KR101815794B1

KR101815794B1 - 전기 기계를 위한 절연 구성 및 조립 방법

Info

Publication number: KR101815794B1
Application number: KR1020167001417A
Authority: KR
Inventors: 채드 주크; 커크 니트; 스콧 비트저
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2018-01-05
Also published as: US20150028716A1; US9431863B2; DE112014003478T5; WO2015017279A1; CN105393433A; KR20160021852A

Abstract

전기 기계는 코어의 단부 면들 사이에서 연장하는 복수의 치형을 구비하는 코어를 포함한다. 슬롯들은 복수의 치형 중 인접한 치형 사이에서 코어 내에 정의된다. 슬롯들은 인접한 치형의 단부 부분들 사이에서 형성된 방사상의 개구를 각각 가진다. 절연 시트는 슬롯들에 방사상의 개구들을 막도록 코어 상에 위치된다. 절연은 코어의 단부 면들을 각각 중첩되는 적어도 두 개의 이격된 원주 부재들을 가진다. 또한, 절연 시트는 원주 부재들에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들을 가진다. 축 방향 부재들은 슬롯들에 방사상의 개구들을 막도록 슬롯들 내부에 위치된다.

Description

전기 기계를 위한 절연 구성 및 조립 방법{INSULATION COMPONENT FOR AN ELECTRIC MACHINE AND METHOD OF ASSEMBLY}

본 응용은 전기 기계들의 분야, 특히 전기 기계들의 전기적인 절연에 관한 것이다.

현대의 전기 기계(electrical machine) 응용들에서 이용되는 권선들(Windings)은 예를 들어 표준-와인드(standard-wind) 구성들, S-와인드(S-wind) 구성들 또는 분할된 도체(segmented conductor) 구성들을, 포함하는 어떠한 다양한 형태들 내에 일반적으로 구성된다. S-와인드 구성들은 완벽한 권선을 형성하도록 전기 기계의 코어 부분(core portion) 내에서 다양한 슬롯들의 밖에서 부상되(wound)는 와이어의 연속적인 길이를 일반적으로 포함한다. 와이어는 코어 부분의 슬롯들 내부에 위치된 상대적으로 곧은 길이들 및 코어 부분의 단부들(ends)에서의 슬롯-내부 부분들(in-slot portions) 사이에서 연장하는 구부러진 길이들을 포함한다. 유사하게, 분할된 권선 구성 내에서, 권선들은 함께 연결된 단부들 및 슬롯-내부 부분들을 포함하는 복수의 분할된 도체들을 일반적으로 포함한다. 도체들의 슬롯-내부 부분들은 전기 기계(예를 들어, 고정자 슬롯들(stator slots))의 박판의(laminated) 코어 부분의 슬롯들 내부에 위치되고, 도체들의 단부들은 전기 기계를 위한 권선들을 형성하도록 연결된다.

전기 기계를 위해 분할된 도체들은 대게 다리들(legs) 사이에서 연장하는 굽힘부 또는 중심 U-회전(central U-turn) 및 두 다리들을 포함하는 U-모양 도체들(U-shaped conductors)의 형상으로 제공된다. 이러한 분할된 도체들은 일반적으로 다리들 사이에서 U-회전 및 두 다리들을 구비하는 U-모양의 도체들 내부로 굽혀지고(bending) 꼬여지는(twisting) 와이어 바들에 의해 야기된다. 두 다리들은 단독(alone) U-회전의 장점(virtue)에 의해 얼마간의(a number of) 고정자 슬롯들을 따라서 연장하도록 도체를 허용하는 지정된 간격(given span)에 의해 분리(separated)된다. 그 후, 도체들의 다리들은 코어의 삽입 단부(insertion end)로부터 코어의 슬롯들 내로 삽입된다. 코어의 슬롯들 내로 도체들의 삽입 후에, 굽힘 부분들(bend portions)은 코어의 다른 측부로부터 연장하는 다리 단부들 및 코어의 일 측부 상에 위치된다. 그 후, 다리들 단부들은 분할된 전체가(entire) 지정된 슬롯 간격(예를 들어, 12슬롯들)으로 연장하도록 일 방향으로 일반적으로 구부러지는 제1 다리 및 반대 방향으로 구부러지는 다른 다리를 종종 구비한, 적당한(appropriate) 위치들로 구부러질 수 있다. 마지막으로, 다리 단부들의 팁들(tips)은 와인딩들을 완성하도록 고정자의 연결 측부(connection side)에서 모두 연결된다. 이러한 연결들은 즉시 정렬되고 함께 용접되는 인접한 다리 단부들에, 점퍼 와이어들(jumper wires)을 통해서 연결되는 비 인접한 다리 단부들, 및 터미널 연결부들(terminal connections)을 포함한다. 모두, 연결된 도체들은 완전한 권선 배열(arrangement)을 형성한다.

