KR102149559B1

KR102149559B1 - 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 위상 권선 및 연결 방법

Info

Publication number: KR102149559B1
Application number: KR1020130132768A
Authority: KR
Inventors: 위에롱 왕; 빈센트 파고
Original assignee: 에머슨 일렉트릭 컴파니
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2020-08-28
Also published as: CN103812237B; US20140127056A1; MX346503B; CN203813539U; KR20140059134A; CN103812237A; US9450463B2; MX2013012758A

Abstract

3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자 및 고정자의 권선 방법이 개시되어 있다. 고정자는 중앙축을 중심으로 방사상으로 분포된 복수의 치형부와 축방향으로 대향하는 단부들을 갖는 고정자 철심 및 제1 및 제2 세트의 3개의 인접한 위상 권선을 포함한다. 제1 세트의 위상 권선들은 제1, 제2 및 제3 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향으로 랩핑함으로써 형성된다. 제2 세트의 3개의 인접한 위상 권선은 제4, 제5 및 제6 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향과는 반대쪽인 제2 방향으로 각각 랩핑함으로써 형성된다. 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선 모두는 축방향 단부들 중 하나 위에 위치된다. 제1 상호연결용 배선은 제1 치형부 상의 권선과 제4 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 제2 상호연결용 배선은 제2 치형부 상의 권선과 제5 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 제3 상호연결용 배선 및 제3 치형부 상의 권선과 제6 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 고정자는 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선을 함께 연결하는 연결부를 더 포함한다. 이 연결부는 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선이 서로 인접하여 있는 영역 내에서 상호연결용 배선들의 위치와 같은 단부 위에 위치된다.

Description

3상 다이나모 일렉트릭 머신용 위상 권선 및 연결 방법{PHASE WINDING AND CONNECTION METHODS FOR THREE PAHSE DYNAMOELECTRIC MACHINES}

본 발명은 3상 다이나모 일렉트릭 머신(dynamoelectric machine)용 위상 권선(phase winding) 및 연결 방법에 관한 것이다.

이 섹션(section)은 반드시 종래기술이 아닌 본 발명에 관한 배경 정보를 제공한다.

전동기 및 발전기와 같은 다이나모 일렉트릭 머신은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다.

전동기는 단상 전동기(single-phase motor)와 다상 전동기(polyphase motor)의 2가지 타입으로 분류될 수 있다. 단상 전동기는 단상 AC 전원에 의해 구동되는 반면에, 다상 전동기는 일반적으로 3상 AC 전원인 다상 AC 전원에 의해 구동된다. 이 개시(開示)를 위해, 비록 전동기가 주권선(main winding)과 보조/시작 권선(auxiliary/start winding)과 같은 다중 권선들을 포함하더라도, 단상 AC 전원에 의해 구동되는 전동기는 단상 전동기이다. 일부 분야에서는, 3상 전원이 전동기에서 사용하기 위해 상당히 바람직하다. 왜냐하면 3상 전원은 전동기가 보다 소형화되고, 비용 절감되고 보다 효율적으로 되는 것을 가능하게 하며 유사한 마력의 단상 전동기보다 적은 진동을 갖기 때문이다.

균형 잡힌 3상(blanced three phase)의 한 가지의 이점은 중성선(neutral wire)을 필요로 하지 않는다는 것이다. 그래서, 3개의 도선(conducting wire) 모두는 중성선 연결부(neutral connection)를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다. 많은 3상 전동기에 있어서는, 중성선 연결부는 각 위상 권선으로부터 중성선을 단일 지점에서 함께 연결함으로써 형성된다. 위상 권선이 많거나(예를 들면, 6개, 9개 또는 12개의 권선) 도선의 직경이 큰 전동기의 경우, 이러한 연결부는 크기가 커지거나 제조하기가 어렵게 되는 일이 있다. 이는, 연결부가 많은 권선을 함께 그룹화시키고 나서 권선들을 연결하기 때문이다. 또한 많은 경우에 있어서는 이러한 크기를 갖는 다수의 권선 연결은 시간 소모가 크고 고가일 수 있는 용접 또는 용융(melting)을 필요로 한다.

이 섹션은 본 발명의 일반적인 개요를 제공하며, 본 발명의 모든 범위 또는 모든 특징을 포괄하지는 않는다. 고정자(stator)는 중앙축을 중심으로 방사상으로 분포된 복수의 치형부(teeth)와 축방향의 대향 단부(opposing ends)를 갖는 고정자 철심을 포함한다. 제1 및 제2 세트의 3개의 인접한 위상 권선이 포함된다. 제1 세트의 위상 권선은 복수의 치형부 중 제1, 제2 및 제3 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향으로 랩핑(wrapping)함으로써 형성된다. 제2 세트의 3개의 인접한 권선은 복수의 치형부 중 제4, 제5 및 제6 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향과는 반대쪽인 제2 방향으로 각각 랩핑함으로써 형성된다. 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선(interconnect wire) 모두는 축방향 단부들 중 하나 위에 위치되어 위상 권선을 연결한다. 구체적으로는, 제1 상호연결용 배선은 제1 치형부 상의 권선과 제4 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 제2 상호연결용 배선은 제2 치형부 상의 권선과 제5 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 제3 상호연결용 배선은 제3 치형부 상의 권선과 제6 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있다. 고정자는 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선을 함께 연결하는 연결부를 더 포함한다. 이 연결부는 그 배선들이 서로 인접하여 있는 영역 내에서 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선과 같은 단부 위에 위치되어 있다.

