KR101533519B1

KR101533519B1 - 전기 기계 및 전기 기계의 코일 권취 방법

Info

Publication number: KR101533519B1
Application number: KR1020137022289A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 코일
Original assignee: 브로제 파르초이크타일레 게엠베하 운트 코. 카게, 뷔르츠부르크
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2015-07-02
Also published as: WO2012100921A3; WO2012100921A2; CN103444056A; US20140152140A1; EP2668712A2; DE102011003049A1; CN103444056B; EP2668712B1; US10003231B2; KR20130118964A

Abstract

본 발명은, 전기 기계, 특히 무브러시 영구 자석 모터로서, 적어도 하나의 니들 권취형 권선상을 지닌 복수 개의 치형부(齒形部)를 구비하는 고정자를 포함하는 전기 기계에 있어서, 적어도 하나의 권선상은, 연속하여 배치된 인접한 치형부 상에 적어도 2개의 권선을 포함하고, 적어도 2개의 권선은 각기 적어도 하나의 권선층을 포함하는 것인 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 적어도 2개의 권선 사이에 형성되고 적어도 2개의 권선의 교차 부분을 포함하며, 적어도 부분적으로 충전되는 니들 라인이 마련된다. 본 발명은 또한 코일의 권취 방법에 관한 것이다.

Description

전기 기계 및 전기 기계의 코일 권취 방법{ELECTRIC MACHINE AND METHOD FOR WINDING A COIL OF AN ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명은 또한 코일 권취 방법에 관한 것이다.

이러한 타입의 전기 기계는 일반적으로 공지되어 있으며, 다양한 용례에서, 예컨대 자동차 트랜스미션에서, 다양한 용도로 사용된다. 이러한 타입의 전기 기계는, 예컨대 자극을 지닌 회전자와 고정자를 포함하는 무브러시(brushless) 영구 자석 모터 형태일 수 있다. 고정자는 단상 또는 다상, 예컨대 3상 권선 스트랜드(winding strand)를 포함한다.

특히 자동차에서, 가능한 최소 구성 체적, 낮은 중량, 높은 출력 밀도, 및 이와 동시에 소음 발달이 적은 고효율에 관하여 계속해서 증가하는 요건으로 인해, 개선된 전기 기계를 제공할 것이 지속적으로 요구된다.

이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 개선된 전기 기계를 규정하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1의 특징을 지닌 전기 기계 및/또는 청구항 6의 특징을 지닌 방법에 의해 달성된다.

따라서, 다음이 제공된다.

- 적어도 하나의 니들 권취형 권선 스트랜드(needle-wound winding strand)를 지닌 복수 개의 치형부(齒形部)를 구비하는 고정자를 포함하는 전기 기계, 특히 무브러시 영구 자석 모터에 있어서, 적어도 하나의 권선 스트랜드는 연속하여 배치된 인접한 치형부 상에 적어도 2개의 권선을 갖고, 적어도 2개의 권선은 각기 적어도 하나의 권선층을 포함하며, 적어도 2개의 권선 사이에, 적어도 2개의 권선의 교차 부분에 의해 형성되고, 적어도 부분적으로 충전되는 니들 채널이 마련되는 것인 전기 기계.

- 니들 와인더(needle winder)를 사용하여 전기 기계(1), 특히 무브러시 영구 자석 모터의 코일을 권취하는 코일 권취 방법으로서, 다음의 방법 단계, 즉 (S0) 복수 개의 치형부를 구비하는 권선 캐리어의 코일을 마련하는 단계로서, 상기 코일은 연속하여 배치된 인접한 치형부 상에 적어도 2개의 권선을 포함하고, 적어도 2개의 권선은 각기 적어도 하나의 권선층을 포함하는 것인 단계; (S1) 제1 치형부 둘레에 권선 와이어(winding wire)를 권취하는 것에 의해 적어도 2개의 권선 중 제1 권선의 적어도 하나의 각각의 권선층을 형성하는 단계; (S2) 제2 치형부 둘레에 권선 와이어 를 권취하는 것에 의해 적어도 2개의 권선 중 제2 권선의 적어도 하나의 각각의 권선층을 형성하는 단계; 및 (S3) 제2 치형부 및 제1 치형부 양자 모두의 둘레에 권선 와이어를 권취하는 것에 의해 최종 권선층을 형성하는 단계를 포함하는 코일 권취 방법.