비록 도체들이 그것들의 단부들에서 모두 연결되지만, 디자인된 권선 배열 합선(short-circuit) 및 서로 접촉(touch)하지 않는 인접한 도체들을 안정하게(ensure) 하도록 주의가 필요하다. 따라서, 전기적인 절연에는 다른 하나로부터 도체들을 전기적으로 절연하도록 도체들 상에 일반적으로 제공된다. 분할된 도체 절연 시스템(Segmented conductor insulation systems)들은 와이어 제조자(manufacturer)에 의해 노출된(bare) 구리 와이어 상에 즉시 접착되(bonded)고 응용되는 에나멜 코팅(enamel coating)을 일반적으로 포함한다. 다른 수준(grades)의 재료(materials) 및 온도 분류(classes)는 이러한 절연의 초기 층(initial layer)을 위해 이용될 수 있다. 또한, 전기 기계 제조자는 박판 적층(lamination stack) 내의 슬롯들의 벽들을 따라서 위치된 절연 슬리브(insulation sleeve) 또는 슬롯 라이너(slot liner)를 포함한다. 절연 슬리브는 코어에 대한 합선(short-circuiting)으로부터 도체들을 방지한다.

코어 슬롯들 내의 절연 슬리브들 및 도체들 상에 에나멜 코팅 추가적으로, 또한 몇몇의 권선 배열들은 절연 쐐기들(insulation wedges)을 포함한다. 절연 쐐기들은 전기 기계의 조립(assembly) 동안 슬롯들 내에서 도체들의 위치를 유지하고, 코어에 대한 합선으로부터 도체들은 더 절연하도록 코어 슬롯들로 방사상의 개구들을 가로질러 위치된다. 절연 쐐기들은 표준 와인드 구성들, S-와인드 구성들 및 분할된 도체 구성들을 포함하는, 다른 권선 구성들로 이용될(utilized) 수 있다. 그러나, 전기 기계들 내에서 이러한 절연 쐐기들의 응용은 몇몇 이러한 기계들 내에서 권선들, 도체들, 또는 코어의 디자인에 의해 문제될 수 있다. 몇몇 경우에는, 예를 들어, 도체들, 코어의 크기 또는 형상, 또는 둘 모두는 까다로운(difficult) 코어 슬롯들 내에서 절연 쐐기들의 정렬(alignment) 및 설치(installation)한다.

따라서, 높은 완전한(integrity) 절연을 제공하고 조립을 용이하게 하면서 몇몇 코어 디자인들로부터 초래된 쐐기 종이 설치 문제(wedge paper installation problem)를 피하는 전기 기계들을 위한 절연 구성들을 제공하는 것은 유용할 것이다. 만약 이러한 절연 구성이 제조자들에게 상대적으로 낮은 비용과 쉬움을 제공한다면 유용할 것이다. 또한, 만약 이러한 절연 구성이 다른 권선 구성들과 관련하여 이용될 수 있다면, 유용할 것이다.

개시된 일 실시예에 따라, 복수의 치형을 구비한 코어를 포함하는 전기 기계는 제공된다. 복수의 치형은 코어의 단부 면들 사이에서 연장하고 복수의 치형 중 인접한 치형(adjacent teeth) 사이에서 코어 내에서 슬롯들을 정의한다. 슬롯들은 인접한 치형의 단부 부분(end portions)들 사이에서 형성된 방사상(radial)의 개구를 각각 가진다. 절연 시트는 슬롯들에 방사상의 개구들을 막도록 코어 상에 위치된다. 절연 시트는 코어의 개별적인 단부 면들을 중첩되는 적어도 두 개의 이격된(spaced) 원주 부재들(circumferential members)을 가진다. 또한, 절연 시트는 원주 부재들에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들(axial members)을 가진다. 축 방향 부재들은 슬롯들에 방사상의 개구들을 막도록 슬롯들 내부로 위치된다.

방법은 전기적인 기계의 전기적으로 절연하는 코어를 위하여 제공된다. 방법은 코어에 근접하게(proximate) 절연 시트를 위치시키는 것을 포함한다. 코어는 코에 내의 슬롯들을 형성하는 복수의 치형 중 인접한 치형을 구비하는 복수의 치형을 가진다. 슬롯들은 코어의 단부 면들 사이에서 축 방향으로 연장한다. 방법은 인접한 치형의 단부 부분들 사이에서 형성된 슬롯들에 방사상의 개구들을 막도록 슬롯들 내부로 절연 시트를 삽입하는 것을 더 포함한다. 절연 시트의 적어도 두 개의 이격된 원주 부재들은 코어의 일 부분을 중첩시킨다. 원주 부재들에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들은 코어 내에서 슬롯들에 방사상의 개구들을 막는다.

