성되어 있다.

분할 코어(40)는 도 3 및 도 4에 빗금으로 표시된 절연 부재(45)에 의해 덮여진다. 절연 부재(45)의 구성 재료는 예를 들어 합성 수지를 금형 성형한 수지 성형(molding)품이다. 절연 부재(45)의 형상은 분할 코어(40)의 코어 본체(43), 스테이터 코어 내경(41) 및 스테이터 코어 외경(42)의 길이 방향 양단을 덮도록 형성한다.

도 3의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 스테이터 코어 외경(42)의 조합면에는 분할 코어(40)끼리를 접합시켜서 고리 형상으로 조립하기 위한 요부(오목부)(47) 및 철부(볼록부(48)가 형성되어 있다. 또한, 도 3 이외의 도면에 있어서는 도시의 편의상 요부(47) 및 철부(48)가 도시되지 않았다.

본 실시 형태의 절연 부재(45)는 한 쌍의 삽입 절연 부재(45a, 45b)로서 형성된다. 삽입 절연 부재(45a, 45b)는 각각 분할 코어(40)의 길이 방향의 양단으로 부터 삽입되어 장착된다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 코일(5)은 절연 부재(45)가 장착된 분할 코어(40)의 코어 본체(43)의 주위에 감긴다. 코일 (5)의 권선으로 예를 들어 에나멜 선 등 피복선이 채용된다. 코일(3)의 권선기에는 도시하지 않은 자동 권선기를 사용한다.

본 실시 형태에 있어서, 분할 코일(50)이라 함은 절연 부재(45)가 장착된 분할 코어(40)에 코일(5)이 감긴 상태의 블록을 지칭한다. 본 실시 형태의 스테이터(전기자)(3)에서는 12 개의 분할 코일(50)이 형성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 분할 코어의 설치 상황을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 분할 코어를 고리 형상으로 배치한 상황을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 6에서는 도시의 편의상 분할 코일(50)의 인출선(51)의 도시를 생략하고 있다(도 5 참조).

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 각 분할 코일(50)은 스테이터 코어 내경(41)을 내경측, 스테이터 코어 외경(42)을 외경측으로 하여 고리 형상으로 배치된다. 분할 코일(50)끼리의 조합은 분할 코어(40)의 스테이터 코어 외경(42)의 조합면에 형성된 요부(47)와 철부(48)를 끼워 맞추는 것에 의해 이루어진다(도 3 참조). 복수의 분할 코일(50)을 고리 형상으로 배치함에 있어서, 둥근 지그(rounding jig, 70)를 사용할 수 있다.

둥근 지그(70)는 원주 형상의 내부가 채워진 지그(71: columnar solid jig)의 주위에 소정 간격이 떨어지게 배치된 고정 고리(72), 고정 고리(72)의 주위를 지지하는 지지 지그(73), 고정 고리(72)을 파지하는 파지 수단(74), 및 파지 수단(74)을 후퇴시키는 실린더 장치(75)를 구비한다.

코일(5)을 포함하는 고리 형상의 스테이터 코어(4)는 12 개의 분할 코어(50)를 고리 형상으로 조합시켜 형성된다. 각 코일(50)에는 결선 기능을 갖는 합성 수지 튜브로 에나멜선 피복하여 형성된 인출선(51) 2개가 인출된다.

도 6을 참조하여 분할 코어(40)의 스테이터 코어 외경(42)의 중앙부에는 후술하는 단자대(terminal block, 60)의 삽입 핀(64)을 삽입하기 위한 지지부(46)가 마련되어 있다. 지지부(46)는 예를 들어, 분할 코어(40)의 스테이터 코어 외경(42)과 일체 형성된 외형이 사각형으로 원형 구멍을 갖는 통체부(tube)에 의해 형성된다.

스테이터 코어(4)의 구성 재료로서는 예를 들어 규소 강판 등 연자성체가 사용될 수 있지만, 예시의 재료에 한정되지 않는다.

스테이터 코어(4)의 스테이터 코어 외경(42)은 외부로 누출되기 쉬운 자력선을 폐쇄하여 도시하지 않은 로터(가동자)의 영구자석의 전자 유도 효과를 최대로 하는 기능을 갖는다.

