KR100563393B1 - 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 기계, 특히 3상 발전기용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 여기서 2개의 절반(12a, 12b)으로 나누어진 웨이브 권선(12)으로부터 각각의 상이 형성되고, 상기 웨이브 권선(12)은 우선 웨이브된 별 형태로 형성되고, 반대 방향으로 폴 피치만큼 오프셋되고, 공동으로 적층 패킷의 홈으로 삽입된다. 이러한 웨이브 권선의 간단하고 확실한 제조는, 우선 제 1 권선 절반(12a)이 제 1 와인딩 방향으로 원형 또는 다각형으로 와인딩되고, 그 다음 관통하는 권선 와이어(15)가 와인딩 루우프(21)에서 반대의 권선 방향으로 유도되며, 그런 다음 제 2 권선 절반(12b)이 반대 방향으로 와인딩 되고, 양 권선 절반이 동일한 별 형태로 형성되며, 그런 다음 와인딩 루우프(21)가 양 권선 절반 사이에서 별 형태로 변환되도록, 양 권선 절반(12a, 12b)이 폴 피치(P)만큼 서로 반대 방향으로 회전된다.
교류발전기, 웨이브 권선, 별형태, 제 1 권선, 제 2 권선, 와인딩 루우프, 폴피치

Description

전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치{method and device for producing wave windings for electrical machines}
본 발명은 US-PS 4,857,787에 따른 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 미국 특허에서 3상 발전기의 각각의 상 권선은 먼저 드럼 또는 다각형에 필요한 와인딩 수로 감겨지고 별 형태로 성형된다. 그 다음, 상기 권선은 2개의 절반으로 젖혀져서, 상기 2개의 절반이 서로 나란히 위치하게 된다. 그런 다음, 상기 2개의 절반은, 하나의 권선 절반의 별 형태의 루프 또는 웨이브의 틈내로 각각 다른 권선 절반의 루프가 위치하도록 선회된다. 그리고 나서, 이렇게 준비된 하나의 상의 웨이브 권선이 공지된 방식으로 고정자 적층 패킷의 슬롯(slot)내로 축방향으로 삽입된다. 이어서, 동일한 방식으로 3상 발전기의 제 2, 제 3 상의 권선이 차례로 예비 성형되고, 나누어지고, 서로 오프셋되어 위아래로 선회되고 고정자 적층 패킷으로 삽입된다.
상기 방법에서 각각의 상권선을 2 부분으로 분할하고 서로 선회하는 것은 비교적 비용이 많이 들고 대량 생산을 위한 자동 처리장치에 의해, 고장이 잦은 다수의 제조단계에 의해서만 실현된다.
본 발명에 의해, 서로 오프셋된 웨이브를 갖는 이분된 웨이브 권선의 자동 대량 생산이 간단해지고 개선되어야 한다.
청구항 제 1 항 및 제 3 항의 특징을 가진 본 발명에 따른 방법 및 이를 위해 제공된, 서로 오프셋된 웨이브 권선 절반을 제조하기 위한 장치는 권선 벨상에 2개의 연속하는 차례로 감겨진 권선 절반이 서로 반대 와인딩 방향으로 감겨지고 별 형태로 성형되는 장점을 갖는다. 그리고 나서, 2개의 권선 절반 사이에 형성된 와인딩 루우프를 통해 2개의 권선 절반이 서로 하나의 극 피치 만큼 좌측으로 또는 우측으로 회전됨으로써, 2개의 권선 절반의 별 형태로 형성된 웨이브가 서로 하나의 극 피치만큼 오프셋된다. 그 다음, 이렇게 예비형성된 웨이브 권선이 공지된 방식으로 발전기의 고정자 적층 패킷내로 삽입된다. 동일한 방식으로 3상 발전기의 총 3개의 상 권선이 웨이브 권선으로서 개별적으로 제조되고 차례로 고정자 적층 패킷내로 삽입된다. 이러한 방식으로 서로 오프셋된 권선 절반을 갖는 웨이브 권선이 간단하고 확실한 방식으로 적은 공정 단계로 와인딩 스테이션에서 제조되어 삽입 스테이션에 전달된다.
본 발명 세부사항은 도면에 실시예로 도시되며 하기에서 자세히 설명된다.
도 1a 및 도 1b는 제 1 코일 절반의 와인딩을 개략적으로 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 와인딩 방향이 반전되는 루우프의 와인딩을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3a 내지 도 3c는 제 2 권선 절반의 와인딩을 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 와인딩 장치 및 그 아래에 배치된 삽입 공구를 도시하는 도면.