상기 기술된 특징들 및 이점들, 뿐만 아니라 다른 것들은, 다음의 상세한 성명 및 첨부 도면을 참조하여 보다 쉽게 명백해질 것이다. 하나 이상의 이러한 또는 다른 유리한 특징들을 제공하는 전기 기계를 위한 절연 시트를 제공하는 것은 바람직할 수 있지만, 본원에 개시된 가르침은 그것들이 하나 이상의 상기-기술된 이점 수행하는 것과 관계없이, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 해당하는 이러한 실시예들로 연장한다.

본 명세서에 도시되어 있음.

도 1은 코에 내에 위치된 권선을 구비한 전기 기계의 코어의 일 실시예의 측면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 코어의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 코어 내의 슬롯의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 코어로부터 전기적으로 절연하는 권선을 위한 절연 시트의 측면도를 도시한다.
도 5는 도 4의 측면도의 일 부분의 확대를 도시한다.
도 6은 도 1의 코어 상에 위치된 도 4의 절연 시트의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 코어 및 절연 시트의 사시도의 일 부분의 확대를 도시한다.
도 8은 A-A선을 따라 도 7의 코어 및 절연 시트를 통하여 방사상의 단면도를 도시한다.
도 9는 전기 기계의 전기적으로 절연하는 코어의 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10 및 도 11은 도 4의 절연 시트의 대안적인 실시예들의 측면도를 도시한다.

도 1을 참조하여, 바람직한 전기 기계 코어(core; 10)는 코어 상에 위치된 권선 배열(winding arrangement; 12)과 도시된다. 도 1의 실시예에서 코어(10)는 권선 배열(12)을 통해 로터(미 도시된)에 자기력으로(magnetically) 결합되는 고정자이다. 비록 코어(10)가 도 1의 실시예에서 고정자와 같이 표현되지만, 그것은 다른 실시예들에서 인정될 것이고, 권선 배열(12)은 로터 상에 제공될 수 있다. 고정자(10)는 그곳에 형성된 복수의 슬롯들(도 2에서 도시된, slots; 16)을 구비하는 주요 몸체 부분(main body portion; 14)를 포함한다. 예를 들어 분할된 도체들(segmented conductors; 18)과 같은, 복수의 도체들은 권선 배열(12)로 형성되는 고정자(10)의 슬롯들 내에 위치된다. 절연체들(Insulators)은 코어와 전기적인 접촉(electrical contact)으로부터 도체들을 보호(shield)한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 절연체들은 예를 들어 도 4 내지 9에 관하여 아래에서 기술되는 절연 시트(insulation sheet; 40)와 같은, 슬롯들 내에서 제공되는 절연 부재를 포함한다.

도 2는 고정자 슬롯들(16) 내에서 위치된 권선들의 도체들(conductors 18) 없이 도 1의 바람직한 전기 기계 고정자 코어(stator core; 10)의 평면도를 도시한다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 고정자는 일반적으로 외부 원주 경계부(outer circumferential perimeter 22) 및 내부 경계부(inner perimeter; 20)를 구비하는 실린더 모양이다. 고정자(10)는 각각의 슬롯들(16)을 정의하는 복수의 치형(teeth; 24)의 인접한 치형을 구비한 고정자(10)의 단부 면들(도 1에 도시된, end faces; 26, 28) 사이에서 으로 연장하는 복수의 치형(24)을 가진다. 도 2의 바람직한 고정자(10) 예시는 60개의 슬롯들(16)을 가진다. 다른 실시예에서, 고정자(10)는 더 많은 슬롯들 또는 더 적은 슬롯들을 포함할 수 있다. 슬롯들(16)에 방사상의 개구들(30)은 인접한 치형의 단부 부분들(32)사이에서 내부 경계부(20)를 통해 제공되고, 슬롯들(16)의 개구들 고정자(10)의 단부 면들(26, 28)을 통해 제공된다.

