KR100891708B1 - 와이어로 제조되는 마름모꼴의 다층구조의 단일 코일을갖는 전기 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어로 제조되는 다수의 단일 코일들로 이루어진 공심(air-cored) 와인딩(권선)을 구비하는 전기 모터에 관한 것이다. 상기 단일 코일들은 겹쳐지는 방식으로 서로 포개지도록 구성되고 또한 적어도 두 개의 반대쪽 모서리 영역에서 오프셋이 형성되도록 미리 형성되고, 이로써 레그(leg)들의 절반은 제1 평면에 그리고 나머지 절반은 제2 평면에 위치하도록 한다. 본 발명은 전기 모터를 위한 공심 와인딩에 있어 비용이 덜 들고 더 튼튼한 조립을 가능하게 한다.

단일 코일, 공심 와인딩(권선), 전기 모터, DC 모터, EC 모터

Description

와이어로 제조되는 마름모꼴의 다층구조의 단일 코일을 갖는 전기 모터{ELECTRIC MOTOR WITH MULTILAYERED RHOMBIC SINGLE COILS MADE OF WIRE}

도 1은 동심원 형태의 단일 코일들을 구비하는 본 발명에 따른 권선의 측면도를 나타내고,

도 2는 동심원 형태이지만 펼쳐져서 평평한 상태의 단일 코일의 일 실시예를 도시하는 개략적인 세부 도면을 나타내고,

도 3은 펼쳐진 평평한 상태의 구분된 형태로 단일 코일의 일 실시예를 도시하는 개략적인 세부 도면을 나타내고,

도 4는 펼쳐진 평평한 상태의 구분된 형태로 단일 코일의 또 다른 실시예를 도시하는 개략적인 세부 도면을 나타내고,

도 5는 한쪽에는 덜 비스듬한 부분과 또 다른 한쪽은 똑바른 부분을 갖는, 펼쳐진 평평한 상태의 단일 코일의 또 다른 두 가지의 실시예를 도시하는 개략적인 도면들이고,

도 6은 다수의 단일 코일들이 서로 겹쳐진 배열을 도시하는 개략적인 도면이고,

도 7은 와이어의 전단부와 끝 부분을 갖는 겹쳐진 방식으로 층으로 배열된 두 개의 단일 코일들의 일부분에 대한 개략적인 세부 도면으로서, 하나의 단일 코 일의 일단이 또 다른 단일 코일의 전단부와 케이블로써 묶이는 구성을 예시하는 도면이고, 그리고

도 8은 두 개의 다른 실시예들에 있어서 오프셋의 축 방향 묘사를 나타내는 도면이다.

본 발명은 와이어로 제조되는, 겹쳐지는(imbricated) 방식으로 서로 포개지도록 구성된, 다수의 단일 코일들로 이루어진 공심형 권선(air-cored winding)을 구비하는 전기 모터에 관한 것이다.

본 발명은 특히 DC 모터의 회전자(rotor)와 EC 모터를 위한 고정자(stator)양자에 모두 사용이 가능한 공심형 권선에 관한 것이다.

대부분의 전기 모터와 마찬가지로, 본 발명에서 기술되는 모터들도 또한 기본적으로는 회전형 모터 또는 선형 모터로서 구성될 수 있다. 이 경우, 단일 와인딩들이 평평하거나 또는 곡면형의 겹쳐지는 방식으로 나란히 배열되는데, 이들은 대칭형의 속이 빈 실린더를 형성하도록 폐쇄하는 것 대신에 이동의 방향으로 전방 및 후방 단부를 갖는다. 직선 방향의 이동을 수행하는 선형 모터의 동작은 기본적으로 회전형 모터의 원통형 투영으로부터 기인한다. 방사(radial) 좌표는 이동 방향에 직각인 직교좌표(Cartesian coordinate) 상에서 투영되며, 접선(tangential) 좌표 또는 각(angular) 좌표는 그 이동 방향으로 직교좌표 상에서 투영되며, 그리고 축(axial) 좌표는 위에 정의된 두 경우에 직각인 직교좌표 상에서 투영된다. 이하에서 원통(cylindrical) 좌표의 용어들은 이러한 투영시에 상응하는 직교좌표를 지칭하기 위해 유사하게 그리고 동시적으로 사용될 것이다.

