KR100988252B1 - 고정자 전기기계에 있어서 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드 - Google Patents

Abstract

본 발명인 전기기계의 인터커넥팅 링과 전선 연결가이드는 내/외부 모서리가 방사상인 애뉼러 래디얼 링을 포함한다. 축링은 애뉼러 래디얼 링의 방사상인 내부 모서리로부터 축방향으로 돌출되어 있다.

본 발명의 다른 특징으로는, 가이드 위치기는 전기기계와 연관되는 애뉼러 래디얼 링과 축링에 위치한다. 전선 분리기는 래디얼 링의 방사상인 외부면에 위치한다. 전선 분리기는 래디얼 링의 방사상인 외부면에 형성되어 있는 다수의 돌출부를 포함한다. 전선 분리기는 전기기계의 첫번째, 두번째와 세번째 상과 관련된 배선을 물리적으로 분리한다.

다른 특징으로는, 다수의 전선 가이드는 애뉼러 래디얼 링의 방사상인 외부 모서리에 인접해서 위치한다. 전선 가이드는 축방향으로 경사지어 위치하는 L형상의 돌출부이다. 애뉼러 래디얼 링의 외부면 표시는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드와 배선표시를 위해 적어도 하나 이상의 돌출한 위치를 갖는다.

또 다른 특징으로는, 전기기계는 분할된 고정자 전기기계이다. 가이드 위치기는 축링으로부터 축방향으로 연장된 다리를 포함한다. 다리는 전기기계의 고정자 분할체에 인접하여 결합하는 결합면을 포함한다. 결합면은 고정자 분할 어셈블리들에 인접한 고정자 코어의 코너에 접해있는 돌출부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적용은 여기서부터의 세부 설명으로부터 명확해질 것이다. 세부 도면과 설명은 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니라 단지 예시로 제공된 것이다.

고정자 분할 어셈블리, 엔드캡 어셈블리, 권선, 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드, IDC

Description

고정자 전기기계에 있어서 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드{INTERCONNECTING RING AND WIRE GUIDE FOR A STATOR OF AN ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전기기계와 관련되어 있으며, 더욱 상세하게는 전기기계의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드에 관한 것이다.

전동기 및 발전기와 같은 전기기계는 통상적으로 하우징 내부에 위치한 고정자와 고정자에 대해 상대적 회전을 하는 회전자를 구비하고 있다. 몇몇 무브러시 영구자석 전기기계는 여러개의 고정자 분할 어셈블리들로 이루어진 분할된 고정자를 포함한다. 고정자 분할 어셈블리들은 통상적으로 고정자 코어, 엔드캡 어셈블리, 권선을 포함한다. 몇몇 스위치드 릴럭턴스형 전기기계 역시 분할 고정자를 포함한다.

고정자 분할 어셈블리들의 권선은 고정자 코어와 엔드캡 어셈블리의 주위에 감겨져 있다. 권선의 반대편 끝단부는 IDC와 연결되어 있거나 엔드캡 어셈블리와 결합되어 있는 터미널의 주위에 감겨져 있다. 추가적인 전선은 IDC 또는 배선터미널을 연결하여 전기기계의 위상을 형성한다.

단일상 배선 접속은 절연 권선을 사용하여 수작업으로 고정자 분할 어셈블리들을 연결한다. 이러한 접속은 상대적으로 비용이 많이 든다. 게다가, 전기기계 코일의 상단부에 불일정하게 놓여 있는 느슨한 상전선은 전기기계의 전기적인 특성을 감소시키는 원인이 될 수도 있다. 점퍼선이나 리드선의 적절한 변형 여유 부족은 신뢰성 문제의 원인이 될 수 있다. 해결책은 상전선을 만드는 합성수지(resin)를 포함하거나, 또는, 단일 또는 복선 절연 상전선을 사용하는 것이다. 다른 해결책은 상대적으로 고가인 상전선 대신에 PCB를 사용하는 것이다.

이하의 바람직한 실시예에 대한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 발명의 활용 또는 용도들을 제한하는 의미로 해석되어져서는 안될 것이다. 설명의 명확성을 기하기 위해, 유사한 구성요소들을 확인하기 위해서 도면에는 동일한 도면번호들이 사용되었다.