도 3은 고정자 내에 위치된 분할된 도체들(18)을 구비하는 고정자의 슬롯들(16) 중 하나의 확대된 단면들 도시한다. 도 3의 바람직한 실시예에서, 분할된 도체들(segmented conductors; 18)은 직사각형의(rectangular) 단면을 가지고 네 개의 도체들은(four conductors; 18) 각각 슬롯(16) 내에서 위치된다. 다른 실시예들에서, 도체들(18)은 다른 모양을 가질 수 있고, 더 많은 또는 더 적은 도체들은 각각 슬롯(16) 내에 위치될 수 있다. 더욱이, 비록 도체들(18)이 도체들이 분할되는 것과 같이 본 원에서 도시된 바람직한 실시예에서 도시되고 기술되지만, 도체들이 표준 또는 S-와인드 구성들과 같은, 다른 권선 구성들의 일부일 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 수 있다. 본원에서 기술된 분할된 도체 배열에서, 각각의 도체(18)는 몇몇 실시예들에서 적어도 하나의 절연 층(insulation layer; 34)에 의해 슬롯(16) 내에서 이웃하는 도체들(neighboring conductors)로 부터 나누어지고, 슬롯(16)의 포면들에 근접하게 위치된 절연의 슬리브(36)에 의해 고정자(10)로부터 나누어진다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 절연 슬리브(36)는 각각의 슬롯들(16) 내의 도체들(18)을 실질적으로 둘러싸도록(surround) 위치된다.

도 4는 도 1의 고정자의 도체들(18)의 위치들을 유지하고 절연하기 위한 바람직한 절연 시트(40)의 측면도를 도시한다. 도 4의 바람직한 절연 시트(40)는 두 개의 이격된 원주 부재들(circumferential members; 42) 및 원주 부재들(42)에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들(44)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 절연 시트(40)는 더 크거나 더 작은 이격된 원주 부재들(42)을 포함할 수 있다. 아래에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 절연 시트(40)의 축 방향 부재들(44)은 절연 시트(40)가 고정자 상에 위치될 때, 고정자(10)의 슬롯들(16)로 방사상의 개구들(30)을 막도록 구성된다.

도 5는 절연 시트(40)의 특징들을 도시하도록 도 4의 측면도의 확대된 일부를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 축 방향 부재들(44)은 원주 부재들(42) 사이에서 그것의 길이들(도 4에 도시된; 45)를 따라 실질적으로 균일한(uniform) 제1 원주 너비(first circumferential width 46)를 각각 가진다. 원주 부재들(42)로 그것의 개별적인 단부들(respective ends)의 연결들 사이에서 축 방향 부재들(44)의 길이(45)는 고정자(10)으로부터 도체들(18)을 절연하는 고정자 슬롯(16)의 슬롯 축 방향 길이보다 크다. 적어도 하나의 실시예에서, 절연 시트(40)는 고정자(10) 내에 슬롯(16)이 있기 때문에, 동일한 수의(equal number of) 축 방향 부재들(44)를 포함한다.

원주 부재(42)들에 축 방향 부재들(44)의 연결에서, 축 방향 부재들(44)은 제1 원주 너비(first circumferential width; 46)보다 작은 제2 원주 너비(second circumferential width 48)를 각각 가진다. 원주 부재들(42)에 축 방향 부재들(44)의 연결에 주위(near) 축 방향 부재들(44)의 다른 너비들(46, 48)은 원주 부재(42) 및/또는 축 방향 부재의 다른 부분들에 대하여, 각각 축 방향 부재(44) 또는 부분들의 이동이 용이하게 한다. 축 방향 부재들(44)의 이동은 축 방향 부재(44)의 축에 대한 축 방향 부재의 하나 이상의 축 방향 가장자리 부분들(50)의 또는 전체 축 방향 부재(44)의 굽힘이나 회전을 포함할 수 있다. 도 5의 바람직한 실시예에서, 절연 시트(40)는 대략 1.53 대 1의 제1 원주 너비(46) 대 제2 원주 너비(48)을 가진다. 다른 실시예들에서 이러한 너비들(46, 48)의 비율은 1.53 대 1 보다 크거나 작을 수 있다.

도 5의 바람직한 실시예에서 도시된 바와 같이, 절연 시트(40)는 축 방향 부재들(44)이 휘어지거나 회전할 때, 재료 스트레스(material stress)를 줄이도록 제2 원주 너비(48)로부터 제1 원주 너비(46)로 및 원주 부재들(42)로부터 축 방향 부재들(44)로 부드러운(smooth), 아치형 전환부들(arcuate transitions; 51)을 가진다. 도 5의 실시예에서 전환부들(51)은 0.4미리미터의 반지름(radius)을 가진다. 다른 실시예들에서, 전환부들(51)의 반지름은 0.4미리미터 보다 크거나 작을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 축 방향 부재들(44)이 굽혀지거나 회전할 때 재료 스트레스를 줄이도록 아치형 전환부들(51)에 추가로 또는 아치형 전환부들(51)의 위치에 원주 부재들(42)로의 축 방향 부재들(44)의 연결 주위에 하나 이상의 슬릿들(slits)이 제공될 수 있다.

