KR100304767B1 - 수송수단용 교류발전기의 고정자 장치 - Google Patents

Abstract

고정자 코어와 다중-상(multi-phase) 고정자 권선을 포함하는 수송수단용 교류발전기에서, 고정자 권선이 서로 연결된 한 쌍의 전도체 부재를 가진 다수의 전도체 세그먼트로 구성되며, 상기 전도체 세그먼트의 제1유-턴부는 상기 전도체 세그먼트의 제2유-턴부에 의해 둘러싸여지도록 고정자 코어의 일측 축단부 상에 배치된 제1코일 단부 그룹을 형성하고, 중권(重捲, lap-winding)을 형성하기 위해 상기 전도체 세그먼트의 단부가 연결되도록 상기 고정자 코어의 타측 축단부 상에 배열된 제2코일 단부 그룹을 형성한다.

Description

수송수단용 교류발전기의 고정자 장치

본 발명은 승용차, 트럭 또는 보트와 같은 수송수단용 내연기관에 의해 구동되는 교류발전기의 고정자 장치에 관한 것이다.

수송수단용 교류발전기의 고정자 제조 공정에서는, 연속적으로 와이어를 권선하는 대신 (턴(turn)부를 가진)헤어-핀과 같은 다수의 전도체 세그먼트(segment)를 대응하는 슬롯(slot)에 삽입하여 서로 연결한다. 상기 고정자는 많은 조인트부를 필요로하므로, 생산단가를 줄이기 위해 자동 와이어 연결장치가 반드시 필요하다.

상기 전도체 세그먼트를 가진 수송수단용 교류발전기의 고정자는 PCT 특허 출원 제92/06527호에 개시되어 있다. 상기 다수의 전도체 세그먼트의 조인트부는 고정자 코어의 일측 축단부 상에 환형으로 배치되며, 상기 조인트부는 자동으로 납땜 또는 용접된다. 또한, 네 개의 세그먼트가 한 슬롯에 배치되고, 특정 세그먼트가 턴-오버(turn-over)부와 중간부에 대응하는 조인트부에 미리 형성되어 있음을 공지하고 있다.

본 출원의 도21에 도시된 바와 같이, PCT 특허 출원 제92/06527호는 한 슬롯의 바깥쪽 층과 안쪽 층에 각각 배치된 두 전도체 부재의 세그먼트로 형성된 파형권선을 개시하고 있다. 도20은 단상권선용 권선도를 나타내며, 그의 중심선에 배열된 숫자는 슬롯의 번호를 나타낸다. 실선은 도21에 도시된 슬롯의 위치(A)에 삽입된 전도체 부재를 나타내며, 일점쇄선은 도21에 도시된 슬롯의 위치(B)에 삽입된 부재를 나타내고, 이점쇄선은 도21에 도시된 슬롯의 위치(C)에 삽입된 부재를 나타내며, 점선은 도21에 도시된 슬롯의 위치(D)에 삽입된 부재를 나타낸다.

다수의 전도체 세그먼트는 동일한 길이 및 형상을 가진 몇 개의 베이스 세그먼트(105)를 포함한다. 베이스 세그먼트(105)는 서로 한 자극피치정도 떨어진 슬롯에 각각 배치되는 두 개의 직선형 전도체 부재를 가진다. 하나의 권선은 규칙적인 패턴으로 배치되고 연결된 다수의 베이스 세그먼트로부터 형성된다.

그러나, 상기 권선은 한 슬롯에 네 개의 전도체 부재를 가지며, 이에 따라 고정자 코어의 주위에 감겨진 네 개의 파형권선이 형성된다. 네 권선을 직렬로 연결하기 위해서는, 베이스 세그먼트와는 다른 특정 세그먼트가 이용되어야 한다. 이때, 상기 특정 세그먼트는 제1 및 제2턴 권선을 연결하기 위한 특정 세그먼트(100)와, 제2 및 제3턴 권선을 연결하기 위한 특정 세그먼트(101)와, 제3 및 제4턴 권선을 연결하기 위한 특정 세그먼트(102)를 포함한다.

두 개의 출력단자(X1, X2)를 가지기 위해서는, 두 개의 특정 세그먼트(103, 104)가 이용된다.

결과적으로, 단상권선을 형성하기 위해서는, 다섯 개의 다른 특정 세그먼트가 필요하다. 각각의 출력단자(X1, X2)가 슬롯의 바깥쪽 층에 삽입된 전도체 부재 중 하나이므로, 출력단자(X1, X2)는 Y-상 및 Z-상 권선의 베이스 세그먼트를 간섭하지 않도록 서로 한 자극피치만큼 떨어져 배치된다.

그러므로, 상기한 종래의 권선은 단상권선을 형성하기 위해 다섯 개의 특정 세그먼트를 필요로한다. 다시 말하면, PCT 특허 출원 제92/06527호에 개시된 고정자에서 동일한 슬롯에 삽입된 네 개의 전도체 부재를 가진 전도체 세그먼트를 연결시키므로써, 네 개의 턴 권선이 고정자 코어 주위에 형성된다.

상기 세그먼트를 슬롯에 삽입하는 단계와, 하나의 환형권선을 형성하기 위해 상기 세그먼트의 단부를 연결하는 단계는 모든 세그먼트에서 동일하다. 다른 하나의 환형권선은 상기 슬롯과 같은 슬롯에 형성된다. 다른 두 개의 환형권선은 상기 첫 번째의 두 환형권선용 슬롯으로부터 세 슬롯피치만큼 시프트된(shifted) 슬롯에 형성된다. 이런 식으로, 네 개의 환형권선이 형성된다.

