KR102612358B1 - 회전전기기계의 스테이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전전기기계의 스테이터에 관한 것으로서, 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어; 및 상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터코일;을 포함하고, 상기 헤어핀은, 사각 단면의 도체 및 상기 도체를 감싸는 피막을 구비하고, 상기 헤어핀은, 서로 다른 슬롯의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부 및 상기 삽입부를 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 연결부는, 상기 한 쌍의 삽입부가 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 서로 다른 레이어에 각각 삽입될 수 있게 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부 및 제2벤딩부를 구비하고, 상기 헤어핀은, 상기 스테이터코어의 단부로부터 서로 다른 돌출길이로 각각 돌출되고 일 영역이 서로 교차되게 배치되는 제1헤어핀 및 제2헤어핀을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 스테이터코일의 상간 교차 영역의 절연성을 증대시킬 수 있다.

Description

회전전기기계의 스테이터{STATOR FOR ELECTRIC ROTATING MACHINE}
본 발명은, 회전전기기계의 스테이터에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 회전전기기계는, 스테이터 및 상기 스테이터에 대해 회전 가능하게 구비되는 로터를 구비하는 기계를 의미한다.
상기 회전전기기계 중 일부는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 발전기로 구성되고, 다른 일부는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 전동기로 구성된다. 상기 회전전기기계 중 또 다른 일부는 선택적으로 전동기 또는 발전기로 각각 기능할 수 있도록 구성되기도 한다.
상기 회전전기기계의 스테이터는, 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어 및 상기 슬롯을 경유하여 권선되는 스테이터코일을 구비한다.
상기 회전전기기계의 스테이터는 상기 슬롯의 내부의 면적에 대한 스테이터코일의 도체의 단면적의 비율(fill factor, 충전율)이 높을수록 출력 증대에 유리하다.
이러한 점을 고려하여, 일부 스테이터에는, 상대적으로 도체의 단면적이 큰 평각 동선을 "U" 형상으로 절곡하여 형성된 소위 헤어핀 마그넷 와이어(이하 "헤어핀"이라 표기함)를 미리 설정된 패턴으로 연결한 스테이터코일이 이용된다.
상기 헤어핀은, 스테이터코어의 서로 다른 슬롯의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부 및 상기 한 쌍의 삽입부의 단부를 연결하는 연결부를 구비한다.
상기 헤어핀의 한 쌍의 삽입부는 통상 미리 설정된 간격(슬롯피치간격)을 두고 이격되어 나란하게 형성되고, 상기 연결부는 대략 역 "V"형으로 절곡 형성된다.
상기 헤어핀의 한 쌍의 삽입부는 상기 스테이터코어의 서로 다른 슬롯의 내부에 각각 삽입되며, 상기 스테이터코어의 슬롯의 내부에는 상기 헤어핀의 삽입부가 반경방향을 따라 이격배치되어 레이어를 형성한다.
상기 헤어핀 중 일부의 한 쌍의 삽입부는 서로 다른 슬롯의 내부에 서로 다른 레이어에 배치된다. 이 경우, 상기 연결부는 상기 한 쌍의 삽입부가 서로 다른 레이어에 배치될 수 있게 미리 설정된 곡률(곡률반경)을 구비하게 벤딩된 벤딩부를 구비한다.
그런데, 이러한 종래의 회전전기기계의 스테이터에 있어서는, 상기 헤어핀의 한 쌍의 삽입부를 서로 다른 슬롯의 서로 다른 레이어에 삽입 배치될 수 있게 상기 연결부의 중앙에 벤딩부를 형성할 경우, 상기 벤딩부는 상대적으로 작은 곡률반경을 가지게 벤딩된다. 상기 헤어핀은 상대적으로 작은 곡률반경의 벤딩부를 형성하는 과정에서 상기 벤딩부의 피막의 손상이 발생될 수 있다. 이에 기인하여 상기 헤어핀은 PDIV(Partial Dicharge Inception Voltage:부분방전개시전압)가 낮아지게 되어 절연내력이 저하된다고 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 고려하여, 종래의 회전전기기계의 스테이터에 있어서는 상기 헤어핀의 연결부의 중앙의 벤딩 작업 시 피막의 손상 발생이 억제될 수 있도록 상기 연결부의 중앙의 벤딩부의 곡률반경이 상대적으로 크게 형성되어야 하고, 이에 기인하여 스프링 백(spring back) 등 발생으로 벤딩 작업에 상대적으로 많은 시간 및 노력이 소요된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 헤어핀의 상기 연결부의 중앙의 벤딩부는 상기 헤어핀들이 상호 교차하여 결합되는 영역으로 상호 수평방향으로 이격 배치되어야 하기 때문에 상기 헤어핀 간 간섭이 발생되어 조립에 상대적으로 많은 시간 및 노력이 소요된다고 하는 문제점이 있다.
특히, 전원의 서로 다른 상(Phase)에 연결되는 헤어핀의 교차영역, 즉 상기 헤어핀의 상간 교차영역에서 상대적으로 낮은 전압에도 부분 방전이 발생될 우려가 있다.
