KR102664473B1 - 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코일을 삽입하기 위해 어퍼툴이 코일을 밀며 상승될 때 코일이 슬롯 안으로 용이하게 삽입될 수 있도록 절연지를 고정하고, 절연지가 코일에 의해 밀려 슬롯의 벽면에서 단면이 꺾이지 않도록 하여 전동기의 절연내력을 유지함으로써 제품 불량률을 크게 줄일 수 있는 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치에 관한 것이다.
절연지(1)가 삽입된 전동기 코어(11)의 슬롯(S) 내부에 코일(C)을 삽입하는 장치에 있어서, 내주면으로 상기 코어(11)가 안착 고정되며, 양측면에 설치된 레일을 따라 상하 이동하는 커프부(10); 상기 커프부(10)의 하방에 위치하며, 상면에 환형으로 웨지가이드(21)가 구비되어 상기 절연지(1)의 단부가 안착되고, 상기 코일(C)을 상기 슬롯(S) 내부로 삽입하는 어퍼툴(20); 상기 커프부(10) 일측에 설치되되, 상기 코어(11)의 중심을 향하여 방사상으로 형성되며, 구동부에 의하여 전후방으로 동작하는 커프핑거부(30); 및 상기 이동실린더의 승강동작과 상기 구동부의 동작과 상기 어퍼툴(20)의 상승동작을 제어하는 제어부;를 포함하여 상기 커프핑거부(30)가 절연지(1)를 지지함으로써 절연지(1)가 상기 슬롯(S)의 단부면에서 꺾이지 않도록 지지한다.

Description

전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치 {A device for inserting a coil into the slot of the motor core}

본 발명은 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코어가 어퍼툴 상부에 안착된 후에 코일이 삽입되는 절연지의 단부를 어퍼툴의 일측에 고정하여 코일이 슬롯과 절연지 사이로 들어가지 않도록 삽입하며, 삽입된 코일에 의해 절연지의 끝부분이 밀려 슬롯의 벽면에서 단면이 절곡되지 않도록 하여 전동기의 절연내력을 유지함으로써 제품 불량률을 크게 줄일 수 있는 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치에 관한 것이다.

전동기는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적에너지로 바꾸는 장치이며, 일반적으로 모터(motor)를 포함하여 말한다.

여기서, 전동기는 공급되는 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상교류용과 단상교류용으로 구분되는데 오늘날에는 3상교류용 전동기를 주로 사용하고 있다.

그리고, 전동기 내부의 고정자에 코일을 감는 방법은 고정자에 직접 감는 방식과 일정 형태로 먼저 코일을 감아서 고정자 내벽에 형성된 티스와 티스 사이에 형성된 슬롯(slot)으로 삽입시키는 방식이 사용되고 있으며, 고성능의 모터일수록 여러 가닥의 코일을 감게 되는 것이 일반적이다.

모터 코어 특히, 라미네이트형 모터 코어의 슬롯으로 코일을 삽입시키기 위한 방법으로 환배치된 다수의 블레이드를 동시에 상승시키다가 코어에 인접하면 코어에 인접한 블레이드만을 상승시키면서 코일을 삽입하고 있는데, 슬롯 사이공간이 협소한 코어의 경우에는 블레이드의 단순한 상승으로 코일이 삽입될 때 피막이 벗겨지거나, 블레이드가 마찰압력에 의해 파손되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 대한민국 등록특허 제10-1357676호“ 모터 코어의 슬롯 안에 코일을 삽입하는 방법 및 그 장치”에서는 코일 삽입 전 가이드수단의 보조블레이드를 하강시켜 제1코일삽입수단의 제1블레이드 상면에 안치하여 코일을 가이드 하도록 하여, 코일을 삽입할 때 발생하는 부하와 마찰을 최소화 도모하는 기술을 공지한 바 있으나, 코일삽입수단이 상승할 때 코일이 완전히 안착되지 않아 상승 도중 코일이 외부로 삐져나오는 문제점이 남아있었다.