본 발명의 배후의 결과물/사상은 니들 채널을 적어도 부분적으로 충전함으로써 충전 레벨이 증가된다는 것이다. 이는 전기 기계의 증가된 출력 밀도를 초래한다. 니들 채널의 충전 레벨에 따라, 예컨대 대략 30 %의 상당한 출력 증가가 가능해질 수 있다.

본 발명에 따른 해결책은 상당히 높은 전기 기계의 효율을 초래하는데, 그 이유는 더 짧은 길이의 권선이 놓여 있는 경우에도 동일한 자속(magentic flux)이 가능해지기 때문이다. 이것은 또한 동일한 모터 출력에서 옴 손실(ohmic loss)을 저감한다. 이에 따라, 특정 공칭 출력을 갖는 전기 기계는 더 소형이고, 더 경량이며, 더 비용 효율적으로 될 수 있다.

바람직하게는, 2개 이상의 권선층이 마련된다. 그러나, 원칙적으로는 단지 하나의 권선층만이 제공되고, 이것이 8자 모양으로 직접 구성되는 것도 또한 가능하다.

유리한 실시예와 양태는 다른 종속 청구항과 도면을 참고로 하는 설명에서 확인할 수 있다.

적어도 2개의 권선층의 최종 권선층은 인접한 치형부 둘레에 8자 모양으로 권취될 수 있으며, 니들 채널에 교차 부분이 형성되고, 이는 니들 채널을 이용 가능하게 한다.

바람직한 실시예에서, 고정자는 12개의 홈을 포함할 수 있다. 그러나, 18개 또는 일반적으로 12 + n × 6개의 홈을 포함하는 고정자도 또한 고려할 것이고, 유익할 것이며, 상기 식에서 n은 이 경우에는 0보다 큰 짝수 자연수이다. 그러나, 고정자의 다른 구성 또는 홈의 개수도 또한 가능할 수 있고, 유익할 수 있다.

적어도 2개의 권선은 바람직하게는 반대되는 권취 방향이다.

적어도 2개의 권선 중 제1 권선은 권선 와이어(winding wird)의 와이어 브릿지(wire bridge)를 통해 적어도 2개의 권선 중 제2 권선에 연결될 수 있다. 이는 2개의 권선의 연속적인 권취를 가능하게 한다.

일실시예에서, 상기 방법은 적어도 하나의 니들을 포함하는 니들 와인더를 사용하여 실시될 수 있다.

니들 와인더가 적어도 2개의 니들을 동기식으로 사용하여 권취하는 것도 또한 가능하다. 이러한 방식으로, 훨씬 높은 전기 기계의 충전 레벨이 달성된다. 12개의 홈을 포함하는 고정자의 경우, 니들 와인더는 2개의 니들을 사용하여 동시에 권취할 수 있다. 이는 니들 채널의 매우 높은 충전을 가능하게 한다. 이와 동시에, 이러한 점에서 니들 와인더 시스템의 생산성에 있어서의 증가가 달성될 수 있다.

상기 방법은, 이 경우에는 고정자인, 전기 기계의 권선 캐리어에 대해 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 권선 캐리어의 코일에도 또한 적용될 수 있다.

이러한 타입의 전기 기계는 더 소형이고 더 경량이다. 이것은 특히 자동차의 상이한 기능 유닛(자동 트랜스미션, 윈도우 리프터, 모든 타입의 조정 드라이브 등)을 구동하는 것을 목적으로 하는 경우이다. 특히 복수 개의 이러한 타입의 전기 기계를 사용하는 자동차에서는, 매우 유익한 방식으로 중량 감소가 두드러지며, 이는 궁극적으로 CO₂ 산출량에 있어서의 감소에 기여한다.

이러한 타입의 전기 기계의 다른 사용 분야는 자전거, 예컨대 자전거의 다이너모(dynamos)일 수 있다.