네 개의 환형권선을 연결시켜 하나의 4회 턴된 권선을 형성하기 위해서는, 각 환형권선을 한 부분(전체적으로 네 개의 부분임)에서 절개하고, 상기 절개부에서 권선들을 서로 연결할 필요가 있다. 그러므로, 다섯 개의 특정 세그먼트- 다른 세 개의 환형권선을 연결하기 위한 세 개의 특정 세그먼트와 출력단자를 위한 두 개의 특정 세그먼트 -가 필요하다.

상기 네 개의 환형권선이 서로로부터 세 슬롯피치만큼 시프트된 두 개의 그룹으로 형성되고 코일 단부에서 방사방향으로 적층되지 않으므로, 상기 다섯 개의 특정 세그먼트는 한 자극피치 내의 코일 단부에 놓일 수 없다.

(상기 수의 절반인)두 개의 전도체 부재가 하나의 슬롯에 삽입될 경우, 상기 특정 세그먼트를 한 자극피치 내의 코일 단부 상에 함께 두는 것이 가능하다. 그러나, 턴 수의 감소는 교류발전기의 출력전압을 낮은 시드(seed)로 제공할 수 없다.

도20은 조인트부(106)에서 바깥쪽 층으로부터 연장시킨 전도체 부재에 연결된 안쪽 층으로부터 연장시킨 전도체 부재를 나타낸다. 그러므로, 각 슬롯의 안쪽 및 바깥쪽 층으로부터 연장시킨 전도체 부재는 동일한 방향으로 기울어지며, 서로 간섭하지 않는다.

PCT 특허 출원 제92/06527호에 개시된 고정자 권선에서, 조인트부(106)는 고정자 코어의 일단부 상에 환형으로 배치된다. 그러므로, 상기 고정자가 작을 경우, 조인트부들 사이의 간격은 연결을 위해 더욱 작아지게 된다.

따라서, 특정 세그먼트 수를 증가시키고 조인트부들 사이의 간격을 줄이는 것은 고정자의 제조단계를 더욱 어렵게 만들고 생산단가를 높게 만든다.

PCT 특허 출원 제92/06527호는 고정자의 중권(重捲, lap-winding)이 세그먼트로부터 형성될 수 있음을 나타내지만, 그에 대한 상세한 설명은 없다.

본 발명은 소수의 환형권선을 갖춘 한 슬롯에 실질적인 수의 전도체 부재를 가진 고정자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고, 용이하게 전도체 세그먼트의 형태로 형성된 권선을 가진 고정자를 제공한다.

다시 말하면, 본 발명은 소수의 특정 세그먼트를 이용하여 각 슬롯에 충분한 수의 전도체 부재를 가진 고정자를 제공한다.

또한, 본 발명은, 고정자 권선이 서로 연결된 큰 U자 형상의 전도체 세그먼트와 작은 U자 형상의 전도체 세그먼트를 가지며, 작은 U자 형상의 전도체 세그먼트가 큰 U자 형상의 전도체 세그먼트에 의해 둘러싸이도록 고정자 코어의 일측 축단부 상에 배치된 제1코일 단부 그룹(first coil-end group)을 형성하고, 상기 U자 형상 전도체 부재의 단부가 각각 연결되어 각 자극에 중권된 코일을 형성하도록 고정자 코어의 타측 축단부 상에 배치된 제2코일 단부 그룹을 형성하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 관련된 부품의 기능뿐만 아니라, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 특성은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명 및 청구범위의 고찰을 통해 더욱 명백해질 것이다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수송수단용 교류발전기의 단면도.

도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자의 부분 상세도.

도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전도체 세그먼트의 개략도.

도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도7은 본 발명의 제1실시예에 따른 회로도.

도8은 본 발명의 제2실시예에 따른 고정자의 제1코일 단부 그룹의 개략도.

도9는 본 발명의 제2실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도10은 본 발명의 제2실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도11은 본 발명의 제3실시예에 따른 고정자의 제1코일 단부 그룹의 개략도.

도12는 본 발명의 제3실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도13은 본 발명의 제3실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도14는 본 발명의 제4실시예에 따른 고정자의 제1코일 단부 그룹의 개략도.

도15는 본 발명의 제4실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도16은 본 발명의 제4실시예에 따른 고정자의 일부 권선을 나타낸 모식도.

도17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로도.

도18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로도.

도19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로도.

도20은 종래 고정자의 권선도.

도21은 한 슬롯에 배치된 종래의 전도체 부재를 가진 종래 고정자의 부분도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

32 : 고정자 코어 33 : 베이스 세그먼트

331,332 : 전도체 세그먼트 331a,331b',332a,332b' : 전도체 부재

31a : 제1코일 단부 그룹 31b : 제2코일 단부 그룹

〔제1실시예〕

도1 내지 도7을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 고정자 코어를 설명한다.

교류발전기(1)는 아마추어(armature)로서의 기능을하는 고정자(2), 자기장으로서의 기능을하는 회전자(3), 고정자(2)와 회전자(3)를 지지하는 하우징(4) 및 교류 전원을 직류 전원으로 전환시키는 정류기로 구성된다. 회전자(3)는 축(6)과 함께 회전하며 룬델(Lundell)형 자극 코어(7), 필드 코일(8), 슬립 링(9, 10) 및 냉각팬(11, 12)으로 구성된다. 축(6)은 수송수단에 배치된 엔진(도시되지 않음)에 의해 구동되는 풀리(20)에 연결된다. 룬델형 자극 코어(7)는 한 쌍의 자극 코어 부재로 구성된다. 각각의 자극 코어(7) 부재는 축(6)에 끼워맞춤되는 보스(boss)부(71), 보스부(71)로부터 방사방향으로 연장시킨 디스크부(72) 및 다수의 클로 자극(claw pole)(73)으로 구성된다.