그리고, 대한민국 등록특허 제10-2066398호 “모터 코어의 코일 인서팅 틀”에서는 웨지가이드에 걸림턱을 형성하여 먼저 삽입된 코일을 걸어 코일이 밀리지 않도록 하여 안정적으로 코일을 삽입하는 기술을 공지한 바 있으나, 슬롯에 삽입된 절연지를 지지하는 구성이 부재하여 코일이 상승하며 절연지와 코어 사이로 삽입되는 문제점이 확인되었다.

더하여, 대한민국 등록특허 제10-1503486호“코일 인서팅을 위한 모터 코어 안치구”는 절연지가 외부로 절곡되지 않도록 지지하는 기술을 공지한 바 있으나, 절연체가 코일이 삽입되기 전에 지지되면 하방에서 삽입되는 코일이 절연체와 슬롯 사이로 들어가는 문제점이 있었다.

따라서, 코일의 삽입 시 외부로 삐져나오지 않으며, 절연지와 슬롯 사이로 삽입되지 않도록 하는 전동기 코어의 슬롯 내부에 코일을 삽입하는 장치가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1357676호 (2014.01.24.) 대한민국 등록특허 제10-2066398호 (2020.01.09.) 대한민국 등록특허 제10-1503486호 (2013.11.11.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 전동기의 코일을 제작함에 있어서 코일을 코어의 슬롯으로 삽입할 때 코일이 절연지와 슬롯 사이로 삽입되지 않도록 하는 것이다.

그리고, 절연지가 삽입되는 코일에 의해 삽입 방향으로 밀리지 않도록 고정하여 외부로 삐져나오지 않도록 하는 것이다.

또한, 절연지가 삽입된 코일에 의해 밀려 슬롯의 벽면에서 단면이 절곡되지 않도록 하여 전동기의 절연내력을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

절연지(1)가 삽입된 전동기 코어(11)의 슬롯(S) 내부에 코일(C)을 삽입하는 장치에 있어서, 내주면으로 상기 코어(11)가 안착 고정되며, 양측면에 설치된 레일을 따라 상하 이동하는 커프부(10); 상기 커프부(10)의 하방에 위치하며, 상면에 환형으로 웨지가이드(21)가 구비되어 상기 절연지(1)의 단부가 안착되고, 상기 코일(C)을 상기 슬롯(S) 내부로 삽입하는 어퍼툴(20); 상기 커프부(10) 일측에 설치되되, 상기 코어(11)의 중심을 향하여 방사상으로 형성되며, 구동부에 의하여 전후방으로 동작하는 커프핑거부(30); 및 상기 이동실린더의 승강동작과 상기 구동부의 동작과 상기 어퍼툴(20)의 상승동작을 제어하는 제어부;를 포함하여 상기 커프핑거부(30)가 절연지(1)를 지지함으로써 절연지(1)가 상기 슬롯(S)의 단부면에서 꺾이지 않도록 지지한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 커프부(10)가 상기 어퍼툴(20) 상부에 안착된 후에 상기 구동부를 제어함으로써, 상기 커프핑거부(30)가 상기 절연지(1)를 상기 웨지가이드(21)로 밀착 고정하여 상기 코일(C)이 상기 절연지와 상기 슬롯(S)의 사이로 들어가지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 웨지가이드(21)는 상기 커프핑거부(30)의 끝부분이 밀착 고정되도록 가이드홈(22)이 구비되어 상기 절연지(1)의 단부를 밀착 고정하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 상상기 커프핑거부(30)는 상기 코어(11)의 내부에 형성되는 티스(13)에 대응하는 길이와 갯수로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전동기의 코일을 제작함에 있어서 코일을 코어의 슬롯으로 삽입할 때 코일이 절연지와 슬롯 사이로 삽입되지 않도록 하는 효과가 있다.