상기한 본 발명의 구성 및 양태는 임의의 소망하는 방식으로 서로 조합될 수 있다.

온당한 범위 내에서, 상기 구성 및 양태는 임의의 소망하는 방식으로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 다른 가능한 구성, 양태 및 구현예도 또한, 앞서 개시되거나, 아래에서 실시예에 관하여 개시된 본 발명의 특징의 조합을 이룰 수 있으며, 이러한 조합은 명시적으로 언급하지는 않는다. 특히 이러한 맥락에서, 당업자라면 또한 개별적인 양태를 개선 또는 보충으로서 본 발명의 각각의 기본적인 형태에 추가할 것이다.

본 발명에 따르면, 가능한 최소 구성 체적, 낮은 중량, 높은 출력 밀도, 및 이와 동시에 소음 발달이 적은 고효율에 관하여 계속해서 증가하는 요건을 만족하는 개선된 전기 기계가 제공된다.

아래에서는, 개략도에 도시된 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 전기 기계의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 전기 기계의 권취 상태의 예시적이고 개략적인 권선 분포의 단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 권선 분포의 치형부 쌍 둘레의 2개의 권선의 개략도이다.
도 4는 도 1에 따른 본 발명에 의한 전기 기계의 권취 상태의 예시적이고 개략적인 권선 분포의 제1 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 4에 따른 권선 분포의 치형부 쌍 둘레의, 본 발명에 따른 2개의 권선의 개략도이다.
도 6은 도 1에 따른 본 발명에 의한 전기 기계의 권취 상태의 개략적인 권선 본포의 제2 실시예의 단면도이다.
첨부 도면은 본 발명의 실시예를 더욱 이해하도록 하기 위한 것이다. 첨부 도면은 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리 및 개념을 설명하는 역할을 한다. 다른 실시예와 언급된 장점들 중 다수는 도면과 관련하여 알 수 있다. 도면의 요소가 서로에 대하여 반드시 실축으로 도시된 것은 아니다.
도면에서, 기능적으로 등가이고 유사하게 작동하는 비슷한 요소, 특징 및 구성요소에는 달리 언급하지 않는 한, 각 도면에서 동일한 참조번호가 제공된다.

도 1은 전기 기계(1)의 개략적인 평면도이다.

이 예에서, 전기 기계(1)는 무브러시 영구 자석 모터로서 구성되며, 반경 방향 내향 치형부(4)가 부착되는 원주 요크(circumferential yoke)(3)를 지닌 고정자(2)를 포함한다. 치형부(4)는 또한 개별 치형부라고도 일컫는다. 이와 관련하여, 치형부의 내측 단부는 치형부 헤드(4a)라고 일컫는다. 치형부(4)를 포함하는 고정자(2)는 코일을 위한 권선 캐리어를 형성한다. 2개의 치형부 사이마다에는, 아래에서 더 상세히 설명되는 권선 와이어의 권선 또는 코일을 위한 권선 챔버(5)가 각기 치형부(4) 둘레에 고정된다. 권선 공간(5)은 도면의 평면에 대해 수직으로 연장되며, 반경 방향 내측으로 테이퍼지는데, 2개의 내측 치형부 헤드(4a) 사이마다 홈(6)이 배열된다. 치형부(4)는 회전자(7)를 에워싸고, 이 회전자는 회전자축(8)을 중심으로 회전 가능하도록 고정자(2) 내에 배치된다. 회전자(7)는, 자극이 그 원주면 상에서 교호하는 자석(9)을 포함한다.

이 예에서, 고정자(2)에 있는 치형부(4)의 개수는 12개이다. 예컨대, 18개, 24개 또는 12 + n × 6개의 홈을 지닌 고정자 변형예가 가능하다.

적어도 단상 권선을 위한 전기 기계(1)가 마련된다. 여기에 제시하는 예에서, 전기 기계는 권선 스트랜드(u, v, w)를 지닌 3상으로 형성된다. 고정자(2) 또는 외측 고정자의 권선은 니들 와인더에 의해 형성된다.

