KR101799140B1 - 전기 기계를 위한 고정자 - Google Patents

Abstract

전기 기계를 위한 고정자(1)가 설명되고, 전기 기계를 위한 고정자(1)는 서로에 대해 반대되는 제1 및 제2 면(3, 4) 및 상기 면들(3, 4) 사이에 연장하고 고정자 축(Z-Z) 주위에 분포되는 고정자 슬롯들(5)의 원형 어레이를 구비하는 고정자 코어(2); 및 바 권선(10)을 형성하기 위해 서로에 대해 서로 연결되는 다수의 기본적인 도체들(11) 및 다수의 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 포함하는 바 권선(10)을 포함한다. 각각의 기본적인 도체(11)는 두 개의 기본적인 도체 다리들(11A, 11B) 및 상기 다리들(11A, 11B) 사이에 기본적인 도체 연결 부분(11C)을 포함한다. 각각의 기본적인 도체 다리(11A, 11B)는 상기 기본적인 도체 연결 부분(11C)에 연결된 단부 부분 및 반대되는 자유단 부분(11F)을 구비한다. 기본적인 도체들(11)은 상기 제2 면(4)으로부터 돌출하는 자유단 부분들(11F)을 구비하여 상기 고정자 슬롯들(5) 안에 삽입된다. 자유단 부분들(11F)은 방사상 외부 원형 단부 층(L1) 및 방사상 내부 원형 단부 층(L4)을 포함하고 서로에 대해 동심인 다수의 원형 도체 층들(L1, L2, L3, L4)을 정의한다. 상기 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)은 상기 자유단 부분들(11F) 중 두 개에 개별적으로 연결된 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B)을 구비하는 제1 유형의 점퍼(12; 13), 상기 점퍼 암들(12A, 12B; 13A, 13B) 사이에 점퍼 조인팅 부분(12C; 13C)을 포함한다. 고정자(1)는 상기 제1 유형의 점퍼(12; 13)가 다음과 같이 배치되는 것을 특징으로 한다: 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B)이 연결된 두 개의 자유단 부분들(11F)은 서로로부터 분리된 상기 도체 층들 중 두 개에 각각 속한다; 점퍼 조인팅 부분(12C; 13C)은 개별적으로 방사상 외부 단부 층(L1) 또는 방사상 내부 단부 층(L4)의 자유단 부분들(11F) 중 적어도 하나 주위에 통과를 위해, 상기 방사상 내부 단부 층(L4)에 대해 방사상 내부로 또는 상기 방사상 외부 단부 층(L1)에 대해 방사상 외부로 연장한다; 상기 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B) 사이에 적어도 하나는 상기 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 연장한다.

Description

전기 기계를 위한 고정자{STATOR FOR AN ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전기 기계를 위한 고정자에 관한 것이며, 보다 상세하게는 청구항 1항의 전문에 정의된 것과 같은 고정자에 관한 것이다.

예를 들어, 하이브리드 전기 차량(HEVs)의 적용들에서, 발전기들 또는 전기 모터들 같은 전기 기계들의 고정자들을 구성하는 것은 공지되어 있으며, 이때 고정자 권선(stator winding)은 소위 바(bar) 권선들을 형성하기 위해 서로에 대해 다양하게 서로 연결되고 구부러지는 다수의 바 도체들로 이루어진다.

특히, 바 권선들은 종래 기술에서 공지되어 있으며, 그것들은 직사각형 단면을 구비하는 전기 바 도체들로 마련되고, 이때 직사각형은 일반적으로 직사각형-형상의 구역(section)으로 의미되는 "편평한(flat)" 구역 및 정사각형 구역 모두를 의미하고 구역의 두 측들은 다른 두 개의 측들보다 더 작은 크기를 구비한다.

종래 기술의 바 권선들을 형성하는 바 도체들은 일반적으로 상 단자들(phase terminals), 점퍼들(jumpers), 중립 연결들(neutral connections), 스타 센터(star centres) 등 같은, 즉 권선을 완성하기 위해 필요한 도체들인, 다수의 소위 "기본적인(basic)" 도체들 및 다수의 소위 "특별한(special)"도체들을 포함한다.

기본적인 도체들은 보통 직선 바 도체들로부터 시작하는 "U" 또는 "P" 구부러짐에 의해 형성된다. 미국 특허 7,480,987호에서는 (이 문서에서 "헤어핀 도체들(hairpin conductors)로 불리는) 기본적인 바 도체들을 미리 성형하기 위한 예시적인 방법을 개시한다.

또한 이 분야에서 "기본적인 미리 형성된 도체들(basic preformed conductors)"로 공지된, "U" 또는 "P" 미리 형성된 도체들은 다른 길이를 구비하는 두 개의 나란한 다리들(legs)을 나타내고, 각각은 두 개의 다리들 중 다른 것에 연결 부분을 통해 조인트되는(jointed) 단부 부분 및 반대되는 자유단 부분을 구비한다.

예를 들어, 고정자를 구성하기 위해, "U" 또는 "P" 미리 형성된 바 도체들에 두 개의 다른 비틀림(twisting) 유형들을 받게 하는 것이 공지되어 있다.

또한 "삽입 측 비틀림(insertion side twisting)"으로 불리는, 제1 유형의 비틀림에서, 기본적인 미리 형성된 도체들은 삽입 후에 그러한 도체들을 미리 형성하기에 적합한 비틀림 디바이스 내에 마련된 특별히 방사상으로 정렬된 포켓들(pockets) 안으로 적절하게 삽입된다. 비틀림 디바이스는 본질적으로 "U" 또는 "P"의 다리들의 "펼침(spreading)"을 제공하여 동일한 도체의 두 개의 다리들은, 비틀림 디바이스로부터 후자(latter)가 제거된 후에, 미리 정해진 피치(pitch)에 의해 서로에 대해 방사상으로 오프셋되는(offset) 고정자 코어의 슬롯들 안으로 삽입될 수 있다.