이러한 문제점을 고려하여, 헤어핀의 인접부 사이에 절연체를 삽입하여 상기 헤어핀의 인접부 사이의 전기 접촉 또는 아크 발생을 방지하고자 한 회전전기기계의 스테이터가 미국공개공보 US2004/0000423A1로 공개되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 회전전기기계의 스테이터에 있어서는, 상기 헤어핀의 인접부의 사이에 일일이 상기 절연체를 삽입하도록 되어 있어, 상기 절연체의 제작비용이 추가되어 회전전기기계의 스테이터의 제조 비용이 상승하게 된다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 절연체는, 평판상의 절연부재를 상기 헤어핀의 인접영역의 형상에 대응되게 절취하고, 상기 헤어핀의 인접영역의 형상에 대응되게 절곡부위를 형성하도록 되어 있어, 상기 절연체의 구성이 복잡하여 제작이 용이하지 아니하다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 절연체는 상기 헤어핀의 인접부 사이에 상기 절연체의 일부영역을 삽입한 후, 상기 절곡부위를 상기 헤어핀의 형상에 대응되게 상측 및 하측으로 각각 절곡하여야 하므로, 상기 헤어핀 및 상기 절연체의 결합에 많은 비용 및 노력이 소요되고, 생산성이 저하된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은, 스테이터코일의 상간 교차 영역의 절연성을 증대시킬 수 있는 회전전기기계의 스테이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 헤어핀의 벤딩 시 피막 손상에 기인한 악영향을 억제할 수 있는 회전전기기계의 스테이터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 헤어핀의 벤딩 작업을 용이하게 할 수 있는 회전전기기계의 스테이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 헤어핀의 슬롯 내 삽입 작업이 용이하게 될 수 있는 회전전기기계의 스테이터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어; 및 상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터코일;을 포함하고, 상기 헤어핀은, 사각 단면의 도체 및 상기 도체를 감싸는 피막을 구비하고, 상기 헤어핀은, 서로 다른 슬롯의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부 및 상기 삽입부를 연결하는 연결부를 구비하고, 상기 연결부는, 상기 한 쌍의 삽입부가 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 서로 다른 레이어에 각각 삽입될 수 있게 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부 및 제2벤딩부를 구비하고, 상기 헤어핀은, 상기 스테이터코어의 단부로부터 서로 다른 돌출길이로 각각 돌출되고 일 영역이 서로 교차되게 배치되는 제1헤어핀 및 제2헤어핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1헤어핀은, 상기 슬롯의 제2레이어에 삽입되는 제1삽입부 및 다른 슬롯의 제4레이어에 삽입되는 제2삽입부를 구비하고, 상기 제2헤어핀은, 상기 제1헤어핀의 제1삽입부가 삽입되는 슬롯의 일 측에 인접한 슬롯의 제3레이어에 삽입되는 제1삽입부 및 상기 제1헤어핀의 제2삽입부가 삽입되는 슬롯의 일 측에 인접한 슬롯의 제5레이어에 삽입되는 제2삽입부를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤어핀은 사각 단면을 구비하며, 상기 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 미리 설정된 곡률반경은 상기 헤어핀의 단면의 최대폭보다 작게 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1헤어핀은 제1돌출길이를 구비하고, 상기 제2헤어핀은 상기 제1돌출길이보다 큰 제2돌출길이를 구비하게 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀은, 상기 제1삽입부와 상기 제1벤딩부를 연결하는 제1연결구간 및 상기 제2삽입부와 상기 제2벤딩부를 연결하는 제2연결구간을 각각 구비하고, 상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 상기 제2헤어핀의 제1연결구간의 일 측에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 경계영역은 상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 경계영역과 상기 스테이터코어의 원주방향을 따라 일부 구간이 중첩되게 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 상기 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부와 미리 설정된 이격거리를 두고 서로 이격 배치되게 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤어핀은 사각 단면을 구비하며, 상기 이격거리는 상기 헤어핀의 단면의 최대폭보다 크게 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제1레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비한 제3헤어핀을 구비하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3헤어핀은 상기 제1헤어핀의 제1돌출길이보다 크고 상기 제2헤어핀의 제2돌출길이보다 작은 제3돌출길이를 구비하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제6레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비한 제4헤어핀을 구비하고, 상기 제4헤어핀은 상기 제1헤어핀의 제1돌출길이보다 크고 상기 제2헤어핀의 제2돌출길이보다 작은 제3돌출길이를 구비하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1헤어핀, 상기 제2헤어핀 및 상기 제3헤어핀은 각각 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격이 6슬롯피치로 구성되고, 상기 제4헤어핀은 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격이 7슬롯피치로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제6레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비하고, 상기 제4헤어핀의 내측에 배치되는 제5헤어핀을 더 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제5헤어핀의 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격은 5슬롯피치로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테이터코일은 전원의 각 상에 대응되는 상별 코일부를 각각 구비하고, 상기 상별 코일부는 상기 제1헤어핀, 상기 제2헤어핀, 상기 제3헤어핀, 상기 제4헤어핀 및 상기 제5헤어핀을 각각 구비하여 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스테이터코어의 단부로부터 서로 다른 돌출길이를 구비하고 일 영역이 서로 교차되게 배치되는 제1헤어핀 및 제2헤어핀을 구비하게 구성됨으로써, 스테이터코일의 상간 교차 영역의 절연성이 증대될 수 있다.
또한, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 최소곡률반경을 구비하게 각각 형성되는 제1벤딩부 및 제2벤딩부가 미리 설정된 간격을 두고 이격 배치되게 함으로써, 상기 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 피막 손상에 기인한 부분방전 등 악영향 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀은 최소곡률반경을 구비하게 각각 형성되는 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 상호 접촉되지 아니하게 배치됨으로써, 상기 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 최소곡률반경을 극소화할 수 있어 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 벤딩작업을 신속하고 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 최소곡률반경을 가지는 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 미리 설정된 이격거리를 가지고 이격배치됨으로써, 상호 간섭 발생이 억제되므로 상기 헤어핀의 슬롯 내 삽입 작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 상호 교차영역에 삽입되는 별도의 절연체의 사용을 배제할 수 있어, 상기 절연체 투입에 기인한 비용 상승이 발생될 염려가 없다.