도 7은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용하는 압착 단자의 개략적인 사시도이다.

도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 분할 코일(50)의 인출선(51)은 압착 단자(80)를 사용하여 결선된다. 압착 단자(80)는 인출선(51)을 압착 결선하는 압착통체부(81), 압착 통체부(81)의 선단측에 마련된 원판부(82), 원판부(82)의 표면에 마련되고 암나사가 형성된 너트 형상의 동력선 접속부(83) 및 원판부(82)의 표면에 마련되고 후술하는 단자대(60)(도 9 참조)에 끼워지는 도시하지 않은 임시 고정부를 갖는다.

압착 단자(80)는 압착 통체부(81) 내에 분할 코일(50)의 인출선(51)을 삽입하고, 당해 압착 통체부(81)를 방사 방향 안쪽으로 압착하여 결선한다. 압착 단자(80)의 재질은 도통성과 압착성의 관점으로부터 선택되고, 예를 들어, 무산소 구리(oxygen-free copper)(JIS C1011)에 주석 도금을 한 단자를 채용한다.

도 8은 분할 코일(50)의 인출선(51)의 3상 교류 결선 회로의 설명도이다.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 압착 단자(80)는 3상 교류 전원의 u 상, v 상, 및 w 상에 대응하여 3개 사용할 수 있다. 즉, 1 개의 압착 단자(80)에는 압착 단자의 압착에 의해서 분할 코일(50) 한쪽 4 개의 인출선(51)이 압착 결선된다.

도 9는 본 발명의 일 실시에 있어서, 단자대의 개략적인 사시도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 압착 단자를 단자대 상에 임시 고정한 상태의 개략도이다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 3 개의 압착 단자(80)는 단자대(60)에 고정된다. 단자대(60)는 예를 들어, 기둥부(61), 베이스부(62), 단자 고정부(63), 삽입 핀(64) 및 다리부(65)가 일체로 금형 성형이 된 수지 성형품일 수 있다. 본 실시 형태에서는 단자대(60)의 재질로서 절연 부재(45)와 같은 재질을 사용한다.

단자대(60)의 본체는 기둥부(61)로 이루어져 있다. 기둥부(61)의 상단에는 예를 들어, 대략 사다리꼴 형상의 베이스부(62)가 마련된다. 베이스부(63) 위에는 원통체 형상의 단자 고정부(63)가 마련된다. 기둥(61)의 하단에는 분할 코어(4)의 지지부(46)의 원형 구멍 내로의 삽입 핀(64)이 마련된다(도 6 참조)

단자대(60)는 분할 코어(40)의 지지부(46)에 당해 단자대(60)의 삽입 핀(64)을 삽입하여 고정된다. 단자대(60)는 3상 교류 전원의 u 상, v 상, 및 w 상에 대응하도록 분할 코어(40)의 지지부(46)의 임의의 3개소에 고정된다.

다리부(65)는 베이스부(62)로부터 L 자 형상으로 굴곡 되어 있고, 후술하는 수지 몰드부(molding part, 30) 상에 장착되어 단자대(60)의 쓰러짐을 방지한다. 또한, 다리부(65)의 하부 공간을 이용하여 분할 코일(50)의 인출선(51)을 수용한다.

압착 단자(80)는 단자대(60)의 원통체 형상의 단자 고정부(63)에 고정된다. 압착 단자(80)의 압착 통체부(81)는 단자대(60)의 베이스부(62) 상에 놓인다. 압착 단자(80)의 상부에는 동력선 접속부(83)가 배치된다.

도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 전기자가 단체(single body)로 성형된 상태의 개략도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 전기자가 단체로 성형된 상태를 비스듬한 위쪽에서 본 사시도이다.

도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 분할 코어에 감긴 코일(5) 및 다수의 인출선(51)은 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)를 노출한 상태에서 수지 몰드부(30)에 의해 피복된다(도 10 참조).