US 2009/0178270호라는 번호로 공개된 특허 출원은 비틀림 디바이스의 포켓들 안으로 그것의 삽입 후에 균일한 피치로 미리 형성된 바 도체들의 비틀림을 위해 삽입 측 상 비틀림 방법의 예시를 개시한다.

제1 유형의 비틀림을 받게 한 후에, 바 도체들은 제1 측에 반대되는 (소위 "용접 측" 또는 "연결 측" 또는 "용접 면"으로 불리는) 코어의 제2 측으로부터 돌출된 자유단의 개별적인 부분들과 함께 (소위 "삽입 측" 또는 "삽입 면"으로 불리는) 동일한 것의 제1 측을 통해 고정자 코어의 슬롯들 안으로 삽입된다.

용접 측 상에 돌출하는 자유단 부분들은 그런 다음 예를 들어 적합한 비틀림 고정물(twisting fixture) 내에 마련된 포켓들 안으로 삽입된 후에 소위 "용접 측에 대한 비틀림"으로 불리는, 제2 유형의 비틀림을 받게 된다. 비틀림 고정물은 그러한 단부 부분들을 적절하게 형성하기 위한 도체들의 자유단 부분들을 구부리고(비틀고) 그 결과 권선을 완성하기 위해 도체들 사이에 적합한 전기 연결들을 이루는 것을 허용한다.

공개된 특허 출원 US 2009/0302705호는 전술된 유형의 용접 측에 대한 예시적인 비틀림 방법을 개시한다. 그 특허 출원에서 개시된 방법은 곧 바 도체들의 자유단 부분들의 불균일한 비틀림이 미리 형성되게 한다.

종래 기술의 바 권선을 구비하는 고정자들에서, 용접 측으로부터 돌출하는 기본적인 도체들의 자유단 부분들은 보통 중앙의 고정자 축에 대해 방사상 내부 단부 층(radially inner end layer) 및 방사상 외부 단부 층(radially outer end layer)을 포함하는 서로에 대해 동심인 도체들의 다수의 원형 층들을 정의한다.

다양한 이유들에서, 종래 기술의 바 권선들을 구비하는 고정자들에서 고정자 코어의 용접 측으로부터 그리고 삽입 측으로부터 돌출하는 바 권선의 부분들의 축방향 전체 치수들은 가능한 많이 제한할 필요가 있다. 예를 들어, 특히 전기 또는 하이브리드 구동을 구비하는 차량들에 대한 적용들의 경우에, 고정자가 속하는 전기 기계는 보통 비교적 제한된 공간 내에 안착되게 된다. 특히, 고정자는 치수가 미리 결정되고 외적 제약들에 의해 강요되는 시트(seat) 내에 안착되게 된다. 보통은, 상 단자들만이 그러한 시트의 외부로 돌출하여, 전기 기계가 모터 또는 발전기로 기능 하는지에 따라, 외적 하중에 대한 적합한 연결들 또는 외적 전력 공급원에 대한 적합한 연결들이 이루어질 수 있다. 상기 시트의 치수들은 동일하고, 고정자가 속하는 전기 기계의 성능을 향상시키기 위해 가능한 많이 고정자 코어의 축방향 연장을 증가시키는 것이 현재의 경향이다. 그러므로, (상기 시트 외부에 돌출할 수 있는 상 단자들을 제외하고) 절차는 고정자 코어를 지나 축방향으로 돌출하는 바 권선 부분들의 축방향 전체 치수들을 최소화하는 것이다.

종래 기술의 고정자들에서 발견되는 단점은 전술된 것과 같이 감소된 축방향 전체 치수들을 구비하는 바 권선을 가지기 위한 것을 목적으로 하는 사실에 관한 것이며, 용접 측에 대해 돌출하는 바 도체들의 자유단 부분들 사이에 연결들을 구성들하는 가능성은 비교적 제한된다. 사실, 제한된 고정자의 축방향 전체 치수들을 유지하기에 적합한 종래 기술의 해결책들은 본질적으로 점퍼들 또는 스타 중심들 같은 특별한 도체들을 통해, 서로에 대해 연결하고 고정자 축에 대해 방사상으로 인접하게 배치된 두 개의 단부 부분들을 서로에 대해 직접적으로 용접하는 것으로 이루어진다. 바 도체들 사이에 연결의 가능성들이 비교적 제한된다는 사실은 결과적으로 용접 측 상 연결들의 관리를 덜 유연하게 하고, 일반적으로, 바 권선의 설계를 덜 유연하게 하고 보다 어렵다.

본 발명의 목적은 종래 기술을 참조하여 전술된 단점들을 적어도 부분적으로 예방하게 하는 전기 기계를 위한 고정자를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 본 발명의 목적은 고정자 코어를 지나 축방향으로 돌출하는 권선 부분들의 축방향 긴밀함을 유지하면서 종래 기술의 고정자들에 비해 보다 유연한 방식으로 권선 도체들 사이에 연결을 관리하게 하는 전기 기계를 위한 바 권선을 구비하는 고정자를 제공하는 것이다.

이러한 그리고 다른 목적들은 그것의 가장 일반적인 형태로 부가된 청구항 제1항에서 그리고 일부 특별한 실시예들로 종속항들에서 정의된 것과 같은 고정자에 의해 획득된다.