또한, 상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 상호 교차영역에 삽입되는 별도의 절연체의 사용을 배제할 수 있어 상기 스테이터의 슬롯 내 상기 헤어핀의 삽입 작업이 신속하고 용이하게 되어 생산성이 제고될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전전기기계의 스테이터의 사시도,
도 2는 도 1의 스테이터의 정면도,
도 3은 도 1의 스테이터의 평면도,
도 4는 도 1의 스테이터의 저면도,
도 5는 도 4의 중성선의 사시도,
도 6은 도 1의 스테이터의 헤어핀의 슬롯 내 삽입 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 1의 제1헤어핀의 사시도,
도 8은 도 1의 제2헤어핀의 사시도,
도 9는 도 1의 제3헤어핀의 사시도,
도 10은 도 1의 제4헤어핀의 사시도,
도 11은 도 1의 제5헤어핀의 사시도,
도 12는 도 3의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 교차영역의 단면도,
도 13은 도 12의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 교차영역의 평면도,
도 14는 도 13 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부 영역의 확대도,
도 15는 도 14의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 각 제1벤딩부 및 제2벤딩부영역의 확대사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전전기기계의 스테이터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 스테이터의 정면도이며, 도 3은 도 1의 스테이터의 평면도이고, 도 4는 도 1의 스테이터의 저면도이며, 도 5는 도 4의 중성선의 사시도이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 회전전기기계의 스테이터는, 스테이터코어(110) 및 상기 스테이터코어(110)에 권선되는 스테이터코일(150)을 구비한다.
상기 스테이터코어(110)는, 슬롯(114) 및 티스(116)를 구비하여 구성된다. 상기 스테이터코어(110)는, 내부에 로터(미도시)가 회전 가능하게 수용되는 로터수용공(118)이 관통 형성된다. 상기 스테이터코어(110)는, 예를 들면, 상기 슬롯(114), 티스(116) 및 로터수용공(118)이 구비된 전기강판(112)을 절연 적층하여 구성될 수 있다. 상기 슬롯(114) 및 티스(116)는, 예를 들면, 상기 스테이터코어(110)의 원주방향을 따라 서로 교호적으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 슬롯(114) 및 티스(116)는 각각 48개로 구현된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다.
상기 스테이터코일(150)은, 상기 슬롯(114)의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀(헤어핀 마그넷 와이어)(210)을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 구성된다. 상기 헤어핀(210)은, 예를 들면, 평각 동선(平角銅線, flat type copper wire, rectangular copper wire)을 미리 설정된 길이로 절단하여 대략 "U"형상 또는 헤어핀(hair pin) 형상으로 절곡하여 형성된다. 상기 헤어핀(210)은, 사각 단면 형상을 구비한다. 본 실시예의 상기 헤어핀(210)은, 예를 들면, 폭(최대폭)은 3.24mm 이고, 두께(폭)는 2.84mm로 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고 그 크기는 적절히 조절될 수 있다.
상기 헤어핀(210)은, 예를 들면, 사각 단면 형상의 도체(212) 및 상기 도체(212)를 감싸는 피막(214)을 구비한다. 상기 피막(214)은 상기 도체(212)의 절연을 위해 절연재질로 형성된다. 상기 헤어핀(210)은, 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 내부에 삽입되는 한 쌍의 삽입부(220) 및 상기 한 쌍의 삽입부(220)를 연결하는 연결부를 구비한다. 상기 피막(214)은, 예를 들면, 0.04 내지 0.05mm 두께로 형성될 수 있다.
상기 스테이터코일(150)은 전원의 각 상(u상, v상, w상)에 연결되는 상별 코일부(152)를 구비한다. 보다 구체적으로, 상기 스테이터코일(150)은, 전원의 u상에 연결되는 u상 코일부(152U), 전원의 v상에 연결되는 v상 코일부(152V) 및 전원의 w상에 연결되는 w상 코일부(152W)를 각각 구비한다. 상기 u상코일부(152U), v상코일부(152V) 및 w상코일부(152W)는 상기 스테이터코어(110)의 원주방향을 따라 일정 슬롯피치 간격을 두고 이격 형성된다. 상기 상별 코일부(152)는 서로 병렬로 연결되는 제1상별 코일부 및 제2상별 코일부를 각각 구비한다. 보다 구체적으로, 상기 u상 코일부(152U)는, 제1u상 코일부(152U1) 및 제2u상 코일부(152U2)를 구비한다. 상기 v상 코일부(152V)는, 제1v상 코일부(152V1) 및 제2v상 코일부(152V2)를 구비한다. 상기 w상 코일부(152W)는, 제1w상 코일부(152W1) 및 제2w상 코일부(152W2)를 구비한다. 여기서, 상기 제1상별 코일부 및 제2상별 코일부는 상기 스테이터코어(110)의 서로 연속된 슬롯(114)에 각각 삽입된 헤어핀(210)을 미리 설정된 패턴으로 각각 연결하여 형성된다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 제1u상 코일부(152U1)의 첫번째 헤어핀(210)의 제1삽입부(221)가 제1슬롯에 삽입되는 경우, 상기 제2u상 코일부(152U2)의 첫번쩨 해어핀의 제1삽입부(221)는, 예를 들면, 제2슬롯에 배치된다. 상기 제1v상 코일부(152V1)의 첫번째 헤어핀(210)은, 예를 들면, 상기 제1u상 코일부(152U1)의 첫번째 헤어핀(210)과 4슬롯피치 간격을 두고 제5슬롯에 제1삽입부(221)가 배치될 수 있다. 상기 제2v상 코일부(152V2)의 첫번째 헤어핀(210)은 제6슬롯에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제1w상 코일부(152W1)의 첫번째 헤어핀(210)은 제45슬롯에 배치되고, 상기 제2w상 코일부(152W1)의 첫번째 헤어핀(210)은 제46슬롯에 제1삽입부(221)가 배치되게 구성될 수 있다.
상기 스테이터코일(150)은 상기 각 상별 코일부(152)에 전원이 입력될 수 있게 상기 각 상별 코일부(152)의 단부에 연결되는 전원입력부(155)를 각각 구비한다. 상기 각 상별 코일부(152)의 각 첫번째 헤어핀(210)의 일 단부에는 상기 전원입력부(155)와 연결될 수 있게 축방향으로 돌출된 연결도체(160)를 각각 구비한다.