본 발명의 일부 실시형태에서는, 고정자는 상호연결용 배선들과 대향하는 고정자 철심의 축방향 단부 상의 각 위상 권선으로부터 연장되어 있는 리드선(lead wire)들을 포함한다. 이 리드선들은, 고정자가 3쌍의 병렬 위상 권선을 포함하도록 함께 결합되어도 좋다. 이 실시형태들에 따라, 리드선들은 위상 권선에 결합되어 있거나 도선으로부터 형성되어도 좋다. 3쌍의 병렬 위상 권선을 갖는 실시형태에서는, 각 권선 쌍에서의 권선들 중 하나의 권선은 그 쌍에서의 다른 권선으로부터 180도 인덱스(index)되어 있어도 좋다.

상기한 고정자의 또 다른 실시형태는 제7, 제8 및 제9 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향으로부터 각각 랩핑함으로써 형성된 제3 세트의 3개의 인접한 위상 권선을 포함하여도 좋다. 이 실시형태에서는, 제4 상호연결용 배선은 제7 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있다. 제5 상호연결용 배선은 제8 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있고, 제7 상호연결용 배선은 제9 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있다. 제4, 제5 및 제6 상호연결용 배선 각각은 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선처럼 고정자의 동일 축방향 단부 위에 위치되어 있다. 제2 연결부는 제4, 제5 및 제6 상호연결용 배선을 함께 연결하며, 제3 연결부는 제2, 제3 및 제4 상호연결용 배선을 함께 연결한다. 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자의 또 다른 실시형태에서는, 고정자는 3개의 인접한 위상 권선을 갖는 적어도 3개의 동등한 세트를 포함한다. 각 세트의 3개의 인접한 위상 권선은 i) 제1 권선을 형성하기 위해 제1 방향으로의 제1 치형부, ii) 제2 권선을 형성하기 위해 제1 방향과 반대의 방향으로의 제2 치형부, iii) 제3 권선을 형성하기 위해 제1 방향으로의 제3 치형부의 주위로 랩핑하는 도선을 포함한다. 제1 상호연결용 배선은 제1 권선과 제2 권선을 연결한다. 제2 상호연결용 배선은 제3 권선으로부터 연장되어 있고, 하나의 연결부는 제1 및 제2 상호연결용 배선을 연결한다. 이 연결부는, 제1 및 제2 상호연결용 배선이 서로 축방향으로 인접하여 있는 영역 내에서 제1 또는 제2 축방향 단부들 중 하나의 단부 위에 위치되어 있다.

일부 실시형태에서는, 고정자는 외측벽(outboard wall)을 갖는 몸체부를 구비하는 단부캡(end cap)을 포함하여도 좋다. 이 단부캡은 상호연결용 배선과 같은 축방향 단부 위에 위치되어도 좋다. 상호연결용 배선의 일부는 외측벽 위에 위치되어도 좋다.

여기서 설명되는 도면들은 선택된 실시형태들만의 도시를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
도 1은 6개의 치형부를 갖는 고정자의 단면도이다.
도 2는 9개의 치형부를 갖는 고정자의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 고정자 철심의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4는 권선의 일 실시형태와 도 1의 고정자의 배선 배치 형태(wire routing configuration)의 사시도이다.
도 5는 권선의 일 실시형태와 도 2 고정자의 배선 배치 형태(wire routing configuration)의 사시도이다.
도 6은 권선의 일 실시형태와 도 2 고정자의 배선 배치 형태(wire routing configuration)의 사시도이다.
도 7은 권선의 일 실시형태와 도 2 고정자의 배선 배치 형태(wire routing configuration)의 사시도이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 고정자의 연결을 나타낸 도면이다.
도 9는 여기에 설명한 고정자들을 포함하는 스크롤 압축기의 대표적인 도시도이다.
대응하는 참조숫자들은 상기 도면의 여러 관점을 통해 대응하는 부분을 나타낸 것이다.

이하, 실시형태들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

실시형태들을 제시함으로써, 본 발명은 완벽하게 될 것이며, 해당 분야의 숙련자에게 본 발명에 대한 범위를 충분히 전달할 것이다. 많은 특정의 세부사항들은 본 발명의 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정의 구성, 장치 및 방법의 예로서 제시되었다. 이는 상기 특정의 세부사항 요구를 이용하지 않았던 해당 분야의 숙련자에게 명백해질 것이며, 그 실시형태들은 많은 다른 형태들로 실시될 수 있고 본 발명의 범위를 한정하도록 이해해서는 아니 된다. 일부 실시형태에서는, 잘 알려진 공정, 잘 알려진 장치 구조 및 잘 알려진 기술들은 상세히 설명하지 않았다.