본 발명의 목적은 또한 청구항 제8항에 정의된 전기 기계와 부가된 청구항 제9항에 정의된 전기 또는 하이브리드 구동을 구비하는 차량이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 제한 없이 예시로서만 주어지는, 그것의 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 현재 바람직한 실시예에 따른 전기 기계를 위한 고정자의 사시도이다;
도 2는 도 1의 고정자의 사시도이고, 특히 도 1에서 볼 수 있는 측에 반대되는 고정자의 측이 보여질 수 있다;
도 3은 도 2의 측으로부터 보여지는, 도 1의 고정자의 평면도이다;
도 4a-4b는 두 개의 다른 구성들로 각각 도시된 기본적인 바 도체의 실시예의 사시도이다(특히 도 4a는 거의 정면도이다);
도 5는 제1 유형의 특별한 브릿지(bridge)-형상의 도체 또는 점퍼의 실시예의 사시도이다;
도 6은 도 5의 제1 유형의 점퍼의 추가적인 실시예의 사시도이다;
도 7은 제2 유형의 특별한 브릿지-형상의 도체 또는 점퍼의 실시예의 사시도이다;
도 8은 도 7의 제2 유형의 점퍼의 추가적인 실시예의 사시도이다;
도 9는 보다 상세하게는 스타 중심 또는 중립 연결 도체인, 특별한 도체의 추가적인 유형의 실시예의 사시도이다; 및
도 10은 보다 상세하게는 상 단자인, 특별한 도체의 추가적인 유형의 실시예의 사시도이다.

첨부된 도면들에서, 동등한 또는 유사한 요소들은 동일한 참조 부호들에 의해 가리켜질 것이다.

본 발명의 목적들을 위해, "편평한" 또는 "정사각형" 바 도체들은, 대체로 둥근 가장자리에 의해, 인접한 측들에 각각 연결되는, 네 개의 실질적으로 편평한 측들을 구비하는 바 도체를 나타낸다.

그러므로, 바 도체의 단면을 설명하기 위해 사용되는 "편평한" 또는 "정사각형" 이라는 단어 또는 동등한 단어들은 일반적인 의미로 사용되고 그러한 바 도체들이 실질적으로 편평한 측들을 연결하는 상당히 둥근 가장자리들을 구비한다는 사실을 제외하도록 해석되지 않는다. "편평한 도체"라는 표현은 도체가 두 개의 남아있는 반대되는 측들 사이에 거리보다 더 큰 두 개의 반대되는 측들을 구비한다는 것을 의미하도록 간주된다. 본 발명의 목적들을 위해, "직사각형 도체"라는 표현은 편평한 도체 및 정사각형 도체의 일반화로 간주되고, 정사각형 도체는 직사각형 도체의 특별한 경우이며, 네 개의 측들이 동일한 치수들을 구비한다.

도 1-3을 참조하여, 참조 부호 1은 전체적으로 현재의 바람직한 실시예에 따른 고정자를 나타낸다. 예시에서, 제한 없이, 고정자(1)는 세 개의 스타-연결된(star-connected) 상들, 8개의 극들 및 60kW의 정격 전력을 구비하는 고정자이다. 예를 들어, 고정자(1)는 예를 들어 전기 또는 하이브리드 구동을 구비하는 차량을 위해, 전기 모터 같은 전기 기계의 고정자이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 고정자는 또한 예를 들어 물 펌프 또는 오일 펌프를 위해, 전기 또는 하이브리드 구동을 구비하는 차량에서 보조 디바이스들로 사용될 수 있다.

또한 고정자(1)가 발전기 기능 및 모터 기능 모두를 교대하여 수행하기 위해 사용되거나 발전기로서 이용되는 전기 기계에서 사용될 수 있다. 일반적으로 전기 또는 하이브리드 구성을 구비하는 차량 또는 전기 기계의 남아있는 부분들은 당업자들에게 널리 공지되어 있는 것으로 간주되므로 첨부된 도면들은 오직 그러한 전기 기계의 고정자를 도시한다.

단순화 이유들을 위해 그리고 설명을 간단하게 하기 위해, 회전자의 구조를 잘 아는, 당업자들에게 어려움 없이 회전자에 대한 본 발명의 지침들의 적용을 예상할 수 있는 것으로 간주되므로, 회전자는 여기에서 상세히 설명되지 않는다.

도 1-3을 참조하여, 고정자(1)는 고정자 코어(2)를 포함한다. 도면들에서 보여지는 바와 같이, 실시예에 따른 고정자 코어(2)는, 그 자체가 공지된 방식으로, 고정자 축(Z-Z)(도 3에서, 고정자 축(Z-Z)은 도면의 평면에 대해 직교하고 개략적으로 십자가(cross)에 의해 가리켜진다)에 대해 연장하고, 예를 들어 자성 재료로 마련된, 대체로 원통형 형상을 구비하는 주된 관형 박판 몸체(main tubular laminar body)를 포함한다. 바람직하게, 고정자 축(Z-Z)은 고정자 코어(2)의 주된 몸체의 중앙 대칭 축과 일치한다. 고정자 코어(2)의 주된 몸체는 각각 삽입 면(3) 및 용접 면(4)으로 불리는, 서로에 대해 반대되는 제1 및 제2 면(3, 4) 사이에 축방향으로(Z-Z 축) 연장한다. 본 발명의 목적들을 위해, "축방향(axial)", "방사상(radial)" 및 "외주부(circumferential)"라는 용어들은 고정자 축(Z-Z)으로 언급되도록 의도된다. 특히, "방사상" 및 "외주부"라는 용어는 고정자 축(Z-Z)에 대해 개별적인 중심을 구비하고 고정자 축(Z-Z)에 대해 직교하는 평면 상에 놓이는 가상 외주부(virtual circumference)를 언급하는 것으로 의도된다.

고정자 코어(2)의 주된 몸체는 면들(3, 4) 사이에 연장하고 고정자 축(Z-Z) 주위에 분포되는 원형 배열의 슬롯들(5)의 원형 어레이를 포함한다. 예시에서, 고정자 코어(2)의 주된 몸체는, 제한 없이, 주된 몸체의 두께 안으로 축방향으로 연장하고 고정자 축(Z-Z) 주위에 각이 지게 균등하게 이격되는 72개의 슬롯들(5)을 포함한다.