상기 전원입력부(155)는, 상기 u상 코일부(152U)의 단부에 연결되는 u상전원입력부(155U), 상기 v상 코일부(152V)의 단부에 연결되는 v상전원입력부(155V) 및 w상 코일부(152W)에 연결되는 w상전원입력부(155W)를 구비한다. 상기 각 전원입력부(155)는 상기 각 연결도체(160)의 단부가 각각 삽입되는 삽입공(157)을 각각 구비하여 구성된다.
상기 각 상별 코일부(152)의 다른 단부는 중성선(170)에 연결된다(도 2 및 도 4 참조). 상기 중성선(170)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 원호 형상의 바디(172) 및 상기 바디(172)로부터 돌출되어 상기 각 상별 코일부의 각 단부에 각각 연결되는 각 상별연결편(174)을 구비한다. 상기 각 상별 연결편(174)은 상기 각 상별코일부(152)의 단부에 연결될 수 있게 상기 스테이터코어(110)의 중심을 향해 수평으로 절곡된 수평구간(175) 및 상기 수평구간(175)에서 절곡되어 축방향으로 배치되는 수직구간(176)을 구비하여 각각 구성될 수 있다. 상기 각 상별연결편(174)은 상기 각 상별코일부(152)의 슬롯(114)의 제5레이어에 배치된 말단부에 연결된다. 도 4에 확대 도시된 바와 같이, 상기 중성선(170)의 각 상별연결편(174)의 수평구간(175)이 배치되는 슬롯(114)의 제6레이어에는 헤어핀(210)이 배치되지 아니한다. 상기 중성선(170)의 각 상별연결편(174)의 수평구간(175)의 양 측에는 후술할 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)이 각각 배치되어 있다.
도 6은 도 1의 스테이터의 헤어핀의 슬롯 내 삽입 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 헤어핀(210)의 한 쌍의 삽입부(220)는 상기 스테이터코어(110)의 서로 다른 슬롯(114)의 내부에 각각 삽입된다. 상기 각 헤어핀(210)의 삽입부(220)는 상기 슬롯(114)의 내부에 반경방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 레이어를 형성한다. 여기서, 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 가장 내측이 제1레이어(121a)이고, 반경방향을 따라 가장 외측에 배치된 레이어가 제6레이어(121f)이다. 본 실시예에서, 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 내부에는 제1레이어(121a) 내지 제6레이어(121f)가 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 상기 레이어의 개수는 적절히 조절될 수 있다.
한편, 상기 헤어핀(210)은, 대략 적인 외관 형상은 유사하지만, 삽입되는 위치에 따라 서로 다른 형상을 구비하게 형성되는 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)을 구비한다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 상기 헤어핀에 대해 설명한다.
도 7은 도 1의 제1헤어핀의 사시도이고, 도 8은 도 1의 제2헤어핀의 사시도이며, 도 9는 도 1의 제3헤어핀의 사시도이고, 도 10은 도 1의 제4헤어핀의 사시도이며, 도 11은 도 1의 제5헤어핀의 사시도이다. 상기 도 7 내지 도 11에서 (a), (b) 및 (c)는 각 헤어핀의 보는 방향을 각각 다르게 하여 도시한 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤어핀(210a)은, 서로 다른 슬롯(114)의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부(220a), 및 상기 한 쌍의 삽입부(220a)를 연결하는 연결부(230a)를 구비하여 대략 역"U" 형상으로 구현된다.
상기 한 쌍의 삽입부(220a)는, 제1삽입부(221a) 및 상기 제1삽입부(221a)로부터 미리 설정된 거리 이격되어 나란하게 배치되는 제2삽입부(222a)를 구비한다. 상기 제1삽입부(221a) 및 제2삽입부(222a)는 6슬롯피치 간격으로 이격되게 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 제1삽입부(221a)가 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114) 중 어느 하나의 슬롯(114)에 삽입되면 상기 제2삽입부(222a)는 상기 제1삽입부(221a)가 삽입된 슬롯(114)으로부터 원주방향을 따라 6번째 슬롯(114)의 내부에 삽입된다. 즉, 상기 제1삽입부(221a)가 제1슬롯에 삽입된 경우 상기 제2삽입부(222a)는 제7슬롯에 삽입된다. 본 실시예에서, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1삽입부(221a)는 상기 제1슬롯의 내부 제2레이어(121b)에 배치되고, 상기 제2삽입부(222a)는 상기 제7슬롯의 내부 제4레이어(121d)에 배치되게 구성된다.
상기 헤어핀(210)의 삽입부(220)는 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 내부 삽입 후 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 돌출될 수 있는 길이를 구비한다. 상기 삽입부(220)의 단부에는 상기 삽입부(220)의 해당 슬롯(114)의 내부 삽입 후 상기 스테이터코어(110)의 원주방향을 따라 일 측(도면상 좌측)으로 경사지게 연장되는 경사연장부(225)가 형성된다. 상기 각 경사연장부(225)의 말단에는 축방향으로 연장되어 다른 헤어핀(210) 등과 용접 등의 방법으로 연결되는 연결단부(227)가 각각 형성된다. 상기 연결단부(227)는 상기 스테이터코어(110)의 축방향으로 배치되게 각각 절곡된다.
한편, 상기 헤어핀(210)의 연결부(230)는, 상기 한 쌍의 삽입부(220)가 상기 슬롯(114)의 내부에 반경방향을 따라 서로 다른 레이어에 각각 삽입될 수 있게 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부(231) 및 제2벤딩부(232)를 구비한다. 상기 제1헤어핀(210a)은 상기 제1삽입부(221a)와 상기 제1벤딩부(231a)를 연결하는 제1연결구간(235a) 및 상기 제2벤딩부(222a)와 상기 제2삽입부(232a)를 연결하는 제2연결구간(236a)을 구비한다.