도 6 및 도 7은 고정자 상에 위치된 도 5의 바람직한 절연 시트(40)를 구비하는 도 2의 고정자(10)의 사시도를 도시한다. 슬롯들(16) 내에 위치된 절연 슬리브들(36)을 구비하는 도 6의 고정자(10)의 일부의 확대된 도면을 도시하는, 도 7에서 도시된 최선과 같이, 절연 시트(40)의 이격된 원주 부재들(42)은 치형(24)의 단부 부분들(32)과 주위에 치형(24)의 일부를 중첩시키고 고정자(10)의 단부 면들(26, 28)의 축 방향 너머로(beyond) 위치된다. 단부 면들(26, 28)의 축 방향 너머로의 원주 부재들(42)을 위치시키는 것은 절연 시트(40)의 축 방향 부재들을 내부 경계부(도 2에 도시된, 20)의 내부 방향으로 방사상의 위치로부터 내부 경계부(20)의 외부 방향으로 방사상의 위치로 고정자(10)의 슬롯들(16) 내부로 삽입될 수 있게 한다.

도 6의 바람직한 실시예에서, 축 방향 부재들(44) 중 하나 및 고정자(10)의 단부 몇들(26, 28) 주위에서 실질적으로 연장하는 절연 시트(40)의 원주 부재들(42)은 각각의 슬롯들(16) 내에 위치된다. 다른 실시예들에서, 원주 부재들(42)은 단부 면들(26, 28)의 부분에서 오직 주위로 연장할 수 있다. 단부 면들(26, 28)의 오직 일 부분 주위에서 연장하는 절연 시트(40)인 몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 추가적인 절연 시트들은(미 도시된) 절연 시트(40)와 함께 고정자(10) 상에 위치될 수 있다. 절연 시트(40) 및 하나 이상의 추가적인 절연 시트들은 단부 면들(26, 28)의 일 부분 주위에서 연장할 수 있거나 단부 면들 주위에서 실질적으로 연장할 수 있다. 예를 들어, 96 슬롯 고정자(ninety-six-slot stator)에서, 24개의(twenty-four) 축 방향 부재들을 구비하는 네 개의 다른 절연 시트들은 축 방향 부재들을 구비하는 슬롯들을 채우도록(to fill) 각각 이용될 수 있다.

도 8은 절연 시트(40)가 고정자 상에 위치될 때, 슬롯들 내부의 축 방향 부재들(44)의 배치(placement)를 도시하도록 선 A-A를 따라서 도 7의 고정자(10)의 일부를 통과하는 반지름 구역을 도시한다. 슬롯들(16)은 고정자(10) 내에서 삽입되는 도체들(18) 내부로 슬롯(16)의 부분들을 가로질러 일반적인 접촉 슬롯 너비(52)를 가진다. 슬롯들(16)에 방사상의 개구들(30)은 치형(24)의 단부 부분들(32) 사이에서 개구 너비(54)를 가진다. 도면에서 도시되는 바람직한 실시예에서, 개구 너비(54)는 축 방향 부재들(44)의 제1 원주 너비(46) 및 슬롯 너비(52) 둘 모두 보다 작다. 제1 원주 너비(46)에 대하여 개구 너비의 더 작은 크기는 절연 시트(40)가 고정자(10) 상에 위치된 후에 슬롯(16) 내부에서 축 방향 부재들(44)을 유지하도록 치형(24)의 단부 일부들(32)을 가능하게 한다. 도 8의 바람직한 실시예에서, 축 방향 부재들(44)의 제1 원주 너비(46)는 슬롯들의 슬롯 너비(52)보다 더 작게 도시된다. 다른 실시예들에서 제1 원주 너비(46)는 슬롯들(16)의 슬롯 너비(52)보다 크거나 같을 수 있다. 제1 원주 너비(46)가 슬롯 너비(52)보다 큰 실시예들 에서, 축 방향 부재(44)는 슬롯 내부로 맞춰지도록(fit) 회전하고 굽혀질 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하여, 절연 시트(40)의 원주 부재들(42)는 고정자(10)의 내부 경계부(20) 사이에서 간격을 지니며, 원주 부재들(42)는 치형(24)의 단부 부분들(32)에 주위 치형(24)을 중첩시킨다. 고정자(10)의 치형(24)을 구비한 원주 부재들(42)의 중첩의 양은 슬롯(16) 내부에서 축 방향 부재들(44)의 위치를 실질적으로 결정한다. 도 8을 참조하여, 원주 부재들(42)이 치형(24)의 단부 부분들(32)을 중첩시켜서 축 방향 부재들(44)은 내부 경계부(20) 및 개구 너비(54)로 슬롯 너비(52)의 전환부 사이에서 대략 중앙으로(midway) 위치된다. 다른 실시예들에서, 원주 부재들(42)은 치형(24)의 단부 부분들(32)에 많거나 적게 중첩될 수 있어서, 축 방향 부재들(44)은 더 나아가, 각각의, 내부 경계부(20)로부터 또는 가까이에 위치된다. 도 8에서 도시된 최고와 같이, 축 방향 부재들(44)은 치형(24)의 단부 부분들(32)을 구비한 원주 부재들(42)의 중첩의 양에 관계없이(regardless) 절연 슬리브(36)로부터 방사상의 내부 방향으로 위치된다.