도 2는 도 1에 따른 전기 기계(1)에 있는 고정자(2)의 권취 상태의 예시적이고 개략적인 권선 분포의 단면도를 보여준다.

권선은 니들을 포함하는 니들 와인더를 사용하여 형성된다.

고정자(2)의 치형부(4)는 긴 사각형으로 개략적으로 도시되어 있으며, 3개의 권선 스트랜드(u, v, w)와 치형부의 관계는 참조부호로 나타낸다. 권선 와이어(14u, 14v, 14w)는 상이한 원형 표시로 구분된다. 각각의 권선 와이어(14u, 14v, 14w)는 아래의 설명에서 2개의 치형부 쌍의 치형부(4) 둘레에 각각의 권선(WG1...WG12)를 형성한다. 권선 와이어(14u)는 치형부(4u1) 둘레의 제1 권선(WG1)과, 이와 연속하여 배열되고, 인접 배치된 치형부(4u2) 둘레의 제2 권선(WG)을 형성한다. 이외에도, 권선 와이어(14u)는 150°오프셋된 치형부(4u3) 둘레의 제3 권선(WG7)과, 인접 배치된 치형부(4u4) 둘레의 제4 권선(WG8)을 형성한다.

이와 유사하게, 권선 와이어(14v)는 치형부(4v1) 둘레의 제1 권선(WG3)과, 이와 연속하여 배열되고, 인접 배치된 치형부(4v2) 둘레의 제2 권선(WG4)을 형성한다. 이외에도, 권선 와이어(14v)는 150°오프셋된 치형부(4v3) 둘레의 제3 권선(WG9)과, 인접 배치된 치형부(4v4) 둘레의 제4 권선(WG10)을 형성한다.

이와 마찬가지로, 권선 와이어(14w)는 치형부(4w1) 둘레의 제1 권선(WG5)과, 이와 연속하여 배열되고, 인접 배치된 치형부(4w2) 둘레의 제2 권선(WG6)을 형성한다. 이외에도, 권선 와이어(14w)는 150°오프셋된 치형부(4w3) 둘레의 제3 권선(WG11)과, 인접 배치된 치형부(4w4) 둘레의 제4 권선(WG12)을 형성한다.

치형부(4u1...2, 4v1...2, 4w1...2, 4u3...4, 4v3...4, 4w3...4)는 각기 치형부 쌍을 형성한다.

각각의 권선 스트랜드(u, v, w)는 이에 따라 4개의 개별 권선의 직렬 접속을 포함한다.

권선(WG1...12)은 권선 챔버(5)에 배치된다. 이에 관하여, 각각의 권선 챔버(5)는 2개의 권선 부분에 의해 점유된다. 권선 부분들 사이에는 각기 자유 공간이 존재하며, 이 자유 공간은 니들 채널(10)로 일컬어지고, 각기 긴 직사각형으로 도시되어 있다. 니들 채널(10)은 권선(WG1...12)을 형성하기 위한 니들 와인더의 권취 니들을 위해 필요하다. 참조부호 S1...S12는 권선을 형성하기 위한 개별 단계를 나타낸다. 니들 채널(10)의 폭은 니들 와인더의 니들의 개수에 좌우된다. 도 2에 도시한 예에서는, 단지 하나의 니들만을 포함하는 니들 와인더가 적용된다.

이와 관련하여, 각각의 권선(WG1...12)은 상하로 위치되는 2개의 권선층(11, 12, 13)으로 이루어진다. 구성에 따라, 더 많거나 더 적은 층이 있을 수 있다. 제1 및 제2 권선층(11, 12)은 각각의 치형부(4)의 3/4을 상회하여 연장된다. 제3, 즉 이 경우에는 최종 상부 권선층(13)은 권선 챔버(5)(도 1 참고)의 형상으로 인해 부분적으로만 형성된다.

도 3은 도 2에 따른 권선 분포에 있는 치형부 쌍(4u1, 4u2) 둘레의 권선(WG1, WG2)의 개략도이다.