상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)는 최소곡률반경을 구비하게 구성된다. 상기 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)의 최소곡률반경은, 상기 헤어핀(210)의 단면의 폭(최대폭)보다 작게 형성된다. 예를 들면, 상기 제1헤어핀(210a)의 최소곡률반경은 2 내지 3mm로 구현된다. 이에 의해, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)는 종래에 비해 더욱 작은 상기 최소곡률반경을 구비하게 벤딩되므로, 탄성변형 정도가 상대적으로 커서 스프링 백(spring back) 등의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)의 벤딩 작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1삽입부(221a)의 상단에서 도면상 좌측 상방으로 경사지게 제1연결구간(235a)이 절곡 형성되고, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1벤딩부(231a)는 상기 제1연결구간(235a)에서 도면상 우측으로 상기 최소곡률반경을 구비하게 절곡되고, 상기 제1벤딩부(231a)의 단부에서 다시 상기 최소곡률반경을 구비하게 도면상 좌측으로 절곡된 후 도면상 하측으로 경사지게 제2연결구간(236a)이 형성된다. 상기 제2연결구간(236a)의 단부에서 하향 절곡되어 상기 제2삽입부(222a)와 연결된다.
상기 제1헤어핀(210a)은, 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 미리 설정된 제1돌출길이(D1)를 구비하게 구성된다(도 12 참조). 상기 제1헤어핀(210a)은 상기 스테이터코어(110)의 삽입 결합 후, 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 축방향을 따라 제1돌출길이(D1)를 구비하게 구성된다. 상기 제1돌출길이(D1)는, 예를 들면, 24 내지 26mm로 구성되고, 25mm로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2헤어핀(210b)은, 서로 다른 슬롯(114)의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부(220b), 및 상기 한 쌍의 삽입부(220b)를 연결하는 연결부(230b)를 구비하여 대략 역"U" 형상으로 구현된다.
상기 한 쌍의 삽입부(220b)는, 제1삽입부(221b) 및 상기 제1삽입부(221b)로부터 미리 설정된 거리 이격되어 나란하게 배치되는 제2삽입부(222b)를 구비한다. 상기 제1삽입부(221b) 및 제2삽입부(222b)는 6슬롯피치 간격으로 이격되게 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 제1삽입부(221b)가 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114) 중 어느 하나의 슬롯(114)에 삽입되면 상기 제2삽입부(222b)는 상기 제1삽입부(221b)가 삽입된 슬롯(114)으로부터 원주방향을 따라 6번째 슬롯의 내부에 삽입된다. 즉, 상기 제1삽입부(221b)가 제2슬롯에 삽입된 경우 상기 제2삽입부(222b)는 제8슬롯에 삽입된다. 본 실시예에서, 전술한 상기 제1헤어핀(210a)의 설명과 관련하여 설명하면, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1삽입부(221b)는 상기 제2슬롯의 제3레이어(121c)에 삽입되고, 상기 제2삽입부(222b)는 상기 제8슬롯의 제5레이어(121e)에 삽입되게 구성될 수 있다.
상기 삽입부(220b)는 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 내부 삽입 후 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 돌출될 수 있는 길이를 구비한다. 상기 삽입부의 단부에는 상기 삽입부(220b)의 해당 슬롯(114)의 내부 삽입 후 상기 스테이터의 원주방향을 따라 일 측(도면상 우측)으로 경사지게 연장되는 경사연장부(225b)가 형성된다. 상기 각 경사연장부(225b)의 말단에는 축방향으로 연장되어 다른 헤어핀 등과 용접 등의 방법으로 연결되는 연결단부(227b)가 각각 형성된다. 상기 연결단부(227b)는 상기 스테이터코어(110)의 축방향으로 배치되게 각각 절곡된다.
한편, 상기 연결부(230b)는, 상기 한 쌍의 삽입부(220b)가 상기 슬롯(114)의 내부에 반경방향을 따라 서로 다른 레이어에 각각 삽입될 수 있게 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)를 구비한다. 상기 제1헤어핀(210a)은 상기 제1삽입부(221b)와 상기 제1벤딩부(231b)를 연결하는 제1연결구간(235b) 및 상기 제2벤딩부(232b)와 상기 제2삽입부(222b)를 연결하는 제2연결구간(236b)을 구비한다.
상기 제2헤어핀(210b)의 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)는 최소곡률반경을 구비하게 구성된다. 상기 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)의 최소곡률반경은, 예를 들면, 상기 헤어핀(210)의 단면의 최대폭보다 작게 구성된다. 상기 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)의 최소곡률반경은, 예를 들면, 2 내지 3mm로 구현된다. 이에 의해, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)는 종래에 비해 더욱 작은 상기 최소곡률반경을 구비하게 벤딩되므로 탄성변형 정도가 상대적으로 커서 스프링 백(spring back) 등의 발생을 억제할 수 있어 벤딩 작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다. 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1삽입부(221b)의 상단에서 도면상 좌측 상방으로 경사지게 제1연결구간(235b)이 절곡 형성되고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 제1벤딩부(231b)는 상기 제1연결구간(235b)에서 도면상 우측으로 상기 최소곡률반경을 구비하게 절곡되고, 상기 제1벤딩부(231b)의 단부에서 다시 상기 최소곡률반경을 구비하게 도면상 좌측으로 절곡된 후 도면상 하측으로 경사지게 제2연결구간(236b)이 형성된다. 상기 제2연결구간(236b)의 단부에서 하향 절곡되어 상기 제2삽입부(222b)와 연결된다.