종래 기술에 따른 단일 코일들은 절연에 부가하여 접어붙이기(pasting) 또는 굳히기(caking)를 가능하게 하는 하나의 층을 갖는 와이어로부터 제조됨이 보통이다. 이렇게 함으로써 제조 공정은 그 사이에서의 단일 코일들의 밀착성을 기계적으로 보장할 필요가 없이 여러 개의 개별적 단계로 이루어지는 것이 가능하다.

전기 모터를 위한 실린더형 권선은 선행기술, 즉 독일 특허 DE1538843 A1으로부터 공지되어 있는데, 여기서 코일들은 와이어로부터 제조되고 마름모꼴 형상을 갖도록 설계된다.

전기 기계장치를 위한 이러한 실린더형 권선을 제조하기 위한 방법은 독일특허 DE1801263 A1으로부터 공지되어 있다.

이러한 권선(와인딩)은 소형의 영구자석 여자방식 직류 모터(DC 모터)의 회전자(로터)와 전자식 정류형 전기모터(EC 모터)의 고정자(스테이터)에 모두 이용된다.

이러한 권선을 갖는 기계적으로 정류되는 DC 모터는 공심(air-cored) 로터를 구비하는 모터, 벨 형의 로터를 갖는 전기 모터 또는 드래그-컵(drag-cup) 모터로서 지칭되기도 한다. 상응하는 전자식 정류 모터는 공심 와인딩을 갖는 모터 또는 슬롯/키 없는(slotless/keyless) 모터로 지칭된다.

이들 모터들은 고성능, 지지 토크(detent torque)의 자유도 및 선형 제어 특성(개방 루프 및/또는 폐쇄 루프) 덕분에 수많은 곳에서 널리 응용되고 있다.

상응하는 구조를 갖는 선형 모터 또한 선행기술로부터 공지되어 있다. 단일 코일 실린더로 이루어진 권선을 구비하는 전기 모터 또한 선행기술로부터 공지되어 있다.

따라서 본 발명의 목적은 향상된 전기적 및 기계적 대칭성과 더 높은 출력을 갖는 전기 모터를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 그러한 전기 모터의 제조시의 자동화의 수준을 더 높게 향상하는 것을 가능하게 함에 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 하나의 총괄적인 해결수단은, 전기 모터에 있어서 적어도 두 개의 대향하는 모서리 영역에서 오프셋이 이루어지도록 단일 코일들을 미리 형성되도록 함으로써, 레그들의 절반은 제1 평면에 그리고 그의 다른 절반은 제2 평면에 배치되도록 구성함에 의해 달성된다.

본 발명의 특정한 실시예에 있어서, 이러한 해결 수단은 단일 코일의 각각의 레그는 동일한 축 높이에서 각각의 다른 레그와는 다른 방사상의 평면에 배치되어 겹쳐진 방식으로 단일 코일들이 서로 그 위에 포개지도록 함으로써 구현된다. 이러한 평면들은 임의선택적으로 굴곡형으로 형성되고 실린더 형상을 갖는다. 평면에 있어서의 이러한 변화는 이하의 설명에서 오프셋(offset)으로서 언급될 것이다.

그러한 겹쳐진 구성의 구현을 위해서는 권선의 축 방향 단부 영역에서의 단일 코일의 대향하는 적어도 두 개의 모서리 영역에 있어서 오프셋(offset)이 필요하게 된다. 권선의 축 방향 단부의 영역은 아래에서 "중립 영역(neutral zone)"으로 언급될 것이다.

상기한 겹쳐진 구성에 의해 권선 공간의 최적 이용이 달성된다. 이것은 바람직하게 최적화된 전력 밀도로 귀결된다. 본 발명에 따른 해결수단에 의해 획득되는 또 다른 장점은 단일 코일들이 대칭성의 증가가 이루어질 수 있도록 서로에 대해 일직선으로 정렬된다는 것이다. 직류(DC) 모터 및 전기적 정류(electrically commutated) 모터에 이용시 향상된 전기적 대칭성이 획득되고, 따라서 더 부드럽고 손실이 더 적은 모터의 동작이 수행된다. 이에 의해 달성되는 직류 모터에 있어서의 또 다른 장점은 균형성이 더 양호한(more balanced), 균일한 로터의 회전에 있다. 더욱이, 상기와 같은 구조는 권선의 제조를 자동화함에 있어 더 높은 가능성을 제공한다. 전기 모터의 바람직한 실시예들은 종속 청구항에서 이하 기술될 것이다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기한 단일 코일은 권선이 감긴 상태에서 방사 방향으로 연장되는 축에 대해 펴진 형태에서는 나선으로 배열되며, 이로써 중립 영역에서의 와이어들은 실질적으로 접선 방향으로 연장된다. 이 실시예는 아래에서 동심원형 실시예로서 지칭될 것이다. 완성된 권선에서의 단일 코일들이 이 영역에서는 서로 겹치지 않기 때문에 이 영역에서의 오프셋은 임의적으로 구부러진 형상으로 형성될 수가 있다.