도 5는 별 형태로 예비 성형된 웨이브 권선을 도시하는 도면.
도 6은 절반이 삽입 공구내로 스트리핑된 웨이브 권선을 도시하는 도면.
도 7은 상부 권선 절반의 회전을 도시하는 도면.
도 8은 삽입 공구 내에서 완성된 웨이브 권선을 도시하는 도면.
도 9는 웨이브 권선의 삽입후 삽입 공구의 종단면을 도시하는 도면.
도 10은 분할된 웨이브 권선을 갖는 고정자 적층 패킷을 도시하는 도면.
도 11은 3개의 상 권선을 가진 완성 고정자를 도시하는 도면.
3상-웨이브 권선(11)을 갖는 도 11에 따른 고정자(10)를 제조하기 위해서, 3상 스트랜드가 각각 서로 오프셋된 권선 절반(12a, 12b)을 갖는 웨이브 권선(12)으로 도 4에 따른 와인딩 장치(13)에서 예비 제조된다. 도 1 내지 도 3은 도 10의 이러한 웨이브 권선의 제조를 개략적으로 도시한다. 와이어 클램프(14)는 권선 와이어(15)의 단부(15a)를 도 1b에 따라 성형 클램프(16)의 하단부에 고정한다. 이러한 6개의 성형 클램프는 도 1a에 따라 별 형태로 와인딩 장치(13)에 배치된다. 따라서 상기 권선 와이어(15)는 와이어 노즐(17)에 의해 도시되지 않은 저장 드럼으로부터 인출된다. 성형 클램프(16)는 도 4에 따른 와인딩 장치(13)의 와인딩 벨(18)내에 방사 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 제 1 권선 절반(12a)을 제조하기 위해, 상기 성형 클램프(16)가 시계 방향으로 와인딩 벨(18)과 함께 회전되어, 4번의 완전한 와인딩을 가진 제 1 권선 절반(12a)이 다각형 형태로 형성된다.
와인딩 장치가 정지하고, 성형 클램프(16a)가 와이어 노즐(17)의 높이로 유지된다. 도 2에는, 성형 클램프(16a)가 그것의 전방 영역에 세그먼트 형태의 리세스(19)를 가지며, 상기 리세스(19)의 앞쪽에는 축방향으로 뻗는 스트럿 형태의 루우프 풀러(loop puller)(20)가 있다. 상기 와이어 노즐(17)은 상기 루우프 풀러로 운반되고, 권선 와이어(15)는 와이어 노즐(17)에 의해 루우프 풀러(20) 둘레로 아래에서 위로 안내되며, 성형 클램프(16, 16a)는 와인딩 벨(18)과 함께 축방향으로 아래로 이동된다.
이제, 와인딩 벨(18)은 시계 반대 방향으로 천천히 계속 회전하고 와이어 노즐(17)은 다시 그것의 외부 위치로 복귀한다. 이 경우, 루우프 풀러(20)에는, 도 2b에 도시된 것처럼, 와인딩 루우프(21)가 생긴다.
도 3에 따라 제 2 권선 절반(12b)이 반대 와인딩 방향으로 와인딩 벨(18)의 상응하는 회전수에 의해 제조된다.
도 4는 웨이브 권선(12)의 제조를 위한 와인딩 장치(13)를 사시도로 도시한다. 상기 도면에서는, 와인딩 벨(18)의 하부 측에 6개의 성형 클램프(16)가 다각형 배치로, 방사 방향 내부로 뻗는 축(22)상에서 이동가능하게 배치되는 것이 도시되며, 이 경우, 구동 장치(16b)는 공기압으로 보우든 케이블(Bowden Cable) 또는 다른 수단을 통해 구동된다. 성형 클램프(16) 사이에는 각각 성형 레버(23)가 배치되고, 상기 성형 레버(23)도 역시 각각 하나의 구동 장치(23a)를 통해 방사 방향으로 배치된 축(24)에서 공기압, 보우든 케이블 등에 의해 이동가능하다. 이 경우, 6개의 성형 레버(23)는 도 4에서 그것의 외부 위치에서 내부 쪽으로 상승 선회된 상태로 도시되고, 따라서 상기 성형 레버(23)들은 제 1 및 제 2 권선 절반(12a, 12b)의 와인딩시 와인딩 영역내로 돌출할 수 없다. 성형 클램프(16)의 뒷편에는 각각 스트리퍼(25)가 축방향으로 이동가능하게 배치되고, 도 1b 내지 도 3에 도시된 것처럼, 상기 스트리퍼의 스트리핑 아암(25a)은 제 1 권선 절반(12a) 위로 그리고 그것의 스트리핑 아암(25b)은 제 2 권선 절반(12b) 위로 돌출한다. 와인딩 벨(18)은 구동 장치(26)에 의해 화살표 방향으로 양 회전 방향으로 회전가능하고 축방향으로 이동가능하다.