도면들에서 보여지는 바와 같이, 고정자(1)는 참조 부호 10으로 전체적으로 가리켜지는 바 권선을 포함한다. 실시예에 따라, 권선(10)은 바 권선(10)을 형성하기 위해 서로에 대해 서로 연결되는 다수의 기본적인 도체들(11) 및 다수의 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)을 포함한다. 공지된 바와 같이, 이러한 나중에 언급된 바 도체들(12-17)은 소위 "특별한" 요소들 또는 도체들을 나타내고, 권선(10)을 완성하기 위해 제공된다. 이를 위해, 본 발명에서, "기본적인 도체들"이라는 표현은 오직 전술된 유형의 특별한 요소들 또는 도체들이 아닌 도체들을 확인하는 데 이용되며, 즉, 권선의 기능적인 완성을 위해 특별하게 제공되지 않는다.

실시예에 따라, 상기 바 도체들(11-17)은 구리 도체들이고 직사각형 도체들이며, 특히 편평한 도체들이고, 그것들은 두 개의 남아있는 반대되는 면들보다 더 서로로부터 먼 한 쌍의 반대되는 면들을 나타낸다.

실시예에 따라, 권선(10)은 서로에 대해 서로 연결되는 두 개의 동심 권선 세트들(concentric winding sets; 10A, 10B)을 포함한다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 예시에서, 권선 세트들(10A, 10B)은 본질적으로 원형 형상을 구비하고 각각 다수의 기본적인 도체들(11)을 포함한다. 그러나, 일반적으로 권선(10)은 두 개와 다른 동심 권선 세트들의 수를 포함할 수 있고, 예를 들어 권선 세트들의 수는 권선(10)을 위해 요구되는 기술적인 사향에 따라 두 개보다 크거나 작다.

실시예에 따라, 특별한 도체들은 다수의 브릿지-형상의 도체들(12, 13, 14, 15) 또는 점퍼들(12, 13, 14, 15), 다수의 상 단자들(17) 및 중립 연결(16) 또는 스타 중심(16)을 포한한다. 그러나, 기본적인 도체들의 수뿐만 아니라, 사용되는 특별한 도체들의 유형 및 수는 이루어질 구체적인 권선에 따라 일반적으로 변화될 수 있다는 것은 분명하다.

도 4a 및 4b는 각각 두 개의 다른 구성들로 기본적인 도체(11)의 실시예를 도시한다. 특히 도 4a에서, 기본적인 도체(11)는 실질적으로 "P"로 미리 형성된 개별적인 구성으로 도시된다. 이 구성에서, 도체(11)는 또한 종종 "기본적인 미리 형성된 도체"로 일컬어진다. 도 4b에서, 기본적인 도체(11)는 예를 들어 용접 측에 대한 비틀림 및 삽입 측에 대한 비틀림을 받은 후에, 고정자(1)에서 그것의 최종 구성(즉, 도 1-3에서 취해진 구성)으로 본질적으로 도시된다. 도 4a, 4b에서 보여지는 바와 같이, 기본적인 도체들(11)의 개별적인 것은 두 개의 개별적인 도체 다리들(11A, 11B) 및 다리들(11A, 11B) 사이에 (이 분야에서 또한 "헤드 부분(head portion)"으로 불리는) 기본적인 도체 연결 부분(11C)을 포함한다. 각각의 다리(11A, 11B)는 연결 부분(11C)에 연결된 단부 부분 및 반대되는 자유단 부분(11F)을 구비한다.

이 점에서, 도 10을 참조하여, 그러한 도면은 고정자(1) 내 그것의 본질적으로 최종 구성(즉, 예시에서 도 1-3에 취해진 구성)에서 상 단자(17)의 실시예를 도시하는 것으로 보여질 수 있다. 특히, 또한 상 단자(17)는 제1 및 제2 단자 다리(17A, 17B) 및 다리들(17A, 17B) 사이에 단자 연결 부분(17C)을 포함한다. 특히, 단자 다리(17A) 즉, 암들(arms)의 더 긴 단자 다리(17A, 17B)는 반대되는 자유 단자 단부 부분(free terminal end portion; 17F) 및 단자 연결 부분(17C)에 연결된 단부 부분을 나타낸다. 도 10에 도시된 상 단자(17)의 본질적으로 최종 구성은 예시에서 도 4a에 도시된 기본적인 도체(11)의 그것과 유사한 단자의 초기 구성으로부터 시작하여 획득되나, 다리들(17A, 17B) 사이의 길이 차이는 도 4a의 기본적인 미리 형성된 도체(11)의 다리들(11A, 11B) 사이의 길이 차이에 비해 상당히 크다. 도 10의 구성은 예를 들어 단자(17)에 전술된 개별적인 초기 구성으로부터 시작하여 용접 측 상 비틀림 및 삽입 측 상 비틀림을 받게 하는 것에 의해 획득될 수 있다.

도 2를 참조하여, 기본적인 도체들(11)이 용접 면(4)으로부터 돌출된 자유단 부분들(11F)을 구비하여 고정자 슬롯들(5) 안으로 삽입된다는 것을 볼 수 있다. 단부 부분들(11F)은 서로에 대해 동심인 다수의 원형 도체 층들(L1, L2, L3, L4)을 정의한다. 그러한 도체 층들(L1, L2, L3, L4)은, 예시에서 네 개의 층들(L1, L2, L3, L4)은, 방사상 외부 원형 단부 층(L1) 및 방사상 내부 원형 단부 층(L4)을 포함한다.

실시예에 따라, 전술된 도체 층들(L1-L4)은 연속적으로 그리고 방사상 외부 단부 층(L1)으로부터 시작해서 방사상 내부 단부 층(L4)까지, 제1(L1), 제2(L2), 제3(L3) 및 제4(L4) 원형 도체 층을 포함한다.