위의 실시예는, 특히 바람직한 방법으로는, 다수의 와이어들의 평행한 와인딩을 가능하게 함으로써 이들이 풀린 코일의 와인딩 축에 평행하게, 그리고 회전 축에 대해 또는 각각 감긴 형태에서의 동작 평면에 대해 나란하게 직각으로 배치되도록 구성한다. 완성된 와인딩에 있어서 평행하게 감겨진 와이어들은 전기적으로는 병렬로 연결된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 와인딩 과정 이전에 다수의 절연된 단일 와이어들을 꼬아서 만들거나 케이블로 엮어서 하나의 가닥(스트랜드)을 형성케 함으로써 구현되는데, 상기 가닥의 단일 와이어들은 완성된 와인딩에서 전기적으로 병렬로 연결된다. 물론, 코일당 오직 하나의 와이어가 사용될 수도 있다.

만일 단일 코일에 오프셋을 가능케 하기 위한 피드(feed)로서 부가적인 와이어 물질이 제공된다면, 이것은 부가적인 와이어 물질이 오프셋의 생성을 위해 필요하고 이러한 영역에서의 부가적인 와이어 물질은 와이어가 너무 잡아 늘여지는 것을 방지하기 때문에 특히 바람직할 것이다.

일 실시예에 있어서, 이러한 피드는 그것이 코일의 내부 윤곽의 헤어핀 타입 또는 루프형 돌출부로서 형성되고 단일 코일의 내부 및 외부 모두가 미리 정의된 형상을 갖는다면 특히 바람직하게 구현될 수가 있는데, 그 이유는 이러한 구성이 전체 대각선에 대한 정돈된 형태 폐쇄가 이루어지는 방법이며 또한 자기 정렬뿐만 아니라 공간의 최적 이용이 달성되는 방법이기 때문이다.

단일 코일의 또 다른 바람직한 실시예는 비대칭인데, 이것은 펼쳐진 평평한 상태의 적어도 단일 코일이 비균일하게 긴 레그들 및/또는 연-사각형 형상(델토이 드형)을 갖는 본질적으로 사각형 모양으로 이루어진다는 측면에서 그러하다. 펼쳐진 평평한 상태에서 단일 코일을 연 모양으로 디자인함으로써 상기 권선은 모든 단일 코일들이 같은 높이에서 서로 인접하게 놓이도록 조립될 수도 있다. 만일 상기 단일 코일들이 대칭으로 설계된다면, 방사형으로 그 외부에 위치한 레그들은 내부 레그들이 서로 가까이 배치되면 간격(갭)이 제공되는 반면, 외부 레그들 및 내부 레그들 양자는 감겨있는 권선에서 서로 가까이 위치하도록 상기 레그들은 비대칭을 이루도록 설계될 수가 있고, 이렇게 함으로써 전체 대각선에 대한 정돈된 형태 폐쇄(form closure)가 양쪽의 층들에서 이루어지며 공간의 최적 이용과 자기 정렬의 장점이 바람직한 방법으로 획득된다. 매우 얇은 벽으로 된 실린더에 대해서는 내부 및 외부 층의 반경들은 거의 다르지 않으며 이상적인 형상은 대칭인 것에 근접한다. 비-곡면형 선형 모터에 대해서는 이상적인 형상은 대칭형이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 단일 코일들은, 축에 대해 이상적으로는 평행으로 연장되는, 이상적으로는 육각형을 형성하는, 덜 경사진 부분을 특징으로 하는 축 중심 위치에서 이상적으로는 인접한 대각선 부분들 사이에 각각의 권선들이 제공된다. 따라서 길게 연장된 권선을 갖는 모터에서는 더 높은 전력 밀도의 장점이 달성될 수가 있다. 상기 중심 부분들은 직선형이거나 또는 다소 사선형이어도 좋다. 약간 사선형으로 된 디자인은 전체적으로 직선형 실시예에 비교하면 와인딩의 안정성 측면에서 바람직한 효과를 갖는데, 이는 그렇게 함으로써 코일들이 이 부분에서 엇갈리게 배치되거나 또는 서로 얽히게 되기 때문이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 단일 코일들은 감겨있는 권선 형태에서 접 선 방향으로 연장되는 축에 대해 풀린 형태로 감기게 되며, 이로써 중립 영역에 있는 와이어들은 본질적으로 방사상으로 연장됨으로써 오프셋을 생성한다.