도 4 내지 8의 바람직한 절연 시트(40)는 듀퐁 노멕스 페이퍼 타입 410(DuPont^TMNomex® Paper Type 410)으로 형성되고, 대략 0.127미리미터의 두께를 가진다. 다른 실시예들에서, 절연 시트(40)는 동일한 또는 다른 두께를 구비하는 다른 재료들로부터 형성될 수 있다. 이러한 대안적인 재료들은 기계적 강성(mechanical toughness), 유연성, 탄성 및 유사한(comparable) 고유 유전강도(inherent dielectric strength)을 제공하는 다른 내열 아라미드들(flame-resistant aramids)을 포함할 수 있다.

도 9에서 도시된 전기 기계의 전기적인 절연하는 코어(10)를 위한 방법(900)의 흐름 도는 도 9에서 도시된다. 아래의 설명에서, 기능 또는 동작을 수행하는 방법에 대한 참조는 기능 또는 동작을 수행하는 관련된(associated) 제조 장비(manufacturing equipment) 및 하나 이상의 사람 작동자에 관한 것이다. 방법은 권선 배열(블록 902)을 형성하도록 코어(10) 내에서 형성된 슬롯들(16) 내에 복수의 도체(18)도체를 삽입하는 것으로써 시작(begins)된다. 슬롯들(16)은 코어(10)의 단부 면들(26, 28) 상이에서 축 방향으로 연장하고, 코어(10)의 내부 경계부(20)를 통해 인접한 치형의 단부 부분들(32) 사이에서 형성된 방사상의 개구들(30)을 가진다.

도체들(18)이 슬롯(16) 내에 위치된다면(블록 902), 절연 시트(도 4 내지 8; 40)는 코어(10)의 슬롯들(16)에 방사상의 개구들(30)에 근접하게 위치된다(블록 904). 그 후, 절연 시트(40)가 코어(10) 상으로 위치되어서, 절연 시트(40)의 적어도 두 개의 이격된 원주 부재들(42)은 코어(10)의 단부 면들(26, 28)에 개별적으로 중첩되고, 원주 부재들(42)로 각각 연결된 복수의 축 방향 부재들은 슬롯들(16) 내에 위치된다(블록 906).

슬롯들(16) 내의 축 방향 부재들(44)의 위치시키는 것은 슬롯들(16) 내부에서 및 코어(10)의 내부 경계부(20)의 방사상의 내부 방향으로 제1 위치로부터 내부 경계부(20)의 방사상의 외부 방향으로 제2 위치로 일반적으로 방사상의 방향에서 축 방향 부재들(44)을 옮기는 것을 포함한다. 방사상의 개구들(30)은 축 방향 부재들(44)의 제 1 원주 너비(46)보다 작은 개구 너비(54)를 가진다. 제1 위치로부터 제2 위치로 축 방향 부재들(44)의 위치시키는 단계 동안, 축 방향 부재들(44)의 부분들 또는 전체 축 방향 부재들(44)은 더 작은- 크기의 방사상의 개구들(30)을 통하여 통과하도록 굽혀지거나, 회전한다. 절연 시트(40)가 코어 상으로 위치된다면(블록 906), 니스(varnish)와 같은, 절연 재료는 그것들의 작동환경으로부터 도체들을(18) 보호하도록 및 다른 하나로부터 및 코어(10)로부터 도체들(18)을 더 절연하도록 슬롯들(16) 내부에서 도체(18)로 적용된다(블록 908).