그리고, 절연지가 삽입되는 코일에 의해 삽입 방향으로 밀리지 않도록 고정하여 외부로 삐져나오지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 절연지가 삽입된 코일에 의해 밀려 슬롯의 벽면에서 단면이 절곡되지 않도록 하여 전동기의 절연내력을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코일 삽입 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코일 삽입 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 커프부의 평면도.
도 4는 전동기 코어의 슬롯 내부에 삽입된 절연지의 개략도.
도 5는 본 발명의 커프부의 정면도.
도 6은 도 5의 확대도.
도 7은 본 발명에 따른 커프핑거부의 확대도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 코일 삽입 장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연지(1)가 삽입된 전동기 코어(11)의 슬롯(S) 내부에 코일(C)을 삽입하는 장치는 커프부(10)와, 어퍼툴(20)과, 커프핑거부(30) 및 제어부를 포함한다.

먼저, 커프부(10)의 몸체부 내주면으로 코어(11)가 안착 고정되도록 중심부가 중공되어있으며, 커프부(10)가 수평상태로 상하 이동하도록 양측면에 나란하게 설치된 레일을 따라 움직이되 레일을 동작은 이동실린더(미도시)를 통하여 제어된다.

다시 말하여, 커프부(10)는 이동실린더에 의하여 수평을 유지한 상태에서 소정의 간격으로 상하로 이동한다.

다음으로, 어퍼툴(20)은 커프부(10)의 하방에 위치하며, 상면에 환형으로 웨지가이드(21)와 블레이드(23)가 구비되어 상기 절연지(1)의 단부가 안착되고, 상기 코일(C)을 상기 슬롯(S) 내부로 삽입한다.

여기서, 상기한 웨지가이드(21)와 블레이드(23)는 종래기술에서도 충분히 언급하고 있어, 본원에서는 별도의 상술은 생략하기로 하며, 본 발명의 웨지가이드(21)에는 종래와 달리 부분적으로 가이드홈(22)이 형성되는데 이는 후술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코일 삽입 장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 커프부의 평면도이다.

도시된 바와 같이, 커프부(10) 일측에 설치되되, 코어(11)의 중심을 향하여 방사상으로 형성되며, 구동부에 의하여 소정의 간격으로 전진 또는 후진하여 전후방으로 동작 가능한 커프핑거부(30)가 구비된다.

여기서, 커프핑거부(30)는 코어(11)의 상부와 하부의 단부면에 밀착되도록 복수개가 설치되며, 코어(11)의 티스(13)의 폭에 대응하는 폭을 가진다.

또한, 복수로 구비되는 커프핑거부(30)는 구동부(미도시)에 의하여 코어(11)의 중심을 향하여 전후방으로 이동되는데, 전방으로 이동하여 상기 티스(13)의 끝부분까지 전진한 경우를 닫힘 상태(closed), 후방으로 이동하여 커프핑거부(30)의 단부가 코어(11)의 상하면을 지나지 않는 경우를 열림 상태(opened)로 표현할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 코일 삽입 장치는 제어부(미도시)를 포함하여 상기 이동실린더의 승강동작과 상기 구동부의 동작과 상기 어퍼툴(20)의 상승동작을 포함하는 장치 전체의 동작을 제어한다.

본 발명의 올바른 실시예로, 제어부는 내부에 코어(C)가 삽입되어 있는 커프부(10)가 상기 어퍼툴(20) 상부에 안착된 후에 커프부(10) 일측에 구비되어 각각의 커프핑거부(30)를 코어 중심부 방향으로 전진시키는 구동부(미도시)가 동작하도록 제어하여 절연지(1)가 웨지가이드(21)에 밀착 고정되어 코일(C)이 절연지(1)의 바깥으로 나가지 않도록 한다.

이때, 커프부(10)가 어퍼툴(20)의 상부에 안착되면 복수의 웨지가이드(21)가 형성하는 통로와 코어(11)의 슬롯(S)이 연결되며, 이후에 푸셔가 상승하며 코일(C)이 슬롯(S)에 삽입된다.