본 발명의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 전기기계에 있어서 분할된 고정자 어셈블리들 사이의 상전선 접속을 향상시킨다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 또한 개개의 연결된 상전선을 유지, 분리하고 고정자와 연관된 상전선의 축방향과 방사상 방향의 위치를 유지한다.

인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 상전선을 분리하는 전선 분리기를 포함한다. 전선분리기는 상전선이 고정자 구멍에 들어가는 것을 방지한다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 전기기계와 연관되는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드를 찾기 위해 위치 표시를 포함한다. 또한 위치 표시는 조립 작업자를 위해 전선 약도와 전선 정보를 포함한다.

도 1a은 분할된 고정자, 회전자 그리고 전형적인 전기기계의 하우징을 나타 내는 부분 단면도이다.

도 1b는 회전자(표시되지 않음)를 갖춘 조립된 분할 고정자 전기기계의 사시도이다.

도 1c는 고정자 분할 어셈블리의 터미널을 나타낸다.

도 1d는 고정자 분할 어셈블리의 IDC를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드를 위에서 본 사시도이다.

도 3은 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드를 아래에서 본 사시도이다.

도 4는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드를 위에서 본 부분 사시도이다.

도 5는 분할된 고정자 전기기계에 장착된 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드의 사시도이다.

도 6은 전기기계의 전형적인 배선 표시도이다.

도 7은 애뉼러 래디얼 링에 완전체로 주조된 배선 표시를 도시한 사시도이다.

도 8은 전형적인 6극/9슬롯 전기기계의 전형적인 배선 표시도이다.

도 9는 교류 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드의 평면도이다.

도 10은 교류 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드의 부분 단면도이다.

도 1a에서는, 대표적인 무브러시 영구 자석 전기기계(10)가 나타나 있다. 전기기계(10)는 하우징(10)과 하우징(12)에 위치한 분할된 고정자(14)를 포함한다. 회전자(16)는 분할된 고정자(14)에 대해 회전운동을 하게 된다. 본 발명이 무브러시 영구 자석 전기기계를 통해 설명된다 하더라도, 본 발명은 스위치드 릴럭턴스형 전기기계와 같은 다른 유형의 분할된 고정자 전기기계에서도 사용될 수 있다. 스위치드 릴럭턴스형 전기기계의 분할된 고정자에 대한 추가적인 설명은 2001년 3월 12일에 출원된 미국 특허 번호 09-803867(스위치드 릴럭턴스 전기기계의 분할된 고정자)과 2001년 1월 1일 출원된 미국특허번호09/754537(스위치드 릴럭턴스 전기기계에서의 엔드캡 어셈블리)에 나와 있다. 이는 본 명세서에서 참고문헌으로 편입된다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 다른 분할 또는 무분할 고정자 전기기계에서도 사용될 수 있다.

도 1b에서, 분할된 고정자(14)는 하우징(12) 내부의 조립된 다수의 고정자 어셈블리들(18-1,18-2, ... 18-n ;총괄하여 18이라 함)을 포함한다. 고정자 분할 어셈블리들(18-1, 18-2, ... 18-n)은 고정자 분할 코어들(20-,20-2,...20-n)과 엔드캡 어셈블리들(22-1, 22-2,... 22-n)를 포함한다.

고정자 분할 코어(20)는 솔리드 코어 또는 다수의 개개 고정자 플레이트들을 포함한다. 고정자 플레이트는 비록 다른 형태로 사용될 수 있을 지라도, 바람직하게는 도 1a(30)에서의 형상을 갖고 있다. 고정자 플레이트(30)의 각각은 아치형의 외부 가장자리 단면(32)과 톱니형상의 극 단면(34)을 갖고 있다. 외부 가장자리단면(32)의 외부 모서리면(36)의 형상은 하우징(12)의 내부벽면(38)과 짝을 이루기 위해 이루어졌다. 외부 가장자리 단면(32)의 내부 모서리면은 통상의 아치 형상이고, 일반적으로 외부 모서리면(36)과 중심을 같이 갖는다. 외부 가장자리 단면(32)은 선택적으로 일측 모서리면에 형성된 혀 형상의 돌출부(40)와 반대편 모서리면에 있는 홈(42)을 포함한다. 고정자 플레이트의 극단면(34)은 아치형상의 내부 모서리면(44)과 한쌍의 돌출부(46)를 구비한다.