상기 와인딩 벨(18) 아래에는 수용 크라운(28)과 이것에 대해 방사 방향으로 내부에 위치하는 삽입 니들(29)을 갖는 삽입 공구(27)가 있다(도 8 참조). 상기 삽입 니들(29)사이에는 종방향 슬롯(30)을 갖는 수용 크라운(28)이 제공된다. 삽입 공구(27)는 선회 가능한 공구 테이블(31)을 가지며, 상기 공구 테이블(31)은 경우에 따라서 높이 조절이 가능하다.
다음의 공정 단계에서는 도 5에 따라 상부 및 하부 권선 절반(12a 및 12b)이 동시에 별 형태로 변형되고, 상기 단계에서 6개의 성형 레버(23)가 먼저 그것의 구동 장치(23a)에 의해 수직으로 빼내어지고 그런 다음, 도 5에 화살표로 표시된 것처럼, 축(24)을 통해 방사 방향 내부로 이동한다. 동시에, 성형 클램프(16)가 그것의 축(22)상에서 휘어져 방사 방향 내부로 이동되는데, 이것도 도 5에 상응하는 화살표로 표시된다. 양 권선 절반(12a, 12b)은 위아래로 간격을 두고 별 형태로 성형 클램프(16) 및 성형 레버(23)상에 위치한다.
다음 단계에서는 성형 클램프(16)가 3 mm만큼 도 5에 따라 화살표 방향으로 이동하며, 웨이브 권선(12)이 느슨해지고, 와이어 클램프(14)가 개방되고 그 다음, 도 6에 따라 스트리퍼(25)에 의해 하부 권선 절반(12a)이 성형 클램프(16)로부터 스트리핑되며, 이 경우 상기 하부 권선 절반(12a)의 별 형태의 레그가 삽입 공구(27)의 수용 크라운(28)의 종방향 슬롯(30)에 수용된다. 상부 권선 절반(12b)도 역시 스트리퍼(25)에 의해 하부로 밀리지만, 성형 클램프의 하부 영역에 머무른다. 상부 및 하부 권선 절반(12a, 12b)은 와인딩 루우프(21)에 의해 서로 연결된다.
다음 공정 단계에서 와인딩 벨(18)은 12개의 극을 갖는 웨이브 권선(12)의 하나의 극 피치(P)만큼, 즉 화살표 방향으로 30°만큼 좌측으로 재 회전되어서, 양 권선 절반(12a, 12b)의 별 형태 웨이브가 서로 오프셋된다. 상기 와인딩 루우프(21)는 좌측으로 이동하여, 상부 권선 절반(12b)의 경로를 뒤따른다.
다음의 공정 단계에서는 상부 권선 절반(12b)이 스트리퍼(25)에 의해 성형 클램프(16)로부터 스트리핑되고 삽입 공구의 수용 크라운(28)에 있는 종방향 슬롯(30)에 삽입된다. 도 8에 도시된 것처럼, 양 권선 절반(12a, 12b)의 웨이브는 수용 크라운(28)의 종방향 슬롯(30)에서 서로 대칭적으로 오프셋되어 위치한다. 이러한 상태에서 스트리퍼(25)는 다시 상승된다. 성형 레버는 다시 외부 위치로 복귀하고 도 4에 따라 그것의 출발 위치로 다시 선회하고, 와인딩 벨(18)이 상부로 이동한다. 수용 크라운(28)의 상부 부분(28a)(도 4)에 고정자 적층 패킷(32)이 고정된다. 그 다음, 공구 테이블(31)이 도 9에 개략적으로 도시된 삽입 스테이션(34)으로 선회한다. 거기에 공지된 방식으로 예비 성형된 웨이브 권선(12)이 삽입 다이(33)에 의해 고정자 적층 패킷(32)의 홈으로 삽입되고, 상부 권선 헤드(12c)는 프레스 백(press-back) 클램프(35)에 의해 도 10에 도시된 위치로 방사 방향 외부로 가압된다. 또한 이러한 상태에서 홈의 폐쇄가 이루어진다. 이러한 방식으로 양 권선 절반으로부터 양 측면에서 고정자 적층 패킷(32)의 둘레를 지나 교대하는 권선 헤드(12c)가 형성된다. 이 경우, 고정자 적층 패킷(32)은 패킷 고정링(36)에 의해 수용 크라운(28)에 고정된다.