흡기창(41)이 하우징(4)의 축단부 상에 형성되며, 배기창(42)이 제1코일 단부 그룹(31a) 및 제2코일 단부 그룹(31b)에 대향된 하우징(4)의 어깨부(shoulder) 상에 형성된다.

고정자(2)는 고정자 코어(32), 고정자 코어(32)에 형성된 슬롯(35)에 배치되는 고정자 권선 및 고정자 코어(32)로부터 전도체 부재를 절연시키기 위한 절연체(34)로 구성된다.

도2에 도시된 바와 같이, 고정자 코어(32)는 동일한 간격으로 형성되며 삼상 고정자 권선을 수용하기 위한 회전자(3)의 자극 수에 상응하는 36개의 슬롯을 가진다.

고정자 코어(32)의 슬롯(35)에 수용된 고정자 권선은 다수의 전도체 세그먼트로 구성된다. 각각의 전도체 세그먼트는 한 쌍의 전도체 부재를 가지며, 각각의 슬롯(35)은 전도체 부재와 동일한 수(본 실시예에서의 전도체 부재는 네 개임)를 가진다. 각 슬롯(35)에는 네 개의 전도체 부재가 고정자 코어(32)의 방사방향으로 배열되어 가장 안쪽 층, 안쪽 중간층, 바깥쪽 중간층 및 가장 바깥쪽 층을 형성한다. 상기 전도체 세그먼트는 고정자 권선을 형성하는 소정패턴으로 연결된다. 상기 전도체 세그먼트는 고정자 코어(32)의 일단부에서는 연속적인 코일 단부를 형성하고, 그의 타단부에서는 연결된 코일 단부를 형성한다.

한 슬롯(35)의 전도체 부재 중 하나는 상기 슬롯으로부터 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 전도체 부재 중 하나와 쌍으로 이루어진다. 다시 말하면, 각 전도체 세그먼트의 전도체 부재 중 하나는 한 슬롯(35)의 한 층에 배치되며, 상기 전도체 부재로부터 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 다른 층에는 다른 전도체 부재가 배치된다. 따라서, 전도체 세그먼트는 코일 단부에 한 줄로 늘어설 수 있으며 그들 사이의 공간이 보장될 수 있다.

예를 들면, 전도체 세그먼트(331)의 전도체 부재(331a)는 한 슬롯(35)의 가장 안쪽 층에 배치되며, 상기한 전도체 세그먼트(331)의 전도체 부재(331b)는 상기 슬롯으로부터 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 가장 바깥쪽 층에 배치된다. 이와 같은 방식으로, 전도체 세그먼트(332)의 전도체 부재(332a)는 한 슬롯(35)의 안쪽 중간층에 배치되며, 상기한 세그먼트(332)의 전도체 부재(332b)는 상기 슬롯으로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 바깥쪽 중간층에 배치된다.

전도체 세그먼트(331, 332)는 각각 연속적인 유-턴부(331c, 332c)를 가진다.

그러므로, 고정자 코어(32)의 일단부에서, 가장 바깥쪽 층과 가장 안쪽 층에 배치된 전도체 부재의 연속적인 유-턴부는 바깥쪽 중간층과 안쪽 중간층에 배치된 전도체 부재의 연속적인 유-턴부를 둘러싼다. 다시 말하면, 동일한 슬롯에 배치된 전도체 세그먼트의 두 유-턴부 중 하나는 고정자 코어(32)의 일단부에서 다른 유-턴부를 둘러싼다. 바깥쪽 중간층 및 안쪽 중간층에 각각 배치된 한 쌍의 전도체 부재를 가진 각 전도체 세그먼트는 안쪽 코일 단부를 형성하며, 가장 바깥쪽 층 및 가장 안쪽 층에 각각 배치된 한 쌍의 전도체 부재를 가진 각 전도체 세그먼트는 바깥쪽 코일 단부를 형성한다.

한편, 한 슬롯(35)의 안쪽 중간층에 배치된 전도체 세그먼트(332)의 전도체 부재(332a)는 그로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 가장 안쪽 층에 배치된 다른 전도체 세그먼트(331)의 전도체 부재(331a')와 쌍으로 이루어진다. 이와 같은 방식으로, 한 슬롯(35)의 가장 바깥쪽 층에 배치된 전도체 세그먼트(331)의 전도체 부재(331b') 역시 그로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 바깥쪽 중간층에 배치된 전도체 세그먼트(332)의 전도체 부재(332b)와 쌍으로 이루어진다. 상기 쌍으로 이루어진 전도체 부재는 각각 고정자 코어(32)의 타단부에서 함께 용접된다.

그러므로, 가장 바깥쪽 층의 전도체 부재와 바깥쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부 및 가장 안쪽 층의 전도체 부재와 안쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부는 고정자(32)의 타단부 외주면에 배열된다. 상기 가장 바깥쪽 층의 전도체 부재와 바깥쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부 및 가장 안쪽층의 전도체 부재와 안쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부는 인접층 코일 단부를 형성한다.

그러므로, 쌍으로 이루어진 전도체 부재는 그들이 고정자 코어(32)의 타단부 상에서 서로 간섭하지 않도록 배열된다.