회전자(16)는 원형의 가장자리단면(54)과 가장자리단면(54)을 따라 부착되어 있는 다수의 영구자석(56)을 포함하고 있다. 원형의 구멍(58)은 회전자(16)에 형성되어 있다. 회전자(16)의 원형 구멍(58)에는 회전자 샤프트(도시되지 않음)가 끼워지게 된다. 개개의 실시예에 있어서, 회전자(16)는 동일하게 배치된 8개의 영구자석(56)을 구비한다. 분할된 고정자(14)는 동일하게 배치된 12개의 극단면을 갖는다. 또한 다른 회전자 극과 고정자 극의 조합은 신중하게 고려되어야 할 것이다. 게다가 영구자석(56)은 고정자 플레이트의 극단면(34)위에 있는 아치 형상의 내부 모서리면(44)에 대하여 고정자와 회전자 틈새(63)를 정의하는 아치 형상의 외부 모서리면(56)을 갖고 있다. 엔드캡 어셈블리들(22)은 상전선을 권선(24)에 연결하기 위해서 도 1c의 터미널(70), 도 1d의 커넥터(72), 또는 다른 적절한 접속체를 사용할 수 있다.

도 2에 본 발명의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100)가 나타나 있다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100)는 애뉼러 래디얼 링(104)과 축링(108)을 포함한다. 애뉼러 래디얼 링(104)은 방사상인 외부 모서리(110)와 방사상인 내부 모서리(112)를 포함한다.다수의 배선 가이드(116)는 방사상인 외부 모서리(110)에 근접하여 위치하고 있다. 애뉼러 래디얼 링(104)에는 안내 위치 마킹(화살표 120) 또는 전선 마킹(파워 리드 캘롯(power lead callouts)(122))과 같은 표시가 형성, 적용, 또는 마크되어 있다.

축링(108)은 애뉼러 래디얼 링(104)에 인접해 있다. 축링(108)은 바람직하게는 애뉼러 래디얼 링(104)의 방사상인 내부 모서리(112)에 연결되거나 또는 형성되어 있다. 축링(108)은 애뉼러 래디얼 링(104)으로부터 첫번째, 두번째 축방향으로 돌출되어 있다. 첫번째 축방향은 전기기계(10)로부터 떨어져 있는 방향이다. 두번째 축방향은 전기기계(10)를 향한 방향이다. 축링(108)은 방사상인 내부 면(124)과 방사상인 외부면(128)을 포함한다.

인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100)는 전기기계(10)와 연관되는 가이드(100)에 위치하는 안내 위치부(129)를 포함한다. 안내 위치부(129)는 바람직하게는 애뉼러 래디얼 링(104)과 축링(108) 중 적어도 하나로부터 두번째 축방향으로 돌출된 하나 또는 그 이상의 다리(130-1,130-2,...,130-x)를 포함한다. 바람직한 실시예에서 다리(130)는 축링(108)으로부터 돌출되어 있다. 다리(130)의 방사상인 내부면(132)은 바람직하게는 방사상인 내부면(124)과 동일 평면상에 있다. 다리(130)는 돌출부(140)를 뚜렷이 보여준다. 축링(108)은 또한 방사상인 외부면(128)에 형성된 축방향 외주면에 공간이 있는 배선 분리부(144)를 포함한다. 배선 분리부(144)는 연결된 상전선을 분리한다.

도 3에 의하면, 축링(108)은 바람직하게는 다리(30)에 추가적인 결합력을 주기 위하여 애뉼러 래디얼 링(104)을 넘어 두번째 축방향으로 연장된다. 다리(130)의 방사상인 외부면은 키같은 돌출부(152)를 뚜렷이 보여준다. 키같은 돌출부(152)는 그림 3에 나타난 바와 같이 T자 형상의 돌출부일 수도 있다. 키같은 돌출부(152)는 다른 형상일 수도 있다. 돌출부(140)와 키같은 돌출부(152)는 엔드캡 어셈 블리들(22)과 고정자 분할 어셈블리들(18)에 인접해 있는 고정자 분할 코어와 결합된다. 바람직하게는 고정자 분할 어셈블리들(18)은 결합되었을때 다리(130)를 방사상인 내부 방향으로 경유하게 된다.