후속적인 길이방향의 인장력에 의해 특정한 사각형 또는 육각형 형상이 획득된다.

상기한 와인딩은 단일 코일들로 제조되는데, 이것은 더 정확한 와이어 위치와 디자인을 획득하기 위한 바람직한 실시예를 구현한다. 전술한 실시예와 마찬가지로 이 실시예는 대칭성, 공간의 활용 및 조립 능력에 있어서 같은 방법으로 긍정적인 효과를 갖는다. 상기 와인딩은 가닥들을 형성하도록 단일 와이어들 또는 케이블/꼬여진 와이어들로써 구현됨이 바람직하지만, 평행하게 배치된 단일 와이어들로서 제조될 수도 있다.

길이 방향의 인장력에 대한 대안으로서, 또 다른 실시예로, 와인딩의 양 끝단 상에서 방사상으로 연장되는 오프셋에 부가하여 다른 반대편 지점에서 두 배의 또 다른 오프셋을 구비하도록 단일 코일이 형성되어도 좋다. 반대 지점들은 와이어들이 그들의 방향을 변경하는 영역으로 언급된다.

만일 상기한 단일 코일이 단일 코일을 형성하는 단일 층 또는 다수 층으로 된 와이어의 전단부 및 후단부를 포함하되, 상기 전단부 및 후단부는 단일 코일의 모서리들 중의 하나의 영역에서 바깥쪽으로 경로가 형성되어 있다면, 완성된 상태의 와인딩의 전원 공급은 통상적인 수단으로 특히 용이하게 이루어진다.

단일 코일들 간의 양호한 전도성 연결을 이루기 위하여, 하나의 변형에 있어서, 특히 직류 모터에 대해서는, 제1 단일 코일의 하나의 전단부가 제2 단일 코일 의 단부와 접속되어 로터의 연결 리드를 형성한다면 바람직할 것이다. 또한 전자식 정류 모터에 대해서는 그에 상응하는 실시예가 사용되어도 좋다.

본 발명은 또한 장치 청구항들 중의 어느 하나에 따른 와인딩을 구비하는 전기 모터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 여기서, 본 발명의 목적은 생산의 자동화 정도를 더 높일 수 있고 더 양호한 권선 품질을 이룩할 수 있도록 함에 있다.

제1 단일 코일의 와이어 층의 전단부가 인접한 단일 코일의 단부와 케이블로 연결되거나/꼬아지게 된다면 거의 비용이 없이도 특히 양호한 접촉성이 달성될 수가 있는데, 여기서 제1 단일 코일의 와이어의 전단부는 제2 단일 코일의 와이어의 단부에 까지 제2 단일 코일의 외측을 따라서 지나가도록 구성된다.

상기한 와이어들은 각각 투영 평면에 대해 직각으로 연장됨으로써 하부 및 상부의 단부에서 평면을 변화시킨다면 마찬가지로 또 하나의 장점을 갖게 된다. 이것은 한 평면에서 다른 평면으로 와이어의 간단한 신속한 변경을 가능하게 한다.

만일 감긴 코일에서 외부에 위치한 레그들이 그 코일에서 내부에 위치한 레그들보다 더 크게 경사져 있다면, 또 하나의 다른 실시예가 구현 가능할 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 더 상세히 설명할 것이다.

[실시예]