권선 시작부(14a)를 지닌 권선 와이어(14)가 제1 치형부(4u1) 둘레에서 제1 권선 방향으로, 이 예에서는 반시계 방향으로 3개의 층(11, 12, 13)으로 권취된다. 이와 관련하여, 치형부(4u1)와 니들 채널(10) 사이의 권선 챔버(5)는 제1 권선(WG1)의 권선 부분으로 충전된다. 권선 와이어(14)는 후속하여 와이어 브릿지(14b)로서 인접 배치된 치형부(4u2)로 계속되어, 이 치형부 둘레에서 시계 방향으로 3개의 층(11, 12, 13)으로 권취되며, 치형부(4u2)와 니들 채널(10) 사이의 권선 챔버(5)는 니들 채널(10)이 여전히 유지되도록 하는 방식으로 제2 권선(WG2)의 권선 부분으로 충전된다. 권선 와이어(14)의 하나의 와이어 일단부(14c)는 권선 챔버(5)로부터 다음의 관련 치형부 쌍(4u3, 4u4)로 안내된다. 이러한 타입의 권취 과정에서, 니들 와이어의 니들은 니들 채널(10)을 통해 이동한다.

도 4는 도 1에 따른 본 발명에 의한 전기 기계(1)에 있어서의 권취 상태의 개략적인 권선 분포의 제1 실시예의 단면도를 보여준다.

권선은 니들을 포함하는 니들 와인더를 사용하여 형성된다.

도 2에 따른 권선 분포와는 대조적으로, 제1 실시예에서는 6개의 니들 채널(10a)과 6개의 반부(半部) 니들 채널(10b)이 권선으로 충전된다. 이와 관련하여, 각각의 중간 단계(Z1...12)를 통해 2개 단계(S1...2, S3...4, S5...6, S7...8, S9...10, S11...12)를 각각 수행한 후에, 치형부 쌍(4u1...2, 4v1...2, 4w1...2, 4u3...4, 4v3...4, 4w3...4) 상의 최종 권선층(13)은, 치형부 쌍(4u1...2, 4v1...2, 4w1...2, 4u3...4, 4v3...4, 4w3...4)의 치형부들 사이에 완전히 충전된 니들 채널(10a)이 형성되도록 하는 방식으로 권취된다. 치형부 쌍(4u1...2, 4v1...2, 4w1...2, 4u3...4, 4v3...4, 4w3...4)들 사이의 각각의 니들 채널(10b)은 이에 따라 절반만 충전된다.

이를 위해, 도 5는 도 4에 따른 권선 분포의 치형부 쌍(4u1, 4u2) 둘레의, 본 발명에 따른 2개의 권선(WG1, WG2)의 개략도이다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 제1 방법 단계에서 권선 와이어(14)의 와이어 시작부(14a)는 제1 치형부(4u1) 둘레에서 제1 권취 방향으로, 이 경우에는 반시계 방향으로 2개의 층(11, 12)으로 권취된다. 이와 관련하여, 치형부(4u1)와 니들 채널(10a) 사이의 권선 챔버(5)는 제1 권선(WG1)의 권선 부분으로 충전된다. 후속하여 제2 방법 단계에서, 권선 와이어(14)는, 니들 채널(10a)이 여전히 유지되도록 하는 방식으로 와이어 브릿지(14b)로서 인접 배치된 치형부(4u2)로 계속되고, 이 치형부 둘레에서 시계 방향으로 2개의 층(11, 12)으로 권취되며, 치형부(4u2)와 니들 채널(10a) 사이의 권선 챔버(5)는 제2 권선(WG2)의 권선 부분으로 충전된다.