전술한 방식으로 와인딩 장치의 다른 웨이브 권선이 도 4에 따라 제조되며 별 형태로 변형된다. 이어서 양 권선 절반이 전술한 방식으로 하나의 극 피치만큼 서로에 대해 회전되고 삽입 공구에 의해 수용되며, 끝으로 제 1 웨이브 권선 옆에 있는 고정자 적층 패킷의 관련 홈내로 삽입된다. 동일한 방식으로 제 3 웨이브 권선의 제조 및 삽입이 이루어지며, 따라서 최종적으로 도 11에 따라 3상-웨이브 권선(11)을 갖는 완성된 고정자가 형성된다. 거기서, 3상 웨이브 권선의 3상의 시작부와 종료부는 U, V, W 및 X, Y 및 Z로 표시된다.
각각 서로 반대방향으로 오프셋된 웨이브 권선 절반을 갖는 상기 웨이브 권선에서, 고정자 적층 패킷(32)내의 홈 충전 팩터는 일체형의 웨이브 권선에 비해 10%까지 증가한다. 출력이 큰 발전기에서 홈 충전 팩터는, 상대적으로 큰 횡단면을 갖는 권선 와이어 대신 상응하게 보다 작은 횡단면을 갖는 2개 또는 다수의 권선 와이어가 서로 평행하게 감겨지고 연결됨으로써 증가한다.
도 4에 따른 와인딩 장치에서 양 권선 절반(12a, 12b)의 선회는 동일한 방식으로 상부 권선 절반(12b)이 하부 권선 절반(12a)에 대해 우측으로 회전함으로써 이루어진다. 이러한 경우, 와인딩 루우프(21)는 도 7에 따라 상부 권선 절반(12b)쪽으로 이동하지 않고, 하부 권선 절반(12a)쪽으로 이동한다. 이러한 경우, 하부 권선 절반(12a)이 더 길어지지 않고 상부 권선 절반(12b)이 더 짧아지지 않도록 하기 위해, 하부 권선 절반(12a)의 와인딩 시작부 및 상부 권선 절반(12b)의 와인딩 종료부가 상응하게 위치하여야 한다. 동일한 방식으로 양 권선 절반(12a, 12b)이 대안적으로 반대 와인딩 방향으로 - 제 1 절반은 우측으로 및 제 2 절반은 좌측으로 - 성형 클램프상에 감겨질 수 있다. 루우프 풀러는 이 경우 성형 클램프(16a)의 우측면 위에 배치된다. 성형 클램프(16a)의 중앙에 루우프 풀러(20)를 배치하면, 와인딩 장치가 양 와인딩 방향에 대해 사용될 수 있다.
어쨋든, 30°만큼, 즉 하나의 극 피치만큼의 회전에 의해 적층 패킷의 홈 내부의 양 권선 절반의 권선 섹션에서 전류 흐름은 항상 동일하게 유지된다.
홈 출구에서 웨이브 권선이 양방향으로 2개의 절반으로 나누어지기 때문에, 코일 헤드에서 3개의 권선 스트랜드는 항상 인접한 위상 권선의 라인 와이어 수의 절반과 교차한다. 이것은 나누어지지 않는 권선에 비하여 균일한 와이어 안내, 전류-소음 감소 및 향상된 냉각을 수반하는 편평한 권선 헤드를 제공한다.