절연 시트의 하나 이상 실시예들의 앞서 말한 상세한 설명은 예시의 방법으로만 본 원에서 개시되었지만, 제한하는 것은 아니다. 이는 본원에 기술된 다른 특징들 및 기능들을 통합하지 않고 획득될 수 있는, 본원에서 기술된 개별적인 특징들 및 기능들의 이점이 있다는 것은 인식될 것이다. 또한, 다양한 대안들, 변형들, 변화들, 또는 상기- 개시된 실시예들과 다른 특징들 및 기능들의 개선들, 또는 그것들의 대안들이 많은 그 밖의 다른 실시예들, 시스템들 또는 적용들 내로 바람직하게 결합될 수 있는 것은 인식 될 것이다. 예를 들어, 하나의 대안적인 실시예에서, 절연 시트(도 10에 도시된, 140)는 T-모양 형상을 구비한 단일 절연 시트를 생성하도록 원주 부재(142)에 연결된 하나의 축 방향 부재(144) 및 하나의 원주 부재(142)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 하나 이상의 T-모양 절연 시트들은 코어 내의 슬롯들로 방사상의 개구들을 막도록 코어 상에 위치될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 절연 시트(도 11에 도시된, 240)는 I-모양 형상을 구비한 단일 절연 시트를 생성하도록 원주 부재들(242)에 연결된 하나의 축 방향 부재(244) 및 두 개의 이격된 원주 부재들(242)를 포함한다. T-모양 절연 시트(140)와 유사하게, 하나 이상의 I-모양 절연 시트들은 슬롯들의 방사상의 개구들을 막도록 코어 상에 위치될 수 있다. 또한, 현재 예측할 수 없거나, 미리 알지 못하는 대안들, 변형들, 변화들 또는 그것들의 개선들은 첨부된 청구범위에 의해 포함되도록 의도된 당업자들에 의해 이 후에 제작될 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구범위들의 사상이나 범위는 본 원에 포함된 실시예들의 설명에 한정되어서는 안된다.

10 : 코어
12 : 권선 배열
14 : 주요 몸체 부분
16 : 슬롯
18 : 도체
20 : 내부 경계부
22 : 외부 원주 경계부
24 : 치형
26 : 단부 면
28 : 단부 면
30 : 개구
32 : 단부 부분
36 : 슬리브
40 : 절연 시트
42 : 원주 부재
44 : 축 방향 부재
45 : 길이
46 : 제1 원주 너비
48 : 제2 원주 너비
50 : 가장자리 부분
51 : 전환부
52 : 슬롯 너비
54 : 개구 너비
140 : T-모양 절연 시트
142 : 원주 부재
144 : 축 방향 부재
242 : 원주 부재
244 : 축 방향 부재