도 1은 본 발명에 따른 전기 모터의 완전한 와인딩(권선)(1)의 측면도를 나타낸다. 상기 권선(1)은 속이 빈 실린더형의 몸체를 구비한다. 상기 권선의 속이 빈(중공의) 몸체는 다수의 단일 코일들(2)을 포함한다. 이 단일 코일들은 서로 겹쳐지는 방식으로 번갈아 포개지는 구성을 갖는다. 도 1에서 하나의 단일 코일(2)의 절반이 보일 수 있는 반면에, 각각의 단일 코일(2)의 다른 절반은 인접한 단일 코일(2)에 의해 덮인다. 상기 단일 코일(2)의 다른 절반은 따라서 권선(1)의 외부에 위치하게 되고 다른 절반은 권선(1)의 내부에 위치하게 된다. 권선(1)은 대칭의 중심축(3)을 갖는데, 이것은 또한 회전자(로터)의 회전 축에 해당함과 동시에 그것의 종축을 이룬다. 상기 권선의 내부 구조의 대칭은 이상적으로는 회전 대칭이다. 하나의 단일 코일(2)의 절반은 그 단일 코일(2)의 다른 절반보다 이 대칭축에 더 짧은 거리를 갖는다. 따라서 단일 코일은 두 개의 다른 곡면 반경을 갖는다. 다른 것 위에 방사형으로 배치된 세 개의 와이어들(4)이 동심의 나란히 배열된 마름모꼴 구성을 형성한다. 이 세 개의 와이어들은 전단부(5)와 끝단부(6)를 형성한다. 제1 단일 코일(2)의 단부(6)의 단일 와이어들(4)은 제2 단일 코일(2)의 전단부(5)의 와이어들(4)과 케이블로 묶이고 상기 권선의 연결 리드(7)를 형성한다. 상기 연결 리드(7)는 상기 와이어(4)의 전단부(5)와 끝단부(6)에 비교하여 도 1에서 잘 인식될 수가 있다. 와이어들의 전단부(5)와 끝단부(6)들은 도 2를 참조하면 더 잘 이해될 수가 있다.

또한 상기 단일 코일들(2)은 겹쳐지는 방식으로 서로 포개어지며 레그(leg)들의 절반은 내부 실린더(16)에 배치되고 반면에 그의 나머지 절반은 외부 실린더(15)에 배치됨으로써 오프셋(상쇄작용)을 형성하도록 한다는 것이 잘 이해될 수가 있다. 상기 레그들의 절반은 제1 평면(18)에 배치되고 그의 나머지 절반은 오프셋(17)을 형성하도록 함으로써 그에 평행한 평면(19)에 배치된다(도 6, 도 8a, 도 8b 참조). 상기 단일 코일들(2)의 형상은 적어도 하나의 레그(9, 10, 11, 12)의 적어도 일부분에 단일 코일이 형성되도록 하고, 상기한 하나의 권선(1)의 외부 모서리가 인접한 권선(1)의 내부 모서리를 접촉하도록 함으로써, 상기 단일 코일(2)의 접선방향 이동의 자유가 형태의 폐쇄부(form-closure)에 의해 제한되도록 구성된다. 외부의 제1 평면(18)에 있는 레그들(9, 10)의 경사진 부분은 내부의 제2 평면(19)에 있는 레그들(11, 12)의 그것보다 더 크게 구성된다.

도 2는 하나의 단일 코일(2)을 도시하고 있다. 이러한 실시예의 단일 코일(2)에 있어서는 전단부(5)와 끝단부(6)에 대향하는 측면 상에 피드부(feed)(8)가 제공된다. 이 피드부(8)는 헤어핀 타입의 돌출부로서 형성된다.

방사상으로 오프셋이 일어나는 각각의 위치에 상기한 피드부를 삽입하는 것은 본 발명에 합치하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 단일 코일(2)의 대향하는 모서리, 즉 전단부(5)와 끝단부(6)가 나타나는 부분에는 또한 피드부가 제공된다. 상기 피드부(8)는 도 8a 및 도 8b에 더 상세하게 도시된 오프셋을 형성하도록 함이 필요하다. 도 2의 단일 코일(2)의 두 개의 오른쪽 레그들(9, 10)은 그 단일 코일(2)의 두 개의 왼쪽 레그들(11, 12)과 같은 평면에는 결코 배치되지 않는다. 상기한 두 개의 오른쪽 레그들은 두 개의 왼쪽 레그들보다 더 높은 평면에 놓인다. 그러나 이것은 또한 가능한 다른 대안이다.

감겨 있는 코일의 외부에 위치한 레그들(9, 10)은 상기 감긴 코일의 내부에 위치한 레그들(11, 12)보다 더 크게 경사지게 배열함으로써 연 모양의 사각형을 형성하게 된다. 이렇게 함으로써 상기 단일 부분들(2)은 형태를 폐쇄하는 방식으로 외부 평면과 내부 평면에 모두 근접하게 배치되고 공간이 최적 상태로 채워질 수가 있게 된다.

모든 실시예들과 마찬가지로, 이 경우에는 또한 외부 평면의 최대 충전과 형태 폐쇄(form-closure)를 피할 수가 있다. 도 2에서 와이어(4)는, 여러 개의 권선들이 새로운 층이 설치되기 전에 투영 면에 직각으로 연속적으로 배열될 수도 있다는 사실에 관계없이, 나선형으로 감긴 라인에 의해 개략적으로 표현되고 있다. 마찬가지로, 완성된 와인딩에서 평행하게 연결된 두 개 또는 그 이상의 와이어들로써 단일 코일을 제조하는 것이 가능하다.