도 4은 전동기 코어의 슬롯 내부에 삽입된 절연지의 개략도이며, 도 5는 본 발명의 커프부의 정면도이고, 도 6은 도 5의 확대도이다.

도시된 바와 같이, 슬롯(S)에는 절연지(1)가 삽입되어있는데, 절연지(1)의 길이는 슬롯(S)의 길이보다 길게 형성되며, 슬롯(S)을 빠져나온 절연지(1)는 단부를 접어 턱을 형성하여 코일(C)이 삽입되며 발생하는 마찰력에 의하여 절연지(1)가 이동하는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 전기 모터의 특성상 슬롯(S)에 삽입되는 코일(C)의 권선수가 많을수록 출력이 더 높아지므로 슬롯(S)의 내부에는 다수의 와이어로 구성된 코일(C)이 삽입되는 추세이다.

그래서, 슬롯(S)을 통과하는 코일(C)의 팽창력에 의하여 슬롯(S)의 내부는 높은 마찰력이 발생하는데, 금속재질의 슬롯(S) 내부를 통과하는 코일(C)은 슬롯(S)에 의해 압박되어 그 간격이 유지되지만, 코어(11) 상면으로 슬롯(S)을 빠져나온 코일(C)은 와이어가 압박되지 못하여 벌어지며, 벌어지는 코일(C)에 의하여 슬롯(S)의 단부면의 절연지(1)가 꺾이게 되어 절연이 파괴되는 불량이 발생한다.

그러므로, 커프핑거부(30)를 전진시키며 닫아 슬롯(S)과 슬롯(S) 사이에 위치시켜 절연지(1)를 지지함으로써 절연지(1)가 슬롯(S)의 단부면에 형성된 턱에 의해 꺾이지 않도록 하는 것이다.

여기서, 커프핑거부(30)의 동작은 선행문헌 대한민국 등록특허 10-1503486에서 충분히 설명되었으므로, 동작 원리에 대하여는 생략하며, 본 발명의 구성들로 선행문헌의 문제를 해결하는 것에 초점을 두어 설명하고자 한다.

여기서, 커프부(10)가 어퍼툴(20) 상부에 안착되기 전에 커프핑거부(30)를 전진시켜 슬롯(S)과 슬롯(S) 사이에 위치시키고 코일(C)을 삽입하는 경우는 절연지(1)의 단부가 커프핑거부(30)에 의해 슬롯(S) 중심 방향으로 밀리게 되어 절연지(1)가 개방된 공간이 좁게 되므로 코일(C)이 절연지(1)와 슬롯(S) 사이로 들어가는 불량이 발생할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 올바른 실시 예로 커프부(10)를 어퍼툴(20) 상부에 안착시켜 절연지(1)의 끝부분 일측을 가이드홈(22) 내부에 안착시킨 후에 커프핑거부(30)를 전진하여 커프핑거부(30)가 절연지(1)를 가이드홈(22)의 내부로 밀며 고정하고, 어퍼툴(20)을 상승시켜 코일을 삽입함으로써 코일이 절연지(1)와 슬롯(S) 사이로 들어가지 않도록 한다.

따라서, 본 발명의 제어부는 커프핑거부(30)가 열린 상태의 커프부(10)가 어퍼툴(20)에 안착된 후에 커프핑거부(30)가 닫히도록 제어함으로써, 코어(11)의 하방에서 상승하는 코일(C)이 절연지(1)와 슬롯(S) 사이로 들어가는 현상을 방지할 수 있고, 웨지가이드(21)에 접촉된 절연지(1)를 커프핑거부(30)의 끝부분으로 압박함으로써 코일(C)을 삽입하는 인서팅 공정 시 절연지(1)의 밀림을 예방할 수 있는 것이다.