Claims (9)

  1. 3개의 상 권선(12)이 각각 2개의 절반(12a, 12b)으로 나누어진 웨이브 권선(12)으로 형성되고, 상기 웨이브 권선(12)이 하나 이상의 연속하는 권선 와이어(15)로 원형 또는 다각형으로 감겨지며 웨이브를 가진 별 형태로 변형되고, 상기 2개의 권선 절반(12a, 12b)이 하나의 극 피치(P)만큼 서로 오프셋 되고 고정자 적층 패킷(32)의 홈 내로 함께 삽입됨으로써, 고정자 적층 패킷에서 양측으로 그것의 둘레에 걸쳐 상기 양 권선 절반의 교대하는 권선 헤드(12c)가 형성되는, 전기 기계용 웨이브 권선의 제조 방법에 있어서,
    먼저, 상기 제 1 권선 절반(12a)은 제 1 와인딩 방향으로 원형 또는 다각형으로 감겨지고, 그 다음 상기 연속하는 권선 와이어(15)가 와인딩 루우프(21)에서 반대 와인딩 방향으로 바뀌며, 그 다음 상기 제 2 권선 절반(12b)이 반대 방향으로 감겨지고, 또한 상기 양 권선 절반(12a, 12b)이 동일하게 별 형태로 변형되며, 끝으로 상기 양 권선 절반이 하나의 극 피치(P)만큼 서로 회전되고 상기 와인딩 루우프(21)가 상기 양 권선 절반(12a, 12b) 사이에서 별 형태로 이행되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 둘레에 분포된 방사 방향으로 이동할 수 있는 성형 클램프(16)을 가진 양 회전 방향으로 구동될 수 있는 와인딩 벨(18)상에서 먼저 상기 제 1 권선 절반(12a)이 상기 성형 클램프(16)상에 감겨지고, 그 다음 상기 권선 와이어(15)가 루우프 풀러(20)에 의해 반대 와인딩 방향에 대한 와인딩 루우프(21)로 형성되며, 그 다음 상기 제 2 권선 절반(12b)이 축방향으로 오프셋되어 회전 방향을 바꾸어 상기 성형 클램프(16)상에 감겨지고, 그런 다음 상기 양 권선 절반이 동시에 외부로부터 방사 방향 내부로 이동한 성형 레버(23)에 의해 균일하게 웨이브를 가진 별 형태로 변형되며, 그 다음 권선 절반(12a)이 상기 와인딩 벨(18)로 부터 수용부내에 놓이고, 남아 있는 다른 권선 절반(12b)을 가진 상기 와인딩 벨(18)이 하나의 극 피치만큼 회전되고, 끝으로 상기 권선 절반(12b)이 상기 와인딩 벨(18)로부터 스트리핑되고 상기 제 1 권선 절반(12a) 위의 수용부에 놓이는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법.
  3. 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 장치에 있어서, 둘레에 분포된 방사 방향으로 이동할 수 있는 성형 클램프(16)를 갖는, 양 회전방향으로 구동될 수 있는 와인딩 벨(18)상에 제 1 권선 절반(12a)이 감겨질 수 있으며, 또한 루우프 풀러(20)가 제공되고, 상기 루우프 풀러(20)에 의해 상기 권선 와이어(15)가 상기 제 1 권선 절반(12a)의 단부에서 와인딩 루우프(21)를 통해 제 2 권선 절반(12b)으로 이행될 수 있으며 그 다음 반대 방향으로 상기 성형 클램프(16)상에 감겨질 수 있고, 상기 성형 클램프(16)들 사이에서 각각 방사 방향 외부로 부터 내부로 이동 가능한 성형 레버가 배치되고, 상기 성형 레버에 의해 상기 양 권선 절반이 별 형태로 성형될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 양 권선 절반(12a, 12b)을 위한 상기 성형 클램프(16) 영역에서 스트리퍼(25)는 축방향으로 이동 가능하게 배치되고, 상기 하부 권선 절반(12a)이 상기 상부 권선 절반(12b)에 대해 하나의 극 피치(P)만큼 회전하기 위해, 상기 스트리퍼(25)에 의해 먼저 상기 하부 권선 절반(12a)이 스트리핑됨으로써, 상기 와인딩 루우프(21)가 별 형태로 이행되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 성형 클램프(16)중 적어도 하나에 루우프 풀러(20)가 축방향 스트럿 형태로 상기 성형 클램프(16a)의 단부면에 있는 세그먼트 형태의 리세스(19)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 루우프 풀러(20)는 성형 클램프(16a)에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 수용부는 삽입 공구(27)인 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 남아 있는 다른 권선 절반(12b)은 상기 제 1 회전방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 양 권선 절반(12a,12b)은 상기 성형 레버에 의해 동시에 성형되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 장치.
KR1019997007594A 1997-12-23 1998-10-09 전기 기계용 웨이브 권선을 제조하기 위한 방법 및 장치 KR100563393B1 (ko)

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