도 3은 펼쳐진(unwound) 평평한 상태의 구분된(distributed) 형태로 이루어진 단일 코일(2)의 일 실시예에 대한 상세 도면을 나타낸다. 상기한 와이어(4)는 하나의 라인(4)에 의해 개략적으로 예시된다. 상기 와이어들은 각각 투영 면에 직각으로 연장됨으로써 그 평면의 하부 및 상부 끝단에서 변화한다. 완성된 와인딩에서 외부 평면에 배치될 와이어들은 굵은 선으로 도시된다. 예시된 것과 같은 실시예에 있어서, 이들은 오른쪽에 있는 레그들(8, 9)이다. 그러나, 거울로 본 반전된 배열은 동등하다. 도 3에서 감긴 코일의 외부에 배치된 레그들(9, 10)이 상기 감긴 코일의 내부에 배치된 레그들(11, 12)보다 더 크게 경사져 있다는 것은 특히 명백하게 이해될 수가 있다. 이렇게 함으로써 상기한 단일 부분들(2)은 형태를 폐쇄하는 방식으로 외부 및 내부 평면들 상에 모두 가까이 놓일 수가 있고 공간이 최적으로 충전될 수가 있게 된다. 모든 실시예들과 마찬가지로, 이 경우에는 또한 외부 평면에 대한 최대 충전과 형태 폐쇄를 회피할 수가 있다. 코일을 감는 방향은 그것 의 최종적인 형상에 의해 미리 정해지지 않으며, 코일의 전단부(5) 또는 그의 단부(6)는 상부에 배열될 수도 있다.

도 4는 펼쳐진 평편한 상태의 또 다른 실시예에 따른 단일 코일의 세부 형태를 나타낸다. 이것은 평면이 축 방향 단부에서 뿐만 아니라 하나의 레그에서 다음 레그로 바뀌는 각각의 전이부에서도 변화되는 구분된 형태를 갖는다. 도 4에서 레그들(9, 11)은 외부 평면에 대해 제공되고, 레그들(10, 12)은 내부 평면에 대해 제공된다. 대칭 축(3)에 대해 경사진 위치로 인해 외부 및 내부 층의 형태 폐쇄형의 조밀한 충전이 또한 본 실시예에서 달성될 수가 있다. 모든 실시예들과 마찬가지로, 이 경우에는 또한 외부 평면에 대한 최대 충전과 형태 폐쇄를 회피할 수가 있다.

도 5는 펼쳐진 평평한 상태의 두 개의 또 다른 실시예들에 대한 단일 코일들의 윤곽을 도시하고 있다. 상기한 전단부(5)와 끝단부(6)가 도시되어 있는 반면에 와이어들은 표현되지 않는다. 더 작은 범위로 경사진 부분(13)은 레그들(9 및 10) 사이에 배치되고, 마찬가지로 다른 부분(14)은 레그들(11 및 12) 사이에 배치된다. 부분들(13 및 14)는 왼쪽 그림에 도시된 것과 같이 약간 경사지게 하거나, 또는 오른쪽 그림에 도시된 것과 같이 똑바르게 설계될 수가 있다. 약간 경사진 구성은 완전히 직선형으로 된 실시예와 비교하여 와인딩의 안정성 면에서 장점을 갖는데, 그 이유는 코일들이 이 부분에서 어긋나거나/얽히기도 하기 때문이다. 그 윤곽에 의해 전형적인 피드부(8)를 포함하는 동심형의 실시예가 도시된다. 그러나, 마찬가지 방식으로, 더 작은 범위로 경사진 중간부(13, 14)를 갖는 구성이 이러한 중간부가 없 는 도 3에 도시된 것과 같은 구분된 형태의 와인딩에 또한 적용될 수도 있다.

도 6은 6개의 동심원형 단일 코일들(2)의 겹쳐진 층 배열을 도시하는 개략적인 그림이다. 도시된 도면은 선형 모터를 위한 구성에 해당한다. 그것은 또한 펼쳐진 평평한 상태의 실린더형 와인딩으로서 간주되어도 좋다. 이 그림에서 감춰진 부분들은 점선으로 각각 도시되고 있다. 상기 와이어들과 권선 끝단은 이 그림에서 예시되지 않는다.