도 4에 다리(130), 전선 가이드(116)와 전선 분리부(144)가 상세하게 도시되어 있다. 전선 가이드(116)는 바람직하게는 L자 형상이고 일반적으로 방사상 방향으로 회전되어 있다. 예로, 전선 가이드(116-1)와 전선가이드(116-2)는 방사상 방향으로 회전되어 있다. 전선 가이드(116)는 터미널 또는 IDC와 연관된 래디얼 라인에 인접하여 위치하고 터미널 또는 IDC와 연관된 상전선 방향과 래디얼 라인의 사이에 위치한다.

전선 분리부(144)는 축링(108)의 방사상인 외부면(128)에 형성된 외주면의 돌출부(160)를 포함한다. 일예로, 삼상으로부터 나온 전선은 두개의 돌출부(160-1,160-2)에 의해서 분리된다. 첫번째 상은 방사상인 내부면(112)에 인접한 애뉼러 래디얼 링(104)과 돌출부(160-1) 사이에 위치한다. 두번째 상은 돌출부(160-1)와 돌출부(160-2)사이에 위치한다. 세번째 상은 돌출부(160-2)와 축링(108)의 축방향 외부면(164)사이에 위치한다. 축방향 외부면(164)은 바람직하게는 전선 결속력을 향상시키기 위해 플랜지(166)를 포함한다.

도 5에 분할된 고정자(14)에 설치된 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100)가 도시되어 있다. 돌출부(140)의 모서리는 고정자 분할 어셈블리들(18-1,18-2)에 결합되어 있다. 더욱 상세하게는 돌출부(140)는 고정자 분할 코어의 사이에 위치한다. 축링(108)의 축방향 내부면 모서리 부분은 바람직하게는 엔드캡 어셈블리의 외주면 모서리 부분에 인접한다.

도 6에 전기기계(10)의 전형적인 배선 약도가 도시되어 있다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드는 자동 배선기계의 사용을 용이하게 한다. 도 7에 있어서, 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100)는 상전선의 배선 약도를 포함한다. 배선 약도는 상전선의 배선을 보조하기 위해서 완전체로 주조되거나 애뉼러 래디얼 링(104)에 표시된다. 일예로, 두개의 배선 가이드(116) 사이의 연결로(202)와 전선 분리부(144)로부터 배선 가이드(116)사이의 연결로(204)가 배선 약도에 도시되어 있다.

도 8에 전형적인 6극/9슬롯 전기기계가 도시되어 있다. 상전선(220-1,220-2,...,220-6)은 전기기계의 상을 형성하기 위하여 배선 전선(24)에 연결된다. 도 9, 도 10에 있어서, 교류 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)는 일반적으로 고리 모양의 형상이고 방사상인 외부면(232), 방사상인 내부면(234), 축방향 외부면(236), 축방향 내부면(238)를 포함한다. 방사상인 내부면(234)은 바람직하게는 고정자 보어와 중심을 같이한다. 도 10에 있어서, 고정자 보어의 방사상인 내부면은 점선(244)으로 도시되어 있다.

전형적인 기계에 있어서, 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)는 고정자 분할 어셈블리들(18)의 방사상인 내부면 엔드캡 어셈블리들(22)에 형성되는 톱니 모양의 면(240)을 포함한다. 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)와 엔드캡 어셈블리(22) 사이에 억지 맞춤 부재를 사용하거나 상전선(220), 기계적(점착성) 커넥터, 다리 또는 다른 적절한 방법에 의한 유지력에 의해 고정자(14)에 연결된다.