각각의 전도체 부재는 직사각형의 단면을 가진 소정형상의 전도체 세그먼트의 일부분이다. 도3에 도시된 바와 같이, 가장 안쪽 층의 전도체 부재 중 하나와 가장 바깥쪽 층의 전도체 부재 중 하나는 큰 U자 형상의 전도체 세그먼트(331)를 형성한다. 안쪽 중간층의 전도체 부재 중 하나와 바깥쪽 중간층의 전도체 부재 중 하나는 작은 U자 형상의 전도체 세그먼트(332)를 형성한다. 상기 큰 전도체 세그먼트 및 작은 전도체 세그먼트는 베이스 세그먼트(33)이다. 상기 베이스 세그먼트는 소정규칙에 따라 슬롯에 배치되어 고정자 코어(32) 주위에 2회 터닝(turning)시킨 권선을 형성한다. 권선의 단자와 권선의 제1턴 및 제2턴을 연결시키기 위한 세그먼트의 형상은 독특하다. 본 실시예에서는 세 개의 특정 세그먼트가 필요하다. 권선의 제1턴은 가장 바깥쪽 층과 바깥쪽 중간층 사이에 연결되며, 상기 권선의 제2턴은 가장 안쪽 층과 안쪽 중간층 사이에 연결되어, 특정 코일 단부를 형성한다.

도4 내지 도6을 참조하여 삼상권선의 X상 권선을 설명한다. 가장 바깥쪽 층에 배치된 전도체 부재는 일점쇄선으로 표시되며, 바깥쪽 중간층에 배치된 전도체 부재는 점선으로 표시되고, 안쪽 중간층에 배치된 전도체 부재는 실선으로 표시되며, 가장 안쪽 층에 배치된 전도체 부재는 이점쇄선으로 표시된다.

제1코일 단부 그룹(31a)은 도면의 상측에 도시되며, 제2코일 단부 그룹(31b)은 도면의 하측에 도시된다. 중심선에 배열된 참조번호는 슬롯의 번호를 가리킨다. 다른 상 권선의 참조번호는 상기와 동일하다.

도4에 도시된 바와 같이, 각각의 베이스 세그먼트(33)는 슬롯 "1"으로부터 세 개의 슬롯간격으로 삽입된다. 제2코일 단부 그룹(31b)에서, 한 슬롯(35)의 바깥쪽 중간층으로부터 연장시킨 전도체 부재의 단부는 그로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 다른 슬롯(35)의 가장 바깥쪽 층으로부터 연장시킨 전도체 세그먼트의 단부에 연결된다. 한 슬롯의 가장 안쪽 층으로부터 연장시킨 전도체 부재의 단부는 그로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 하나의 슬롯(35)에서 안쪽 중간층으로부터 연장시킨 전도체 부재의 단부에 연결된다. 따라서, 자극마다 2회 턴하여 중권된 코일을 가진 제1권선(311)이 형성된다.

이와 같은 방식으로, 도5에 도시된 바와 같은 제2권선(312)이 형성된다.

도4 및 도5에 도시된 권선(311, 312)은 제1권선(311)의 단부(33m) 및 제2권선(312)의 단부(33n)에 연결되어, 각각의 자극에 4회 턴된 코일을 가진 4회 턴 권선(315)을 형성한다.

제1권선(311)의 단부(33m)와 제2권선(312)의 단부(33n)의 조인트부를 가진 전도체 세그먼트는 큰 베이스 세그먼트(311)와 작은 베이스 세그먼트(312)와는 다른 형상이다.

X-상 권선은 세 개의 특정 세그먼트를 가진다: 여기서, 상기 세 개의 특정 세그먼트는 제1권선(311)의 단부(33m)와 제2권선(312)의 단부(33n)의 조인트부를 가진 세그먼트와, 단자(X1)를 가진 세그먼트와, 단자(X2)를 가진 세그먼트이다. 특정 세그먼트의 수는 후술되는 방식으로 감소될 수 있다.

도4에 도시된 제1권선(311)은 슬롯 "1"과 슬롯"34"에 삽입되되 소정규칙에 따라 권선된 환형권선의 작은 세그먼트(332)의 유-턴부(332c) 중 하나를 절개하므로써 형성된다.

이와 같은 방식으로, 제2권선(312)은 슬롯"1"과 슬롯"34"에 삽입된 환형권선의 큰 세그먼트(331)의 유-턴부(331c) 중 하나를 소정규칙에 따라 절개하므로써 형성된다. 유-턴부(331c)의 절개부 중 하나와 유-턴부(332c)의 절개부 중 하나는 직렬로 연결되고, 두 유-턴부(331c, 332c)의 다른 절개부는 권선의 단자에 형성되어, 권선(315)을 형성한다. 따라서, 두 환형권선은 각각 절개되고, 세 개의 특정 세그먼트만으로 네 개의 턴 중권(315)을 형성하도록 재배열된다.

상기 특정 세그먼트는 제1코일 단부 그룹의 한 자극피치의 공간에 함께 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 서로 120°차이가 나는 슬롯(35)의 Y-상 권선 및 Z-상 권선이 형성된다. Y-상 및 Z-상 권선의 단자(Y1, Z1) 뿐만아니라 X-상 권선의 단자(X1)는 정류기(5)에 연결되며, 단자(X2)와 다른 단자(Y2, Z2)(도시되지 않음)는 중립점에서 서로 연결된다. 도7에 도시된 바와 같이, 삼상권선은 스타-결선부(star-connection)에 연결된다. 도6에 도시된 권선은 제1코일 단부 그룹(31a)의 측부로부터 축방향으로 연결시킨 단자(X1)를 가진다.