단일 코일(2)들은 각각 형태가 폐쇄된 방식으로 나란하게 배치된다. 각각의 권선 다발은 일 측면(여기서는 우측)의 다음 권선 다발 위에 배치되어야만 하고, 반면에 그것은 또한 반대쪽 측면(여기서는 좌측)의 다음 권선 다발 밑에 배치되어야만 한다.

부가적으로, 이러한 권선 다발들은 가능한 한 조밀하게 형성되어야만 한다. 이것은 상부 및 하부의 각각의 부분적인 권선에 있어, 즉 두 배로, 수직 오프셋(vertical offset) 작용을 필요로 하며, 이로써 그 절반은 돌출하도록 그리고 나머지 절반은 뒤쪽으로 오프셋을 유지하도록 구성하는 것을 가능케 한다. 이러한 수직 오프셋은 임의의 와이어 길이를 필요로 하는데, 이것은 권선의 규칙성을 희생시키도록 작용하여서는 아니 될 것이다.

모터에 대해 "활동성"인 부분, 즉 권선의 전류가 통하는 부분에 있어서의 와이어 경로 설정(wire routing)은 인접한 권선 다발들이 서로에 대해 근접하게 꾸려질 수 있도록 규칙적으로 그리고 병렬로 유지된다. 중립 영역에서 피드부는 수직 오프셋을 위해 필요한 와이어 길이를 제공한다. 중립 영역에서의 이러한 피드부는 손상됨이 없이 두 개의 권선의 반쪽부분에 대한 수직 오프셋을 가능하게 해준다. 이 경우, 수직 오프셋으로 구부러짐으로써 각각의 권선 반쪽 부분은 재생 가능한 범위만큼 수축이 이루어진다. 이러한 범위는 와인딩 과정에서 고려될 필요가 있고, 이로써 결과적인 부분적인 와인딩은 전술한 수직 오프셋 후에도 최적의 기하학적 형태를 유지하게 된다.

도 7은 겹쳐진 방식으로 서로의 위에 각각 층이 진 두 개의 동심원형 단일 코일들을 도시하는 개략적인 도면인데, 그 각각은 와이어의 전단부(5)와 단부(6)들을 구비한다. 이러한 구성에서 단일 코일의 단부는 인접한 단일 코일의 전단부에 바로 다음에 놓이도록 형성된다는 것이 이해될 수 있다. 이러한 위치에서 상기한 두 개의 부분들은 서로에 대해 케이블로 묶일 수가 있으며, 이로써 권선(1)의 연결 리드들(7)이 형성된다.

도 8a 및 8b는 실린더형 권선에 있어서 동심원 형태 2a에서의 단일 코일과 구분된 형태 2b의 단일 코일의 윤곽을 축 방향으로 본 개략적인 도면을 나타낸다. 와이어(4) 및 연결 리드(7)는 도시되지 않았다. 하나의 레그(10)는 외부 실린더(15)에서 연장되고, 다른 하나의 레그(11)는 내부 실린더(16)에서 연장되는 것, 즉 방사형의 오프셋(17)이 이 레그들 사이에서 제공된다는 것이 더욱 잘 이해될 것이다. 각각의 다른 레그는 그것이 전면 레그들 뒤에 축 방향으로 배치되기 때문에 이 투시도에서는 볼 수가 없다.

본 발명에 따르면 높은 충전 밀도를 갖는 권선을 구비하는 모터를 제조할 수 있는데, 이로써 양호한 수준의 자동화가 구현 가능하게 된다. 고장이 줄어들고 또한 불균형이 감소할 것이다. 이로 인하여 더 낮은 비용으로도 기술적인 이점을 갖는 모터가 실현 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예에만 한정되지는 않고, 그 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 적절한 변경 또는 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 상술한 설명과 특히 예시된 실시예에 대해서만 한정되지 않고, 그 범위는 다만 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 한정될 것이다.