도 11에 도시한 바와 같이, 스테이터(전기자)(3)의 로터 수용실 내에 원주 형상의 성형 지그(31)를 장착함으로써, 당해 스테이터(3)를 단체로 성형할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 단체로 성형된 스테이터(전기자)(3)가 케이스 내에 수용된 상태를 비스듬한 위쪽에서 본 사시도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 스테이터(전기자)(3)는 수축 끼워맞춤(shrink fitting)에 의해 케이스(90) 내에 수용된다. 케이스(90)의 재질은 알루미늄 재질이거나 강철 등 수축 끼워맞춤 가능한 재질이 선택된다. 알루미늄 재의 경우, 주물품, 다이캐스팅 금형품, 로스트 왁스(lost-wax) 제품 및 압출 성형품이 채용된다. 철재의 경우는 주물품 및 로스트 왁스 제품이 채용된다.

도 10, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 수지 몰드부(30)로부터 노출된 동력선 접속부(83)에는 3상 교류 전원의 동력선(91)이 고정 나사(92)에 의해 접속된다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)의 스테이터(3) 내에는 회전축(1)을 갖는 여자부(2)가 로터로서 배치된다.

도 1에 나타내는 분할 코어 형 모터(100)는 SPM 모터로서 구성된다. SPM 모터는 로터 코어(21)(또는 회전축 1)의 표면에 복수의 영구자석(20)을 배치하고 있다.

도 1에 나타내는 분할 코어 형 모터(100)의 로터(2)는 단면 형상이 원형의 로터 코어(21)의 표면에 내경과 외경의 중심이 다른 형상을 한 영구자석(소위 편심형 자석)(20)을 복수 개 구비하고 있다.

분할 코어 형 모터(100)의 로터(2)는 이것에 한정되지 않고, 분할 코어 형 모터(100)의 로터(2)는 단면 형상이 다각형의 로터 코어의 표면에 외측이 원호이고 내측이 평편한 형상을 한 영구자석(소위 활 형 자석)을 복수 개 구비할 수 있다.

분할 코어 형 모터(100)는 로터 코어(또는 회전축)의 표면에 고리 형상의 영구자석(방사상 이방성 고리 자석)이 배치된 SPM 모터(도시하지 않음)로 형성될 수도 있다.

또한, 도 2에 나타내는 분할 코어 형 모터(100)는 IPM 모터(Interior Permanent Magnet Motor)로서 구성된다. IPM 모터는 로터 코어(21) 내에 원주 방향을 따라 복수의 영구자석(20)이 조립되어 있다.

로터 코어(21)는 예를 들어, 규소 강판 등 연자성체에 의해 형성된다.

<분할 코어 형 모터의 작용, 분할 코어 형 모터의 제조 방법>

다음, 도 1 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)의 작용과 본 발명의 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)의 전기자(3)의 제조 방법에 대해서 설명한다.

<제 1 실시 형태에 따른 전기자의 제조 방법>

도 14는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법의 공정도이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)의 제조 방법은, 적어도 분할 코일의 제작 공정(S110), 분할 코일의 조립 공정(S120), 분할 코일의 결선 공정(S130), 및 스테이터(전기자)의 성형 공정(S140)을 포함한다.

제 1 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)의 전기자(3)의 제조 방법은, 우선 분할 코일의 제작 공정을 행한다(S110). 본 실시 형태에서는 예를 들어, 12 개의 분할 코일(50)을 제작한다(도 1 및 도 2 참조).

분할 코일의 제작 공정(S110)은 절연 부재의 부착 공정(S111) 및 코일 감기 공정(S112)을 포함한다.

분할 코일의 제작 공정(S110)은 먼저 절연 부재의 부착 고정(S111)을 행한다. 절연 부재 부착 공정(S111)에서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 분할 코어(40)를 수지 성형품의 절연 부재(45)로 덮는다.

본 실시 형태에서는 12 개의 분할 코어(40)를 조합하여 원 형상의 스테이터 코어(4)를 형성한다(도 1 및 도 2 참조). 분할 코어(40)는 규소 강판 등을 금형 성형하여 형성한다. 분할 코어(40)는 스테이터 코어 내경(41)과 스테이터 코어 외경(42) 사이에 코어 본체(43)를 끼운 형상을 나타낸다. 스테이터 코어 내경(41)의 내면 및 스테이터 코어 외경(42)의 외면은 프레스에 의해 단면이 원호형상으로 된다.