이하, 고정자 권선의 제조공정을 설명한다. 베이스 세그먼트(33)는 U자 형상의 큰 세그먼트의 각 유-턴부가 U자 형상의 작은 세그먼트(332)의 유-턴부 중 하나를 둘러싸도록 배치되며, 그의 상기 측부로부터 고정자 코어(32)의 각 슬롯에 삽입된다. 큰 세그먼트(331)의 전도체 부재(331a)는 슬롯(35)의 가장 안쪽 층에 배치되며, 작은 세그먼트(332)의 전도체 부재(332a)는 안쪽 중간층에 배치되고, 큰 세그먼트(331)의 전도체 부재(331b)는 상기 슬롯으로부터 시계방향으로 한 자극피치만큼 이격된 슬롯의 가장 바깥쪽 층에 배치되며, 작은 세그먼트(332)의 전도체 부재(332b)는 상기 슬롯(35)으로부터 한 자극피치만큼 이격된 슬롯의 바깥쪽 중간층에 배치된다.

결과적으로, 도2에 도시된 바와 같이 전도체 부재(331a, 332a, 332b', 331b')의 직선부는 한 줄로 늘어서게 된다. 전도체 부재(332b', 331b')는 그로부터 한 자극피치만큼 이격된 슬롯에 배치되는 큰 세그먼트 및 작은 세그먼트의 전도체 부재와 함께 쌍으로 이루어진다.

제2코일 단부 그룹(31b)에서, 가장 바깥쪽 층과 가장 안쪽 층의 전도체 부재는 각 조인트부(331d, 331e)가 서로 분리되어 구부러져 1.5개의 슬롯을 덮는 경향이 있다. 또한, 안쪽 중간층과 바깥쪽 중간층의 전도체 부재는 각 조인트부(332d, 332e)가 서로 접속되어 구부러져 1.5개의 슬롯을 덮는 경향이 있다.

상기한 단계는 슬롯(35)의 모든 전도체 세그먼트(33)에 대해 반복된다. 제2코일 단부 그룹(31b)에서, 가장 바깥쪽 층의 전도체 부재의 조인트부(331e') 및 바깥쪽 중간층의 조인트부(332e)와, 안쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부(332d) 및 가장 안쪽 층의 전도체 부재의 조인트부(331d')는 초음파 파형 용접기 또는 아크 용접기로 용접되거나 전기 연결을 위해 납땜된다.

전도체 세그먼트는 프레스 기계에 의해 구리판재로부터 U자 형상으로 형성된다. 한 세트의 큰 세그먼트와 작은 세그먼트는 개별적으로 또는 공동으로 형성될 수 있다. 전도체 세그먼트는 굽힘가공에 의해 평평한 와이어로부터 형성될 수 있다. 상기 유-턴부의 형상은 원호형상으로 변경될 수 있다.

상기한 바와 같은 구조에서, 제1코일 단부 그룹(31a)과 제2코일 단부 그룹(31b)의 동일한 층의 전도체 부재는 동일한 방향으로 경사진다. 따라서, 각 슬롯에 네 개의 전도체 부재를 가진 중권(315)의 동일한 층의 전도체 세그먼트는 간섭없이 제공될 수 있다. 특정 세그먼트는 세 개의 각 상에서 한정된다.

모든 조인트부는 제2코일 단부 그룹(31b)에 모일 수 있으므로, 작업시간이 감소될 수 있다. 한편, 다수의 조인트부는 동일한 간격을 두고 환형으로 분포될 수 있다. 따라서, 조인트부들 사이에는 충분한 거리가 유지될 수 있으며, 용접과 같은 연결작업이 용이하게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 용접기와 같은 것의 위치선정 작업이 용이하게 이루어져 생산성이 증가될 수 있다.

큰 세그먼트(331)는 이중의 턴-코일을 형성하도록 작은 세그먼트(332)를 둘러싸므로, 둘 다 동시에 형성되어 함께 슬롯에 삽입될 수 있으며, 이에 따라 높은 생산성을 제공한다.

또한, 다른 형상의 특정 세그먼트는 생산성을 높이기 위해 제1코일 단부 그룹(31a)의 한 자극피치 내에 모일 수 있다.

이와 같이, 전도체 세그먼트 및 고정자 권선은 높은 생산성과 낮은 단가로 제조될 수 있다.

〔제2실시예〕

이하, 제2실시예부터 네 개의 실시예에서는, 상기 제1실시예에 따른 권선(315)의 네 개의 전도체 부재보다 많은 전도체 부재가 각 슬롯에 제공될 수 있다.

각 슬롯에 네 개의 전도체 부재를 가진 다수의 권선은 각각 직렬로 연결된 권선을 형성하도록 제1실시예의 권선(315) 상에 방사방향으로 놓여질 수 있다.

각 슬롯(35) 내에 8개의 전도체 부재를 가진 제1코일 단부 그룹(31a)이 도8에 도시되며, X-상 권선의 권선도가 도9 및 도10에 도시된다. 도9는 네 개의 층 내에 배치된 전도체 부재를 나타낸다: 여기서, 상기 네 개의 층은 일점쇄선으로 표시된 가장 바깥쪽의 제1층과, 점선으로 표시된 제2층과, 실선으로 표시된 제3층과, 이점쇄선으로 표시된 제4층이다. 도10은 제5층부터 제8층 내에 배치된 전도체 부재를 나타낸다: 여기서, 제5층은 일점쇄선으로 표시되며, 제6층은 점선으로 표시되고, 제7층은 실선으로 표시되며, 제8층은 이점쇄선으로 표시된다. 도9 및 도10에 도시된 권선은 제1실시예와 동일한 방식으로 제조된다. 권선의 단부(XX1, XX2)는 직렬로 연결된 권선을 형성하도록 유-턴부를 가진 전도체 세그먼트에 의해 연결된다.

모든 조인트부는 생산성을 향상시키도록 제2코일 단부 그룹(31b)에 모일 수 있다. 한편, 조인트부는 동일한 간격으로 4회 턴 환형권선 상에 분포될 수 있다. 따라서, 연결작업이 제1실시예 만큼 용이하게 수행될 수 있다. 본 실시예가 다섯 개의 특정 세그먼트를 필요로 할지라도, 상기 특정 세그먼트는 제1실시예에서와 같이 제1코일 단부 그룹(31a)의 한 자극피치의 영역 내에 모일 수 있다.