실시예에 따라, 도체 층들(L1-L4)은 제1 피치(pitch)에 의해 구부러진 제1 세트의 자유단 부분들(11F) 및 제1 피치와 다른 제2 피치에 의해 구부러진 제2 세트의 자유단 부분들(11F)을 포함한다. 실시예에서, 층들(L1, L2, L3, L4)의 각각의 것은 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F) 및 제2 피치에 의해 구부러진 단부 부분들(11F)을 포함한다.

도 2 및 3에서, 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F) 및 제2 피치에 의해 구부러진 그것들 사이에 구별을 위해, 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F)은 개별적인 직사각형 단부 표면들 상에 "X"로 표시된다. 게다가, 본 발명의 목적들을 위해, 자유단 부분들(11F)로 언급되는 "제1 피치로 구부러진" 및 "제2 피치로 구부러진"이라는 표현들은 그러한 단부 부분들이 고정자 축(Z-Z) 주위에서 미리 정해진 각도로 또는 미리 정해진 수의 슬롯들에 의해 외주부 방향으로 연장하기 위해 구부러진다는 것을 의도하기 위한 것이다. 본 예시에서, 그에 의한 제한들을 안내하는 것 없이, 상기 제1 세트의 단부 부분들(11F)(즉, 제1 피치에 의해 구부러지고 도 2 및 3에서 "X"로 구부러진 부분들)은 고정자 축(Z-Z)에 대해 20˚의 각도로 연장하고, 특히 서로에 대해 연속적인 네 개의 고정자 슬롯들(5)을 따른 연장에 대응한다. 반면에, 상기 제2 세트의 단부 부분들(11F)(즉, 제2 피치에 의해 구부러지고 "X"로 표시되지 않는 그것들)은 고정 축(Z-Z)에 대해 22.5˚의 각도로 연장하고, 특히 고정자 슬롯들의 4와 1/2을 따른 연장에 대응한다. 다시 말해서, 예시에서 제1 세트의 자유단 부분들(11F)은 제1 피치에 의해 구부러지는 반면 제2 세트의 자유단 부분들(11F)은 제1 피치보다 큰 제2 피치에 의해 구부러진다. 바람직한 실시예에 따라, 단부 부분들(11F)은 현재 비밀 유지 중에 있는 특허 출원 번호 제PCT/IT2011/000004호에 개시된 것과 같은 비틀림 방법 및/또는 비틀림 고정물을 통해 제1 및 제2 피치에 의해 구부러질 수 있다.

실시예에 따라, 두 개의 인접한 층들(L1-L4)의 자유단 부분들(11F)은 반대되는 방향들로 외주부로(circumferentially) 구부러진다. 특히 이 예시에서, 층들(L1 및 L3)의 단부 부분들(11F)은 고정자 축(Z-Z)에 대해 주어진 방향으로 구부러지는 반면 층들(L2 및 L4)의 단부 부분들(11F)은 상기 주어진 방향에 대해 반대되는 방향으로 고정자 축에 대해 구부러진다. 공지된 바와 같이, 자유단 부분들(11F)은 외주부로 구부러져 자유단 부분들(11F)의 단부 부분들(11G)은 권선(10)의 도체들 사이에 적합한 전기 연결들을 수행하기 위해 고정자 축(Z-Z)에 대해 미리 정해진 위치들 내에 배치될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 특별한 도체들(12-17)은 다수의 제1 유형의 점퍼들(12, 13), 및 다수의 제2 유형의 점퍼들(14, 15)을 포함한다. 그러나, (도면들에 도시되지 않은) 추가적이고, 덜 바람직한 실시예에 따라, 제2 유형의 점퍼들(14, 15)은 또한 제공되지 않을 수 있다.

공지된 바와 같이, 점퍼들은 일반적으로 예를 들어 극들, 상들, 권선 세트들 등 사이에, 전기 연결들을 획득하기 위해 서로에 대해 바 권선의 두 개의 기본적인 바 도체들을 연결하기 위해 일반적으로 사용되는 브릿지-형상의 요소들 또는 브릿지-형상의 도체들이다. 특히, 첨부된 도면들에서 보여지는 바와 같이, 제1 유형의 각각의 점퍼(12, 13)와 제2 유형의 각각의 점퍼(14, 15)는 서로 두 개의 자유단 부분들(11F)에 연결하고, 보다 바람직하게 두 개의 별개의 기본적인 도체들(11)에 각각 속하고 서로에 대해 방사상으로 오프셋되는 두 개의 상기 단부 부분들(11G)에 연결한다.

제1 및 제2 유형의 점퍼들 사이에 주된 차이점은 제1 유형의 각각의 점퍼(12, 13)가 서로로부터 구별되는 층들(L1-L4) 중 두 개에 속하는 두 개의 자유단 부분들(11F)에 서로 연결한다는 것인 반면, 제2 유형의 각각의 점퍼(14, 15)는 도체 층들(L1-L4)의 동일한 층에 속하는 두 개의 자유단 부분들(11F)에 서로 연결한다는 것이다. 도 2 및 3의 예시에 도시된 바와 같이, 실시예에 따라 제1 유형의 점퍼들(12, 13)은 제2 유형의 점퍼들(14, 15)보다 대체로 더 작다. 이러한 이유에서, 제1 유형의 점퍼들은 또한 이러한 경우에 "미니 점퍼들(mini jumpers)"로 불린다.

도 5 및 6을 참조하여, 제1 유형의 각각의 점퍼(12, 13)는 제1 점퍼 암(first jumper arm; 12A, 13A), 제2 점퍼 암(second jumper arm; 12B, 13B) 및 개별적인 점퍼 암들(12A, 13A 및 12B, 13B) 사이에 점퍼 조인팅 부분(jumper jointing portion; 12C, 13C)을 포함한다.

실시예에 따라, 제1 유형의 점퍼들은 서로 다른 형상들을 구비하는 다수의 점퍼들을 포함할 수 있다. 특히, 도면들에서 보여지는 바와 같이, 예시에서 점퍼들(12)은 개별적인 암들의 형상에서 본질적으로 점퍼들(13)과 다르다.