상기 제2헤어핀(210b)은, 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 미리 설정된 돌출길이를 구비하게 구성된다. 상기 제2헤어핀(210b)은 상기 스테이터코어(110)의 삽입 결합 후, 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 축방향을 따라 제2돌출길이(D2)를 구비하게 구성된다(도 12 참조). 상기 제2돌출길이(D2)는, 예를 들면, 29 내지 31mm로 구성되고, 30mm로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제1헤어핀(210a)의 제1돌출길이(D1)와 상기 제2헤어핀(210b)의 제2돌출길이(D2)의 차(差)는, 상기 헤어핀(210)의 단면의 폭(최대폭) 보다 크게 형성된다. 상기 제1돌출길이(D1)와 상기 제2돌출길이(D2)의 차는, 예를 들면, 상기 헤어핀(210)의 단면의 최대폭보다 1.3 내지 1.7배 범위에서 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 예를 들면, 상기 제1돌출길이(D1)와 상기 제2돌출길이(D2)의 차는 5mm로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)는 상기 제2헤어핀(210b)의 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)와 5mm의 이격거리를 두고 상호 이격배치될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제3헤어핀(210c)은, 상기 스테이터코어(110)의 서로 다른 슬롯(114)의 내부 제1레이어(121a)에 각각 제1삽입부(221c) 및 제2삽입부(222c)를 구비하여 구성된다. 상기 제3헤어핀(210c)은 상기 제1삽입부(221c) 및 제2삽입부(222c)를 연결하는 연결부(230c)를 구비한다. 상기 제3헤어핀(210c)의 제1삽입부(221c) 및 제2삽입부(222c)는 6슬롯피치 간격을 구비하게 구성된다.
상기 제3헤어핀(210c)의 연결부(230c)는 서로 인접 배치된 제3헤어핀(210c)의 교차 시 간섭 발생이 억제될 수 있게 형성된다. 상기 제3헤어핀(210c)의 연결부(230c)는 교차가 가능하게 제1벤딩부(231c) 및 제2벤딩부(232c)를 구비한다. 상기 연결부(230c)는 상기 제1벤딩부(231c)와 상기 제1삽입부(221c)를 연결하는 제1연결구간(235c) 및 상기 제2벤딩부(232c)와 상기 제2삽입부(222c)를 연결하는 제2연결구간(236c)을 구비한다.
상기 제3헤어핀(210c)의 연결부(230c)와 상기 제1삽입부(221c)의 경계영역에는 제3벤딩부(233c)가 구비된다. 보다 구체적으로, 상기 제3벤딩부(233c)는 상기 제1연결구간(235c)과 상기 제1삽입부(221c)의 경계영역에 형성된다. 이에 의해, 상기 제3헤어핀(210c)의 제1연결구간(235c)은 상기 제3벤딩부(233c)에 의해 상기 스테이터코어(110)의 제1레이어(121a)에 비해 상기 스테이터코어(110)의 내측으로 돌출되어 배치되고, 상기 제2연결구간(236c)은 상기 스테이터코어(110)의 제1레이어(121a)의 상측에 배치된다.
한편, 상기 제3헤어핀(210c)은, 각 상별코일부(152)의 제1상별 코일부의 제3헤어핀(210c) 및 제2상별 코일부의 제3헤어핀(210c)이 서로 인접배치되어 교차하게 구성된다. 이에 의해, 상기 제3헤어핀(210c)의 제1벤딩부(231c) 및 제2벤딩부(232c)는 상호 교차 시 전위차가 발생하지 아니하게 된다. 이에 의해, 상기 제1벤딩부(231c), 제2벤딩부(232c) 및 제3벤딩부(233c)의 벤딩 시 피막(214) 손상이 발생되어도 상기 피막 손상영역을 통한 부분 방전이 발생될 염려가 없다.
상기 제3헤어핀(210c)은 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 축방향으로 미리 돌출되게 설정된 제3돌출길이(D3)를 구비하게 구성된다(도 12 참조). 상기 제3돌출길이(D3)는, 예를 들면, 26 내지 28mm로 구성되고, 27mm로 설정되는 것이 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제3헤어핀(210c)은 상기 제1헤어핀(210a)에 비해 2mm 더 긴 돌출길이를 구비하고, 상기 제2헤어핀(210b)에 비해 3mm 작은 돌출길이를 구비하게 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 제3헤어핀(210c)의 조립 시 주변 다른 헤어핀(210a,210b)과 축방향으로 이격됨으로써 수평방향(축방향의 가로방향)으로 간섭 발생이 억제될 수 있다. 이에 의해, 상기 제3헤어핀(210c)의 조립이 신속하고 용이하게 될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제4헤어핀(210d)은, 상기 스테이터코어(110)의 서로 다른 슬롯(114)의 내부 제6레이어(121f)에 각각 삽입되는 제1삽입부(221d) 및 제2삽입부(222d)를 구비하여 구성된다. 상기 제4헤어핀(210d)은 상기 제1삽입부(221d) 및 제2삽입부(222d)를 연결하는 연결부(230d)를 구비하여 구성된다. 상기 제4헤어핀(210d)의 연결부(230d)는 서로 인접한 제4헤어핀(210d)이 상호 교차할 수 있게 제1벤딩부(231d) 및 제2벤딩부를 구비한다. 상기 제4헤어핀(210d)은 제1삽입부(221d)와 제1벤딩부(231d)를 연결하는 제1연결구간(235d) 및 제2벤딩부(232d)와 제2삽입부(222d)를 연결하는 제2연결구간(236d)을 구비한다. 상기 제4헤어핀(210d)의 연결부(230d)는 상기 제2삽입부(222d)의 상측에서 상기 스테이터코어(110)의 반경방향을 따라 외측으로 돌출되게 절곡된 제3벤딩부(233d)를 구비한다. 상기 제4헤어핀(210d)은 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 제6레이어(121f)의 상측을 따라 이동되고 상기 제1벤딩부(231d) 및 제2벤딩부(232d)에 의해 상기 제6레이어(121f)보다 외측으로 이동되고, 상기 제3벤딩부(233d)에 의해 다시 상기 제6레이어(121f)의 상측으로 이동되어 상기 제2삽입부(222d)와 연결된다.