절연 부재(45)는 1쌍의 삽입 절연 부재(45a, 45b)로 이루어진다. 삽입 절연 부재(45a, 45b)는 금형 내에서 합성 수지를 사출성형하여 형성한다. 삽입 절연 부재(45a, 45b)는 각각 분할 코어(40)의 길이 방향의 양단으로부터 삽입되어 장착된다. 절연 부재(45)는 분할 코어(40)의 코어 본체(43), 스테이터 코어 내경(41) 및 스테이터 코어 외경(42)의 길이 방향 양단을 덮는다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 분할 코일의 제작 공정(S110) 다음의 코일 감기 공정(S112)에서는 절연 부재(45)를 장착한 분할 코어(40)의 코어 본체(43)의 주위에 코일(5)을 감는다( 도 1 내지 도 4 참조). 코일(5)의 권선에는 예를 들어 에나멜 선 등의 피복선을 채용한다. 코일(5)의 권선기로서 도시하지 않은 자동 권선기를 사용한다.

분할 코일의 제작 공정(S110)에 있어서, 도 1 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 절연 부재(45)를 장착한 분할 코어(40)에 코일(5)을 감은 상태의 분할 코일(50)이 제작된다. 본 실시 형태에서는 예를 들어, 12 개의 분할 코일(50)이 형성되고, 각 분할 코일(50)의 폭 방향 양단에는 2 개씩 인출선(51)이 인출된다.

도 14에 나타내는 바와 같이 그 다음에 분할 코일의 조립 공정을 행한다(S120). 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 분할 코일의 조립 공정에서는 12 개의 분할 코일(50)을 원통체 형상으로 조합시켜, 코일(5)을 포함하는 고리 형상의 스테이터 코어(4)를 형성한다.

분할 코일(50)의 조립에는 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 속이 채워진 지그(71) 및 고정 고리(72)를 갖는 둥근 지그(70)를 사용한다. 각 분할 코일(50)은 속이 채워진 지그(71)와 고정 고리(72) 사이에서 둥글게 되어 있고 스테이터 코어 내경(41)을 내경측, 스테이터 코어 외경(42)을 외경측이 되도록 하는 원통체 형상으로 배치된다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 그 다음에 분할 코일의 결선 공정(S130)을 행한다. 분할 코일의 결선 공정(S130)은 분할 코일의 인출선의 압착 공정(S131) 및 압착 단자의 임시 고정 공정(S132)을 포함한다.

분할 코일의 결선 공정(S130)은 먼저 인출선의 압착 공정(S131)을 행한다.

인출선의 압착 공정(S131)에서는 도 8 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 압착 단자(80)를 사용하여 분할 코일(50)의 인출선(51)을 결선한다. 구체적으로는 압착 단자(80)의 기단측(base end)의 압착 통체부(81) 내에 분할 코일(50)의 인출선(51)을 삽입하고, 당해 압착 통체부(81)를 방사 방향 안쪽으로 압착하여 결선한다. 압착 통체부(81)의 선단측에는 암나사 부착 동력선 접속부(83)를 갖는 이형(異形) 원판 형상의 베이스부(base portion, 62)가 형성되고 있다.

압착 단자(80)는 3상 교류 전원에 대응하여 3개 사용될 수 있다. 도 8 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 분할 코일(50)의 인출선(51)의 결선을 행하고, 3상 교류 전원의 u 상, v 상, 및 w 상에 대응하는 압착 단자(80)가 부착될 수 있다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 분할 코일의 결선 공정(S130) 다음에 압착 단자의 임시 고정 공정(S132)를 행한다.

압착 단자의 임시 고정 공정(S132)에서는 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 압착 단자(50)를 임시 고정할 때, 먼저, 스테이터(4)의 지지부(46)에 단자대(60)의 삽입 핀(64)을 삽입하여 고정한다. 단자대(60)는 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상에 대응하도록 스테이터 코어(4)의 지지부(46)의 임의의 3개소에 고정한다.