바람직한 실시예에 따라, 제1 유형의 각각의 점퍼(12, 13)는 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이에 하나에 속하는 자유단 부분(11F)에 연결된 제1 점퍼 암(12A, 13A)을 구비하고 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이에 다른 것에 속하는 자유단 부분(11F)에 연결된 제2 점퍼 암(12B, 13B)을 구비한다. 도 2 및 3에서 보여지는 바와 같이, 예시에서 각각의 점퍼(12, 13)의 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 13A, 및 12B, 13B)은 각각 제3 층(L3)의 자유단 부분(11F)에 그리고 제2 층(L2)의 자유단 부분(11F)에 연결된다. 보다 특히, 예를 들어 도 2 및 3에서 보여지는 바와 같이, 제1 유형의 각각의 점퍼(12, 13)는 개별적인 자유단 부분들(11F)에 연결하기 위해 상기 도체 층들(L1-L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 각각 연장하는 제1 점퍼 암(12A, 13A) 및 제2 점퍼 암(12B, 13B)을 구비한다. 예를 들어 도 3에서 보여지는 바와 같이, 각각의 그러한 경로들은 도체 층들(L1-L4) 사이에 실질적으로 방사상 방향 또는 방사상 방향으로 연장한다. 게다가, 각각의 점퍼(12, 13)의 점퍼 조인팅 부분(12C, 13C)은 자유단 부분들(11F)의 그룹에 대해 통과하기 위해 방사상 외부 단부 층(L1)에 대해 방사상 외부로 연장된다. 예를 들어 도 3에서 보여지는 바와 같이, 실시예에 따라, 각각의 점퍼(12, 13)의 제1 점퍼 암(12A, 13A) 및 제2 점퍼 암(12B, 13B)은 주로 방사상 또는 본질적으로 방사상 연장 방향을 구비한다. 보다 일반적으로, 각각의 점퍼(12, 13)의 제1 점퍼 암(12A, 13A) 및 제2 점퍼 암(12B, 13B) 사이에 적어도 하나가 하나 또는 그 이상의 층들(L1-L4)을 통과하기 위해 주로 방사상 또는 본질적으로 방사상 연장 방향을 구비하는 것이 충분할 수 있다. 게다가, 각각의 점퍼(12, 13)의 조인팅 부분들(12C, 13C)은 바람직하게 주로 외주부로 또는 본질적으로 외주부 연장 방향을 구비한다.

도 2 및 3에서 보여지는 바와 같이, 바람직한 실시예에 따라, 각각의 점퍼(12, 13)는 서로에 대해 외주부로 인접하고 연속하여 배치되고 상기 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F)의 그룹 주위에서 턴(turn)하도록 배치된다. 게다가, 각각의 점퍼(12, 13)의 점퍼 암들(12A, 12B 및 13A, 13B)의 각각의 쌍은 상기 제2 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F)의 개별적인 쌍에 연결된다.

바람직한 실시예에 따라, 제1 피치에 의해 구부러진 단부 부분들의 상기 그룹 주위에서 턴하는 것(turning)과 더불어, 각각의 점퍼(12)는 또한 상 단자(17)가 고정자의 슬롯들(5) 안으로 삽입된 때 고정자의 용접 면(4)으로부터 돌출된 상 단자 단부 부분(17F) 주위에서 턴한다. 그러한 경우에, 점퍼 암들(12A, 12B) 사이에 적어도 하나는 바람직하게 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 그리고 상 단자(17)의 단부 부분(17F) 주위에 통과를 위해 구부러진 점퍼 암 단부 부분(12F)(도 5)을 나타낸다.

이 예시에서, 각각의 도체 층들(L1-L4)은 제1 피치에 의해 구부러지고 서로에 대해 외주부로 그리고 연속적으로 배치된 자유단 부분들(11F)의 적어도 하나의 그룹을 포함한다(하나의 그러한 그룹은 예를 들어 두 개의 외주부로 인접한 자유단 부분들(11F)로 이루어진다). 그러나, 실시예에 따라, 적어도 하나의 층들(L1-L4)이 서로에 대해 외주부로 인접하고 연속하여 배치되고 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F)의 그룹을 포함하는 것은 충분하다. 후자의 경우에, 그러한 단부 부분들의 그룹은 바람직하게 방사상 외부 단부 층(L1)에 속한다.

게다가, 이 예시에서 각각의 점퍼(12, 13)는 자유단 부분들(11F)의 그룹 주위에서 턴하도록 배치되고, 일반적으로 방사상 외부 단부 층(L1)에 속하는 자유단 부분들(11F) 중 적어도 하나 주위에 통과하는 것이 각각의 점퍼(12, 13)에 대하여 충분하다.

게다가, 추가적인 실시예들에 따라, 점퍼 암들(12A, 12B 및 13A, 13B)은 전술된 층들(L2, L3)과 다른 도체 층들에 속하는 자유단 부분들(11F)을 연결할 수 있다. 예를 들어, 각각의 점퍼(12, 13)의 암들은 제1 및 제4 층(L1, L4)의 자유단 부분들(11F) 또는 제1 및 제3 층(L1, L3)의 자유단 부분들(11F)을 연결할 수 있다. 그러므로, 일반적으로 층들(L1-L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 연장하는 것은 각각의 점퍼(12, 13)의 양쪽의 점퍼 암들(12A, 12B 및 13A, 13B)을 위해 엄밀하게 필요한 것은 아니다. 다시 말해서, 일반적으로 각각의 점퍼(12, 13)의 점퍼 암들(12A, 12B 및 13A, 13B) 사이에 적어도 하나는 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 층들(L1-L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 연장한다.