상기 제4헤어핀(210d)은 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 돌출되게 미리 설정된 제3돌출길이(D3)를 구비하게 구성된다(도 12 참조). 상기 제3돌출길이(D3)는 전술한 바와 같이, 26 내지 28mm로 구성되고, 27mm로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제5헤어핀(210e)은 상기 스테이터코어(110)의 서로 다른 슬롯(114)의 제6레이어(121f)에 각각 삽입되는 제1삽입부(221e) 및 제2삽입부(222e)를 구비하여 구성된다. 상기 제5헤어핀(210e)은 상기 제1삽입부(221e) 및 제2삽입부(222e)를 연결하는 연결부(230e)를 구비한다. 상기 제5헤어핀(210e)의 연결부(230e)는 상호 인접 배치된 제5헤어핀(210e)이 상호 교차할 수 있게 제1벤딩부(231e) 및 제2벤딩부(232e)를 구비하여 구성된다. 상기 제5헤어핀(210e)의 제1삽입부(221d) 및 제2삽입부(222e)는 5슬롯피치 간격을 두고 이격되게 구성된다.
상기 제5헤어핀(210e)의 연결부(230e)는 상기 제1삽입부(221e)와 상기 제1벤딩부(231e)를 연결하는 제1연결구간(235e) 및 상기 제2벤딩부(232e)와 상기 제2삽입부(222e)를 연결하는 제2연결구간(236e)을 구비한다. 상기 제5헤어핀(210e)의 연결부(230e)는 상기 제2연결구간(236e)이 상기 제6레이어(121f)의 외측으로 돌출될 수 있게 절곡된 제3벤딩부(233e)를 구비한다.
한편, 상기 제5헤어핀(210e)은 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 돌출될 수 있게 미리 설정된 제4돌출길이(D4)를 구비하게 구성된다(도 12 참조). 상기 제4돌출길이(D4)는 상기 제3돌출길이(D3)보다 작게 구성된다. 상기 제5헤어핀(210e)은 상기 제4헤어핀(210d)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 제4돌출길이(D4)는, 예를 들면, 상기 제3돌출길이(D3) 보다 상기 헤어핀(210)의 두께(폭)(예를 들면, 2.84mm) 및 조립공차를 제외한 돌출길이로 구성될 수 있다. 상기 제4돌출길이(D4)는, 예를 들면, 23 내지 25mm 로 형성되고, 24mm로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제5헤어핀(210e)은 상기 제4헤어핀(210d)의 내측에 배치되어도 전원의 동일한 상에 각각 연결되므로, 상간 전위차가 발생되지 아니하므로, 부분방전이 발생될 염려가 없다.
도 12는 도 3의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 교차영역의 단면도이고, 도 13은 도 12의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 교차영역의 평면도이며, 도 14는 도 13의 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부 영역의 확대도이고, 도 15는 도 14의 제1헤어핀 및 제2헤어핀의 각 제1벤딩부 및 제2벤딩부영역의 확대사시도이다. 전술 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 내부에는 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)이 각각 삽입된다.
상기 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)은 미리 설정된 서로 다른 제1돌출길이(D1), 제2돌출길이(D2), 제3돌출길이(D3) 및 제4돌출길이(D4)로 상기 스테이터의 단부로부터 축방향으로 각각 돌출된다. 이에 의해, 상기 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)은 조립 시 축방향으로 서로 다른 돌출길이를 구비하므로, 수평방향(축방향의 가로방향)의 간섭발생이 억제되므로조립이 신속하고 용이하게 될 수 있다. 설명의 편의상, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1삽입부(221a)가 제1슬롯의 제2레이어(121b)에 삽입된다고 가정하면, 상기 제1헤어핀(210a)의 제2삽입부(222a)는 제7슬롯의 제4레이어(121d)에 삽입된다. 상기 제2헤어핀(210b)의 제1삽입부(221b)는 상기 제2슬롯의 제3레이어(121c)에 삽입되고 상기 제2헤어핀(210b)의 제2삽입부(222b)는 제8슬롯의 제5레이어(121e)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)의 일부 영역은 상호 교차하게 된다.
도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1벤딩부(221b) 및 제2벤딩부(222b)의 절곡(성형) 시, 피막 손상이 발생되어도 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(221a) 및 제2벤딩부(222a)와 상호 상하방향을 따라 미리 설정된 거리(예를 들면, 5mm) 이격되므로, 상기 제1헤어핀(210a) 및 상기 제2헤어핀(210b)이 전원의 상호 다른 상에 각각 연결되어 상간 전위차가 발생되어도 부분 방전이 발생될 가능성이 현저하게 감소될 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1벤딩부(231b) 및 제2벤딩부(232b)의 하측에 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)의 일 영역이 상하방향으로 이격된 상태에서, 상기 스테이터코어(110)의 원주방향으로 중첩되게 배치된다. 이에 의해, 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)의 각 제1벤딩부(231a,231b) 및 제2벤딩부(232a,232b)의 굽힘곡률(최소곡률반경)을 극대화할 수 있어 상기 제1벤딩부(231a,231b) 및 제2벤딩부(232a,232b)의 벤딩작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다. 또한, 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)의 슬롯(114) 내 삽입 작업 시, 상호 간섭 발생이 억제되어 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)의 슬롯(114) 내 삽입 작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1연결구간(235b)에 인접되게 배치되며, 상기 제2헤어핀(210b)의 제1연결구간(235b)은 상대적으로 큰 곡률반경(거의 선형)을 가지기 때문에 상대적으로 피막(214) 손상 발생이 거의 없기 때문에, 상기 제1헤어핀(210a)의 제1벤딩부(231a) 및 제2벤딩부(232a)의 피막(214) 손상에 기인한 부분 방전 발생 가능성을 현저하게 줄일 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 미리 설정된 길이로 절단된 도체를 절곡하여 상기 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)이 각각 형성된다. 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)은 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부(231a,231b) 및 제2벤딩부(232a,232b)를 각각 구비하게 성형된다. 상기 제1헤어핀(210a), 제2헤어핀(210b), 제3헤어핀(210c), 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)은 상기 스테이터코어(110)의 단부로부터 축방향을 따라 미리 설정된 돌출길이를 각각 구비하게 구성된다.