그리고 단자대(60)의 원통체 형상의 단자 고정부(63)에 압착 단자(80)를 고정한다. 압착 단자(80)의 압착 통체부(81)는 단자대(60)의 베이스부(62) 상에 놓인다. 압착 단자(80)의 상부에는 동력선 접속부(83)가 배치되어 있다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 그 다음에 스테이터의 성형 공정(S140)을 행한다. 스테이터의 성형 공정(S140)은 가열 공정(S141), 성형 전의 지그 설치 공정(S142) 및 단체(single body) 성형 공정(S143)을 포함한다.

스테이터의 성형 공정(S140)은 먼저, 가열 공정(S141)을 행한다.

가열 공정(S141)은 도시하지 않은 고온 탱크 내에 스테이터(전기자)를 배치하여 수지 몰드(mold)가 부착하기 쉽도록 가열한다.

스테이터 성형 공정(S140)은 그 다음에 성형 전의 지그 설치 공정(S142)을 행한다.

성형 전의 지그 설치 공정(S142)에서는 도 11에 나타내는 바와 같이, 분할 코일(50)을 포함하는 스테이터(3)의 로터 수용 구멍 내에 아래 방향으로 원주 형상의 금속제 몰드 지그(31)를 상승시켜서 삽입한다. 스테이터(3)의 로터 수용 구멍 내에 원주 형상 지그를 삽입함으로써, 스테이터(3)의 로터 수용 구멍 내로 수지의 부착이 방지된다.

스테이터의 성형 공정(S140) 다음에 단체 성형 공정(S143)을 행한다.

단체 성형 공정(S143)에서는 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 몰드 지그(31)를 장착한 스테이터(3)를 도시하지 않은 사출 성형기의 몰드 금형 내에 수용하고, 스테이터(3)의 수지 몰드를 행한다. 단체 성형 공정(S143)에 의해 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)가 노출하도록, 분할 코어(40)에 감은 코일(5), 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)가 노출하도록, 분할 코어(40)에 감은 코일(5), 단자대(60) 및 다수의 인출선(51)의 위에도 수지 몰드부(30)에 의해 피복된다(도 10 참조).

그 다음에 케이스 장착 공정(S150)을 행한다.

케이스 장착 공정(S150)에서는 도 13에 나타내는 바와 같이, 케이스(90)를 가열하고, 수축 끼워맞춤에 의해 케이스(90) 내에 스테이터(전기자)(3)를 수용한다. 케이스(90)의 재질로는 예를 들어, 수축 끼워맞춤 가능한 알루미늄재나 철재 등을 선택한다. 알루미늄재의 경우는 주물품, 다이캐스트 금형품, 로스트 왁스품 및 압출 성형품을 채용한다. 철재의 경우는, 주물품 및 로스트 왁스 품을 채용한다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 그 다음에 캐논 플러그 좌(cannon plug seat)의 부착 공정(S160)을 행한 후, 동력선의 부착 공정을 행한다(S170).

동력선의 부착 공정(S160)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 수지 몰드부(30) 상에 노출한 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)에 동력선(91)을 고정 나사(92)에서 고정한다. 동력선(91)의 부착 작업은 u 상, v 상 및 w 상의 각 동력선 접속부(83)에 대해서 행한다.

이상의 S110 내지 S170의 공정을 거쳐, 분할 코일형 모터(100)의 전기자(3)가 완성된다.

<제 2 실시 형태에 따른 전기자의 제조 방법>

도 15는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법의 공정도이다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법은 스테이터의 성형 공정(S250)과 케이스의 장착 공정(S240)의 순서 및 스테이터의 성형 공정(S250)의 내용이 제 1 실시 형태와 다르다.

즉, 분할 코일의 제조 공정(S110), 분할 코일의 조립 공정(S120), 분할 코일의 결선 공정(S130), 캐논 플러그 좌의 부착 공정(S160), 및 동력선의 부착 공정(S170)은 제 1 실시 형태와 마찬가지로 실시되므로, 설명을 생략한다.

제 2 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법에서는 케이스의 장착 공정(S240) 후에 스테이터의 성형 공정(S250)을 행한다.