도 7 및 8을 참조하여, 그러한 도면들은 앞선 제2 유형의 점퍼들(14, 15)의 두 개의 실시예들을 도시한다. 특히, 실시예에 따라, 제2 유형의 점퍼들(14, 15)은 각각의 두 개의 점퍼 암들, 개별적으로 14A, 14B 및 15A, 15B와 개별적인 점퍼 암들 사이에 점퍼 연결 부분(14C, 15C)을 포함한다. 예시에서, 제2 유형의 점퍼들(14, 15)은 서로 다른 형상을 구비한다. 특히,도 7 및 8에서 보여지는 바와 같이, 예시에서 점퍼들(14)은 개별적인 점퍼 암들의 형상에서 본질적으로 점퍼들(15)과 다르다.

도 2 및 3으로 다시 돌아가서, 제2 유형의 점퍼들(14, 15)이 제1 유형의 점퍼들(12, 13)의 그것과 방사상으로 반대되는 바 권선(10)의 측 상에 배치되는 것을 볼 수 있다. 다시 말해서, 본 예시에서 점퍼들(12, 13)은 방사상 외부에 배치되는 반면 점퍼들(14, 15)은 점퍼들(12, 13)에 대해 방사상 내부에 배치된다. 그러나, 실시예에 따라, 점퍼들(12, 13)의 위치들과 점퍼들(14, 15)의 위치는 또한 도면들에 도시된 것에 비해 역으로 될 수 있다. 다시 말해서, 점퍼들(12, 13)은 방사상 내부에 배치될 수 있고 점퍼들(14, 15)은 점퍼들(12, 13)에 대해 방사상 외부에 배치될 수 있다. 그러한 경우에, 점퍼들(12, 13)이 전술된 방사상 외부 단부 층(L1)의 적어도 하나의 자유단 부분(11F) 주위에서 턴하는 것보다 방사상 내부 단부 층(L4)의 적어도 하나의 자유단 부분(11F) 주위에서 턴하기 위해 배치될 수 있다는 것은 분명하다.

실시예에 따라, 제2 유형의 각각의 점퍼(14, 15)는 방사상 내부 단부 층(L4)의 두 개의 자유단 부분들에 각각 연결된 개별적인 암들(14A, 14B 및 15A, 15B)을 구비한다. 특히, 실시예에 따라, 점퍼들(14, 15)은 서로에 대해 상기 제1 피치에 의해 구부러진 자유단 부분들(11F)을 연결한다. 예시에서, 점퍼 연결 부분들(14C, 15C)은 방사상 내부 단부 층(L4)에 대해 방사상 내부로 연장된다. 특히, 도 2 및 3에서 보여지는 바와 같이, 실시예에 따라 점퍼들(14 및 15)은 서로에 대해 교차하여 배치된다. 특히, 점퍼들(15)은 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결하기 위해 방사상 내부 단부 층(L4)과 점퍼(14)의 점퍼 연결 부분(14C) 사이에 개재된 개별적인 점퍼 암을 구비하도록 배치된다. 게다가, 점퍼들(15, 15)의 연결 부분들(14C, 15C)은 바람직하게 부분적으로 서로에 대해 겹친다. 바람직한 실시예에 따라, 점퍼들(14, 15)의 교차된 배치를 허용하기 위해, 점퍼들(15)은 고정자 축(Z-Z)에 의해 통과하는 평면들의 번들(bundle)의 평면 내에 연장하는 본질적으로 "L" 형상을 구비하는 적어도 하나의 점퍼 암을 포함한다.

전술된 설명에 기초하여, 본 발명에 따른 전기 기계에서 고정자가 어떻게 전술된 목적들을 달성하게 하는지를 이해할 수 있다.

사실, 서로로부터 분리된 두 개의 원형 도체 층들의 자유단 부분들에 연결된 두 개의 점퍼 암들을 나타내는 제1 유형의 적어도 하나의 점퍼를 제공하는 사실 덕분에, 이때 그러한 점퍼는 방사상 외부 단부 층의 적어도 하나의 자유단 부분 주위에 통과하고 (또는 그것은 방사상 내부 단부 층의 적어도 하나의 자유단 부분 주위에 통과한다) 도체 층들 내에 정의된 경로 내에 연장하는 적어도 하나의 암을 구비하고, 기본적인 도체들의 자유단 부분들을 지나 축방향으로 돌출하는 점퍼를 구비하지 않고 별개의 도체 층들에 속하는 자유단 부분들 사이에 연결들을 이룰 수 있다. 이러한 방식으로 고정자 코어로부터 축방향으로 돌출하는 바 권선 부분들의 축방향 긴밀함을 유지하면서 바 권선의 연결들의 관리와 설계를 보다 유연하게 할 수 있다.

이해된 본 발명의 이론, 제조의 상세사항 및 실시예들은 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 오직 비-제한적인 예시에 의해 설명되고 도시된 것에 대하여 폭넓게 변화될 수 있다.

1: 고정자
3: 제1 면
4: 제2 면
5: 슬롯
10: 바 권선
11: 기본적인 도체
11A, 11B: 기본적인 도체 다리
11C: 기본적인 도체 연결 부분
11F: 자유단 부분
12, 13, 14, 15, 16, 17: 특별한 도체
12A, 12B, 13A, 13B: 제1 및 제2 점퍼 암
12C, 13C: 점퍼 조인팅 부분
L1, L2, L3, L4: 원형 도체 층

Claims (9)