상기 제1헤어핀(210a) 내지 제5헤어핀(210e)의 성형이 완료되면, 상기 스테이터코어(110)의 슬롯(114)의 제1레이어(121a)에 상기 제1헤어핀(210a)이 삽입 결합되고, 상기 스테이터코어(110)의 각 슬롯(114)의 제2레이어(121b) 및 제4레이어(121d)에 상기 제2헤어핀(210b)이 결합된다. 이때, 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)은 서로 다른 제1돌출길이(D1) 및 제2돌출길이(D2)를 구비하여 축방향으로 서로 이격배치됨으로써, 상호 간섭 발생이 억제되어 조립 작업이 신속하고 용이하게 될 수 있다. 상기 스테이터코어(110)의 각 슬롯(114)의 제3레이어(121c) 및 제5레이어(121e)에 상기 제3헤어핀(210c)이 결합되고, 상기 스테이터코어(110)의 각 슬롯(114)의 제6레이어(121f)에 상기 제4헤어핀(210d) 및 제5헤어핀(210e)이 각각 결합된다.
상기 스테이터코어(110)의 각 슬롯(114)에 상기 제1헤어핀(210a) 내지 제5헤어핀(210e)의 결합이 완료되면 미리 설정된 패턴에 따라 미리 설정된 위치의 상기 헤어핀(210)이 서로 통전 가능하게 연결되어 상기 상별코일부(152)를 각각 형성한다. 상기 상별코일부(152)의 일 측은 상기 전원입력부(155)에 각각 연결되고, 타 측은 상기 중성선(170)에 의해 연결된다. 상기 스테이터코어(110)의 내부에는 회전축을 중심으로 회전하는 로터(미도시)가 결합될 수 있다.
한편, 상기 전원입력부(155)를 통해 상기 각 상별코일부(152)에 전원이 각각 입력되면, 상기 제1헤어핀(210a) 및 제2헤어핀(210b)은 상기 제1벤딩부(131a,131b) 및 제2벤딩부(132a,132b)는 축방향으로 서로 이격되어 있으므로, 상간 전위차가 발생되어도 피막 손상에 기인한 부분 방전 발생이 현저하게 억제될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 슬롯 및 티스를 구비한 스테이터코어; 및
    상기 슬롯의 내부에 삽입되는 복수의 헤어핀을 미리 설정된 패턴으로 연결하여 형성되는 스테이터코일;을 포함하고,
    상기 헤어핀은, 도체 및 상기 도체를 감싸는 피막을 구비하고,
    상기 헤어핀은, 서로 다른 슬롯의 내부에 각각 삽입되는 한 쌍의 삽입부 및 상기 삽입부를 연결하는 연결부를 구비하고,
    상기 연결부는, 상기 한 쌍의 삽입부가 상기 슬롯의 내부에 반경방향을 따라 서로 다른 레이어에 각각 삽입될 수 있게 미리 설정된 최소곡률반경으로 각각 절곡되는 제1벤딩부 및 제2벤딩부를 구비하고,
    상기 헤어핀은, 상기 스테이터코어의 단부로부터 서로 다른 돌출길이로 각각 돌출되고 일 영역이 서로 교차되게 배치되는 제1헤어핀 및 제2헤어핀을 구비하고,
    상기 제1헤어핀은, 상기 슬롯의 제2레이어에 삽입되는 제1삽입부 및 다른 슬롯의 제4레이어에 삽입되는 제2삽입부를 구비하고,
    상기 제2헤어핀은, 상기 제1헤어핀의 제1삽입부가 삽입되는 슬롯의 일 측에 인접한 슬롯의 제3레이어에 삽입되는 제1삽입부 및 상기 제1헤어핀의 제2삽입부가 삽입되는 슬롯의 일 측에 인접한 슬롯의 제5레이어에 삽입되는 제2삽입부를 구비하며,
    상기 헤어핀은 사각 단면을 구비하며,
    상기 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 미리 설정된 곡률반경은 상기 헤어핀의 단면의 최대폭보다 작게 형성되며,
    상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 상기 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부와 미리 설정된 이격거리를 두고 서로 이격 배치되고,
    상기 헤어핀은 사각 단면을 구비하며,
    상기 이격거리는 상기 헤어핀의 단면의 최대폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1헤어핀 및 제2헤어핀은, 상기 제1삽입부와 상기 제1벤딩부를 연결하는 제1연결구간 및 상기 제2삽입부와 상기 제2벤딩부를 연결하는 제2연결구간을 각각 구비하고,
    상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부는 상기 제2헤어핀의 제1연결구간의 일 측에 배치되며,
    상기 제2헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 경계영역은 상기 제1헤어핀의 제1벤딩부 및 제2벤딩부의 경계영역과 상기 스테이터코어의 원주방향을 따라 일부 구간이 중첩되게 배치되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제1레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비한 제3헤어핀을 구비하고,
    상기 제3헤어핀은 상기 제1헤어핀의 제1돌출길이보다 크고 상기 제2헤어핀의 제2돌출길이보다 작은 제3돌출길이를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제6레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비한 제4헤어핀을 구비하고,
    상기 제4헤어핀은 상기 제1헤어핀의 제1돌출길이보다 크고 상기 제2헤어핀의 제2돌출길이보다 작은 제3돌출길이를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1헤어핀, 상기 제2헤어핀 및 상기 제3헤어핀은 각각 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격이 6슬롯피치로 구성되고, 상기 제4헤어핀은 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격이 7슬롯피치로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 헤어핀은 서로 다른 슬롯의 제6레이어에 각각 삽입되는 제1삽입부 및 제2삽입부를 구비하고, 상기 제4헤어핀의 내측에 배치되는 제5헤어핀을 더 포함하고,
    상기 제5헤어핀의 제1삽입부 및 제2삽입부의 간격은 5슬롯피치로 구성되는 회전전기기계의 스테이터.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스테이터코일은 전원의 각 상에 대응되는 상별 코일부를 각각 구비하고, 상기 상별 코일부는 상기 제1헤어핀, 상기 제2헤어핀, 상기 제3헤어핀, 상기 제4헤어핀 및 상기 제5헤어핀을 각각 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전전기기계의 스테이터.
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