이어서 제3 방법 단계에서, 권선 와이어(14)는 제2 치형부(4u2) 둘레 및 제1 치형부(4u1) 둘레 모두에서 8자 모양으로 제3의 최종 권선층(점선으로 도시함)으로서 권취된다. 이와 관련하여, 제2 치형부(4u2)에 있는 제2 권선(WG2)의 제2 권선층(12)을 완성한 후에 권선 와이어(14)의 제1 교차 부분(14d)이 제2 치형부(4u2)에서부터 권선 챔버(5)를 거쳐 역으로 니들 채널(10a)을 통해 제1 치형부(4u1) 상의 와이어 시작부(14a)를 향해 다시 안내되고, 제1 치형부(4u1) 둘레에서 니들 채널(10a)까지 반시계 방향으로 더 안내된다. 후속하여 권선 와이어(14)의 제2 교차 부분(14e)이 니들 채널(10a)를 통과하며, 권선 와이어(14)의 제2 교차 부분(14e)은 니들 채널(10)에서 제1 교차 부분(14d)과 교차한다. 권선 와이어(14)는 이어서 8자 모양을 완성하도록 제2 치형부(4u2) 둘레에서 시계 방향으로 더 권취된다. 치형부 쌍(4u1...2)의 2개의 치형부 둘레에 8자 모양으로 권취하는 이러한 과정은 제3의 최종 권선층(13)이 완성될 때까지 반복된다. 교차 부분(14d, 14e)은 니들 채널(10a)을 완전히 충전하고, 교차 부분(15)을 형성한다. 후속하여, 권선 와이어(14)의 와이어 단부(14c)는 권선 채널(5)로부터 다음의 관련 치형부 쌍(4u3, 4u4)로 안내된다.

이 방법은 치형부 쌍(4u1...2, 4v1...2, 4w1...2, 4u3...4, 4v3...4, 4w3...4) 모두에 대해서 실시된다.

도 6은 도 1에 따른 본 발명에 의한 전기 기계(1)에 있어서의 권취 상태의 개략적인 권선 분포의 제2 실시예의 단면도를 보여준다.

도 4에 따른 제1 실시예와는 대조적으로, 이 경우에는 니들(10a) 채널 전부가 완전히 충전된다. 이것은, 6개의 니들이 장착된 니들 와인더를 사용하여 권선이 형성된다는 점에서 달성된다. 6개의 니들을 이용하여 동기식으로 권취하는 것에 의해, 니들 채널(10a) 전부가 충전되며, 각기 교차 부분(15)을 포함한다. 이와 관련하여, 6개의 니들 중 3개의 니들은 시계 방향의 권취 방향을 갖고, 나머지 3개는 반시계 방향의 권취 방향을 갖는다.

위에서는 바람직한 실시예에 의해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 주제로부터 벗어나는 일 없이 임의의 소망하는 방식으로 변형될 수 있다.

권선 스트랜드(u, v, w)당 4개보다 많은, 예컨대 6개, 8개의 권선이 사용되는 것도 또한 가능할 수 있다. 단지 하나의 권선 스트랜드(단상)(u, v, w) 또는 그외에도 3개보다 많은 권선 스트랜드(u, v, w)가 형성될 수 있음은 물론이다.

권선은 하나 이상의 니들을 포함하는 니들 와인더를 사용하여 형성될 수 있다. 권취 방법은 도시된 개수 이외의 개수의 홈에 대해서도 적용될 수 있음은 물론이다.

도시한 바와 같은 권선의 경우뿐만 아니라, 다른 타입도 또한 외부 고정자, 예컨대 회전자 대신에 형성되는 것도 고려할 수 있다.

니들의 개수와, 니들 와인더의 구성에 따라, 니들 채널(10, 10a, 10b)은 폭의 면에서 대응하게 구성된다.

권선이 연속하여 위치하거나 접속되도록 상기 방법에 의해 2개의 인접한 치형부 둘레뿐만 아니라 복수 개의 인접한 치형부들 둘레에서 권취하는 것도 또한 고려할 수 있으며, 최종 층이 이중 8자 모양, 3중 팔자 모양, 다중 8자 모양으로 구성되는 것도 또한 가능하다. 이에 따라, 예컨대 3개의 인접한 치형부의 경우에는 2개의 니들 채널(10a)이 각기 교차 부분(15)으로 충전된다.