〔제3실시예〕

각 슬롯(35)에 네 개의 전도체 부재를 가진 제1실시예에 따른 다수의 권선(315)이 권선(317)에 의해 둘러 싸여진다.

바깥쪽 두 개의 층에 배치된 전도체 부재, 안쪽 두 개의 층에 배치된 전도체 부재 및 나란하게 배치된 두 개의 전도체 부재는 제1실시예에서와 같은 다수의 권선을 형성하도록 결합되되, 직렬로 연결된다. 도11은 각 슬롯에 8개의 전도체 부재를 가진 제1코일 단부 그룹(31a)의 일부분을 나타낸 개략도이다. 도11 및 도12는 X-상 권선의 권선도를 나타낸다. 도12는 제3층부터 제6층에 배치된 전도체 부재를 나타내며, 도13은 제1층, 제2층, 제7층 및 제8층에 배치된 전도체 부재를 나타낸다.

도12에서, 가장 바깥쪽 층으로부터 제3층 내에 배치된 전도체 부재는 일점쇄선으로 표시되며, 제4층에 배치된 전도체 부재는 점선으로 표시되고, 제5층에 배치된 전도체 부재는 실선으로 표시되며, 제6층에 배치된 전도체 부재는 이점쇄선으로 표시된다. 도13에서, 가장 바깥쪽 층인 제1층에 배치된 전도체 부재는 일점쇄선으로 표시되며, 제2층에 배치된 전도체 부재는 점선으로 표시되고, 제7층에 배치된 전도체 부재는 실선으로 표시되며, 제8층에 배치된 전도체 부재는 이점쇄선으로 표시된다. 도12 및 도13에 도시된 권선은 제1실시예와 동일한 방식으로 제조된다. 도12에 도시된 권선의 단부(XX3)와 도13에 도시된 권선의 단부(XX4)는 직렬로 연결된 권선을 형성하도록 유-턴부를 가진 전도체 세그먼트에 의해 연결된다.

따라서, 모든 조인트부는 제2코일 단부(31b)에 모여, 생산성을 향상시킬 수 있다. 반면, 조인트부는 동일한 간격으로 4회 턴 환형권선 상에 분포될 수 있다. 상기 연결작업은 제1실시예만큼 용이하게 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 다섯 개의 특정 세그먼트가 필요할지라도, 상기 특정 세그먼트가 제1 또는 제2실시예에서와 같이 제1코일 단부 그룹(31a)의 한 자극피치 내에 모일 수 있다.

〔제4실시예〕

각 슬롯에 네 개의 전도체 부재를 가진 제1실시예에 따른 권선 대신, 각 슬롯에 여섯 개의 전도체 부재를 가진 고정자 권선이 방사방향으로 배치된 두 U자 형상의 작은 세그먼트(332, 333)와 작은 세그먼트(332, 333)를 둘러싼 U자 형상의 큰 세그먼트(331)에 의해 제공될 수 있다.

도14는 가장 바깥쪽으로부터 제1층, 제2층, 제3층, 제4층, 제5층 및 제6층에 각각 배치된 전도체 부재를 가진 제1코일 단부 그룹(31a)의 일부분을 나타낸 개략도이다. 제1층 및 제6층으로부터 연장시킨 전도체 부재(331a, 331b')는 유-턴부를 형성한다. 제2층 및 제3층으로부터 연장시킨 전도체 부재(332a, 332b')와 제4층 및 제5층으로부터 연장시킨 전도체 부재(333a, 333b')는 각 U-턴부를 형성한다. 도15 및 도16은 X-상 권선의 권선도를 나타낸다.

도15 및 도16에서, 가장 바깥쪽 제1층의 전도체 부재는 일점쇄선으로 표시되며, 제2층의 전도체 부재는 가는 점선으로 표시되고, 제3층의 전도체 부재는 가는 실선으로 표시되며, 제4층의 전도체 부재는 이점쇄선으로 표시되고, 제5층의 전도체 부재는 굵은 점선으로 표시되며, 제6층의 전도체 부재는 굵은 실선으로 표시된다. 도15에 도시된 제1권선(313)과 도16에 도시된 제2권선(314)의 각각은 각 슬롯에 세 개의 전도체 부재를 가진 중권이다. 도15에 도시된 권선의 단부(XX5)와 도16에 도시된 권선의 단부(XX6)는 직렬로 연결된 권선을 형성하도록 U-턴부를 가진 전도체 세그먼트에 의해 연결된다.

따라서, 제2코일 단부 그룹(31b)은 생산성을 향상시키기 위해 규칙적으로 배치된 조인트부를 가진다. 반면, 조인트부는 연결이 용이하게 이루어지도록 3회 턴 환형권선 상에 일정한 간격으로 분포될 수 있다.

각 상-권선은 세 개의 특정 세그먼트를 가진다: 여기서, 상기 세 개의 특정 세그먼트는 제1권선(313)의 단자(XX5)와 제2권선(314)의 단자(XX6) 사이에 조인트부를 가진 특정 세그먼트와, 단자(X1)를 가진 특정 세그먼트와, 단자(X2)를 가진 특정 세그먼트이다. 상기 특정 세그먼트들은 제1 또는 제2실시예와 같이 제1코일 단부 그룹(31a)의 한 자극피치의 영역 내에 모일 수 있다.