케이스의 장착 공정(S240)에서는 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 케이스를 가열하고, 수축 끼워맞춤에 의해 케이스 내에 스테이터(전기자)를 수용한다. 케이스의 재질은 제 1 실시 형태와 동일한 것을 채용한다.

스테이터 성형 공정(S250)은 가열 공정(S251)과 프레임 일체 성형 공정(S252)을 포함한다.

스테이터의 성형 공정(S250)은 먼저 가열 공정(S251)을 행한다.

가열 공정(S251)은 케이스를 장착한 스테이터(전기자)를 도시하지 않은 고온 탱크 내에 배치하여 수지 몰드가 부착하기 쉽도록 가열한다.

스테이터의 성형 공정(S250) 다음에 프레임 일체 성형 공정(S252)을 행한다.

프레임 일체 성형 공정(S252)에서는 케이스를 장착한 스테이터를 도시하지 않은 사출 성형기의 몰드 금형 내에 수용하고, 스테이터의 수지 몰드를 행한다. 프레임 일체 성형 공정(S252)에 의해 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)가 노출하도록 분할 코어(40)에 감은 코일(5), 단자대(60), 및 다수의 인출선(51)의 위에도 수지 몰드부에 의해 피복된다(도 10 참조).

제 2 실시 형태에 있어서, 프레임 일체 성형 공정(S252)은 스테이터에 케이스를 장착한 후에 스테이터의 성형 공정(S250)을 행하므로, 제 1 실시 형태에 있어서, 단체 성형 공정(S143)과 다르고, 몰드 지그가 불필요하다.

<분할 코어 형 모터의 작용>

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 스테이터(전기자)(3)내에는 회전축(1)을 갖는 여자부(2)가 로터로서 배치된다. 여자부(2)는 예를 들어, 로터 코어(21)에 복수의 영구자석(20)을 갖는다. 로터 코어(21)는 예를 들어, 규소 강판 등의 연자성체에 의해 형성된다.

본 실시 형태에 따른 분할 코일형 모터(100)는 로터 코어(21)에 복수의 영구자석(20)이 원주 방향을 따라 배치된 여자부(2), 및 여자부(2)를 둘러싸도록 마련되고 복수의 분할 코일(50)이 고리 형상으로 조립되는 전기자(3)를 포함한다.

본 실시 형태에서는 전기자(3)는 스테이터로서 기능을 하고, 여자부(2)는 로터로서 기능 한다. 즉, 본 실시 형태의 분할 코일형 모터(100)는 여자부의 영구자석이 발생하는 자속과 교차하도록 전기자(3)의 코일(5)에 전류가 흐른다. 영구자석(20)의 자속과 전기자(3)의 코일(5)에 흐르는 전류가 교차하면, 본 실시 형태의 분할 코일형 모터(100)는 전자 유도 작용에 의해 로터에 원주 방향의 구동력을 발생시켜서, 로터를 회전시킨다.

본 실시 형태에 의하면, 동력선 접속부(83)를 갖는 압착 단자(80)는 복수의 분할 코일(50)의 인출선(15)을 3상 교류 전원의 u 상, v 상, 및 w 상에 대응시켜서 압착 결선한다. 당해 압착 단자(80)는 u 상, v 상, 및 w 상의 각 단자를 형성한다.

따라서, 본 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)는 압착 단자(80)를 사용함으로써, 납땜 작업에 비해 용이하게 결선 작업을 행할 수 있고, 결선 품질의 신뢰성도 향상시킨다. 압착 단자(80) 및 단자대(60)의 채용에 의해 동력선 접속부(83)를 갖는 압착 단자(80)의 위치 결정이 용이하게 된다.

즉, 본 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)는 분할 코일(50)의 인출선(51)의 결선 작업의 간략화 및 효율화를 도모할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 분할 코어 형 모터(100)는 결선 공정 수를 삭감하는 동시에 결속 시간을 단축하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)를 노출한 상태에서, 수지 몰드부(30)에 의해 코일(5), 단자대(60) 및 인출선(51)이 피복되므로, 수지 몰드부(30) 상에 동력선 접속부(83)가 용이하게 설치된다. 또한, 원주 형상의 몰드 지그(31)를 사용하여 스테이터(전기자)(3)를 단체 몰드로 형성하므로, 수지 몰드 성형의 리드 타임(lead time)의 단축을 도모할 수 있다. 동력선(91)의 접속은, 압착 단자(80)의 동력선 접속부(83)에 고정 나사(92)를 끼움으로써, 간단히 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하였으나, 이것은 본 발명을 설명하기 위한 예시이고, 본 발명의 범위를 이들의 실시 형태에만 한정하는 취지가 아니다. 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시 형태와는 다른 여러 가지의 형태로 실시할 수 있다.