Claims

코어의 단부 면들 사이에서 축 방향으로 연장하는 복수의 치형을 가지는 코어, 복수의 치형들 중 인접한 치형은 인접한 치형의 단부 부분들 사이에 형성되는 방사상의 개구를 구비한 슬롯을 정의함; 및
적어도 두 개의 이격된 원주 부재 및 원주 부재에 연결된 축 방향 부재를 포함하는 절연 시트, 상기 원주 부재는 방사상의 개구를 막도록 슬롯 내의 축 방향 부재를 위치시키도록 코어의 일 부분을 중첩시킴;
을 포함하고,
상기 원주 부재를 치형의 단부 부분들에 중첩시켜 축 방향 부재가 개구 너비로의 슬롯 너비의 전환부와 고정자의 내부 경계부 사이에서 중앙으로 위치되는, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
절연 시트는 원주 부재에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들을 포함하고, 각각 축 방향 부재들은 인접한 치형의 단부 부분들 사이에 형성된 개별적인 방사상의 개구들을 막도록 위치되는, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
각각의 인접한 치형은 인접한 치형의 단부 부분들의 일 부분을 따라 축 방향으로 연장하는 방사상의 면을 가지고, 절연 시트의 축 방향 부재는 축 방향 부재가 방사상의 개구를 막도록 위치될 때 인접한 치형의 방사상의 면들 사이에서 간격을 지니는, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
방사상 개구는 인접한 치형의 단부 부분들 사이의 원주 방향으로 측정된 개구 너비를 가지고,
단부 부분들로부터 이격된 위치에서의 슬롯은 인접한 치형 사이에서 원주 방향으로 측정된 슬롯 너비를 가지며,
절연 시트의 축 방향 부재는 원주 방향으로 측정된 제1 원주 너비를 가지고, 개구 너비는 슬롯 너비보다 작고 제1 원주 너비는 개구 너비보다 크며 슬롯 너비와 같거나, 작거나, 큰 것 중 하나인, 전기 기계.
제 4항에 있어서,
원주 부재 중 적어도 하나 및 축 방향 부재의 연결에서의 절연 시트의 축 방향 부재는 원주 방향으로 측정된 제2 원주 너비를 가지고, 제2 원주 너비는 축 방향 부재의 일 부분이 굽혀지거나 회전할 수 있도록 제1 원주 너비보다 작은, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
슬롯을 정의하는 인접한 치형의 표면들을 덮도록 슬롯 내에 위치되는 절연 슬리브를 더 포함하는, 전기 기계.
제 6항에 있어서,
절연 슬리브는 코어의 적어도 하나의 단부 면들을 지나쳐서 연장하고, 절연 시트의 적어도 하나의 원주 부재는 적어도 하나의 단부 면을 지나쳐서 연장하는 절연 슬리브의 일 부분을 중첩시키도록 위치되는, 전기 기계.
제 6항에 있어서,
슬롯 내에 위치된 적어도 하나의 전기 도체를 더 포함하고, 절연 슬리브는 슬롯을 정의하는 인접한 치형의 표면들로부터 적어도 하나의 전기 도체를 전기적으로 절연하는, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
절연 시트는 0.127미리미터의 두께를 가지는, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
절연 시트는 내열 아라미드 재료로 형성된, 전기 기계.
제 1항에 있어서,
원주 부재 및 축 방향 부재는 전체적으로 절연 시트를 형성하는, 전기 기계.
복수의 치형을 가지는 코어, 복수의 치형 중 인접한 치형은 코어의 단부 면들 사이에서 축 방향으로 연장하는 슬롯을 정의함; 및
제1 원주 부재 및 제1 원주 부재에 연결된 축 방향 부재를 포함하는 절연 시트, 제1 원주 부재는 슬롯 내에 위치된 축 방향 부재 및 코어의 치형을 중첩시키며,
상기 제1 원주 부재를 치형의 단부 부분들에 중첩시켜 축 방향 부재가 인접한 치형의 단부 부분들 사이에 형성되는 방사상의 개구 너비로의 슬롯 너비의 전환부와 고정자의 내부 경계부 사이에서 중앙으로 위치되는, 전기 기계.
제 12항에 있어서,
절연 시트는 제1 원주 부재에 연결된 복수의 이격된 축 방향 부재들을 포함하고, 각각의 축 방향 부재들은 복수의 인접한 치형에 의해 정의된 개별적인 슬롯들을 방사상으로 막도록 위치되는, 전기 기계.
제 13항에 있어서,
제1 및 원주 부재 및 제1 원주 부재로부터 축 방향으로 대칭되는 제2 원주 부재들은 실질적으로 코어의 단부 면들 주위에서 연장하고 복수의 이격된 축 방향 부재들 중 하나는 각각의 슬롯들 내에 위치되는, 전기 기계.
제 12항에 있어서,
절연 시트는 제1 원주 부재로부터 이격된 제2 원주 부재를 포함하고, 제2 원주 부재는 코어의 치형과 중첩되며 축 방향 부재에 연결되는, 전기 기계.
제 12항에 있어서,
인접한 치형은 원주 방향으로 단부 부분들에서 슬롯의 너비를 줄이는 단부 부분들을 각각 가지고,
축 방향 부재가 단부 부분들에서 슬롯의 너비보다 더 큰 원주 방향 내의 제1 원주 너비를 가져서 인접한 치형들의 단부 부분들은 슬롯 내부에서 축 방향 부재의 방사상으로 유지가 용이한, 전기 기계.
제 16항에 있어서,
제1 원주 부재 및 축 방향 부재의 연결에서 절연 시트의 축 방향 부재는 원주 방향으로 측정된 제2 원주 너비를 가지고, 제2 원주 너비는 축 방향 부재의 일 부분이 굽혀지거나 회전할 수 있도록 제1 원주 너비보다 작은, 전기 기계.
제 12항에 있어서,
전기 기계의 코어는 고정자 코어인, 전기 기계.
코어에 근접하게 절연 시트를 위치시키는 단계, 코어는 코어의 단부 면들 사이에서 축 방향으로 연장하는 슬롯을 정의하는 복수의 치형 중 인접한 치형을 구비하는 복수의 치형을 가짐; 및
절연 시트의 원주 부재는 코어의 치형과 중첩되고 원주 부재에 연결된 축 방향 부재는 슬롯 내에 위치되도록 슬롯 내로 절연 시트를 삽입하는 단계;
를 포함하고,
상기 원주 부재를 치형의 단부 부분들에 중첩시켜 축 방향 부재가 인접한 치형의 단부 부분들 사이에 형성되는 방사상의 개구 너비로의 슬롯 너비의 전환부와 고정자의 내부 경계부 사이에서 중앙으로 위치되는, 전기 기계의 코어를 전기적으로 절연하기 위한, 방법.
제 19항에 있어서,
적어도 하나의 전기 도체는 절연 시트가 슬롯의 내부로 방사상으로 삽입되기 전에 슬롯 내에 위치되고,
슬롯 내로 절연 시트를 삽입하는 단계는 슬롯들을 방사상으로 막는 방사상의 방향에서 개별적인 슬롯들 내로 복수의 축 방향 부재들을 삽입하는 것을 포함하며, 각각의 축 방향 부재들은 다른 하나로부터 이격되고 원주 부재에 연결되는, 방법.