〔다른 실시예〕

제1권선(311)과 제2권선(312)을 연결시키기 위한 특정 세그먼트는 제1실시예에 따른 가장 안쪽층의 전도체 부재와 안쪽 중간층의 전도체 부재를 연결하기 위한 특정 세그먼트 대신에 가장 바깥쪽 층의 전도체 부재와 안쪽 중간층의 전도체 부재를 연결하는데 이용될 수 있다. 이런 경우에, 상기 가장 안쪽층과 바깥쪽 중간층의 전도체 부재는 리드선처럼 연장된다.

U자 형상의 작은 세그먼트(332)와 작은 세그먼트(332)를 둘러싼 연속적인 유-턴부(331c)를 가진 큰 세그먼트(331) 대신, 로드(rod)와 같은 세그먼트가 슬롯(35)에 삽입된 후에 연결된다. 이런 경우에, 상기 권선은 두 제1 및 제2코일 단부 그룹의 전도체 부재를 연결하므로써 형성될 수 있다. 일측 코일 단부 그룹의 조인트부는 두 개의 환형 층 상에 배치되며, 타측 코일 단부 그룹의 조인트부는 슬롯의 안쪽 중간층에 배치된 전도체 부재와 슬롯의 바깥쪽 중간층에 배치된 전도체 부재의 조인트부가 가장 바깥쪽 층과 가장 안쪽 층에 배치된 전도체 부재의 조인트부에 의해 둘러싸여지도록 배치된다.

변형된 실시예로서, 일측 코일 단부 그룹에서 바깥쪽 중간층의 전도체 부재와 안쪽 중간층의 전도체 부재의 조인트부는 가장 바깥쪽 층과 가장 안쪽 층의 조인트부에 의해 둘러싸여지며, 가장 안쪽 층과 안쪽 중간층의 전도체 부재 뿐만아니라 가장 바깥쪽 층과 바깥쪽 중간층의 전도체 부재는 와이어에 의해 연속적으로 연결된다.

제1코일 단부 그룹(31a)의 측부에 연장 와이어(extension wire)를 가진 상기 제1실시예부터 제4실시예 중 하나 대신에, 연장 와이어가 제2코일 단부 그룹의 측부에 배치될 수 있다.

여섯 개의 전도체 부재가 삽입된 제4실시예에서와 같이, 각 슬롯 내의 전도체 부재 수가 6 + 4N(여기서, N은 정수임)개인 경우, 가장 바깥쪽 층과 가장 안쪽 층의 전도체 부재가 유-턴부에 의해 연결된다. 그러므로, 상기한 권선구조는 유-턴부에 의해 층에 방사방향으로 배열된 전도체 부재를 연결하므로써 제공될 수 있다.

자극 및 슬롯의 수가 변경될 경우에도, 각각 12개의 클로 자극과 36개의 슬롯을 가진 상기 실시예들과 같은 권선구조가 제공될 수 있다. 예를 들면, 슬롯의 수는 결합된 출력을 가진 두 개의 삼상권선을 가지도록 두 배로 될 수 있다.

다수의 환형권선은 수송수단용으로 필요한 출력특성을 제공하도록 직렬, 병렬 또는 그의 조합으로 연결될 수 있다. 도17은 각 슬롯에 8개의 전도체 부재를 가진 고정자의 결선부 중 하나의 예를 나타낸다. 제2실시예에서, 제1권선(311)의 단부(33m)와 제2권선(312)의 단부(33n)는 제1권선(311)과 제2권선(312)이 서로 병렬로 연결될 수 있도록 로드와 같은 세그먼트로부터 형성된다. 병렬 권선은 상 권선 중 하나를 형성하도록 각 슬롯에 네 개의 전도체 부재를 가진 권선과 함께 직렬로 연결된다.

도18에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 동일한 상-권선이 각 상으로 형성될 경우, 두 개의 스타-결선된 권선과 각각의 정류기가 직류 전원을 가질 수 있다.

상기한 실시예에서, 고정자 코어는 36개의 슬롯을 가진다. 그러나, 상기 권선은, 도19에 도시된 바와 같이, 상기 고정자 코어의 2배의 슬롯을 가진 고정자용으로 형성될 수 있다. 도19에 도시된 실시예는 다른 상-권선과 30°의 전기각 차이가 나며, 그와 함께 직렬로 연결된 권선을 가진다. 상기 30° 차이가 나는 권선들은 이전 실시예의 권선과 동일한 방식으로 형성된다. 상기 30° 차이가 나는 권선들은 직류 전류가 다른 상-권선에 의해 제공된 직류 전원에 부가될 수 있도록 특정 정류기에 연결된 다른 권선들로부터 떨어져 스타-결선될 수 있다. 상기한 구조는 상기 고정자 코어의 3배의 슬롯을 가진 고정자에 적용될 수 있다.

X, Y, Z-권선의 델타(delta)-결선부를 가진 고정자가 상기 X, Y, Z-권선의 스타-결선부 대신에 제공될 수 있다. 둘 또는 그 이상의 정류기가 이용될 경우, 상기 스타-결선과 델타-결선이 조합될 수 있다.

특정 세그먼트의 수는 제1실시예부터 제4실시예에 기재된 권선(311, 312, 313 또는 314)과 같은 환형권선의 수보다 하나 더 많다. 상기 각각의 환형 권선은 다수의 턴과 한정된 수의 세그먼트를 가진다.

상기 실시예에서, 전도체 세그먼트는 평평한 와이어로 형성된다. 그러나, 전도체 부재의 직선부(331a, 331b, 332a, 332b)가 평평하게 형성될 경우에는, 둥근 와이어가 이용될 수 있다.