인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)는 바람직하게는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(230)의 방사상인 외부면(232)에 형성되는 하나 또는 그 이상의 홈(244)을 포함한다. 링과 전선 연결 가이드는 또한 축방향 내부면(238)과 방사상인 외부면(232) 사이에서 경사진 면(250)을 포함한다. 경사진 면(250)은 고정자 분할 어셈블리들(18)에 부착되어 있는 배선 전선(24)에 간격을 형성해준다. 상전선(220)은 홈(244)에 위치하여 지지된다. 앞서 언급했듯이, 고정자(14)는 분할 또는 무분할 고정자일 수도 있다. 고정자(14)로의 연결로는 IDCs, 터미널, 훅(hook)터미널, 배선 전선 등으로 만들어 질 수 있다.

숙련된 기술자들은 앞서 설명된 내용을 통해서 본 발명이 여러 다양한 형태로 쓰일 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 비록 본 발명이 특정한 예를 통하여 설명되었다 하더라도, 그로부터 본 발명의 보호범위가 제한되어서는 안 될 것이다. 숙련된 기술자에게는 다른 수정된 형태의 기술이 도면, 명세서 및 이하의 청구범위에 대한 학습을 통해 자명해질 것이다.

본 발명은 분할 고정자 전기기계의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드를 제공하는 것으로 무브러시 영구 자석 전기기계 또는 스위치드 릴럭턴스형 전기기계 등의 분야에 적용가능하다.

Claims (39)

1. 고정자 치(34)에 권선(24)을 형성하는 다상의 전선을 갖는 전기기계(10)의 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)에 있어서,

   상기 권선(24)에 인접하여 위치하고 방사상인 내부 모서리(112)와 방사상인 외부 모서리(110)로 이루어지며 상기 다상 전선을 안내하기 위해 상기 다상 전선에 결합하는 애뉼러 래디얼 링(104);

   상기 애뉼러 래디얼 링(104)의 상기 방사상인 내부 모서리(112)로부터 축방향으로 돌출한 축링(108);

   상기 전기기계(10)와 연관되는 상기 애뉼러 래디얼 링(104)과 상기 축링(108)에 위치한 위치 표시기(129); 및

   상기 애뉼러 래디얼 링(104)의 방사상인 외부 모서리(110)에 인접하여 위치한 다수의 전선 가이드(116)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
2. 제 1 항에 있어서,

   인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)는 상기 축링(108)의 방사상인 외부면에 위치한 전선 분리기(144)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전선 분리기(144)는 상기 축링(108)의 방사상인 외부면(128)에 형성된 다수의 외주면 돌출부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 외주면 돌출부(160)는 축방향과 외주면 방향으로 적어도 하나 이상의 공간이 있는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전선 분리기(144)는 상기 전기기계(10)의 첫 번째, 두 번째, 세 번째 상과 연관된 다상 전선을 물리적으로 분리하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 전선 가이드(116)는 방사상 방향으로 소정의 각을 이루어 위치한 L자 형상의 돌출부인 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기기계(10)의 상기 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)와 배선 표시를 위해 적어도 하나 이상의 돌출한 위치와 동일한 상기 애뉼러 래디얼 링(108)의 외부면 표시를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 표시는 파워 리드 캘롯(power lead callouts)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 표시는 위치 표시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 전기기계(10)는 분할된 고정자 전기기계인 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 가이드 위치기(129)는 상기 축링(108)으로부터 축방향으로 연장된 다리(130)를 포함하고, 상기 다리(130)는 상기 전기기계(10)의 고정자 분할체(18)에 인접하여 결합되는 결합면을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 결합면은 고정자 분할 어셈블리들(18)에 인접한 고정자 코어들(20)의 코너에 위치한 돌출부(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
14. 제 11 항에 있어서,

    인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)는 상기 고정자 분할 어셈블리들(18)의 엔드캡 어셈블리들(22)의 방사상인 내부 모서리를 받아들이는 톱니 모양의 면(240)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
15. 제 1 항에 있어서,

    인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)는 상기 고정자(14)의 결합을 위해 축방향의 내부면(238)과 방사상 방향의 외주면(232)에 적어도 하나 이상 형성되는 결합면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
16. 제 1 항에 있어서,

    인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230)는 상기 다상 전선을 안내하기 위해 상기 애뉼러 링(108)의 방사상인 외주면(232)에 형성되는 상전선 홈(244)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥팅 링과 전선 연결 가이드(100,230).
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제

Images