1 : 전기 기계
2 : 고정자
3 : 요크
4u1...u4 : 치형부
4v1...4 : 치형부
4w1...4 : 치형부
4a : 치형부 헤드
5 : 권선 챔버
6 : 홈
7 : 회전자
8 : 회전자축
9 : 자석
10, 10a, 10b : 니들 채널
11 : 제1 권선층
12 : 제2 권선층
13 : 제3 권선층
14 : 권선 와이어
14a : 와이어 시작부
14b : 와이어 브릿지
14c : 와이어 단부
14d : 제1 교차 부분
14e : 제2 교차 부분
14u : u 권선의 권선 와이어
14v : v 권선의 권선 와이어
14w : w 권선의 권선 와이어
15 : 교차 부분
S1, S2 : 단계
u, v, w : 권선 스트랜드
WG1...12 : 권선
Z1 내지 Z12 : 중간 단계

Claims

적어도 하나의 니들 권취형 권선 스트랜드(needle-wound winding strand)(u, v, w)를 지닌 복수 개의 치형부(齒形部)(4)를 구비하는 고정자(2)를 포함하는 전기 기계(1)에 있어서,
- 적어도 하나의 권선 스트랜드(u, v, w)는 연속하여 배치된 인접한 치형부(4) 상에 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)를 갖고,
- 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)은 각기 적어도 하나의 권선층(11, 12, 13)을 포함하며,
- 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)들 사이에, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)의 교차 부분(15)에 의해 형성되고, 적어도 부분적으로 충전되는 니들 채널(10, 10a, 10b)이 마련되는 것인 전기 기계.
제1항에 있어서, 적어도 2개의 권선층(11, 12, 13) 중 최종 권선층(13)이 8자 모양으로 인접한 치형부(4) 둘레에 권취되며, 니들 채널(10, 10a, 10b)에 교차 부분(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고정자(2)는 12개 또는 12 + n × 6개의 홈(6)을 포함하며, 상기 식에서 n은 자연수인 것을 특징으로 하는 전기 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)은 반대되는 권취 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
니들 와인더(needle winder)를 사용하여 전기 기계(1)의 코일을 권취하는 코일 권취 방법으로서, 다음의 방법 단계, 즉
(S0) 복수 개의 치형부(4)를 구비하는 권선 캐리어의 코일을 마련하는 단계로서, 상기 코일은 연속하여 배치된 인접한 치형부(4) 상에 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)을 포함하고, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)은 각기 적어도 하나의 권선층(11, 12, 13)을 포함하며, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)들 사이에, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)의 교차 부분(15)에 의해 형성되고, 적어도 부분적으로 충전되는 니들 채널(10, 10a, 10b)이 마련되는 것인 단계;
(S1) 제1 치형부(4) 둘레에 권선 와이어(14; winding wire)를 권취하는 것에 의해 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12) 중 제1 권선의 적어도 하나의 각각의 권선층(11, 12, 13)을 형성하는 단계;
(S2) 제2 치형부(4) 둘레에 권선 와이어(14)를 권취하는 것에 의해 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12) 중 제2 권선의 적어도 하나의 각각의 권선층(11, 12, 13)을 형성하는 단계; 및
(S3) 제2 치형부(4) 및 제1 치형부(4) 양자 모두의 둘레에 권선 와이어(14)를 권취하는 것에 의해 최종 권선층(13)을 형성하는 단계
를 포함하는 코일 권취 방법.
제5항에 있어서, 상기 방법 단계 (S3)에서, 권선 와이어(14)는 제2 치형부(4)와 제1 치형부(4) 양자 모두의 둘레에 8자 모양으로 권취되는 것을 특징으로 하는 코일 권취 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12) 중 제1 권선은 권선 와이어(14)의 와이어 브릿지(14b)를 통해 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12) 중 제2 권선에 연결되는 것인 코일 권취 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 적어도 2개의 권선(WG1...2, WG7...8; WG3...4, WG9...10; WG5...6, WG11...12)은 상이한 권취 방향으로 권취되는 것을 특징으로 하는 코일 권취 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 니들 와인더는 적어도 하나의 니들을 사용하여, 또는 적어도 2개의 니들을 동기식으로 사용하여 권취하는 것을 특징으로 하는 코일 권취 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 전기 기계(1)의 권선 캐리어는 전기 기계(1)의 고정자(2) 형태인 것을 특징으로 하는 코일 권취 방법.
제1항에 있어서, 상기 전기 기계는 무브러시(brushless) 영구 자석 모터인 것인 전기 기계.