Claims (17)

1. 와이어(4)로부터 제조되는 다수의 단일 코일(2)들로 이루어진 공심 권선(1)을 구비하며, 상기 단일 코일(2)은 겹쳐지는 방식으로 서로 포개지도록 구성된 전기 모터에 있어서,

   상기 단일 코일(2)은 적어도 두 개의 반대쪽 모서리 영역에서 오프셋을 형성하도록 미리 형성되어, 레그들의 절반은 내부 중공 실린더 형상(16)에 배치되고, 그의 나머지 절반은 상기 내부 중공 실린더 형상(16)에 포개지지 않은 외부 중공 실린더 형상(15)에 배치되며,

   상기 단일 코일들(2)은 서로 중복하여 겹쳐져서 포개어지는 방식으로 권선을 형성하고, 상기 모터의 회전축에 대해 구부러진 형상이며, 상기 외부 중공 실린더 형상(15)과 내부 중공 실린더 형상(16)을 포함하는 중공 실린더 형상을 함께 형성함을 특징으로 하는 전기 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 단일 코일(2)은 감겨있는 권선(1) 상태에서 방사상 방향으로 연장되는 축에 대해서 나선형으로 풀린 형태로 배열됨으로써 중립 영역에서의 상기 와이어 물질(4)은 접선 방향으로 연장되도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 단일 코일들은 오프셋(17) 영역에서 피드(8)로서 부가적인 와이어 물질이 제공되고, 상기 단일 코일의 내부 윤곽에서 헤어핀 타입 또는 루프형 돌출부를 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
4. 와이어(4)로부터 제조되는 다수의 단일 코일(2)들로 이루어진 공심 권선(1)을 구비하며, 상기 단일 코일(2)은 겹쳐지는 방식으로 서로 포개지도록 구성된 전기 모터에 있어서,

   상기 단일 코일들(2)은 적어도 두 개의 반대쪽 모서리 영역에서 오프셋을 형성하도록 미리 형성되어, 레그들의 절반은 제1평면(16)에 배치되고, 그의 나머지 절반은 상기 제1평면(16)에 포개지지 않은 제2평면(15)에 배치되며,

   상기 단일 코일들(2)은 서로 중복하여 겹쳐져서 포개어지는 방식으로 권선을 형성하고, 상기 제1평면(16)과 제2평면(15)을 포함하는 평평한 권선을 함께 형성하며,

   상기 단일 코일들은 오프셋(17) 영역에서 피드(8)로서 부가적인 와이어 물질(4)이 제공되고, 상기 단일 코일의 내부 윤곽에서 헤어핀 타입 또는 루프형 돌출부를 구비함을 특징으로 하는 전기 모터.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 단일 코일(2)의 내부 및 외부 모두 미리 정의된 형상을 갖도록 함을 특징으로 하는 전기 모터.
6. 제1항에 있어서, 상기 단일 코일들(2)은 감겨있는 상태의 권선(1)에서 접선 방향으로 연장되는 축에 대해 풀린 형태로 감김으로써 중립 영역에서의 와이어들(4)은 방사상으로 연장되고, 그럼으로써 상기한 오프셋(17)을 생성하도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
7. 제1항에 있어서, 상기 권선(1)의 양 단부 상에서 방사상으로 연장되는 오프셋(17)에 부가하여 상기 단일 코일(2)은 다른 반대편 지점에서 두 배의 또 다른 오프셋(17)을 구비하도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
8. 제1항에 있어서, 상기 단일 코일(2)은 비대칭형으로 형성되며, 펼쳐진 평평한 상태의 적어도 상기 단일 코일(2)은 비균일하게 긴 레그들(9, 10, 11, 12) 또는 연-사각형 형상으로 된 사각형의 형상을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
9. 제1항에 있어서, 상기 단일 코일들은, 축에 대해 평행하게 연장되는, 하나의 육각형을 형성하는, 덜 경사진 부분을 갖는 축 중심 위치에서 인접한 대각선 부분들 사이에 각각의 권선들이 제공됨을 특징으로 하는 전기 모터.
10. 제1항 또는 제4항에 있어서, 다수의 절연된 단일 와이어들(4)이 와인딩 공정 전에 하나의 가닥(스트랜드)을 형성하도록 케이블로 연결됨을 특징으로 하는 전기 모터.
11. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 단일 코일(2)은 그 단일 코일을 형성하는 단일 층 또는 다수 층으로 된 와이어(4)의 전단부(5) 및 후단부(6)를 포함하되, 상기 전단부(5) 및 후단부(6)는 상기 단일 코일(2)의 모서리들 중의 하나의 영역에서 바깥쪽으로 경로가 형성됨을 특징으로 하는 전기 모터.
12. 제1항 또는 제4항에 있어서, 제1 단일 코일(2)의 하나의 전단부(5)는 제2 단일 코일(2)의 하나의 단부(6)와 연결되어 연결 리드(7)를 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 전기 모터.
13. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 권선(1)은 단일 코일들(2)로 제조됨을 특징으로 하는 전기 모터.
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