2 : 여자부(로터) 3 : 전기자(스테이터)
4 : 스테이터 코어 5 : 코일
20 : 영구자석 30 : 수지 몰드부
40 : 분할 코어 46 : 지지부
50 : 분할 코일 60 : 단자대
80 : 압착 단자 83 : 동력선 접속부
100 : 분할 코일형 모터

Claims (5)

1. 영구자석을 갖는 여자부; 그리고,
   복수의 분할 코일을 갖는 전기자를 포함하는 분할 코어 형 모터로서,
   상기 전기자는 적어도:
   절연 부재가 장착된 분할 코어에 코일을 감아서 형성되는 분할 코일;
   상기 복수의 분할 코일을 고리 형상으로 배치하여 형성되는 스테이터;
   동력선 접속부를 구비하고, 상기 분할 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상으로 대응시켜서 압착 결선하고 상기 u 상, 상기 v 상 및 w 상의 각 단자를 형성하는 압착 단자; 그리고,
   상기 동력선 접속부를 노출한 상태에서 상기 코일 및 상기 인출 배선을 피복하는 수지 몰드부를 포함하는 분할 코어 형 모터.
2. 스테이터 코어의 내부에 복수의 분할 코일이 조립되는 분할 코어 형 코너의 전기자를 제조하는 방법으로,
   상기 방법은:
   분할 코어에 절연 부재를 장착하고 코일을 감아서 복수의 분할 코일을 제작하는 코일의 제조 공정;
   상기 복수의 분할 코일을 고리 형상으로 조립하는 분할 코일 조립 공정;
   상기 분할 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상에 대응시켜서 압착 결선하고, 상기 압착 단자에서 상기 u 상, v 상 및 w 상의 각 단자를 형성하는 분할 코일의 결선 공정; 그리고,
   상기 압착 단자의 동력 접속부가 노출되도록 상기 코일 및 상기 인출선 배선을 수지 몰드부로 피복하여 스테이터를 형성하는 스테이터의 성형 공정을 포함하는 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 분할 코일의 결선 공정은:
   상기 분할 스테이터 코어에 단자대를 장착하는 공정;
   상기 분할 코일의 인출선을 3상 교류 전원의 u 상, v 상 및 w 상에 대응시켜서 압착 단자에서 압착 결선하고 상기 압착 단자에서 상기 u 상, v 상 및 w 상의 각 단자를 형성하는 인출선의 압착 공정; 그리고
   상기 단자대에 상기 압착 단자를 임시 고정하는 압착 단자의 임시 고정 공정을 포함하는 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 스테이터의 성형 공정은:
   상기 분할 코일을 포함하는 스테이터에 열을 가열하는 가열 공정;
   상기 분할 코일을 포함하는 스테이터의 로터 수용실 내에 몰드 지그를 장착하는 지그 장착 공정; 그리고,
   상기 압착 단자의 상기 동력선 접속부가 노출되도록 상기 몰드 지그를 장착한 상기 분할 코일을 포함하는 스테이터의 상기 코일 및 상기 인출 배선을 수지 몰드부로 피복하는 단체 성형 공정을 포함하는 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 스테이터의 성형 공정은;
   케이스 장착 공정 후에 실시되고,
   상기 분할 코일을 포함하는 스테이터를 가열하는 가열 공정; 그리고,
   상기 압착 단자의 상기 동력선 접속부가 노출되도록, 케이스를 장착한 상기 분한 코일을 포함하는 스테이터의 상기 코일 및 상기 인출 배선을 수지 몰드부로 피복하는 일체 성형 공정을 포함하는 분할 코어 형 모터의 전기자의 제조 방법.
   

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