1. 전기 기계를 위한 고정자(1)에 있어서,
   상기 고정자는,
   서로에 대해 반대되는 제1 및 제2 면(3, 4)과 상기 면들(3, 4) 사이에 연장하고 고정자 축(Z-Z) 주위에 분포되는 고정자 슬롯들(5)의 원형 어레이를 구비하는 고정자 코어; 및
   바 권선(10)을 형성하기 위해 서로에 대해 서로 연결되는 다수의 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17) 및 다수의 기본적인 도체들(11)을 포함하는 바 권선(10);
   을 포함하고,
   각각의 기본적인 도체(11)는 두 개의 기본적인 도체 다리들(11A, 11B) 및 상기 다리들(11A, 11B) 사이에 기본적인 도체 연결 부분(11C)을 포함하고, 각각의 기본적인 도체 다리(11A, 11B)는 상기 기본적인 도체 연결 부분(11C)에 연결된 단부 부분 및 반대되는 자유단 부분(11F)을 구비하고,
   상기 기본적인 도체들(11)은 상기 제2 면(4)으로부터 돌출하는 상기 자유단 부분들(11F)을 구비하여 상기 고정자 슬롯들(5) 내에 삽입되고, 상기 자유단 부분들(11F)은 방사상 외부 원형 단부 층(L1) 및 방사상 내부 원형 단부 층(L4)을 포함하는 서로에 대해 동심인 다수의 원형 도체 층들(L1, L2, L3, L4)을 정의하며,
   상기 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)은 상기 자유단 부분들(11F) 중 두 개에 각각 연결된 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B)을 구비하는 제1 유형의 점퍼(12; 13), 및 상기 점퍼 암들(12A, 12B; 13A, 13B) 사이에 점퍼 조인트 부분(12C; 13C)을 포함하고,
   상기 고정자(1)는 상기 제1 유형의 점퍼(12; 13)가 다음과 같이 배치되는 것을 특징으로 하고,
   상기 제1 및 제2 점퍼 암들(12A, 12B; 13A, 13B)이 각각 연결되는 두 개의 자유단 부분들(11F)이 서로로부터 구별된 상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4) 중 두 개에 속하고;
   상기 점퍼 조인팅 부분(12C; 13C)은 개별적으로 상기 방사상 외부 단부 층(L1) 또는 상기 방사상 내부 단부 층(L4) 중 적어도 하나의 상기 자유단 부분들(11F) 주위에 통과하기 위해, 상기 방사상 외부 단부 층(L1)에 대해 방사상 외부로 또는 상기 방사상 내부 단부 층(L4)에 대해 방사상 내부로 연장하고,
   상기 제1 및 제2 점퍼 암들(12A, 12B; 13A, 13B) 중 적어도 하나는 상기 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 연장하며,
   상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4)은 제1 피치에 의해 외주부로 구부러진 제1 세트의 자유단 부분들(11F) 및 상기 제1 피치와 다른 제2 피치에 의해 외주부로 구부러진 제2 세트의 자유단 부분들(11F)을 포함하고, 상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4) 중 적어도 하나는 서로에 대해 외주부로 인접하고 연속하여 배치된 상기 제1 피치에 의해 구부러진 그룹의 자유단 부분들(11F)을 포함하고, 상기 제1 유형의 점퍼(12; 13)는 상기 그룹의 자유단 부분들(11F) 주위에서 턴하고, 상기 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B)이 연결되는 상기 자유단 부분들(11F)은 상기 제2 피치에 의해 구부러지는, 전기 기계를 위한 고정자(1).
   
2. 제1항에 있어서,
   제1 및 제2 점퍼 암들(12A, 12B; 13A, 13B) 중 상기 적어도 하나와 다른 하나는 상기 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4) 내에 정의된 개별적인 경로 내에 연장하는 고정자(1).
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 도체 층들(L1, L2, L3, L4)은 연속적으로 그리고 상기 방사상 외부 단부 층(L1)으로부터 시작해서 상기 방사상 내부 단부 층(L4), 제1(L1), 제2(L2), 제3(L3) 및 제4(L4) 원형 도체 층까지 포함하고, 상기 제1 점퍼 암(12A; 13A)이 연결되는 상기 자유단 부분(11F)은 상기 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이에 하나에 속하고 상기 제2 점퍼 암(12B, 13B)이 연결되는 상기 자유단 부분(11F)은 상기 제2 및 제3 층(L2, L3) 사이에 다른 하나에 속하는 고정자(1).
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)은 상기 고정자 슬롯들(5) 내에 삽입되고 상기 고정자의 상기 제2 면(4)으로부터 돌출되는 상 단자 단부 부분(17F)을 구비하는 상 단자(17)를 포함하고, 상기 제1 유형의 점퍼(12; 13)는 상기 상 단자 단부 부분(17F) 주위에서 턴하고, 상기 제1 및 제2 점퍼 암(12A, 12B; 13A, 13B) 사이에 적어도 하나는 상기 개별적인 자유단 부분(11F)에 연결을 위해 그리고 상기 상 단자 단부 부분(17F) 주위에서 통과를 위해 구부러진 개별적인 점퍼 암 단부 부분(12F)을 구비하는 고정자(1).
   
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   다수의 상기 제1 유형의 점퍼들(12; 13)을 포함하는 고정자(1).
   
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 특별한 도체들(12, 13, 14, 15, 16, 17)은 상기 제1 유형의 점퍼(12; 13)에 대해 방사상으로 반대되는 바 권선(10)의 측 상에 배치된 다수의 제2 유형의 점퍼들(14; 15)을 포함하고,
   각각의 제2 유형의 점퍼(14; 15)는 두 개의 점퍼 암들(14A, 14B; 15A, 15B) 및 상기 점퍼 암들(14A, 14B; 15A, 15B) 사이에 점퍼 연결 부분(14C; 15C)을 구비하고, 각각의 제2 유형의 점퍼(14; 15)의 두 개의 점퍼 암들(14A, 14B; 15A, 15B)은 상기 다수의 층들(L1, L2, L3, L4)의 동일한 층에 속하는 상기 자유단 부분들(11F) 중 두 개에 각각 연결되고,
   다수의 상기 제2 유형의 점퍼들(14; 15)은 서로에 대해 교차되어 배치되는 고정자(1).
   
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의된 고정자(1)를 포함하는 전기 기계.
   
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의된 고정자(1)를 포함하는 전기 또는 하이브리드 구동 차량.
   

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