즉, 제어부는 커프부(10)가 어퍼툴(20)에 안착되기 전에는 커프핑거부(30)를 후진하여 열고, 커프부(10)가 어퍼툴(20)에 안착된 후에 커프핑거부(30)를 전진하여 닫는다.

도 7은 본 발명에 따른 커프핑거부의 확대도.

도시된 바와 같이, 본 발명의 웨지가이드(21)는 슬롯(S)의 양측에 위치하는 상기 절연지(1) 각각의 일측이 안착되도록 외주면 일측에 커프핑거부(30)의 단부가 수평으로 삽입되도록 가이드홈(22)을 구비하여 가이드홈(22)에 위치한 절연지(1)의 단부를 커프핑거부(30)로 압박하여 절연지(1)가 움직이지 않도록 한다.

여기서, 가이드홈(22)은 커프핑거부(30)가 진입할 수 있도록 티스(13)의 길이방향에 위치하며, 내부에서 커프핑거부(30)의 외주면과 암수결합 하도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 티스(13)의 양옆에 위치한 슬롯(S)에 삽입된 절연지(1)의 일측이 가이드홈(22)과 커프핑거부(30)에 의하여 밀착 고정되는 것이다.

더하여, 커프핑거부(30)는 커프부(10) 내부에 안착된 코어(11)가 받는 하중과, 어퍼툴(20)이 코일(C)을 내삽하며 상방으로 발생하는 마찰력에 대하여 코어(11)가 상하로 이동하는 현상이 발생하지 않도록 가이드할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

10: 커프부 11: 코어
13: 티스
20: 어퍼툴 21: 웨지가이드
22: 가이드홈 23: 블레이드
30: 커프핑거부
C: 코일 S: 슬롯

Claims (3)

1. 절연지(1)가 삽입된 전동기 코어(11)의 슬롯(S) 내부에 코일(C)을 삽입하는 장치에 있어서,
   내주면으로 상기 코어(11)가 안착 고정되며, 양측면에 설치된 레일을 따라 상하 이동하는 커프부(10);
   상기 커프부(10)의 하방에 위치하며, 상면에 환형으로 웨지가이드(21)가 구비되어 상기 절연지(1)의 단부가 안착되고, 상기 코일(C)을 상기 슬롯(S) 내부로 삽입하는 어퍼툴(20);
   상기 커프부(10) 일측에 설치되되, 상기 코어(11)의 중심을 향하여 방사상으로 형성되며, 구동부에 의하여 소정의 간격으로 전진 또는 후진하는 커프핑거부(30); 및
   상기 커프부(10)의 승강동작과 상기 구동부의 동작과 상기 어퍼툴(20)의 승강동작을 제어하되, 상기 커프부(10)가 상기 어퍼툴(20)의 상부에 안착되기 전에는 커프핑거부(30)를 후진하고, 상기 어퍼툴(20)에 안착된 후에는 커프핑거부(30)를 전진하도록 제어하는 제어부;를 포함하되,
   상기 웨지가이드(21)는 외주면 일측에 커프핑거부(30)의 단부가 수평으로 삽입되는 가이드홈(22)이 구비되며,
   상기 가이드홈(22)은 상기 슬롯(S)의 양측에 위치하는 상기 절연지(1) 각각의 일측이 안착되며, 상기 커프핑거부(30)의 끝부분이 수평방향으로 삽입되어 밀착 고정되어 상기 절연지(1)의 단부를 밀착 고정함으로써 상기 절연지(1)가 상기 슬롯(S)의 단부면에서 상기 코일(C)에 의해 꺾이지 않도록 하고, 상기 코일(C)이 상기 절연지(1)와 상기 슬롯(S)의 사이로 들어가지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 코일 삽입 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 커프핑거부(30)는 상기 코어(11)의 내부에 형성되는 티스(13)에 대응하는 길이와 갯수로 구비되는 것을 특징으로 하는 코일 삽입 장치.