본 발명의 상기한 설명에서, 본 발명은 그의 특정 실시예를 참조로 설명되었지만, 여러 가지 변형 및 변경이 청구범위에 나타난 발명의 사상 및 범주 내에서 본 발명의 특정 실시예로 이루어질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 따라서, 본 출원서에서 발명의 상세한 설명은 한정적이라기 보다는 아니라 예시적 의미로 간주되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 수송수단용 교류발전기의 고정자 장치는, 조인트부의 연결작업이 용이하게 이루어질 수 있으므로, 생산성이 증가되고, 제조단가가 감소되는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 다수의 슬롯 및 다중 상 고정자 권선을 갖춘 고정자 코어를 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자에 있어서, 상기 고정자 권선이, 전도체 세그먼트의 제1유-턴부가 상기 전도체 부재의 제2유-턴부에 의해 둘러싸여지도록 상기 고정자 코어의 일측 축단부 상에 배치된 제1코일 단부 그룹과, 상기 전도체 세그먼트의 단부가 연결되어 중권을 형성하도록 상기 고정자 코어의 타측 축단부 상에 배치된 제2코일 단부 그룹을 형성하기 위하여, 서로 연결된 전도체 부재로 이루어진 다수의 전도체 세그먼트를 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 전도체 부재가 상기 각 슬롯의 방사방향으로 형성된 층 중 하나에 배치되며, 가장 바깥쪽 층으로부터 가장 안쪽 층의 순서로 한 슬롯의 상기 층에 배치된 상기 제1코일 단부 그룹의 상기 전도체 부재가 턴부에 의해 가장 안쪽 층으로부터 가장 바깥쪽 층의 순서로 다른 슬롯의 상기 층에 배치된 상기 제1코일 단부 그룹의 전도체 부재에 각각 연결되는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2코일 단부 그룹의 상기 전도체 부재가 교번적으로 대향된 외주방향 중 하나로 연장되어, 그의 조인트부에서 다른 슬롯으로부터 연장시킨 전도체 부재에 연결되는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정자 권선이 다수의 상 권선을 포함하며, 상기 각각의 상 권선이 다수의 베이스 세그먼트와 상기 코일 단부 그룹 중 하나의 한 자극피치 내에 배치된 다른 형상을 가진 특정 세그먼트를 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
5. 다수의 슬롯을 갖춘 고정자 코어와 상기 슬롯에 삽입된 전도체 부재로 이루어진 고정자 권선을 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자에 있어서, 상기 전도체 부재가 안쪽 및 바깥쪽 중간층과 가장 안쪽 및 가장 바깥쪽 층에 배치된 상기 슬롯에 배열되며, 상기 고정자 코어의 일측 축단부가 상기 중간층 중 하나에 배치된 상기 전도체 부재와 그로부터 소정피치 이격된 다른 중간층에 배치된 상기 전도체 부재를 연결시키기 위한 다수의 내측 코일 단부를 가지며, 상기 가장 안쪽층에 배치된 전도체 부재와 그로부터 소정피치 이격된 가장 바깥쪽 층에 배치된 전도체 부재를 연결시키기 위한 다수의 외측 코일 단부를 가지며, 상기 고정자 코어의 타측 축단부가 상기 중간층 중 하나에 배치된 상기 전도체 부재와, 그로부터 소정피치 이격된 가장 안쪽 층 및 가장 바깥쪽 층 중 인접한 층에 배치된 상기 전도체 부재를 연결하기 위한 다수의 인접층 코일 단부를 가진 수송수단용 교류발전기의 고정자.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 고정자 코어의 일측 축단부가 상기 안쪽 중간층에 배치된 전도체 부재와 그로부터 소정피치 이격된 상기 가장 바깥쪽 층에 배치된 전도체 부재를 연결시키거나, 상기 바깥쪽 중간층에 배치된 전도체 부재와 그로부터 소정피치 이격된 상기 가장 안쪽 층에 배치된 전도체 부재를 연결시키기 위한 특정 코일 단부를 가진 수송수단용 교류발전기의 고정자.
7. 제 6 항에 있어서, 바깥쪽 중간층과 가장 안쪽층에 각각 배치되거나, 안쪽 중간층과 가장 바깥쪽 층에 배치된 인접한 상기 특정 코일에 배치된 한 쌍의 연결되지 않은 전도체 부재가 다른 권선에 연결된 단자(X2)와 출력단자인 다른 단자(X1)의 한 쌍의 단자를 형성하는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 고정자 권선이 안쪽 코일 단부를 형성하는 작은 세그먼트, 바깥쪽 코일 단부를 형성하는 큰 세그먼트, 특정 코일 단부를 형성하는 특정 세그먼트를 포함하며, 인접층 코일 단부가 상기 세그먼트들의 다수의 단부를 연결하므로써 형성되는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 안쪽 및 바깥쪽 중간층에 배치된 상기 전도체 부재(332a, 332b')와 일직선으로 배열되며, 상기 가장 안쪽 및 가장 바깥쪽 층에 배치된 상기 전도체 부재(331a, 331b')에 의해 둘러싸여진 다른 전도체 부재(333a, 333b')를 더 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
10. 제 5 항에 있어서, 다른 권선(316)이 방사방향으로 배열된 전도체 부재에 부가되며, 권선(315, 316)이 상 권선을 형성하도록 연결되는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
11. 제 5 항에 있어서, 다른 권선(317)이 상기 권선(315)을 둘러싸도록 부가되며, 상기 권선(315, 317)이 권선을 형성하도록 연결되는 수송수단용 교류발전기의 고정자.
12. 제 5 항에 있어서, 상기 고정자 권선이 다른 권선으로부터 위상각 차이가 나도록 상기 고정자 코어에 배치되는 다수의 권선을 더 포함하는 수송수단용 교류발전기의 고정자.