여기서 사용된 기술용어는 특정 실시형태를 설명하기 위한 것이며, 한정하기 위한 것은 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 단수 형태들은 그 문장에서 명확히 제한하지 않는 한, 복수 형태를 포함하도록 의도될 수 있다. "포함한다", "포함하는", "갖는"의 용어들은 포괄적이며, 그러므로 진술된 특징, 정수(integers), 단계, 동작, 요소(element) 및/또는 구성의 기재를 명시하고, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계 동작, 요소, 구성 및/또는 그것들의 그룹의 기재나 부가를 막지 않는다. 여기서 설명된 방법 단계, 공정, 및 동작들은 실행(performance)의 순서로서 구체적으로 확인되지 않는 한, 설명된 특정 순서로 그 실행이 반드시 요구되는 것으로 이해해서는 아니 된다. 이는 또한 추가적이거나 대체적인 단계가 이용되어도 좋다는 것으로 이해될 수 있다.

요소나 층(layer)이 다른 요소나 층 "의 위에", "의 상에", "에 결합된", "에 접속된" 또는 "연결된"과 같이 나타낼 때, 그것은 직접적으로 상기 다른 요소나 층의 위에, 결합된, 접속된 또는 연결된 것이거나 또는 중간 요소나 층이 존재하는 것일 수 있다. 이와 대조적으로, 요소가 다른 요소나 층 "의 바로 위", "에 직접 결합된", "에 직접 접속된" 또는 "직접 연결된"과 같이 나타낼 때, 그것은 중간 요소나 층이 존재하지 않는 것이다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 용어들도 같은 식으로 해석되어야 한다(예를 들어, "사이"와 "직접적인 사이", "인접"과 "직접 인접" 등). 여기서 사용된 바와 같이, "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 제시 요소들의 어느 및 모든 조합들을 포함한다.

여기서, 제1, 제2, 제3 등의 용어들은 다양한 요소들, 구성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 용어들에 의해서 이런 요소들, 구성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들이 제한되어서는 아니 된다. 이러한 용어들은 오직 하나의 요소, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위해서 사용된다. 여기서 "제1", "제2"와 같은 용어들 및 다른 많은 용어들은 그 문맥에 의해 분명하게 지시되지 않는 한 시퀀스나 순서를 암시하지는 않는다. 그래서, 이하에 제시된 제1 요소, 구성, 영역, 층 또는 부분은 실시형태들의 사상으로부터 벗어나는 일 없이, 제2 요소, 구성, 영역, 층 또는 부분으로 일컬어질 수 있다. 여기서 "내부의", "외부의", "바로 밑에", "아래에", "낮은", "보다 위에", "위쪽에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 바와 같이, 다른 요소(들)나 특징(들)에 대하여 하나의 요소나 특징의 관계를 설명하도록 서술의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에서 묘사된 방향에 더하여 사용이나 가동 중인 장치의 다른 방향들을 포함하도록 의도될 수 있다. 예를 들면, 도면에서 장치가 뒤집혔다면, 그 때에 다른 요소나 특징의 "바로 밑에" 또는 "아래에"와 같이 기술된 요소들이 상기 다른 요소나 특징의 "보다 위에" 또는 "위쪽에"로 맞춰질 것이다. 그 결과, 도시 용어 "아래에"는 보다 위에 및 아래에의 방향 모두를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 장치는 (90도 회전 또는 다른 방향으로) 맞춰질 수 있고, 여기서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명들이 그것에 맞춰 해석된다.

여기서 사용된 바와 같이, 다상계(polyphase system)에 전기 도전체를 지정하기 위한 협약으로서 용어 "위상(pahse)", "P1", "P2" 및 "P3"의 사용은 오직 도시를 위한 것이며, 도전체들은 위상에 대한 일관적인 해석이 있는 한 다시 표기될 수 있다.

도 1 및 도 2는 2개의 고정자(100, 102)의 대표적인 단면도를 도시한 것이다. 고정자(100, 102)는 고정자 철심(104, 106)을 포함한다. 고정자 철심(104, 106) 각각은 각각 중앙축(108, 109)과 2개의 축방향 대향 단부(110, 112 및 111, 113)(도 4 내지 도 7에 도시함)를 포함한다. 복수의 치형부(114-1∼114-6 및 115-1∼115-6)는 각 고정자 중앙축(108, 109)을 중심으로 방사상으로 분포되어 있다. 각 고정자 철심(104, 106)의 경우, 각 치형부는 대략 동일한 단면적 크기 및 형상을 갖는다.

도 3은 1개의 축방향 단부 위에 위치된 단부캡(116)을 갖는 도 1의 고정자 철심(104)의 일부를 도시한 것이다. 단부캡(116)은 일반적으로 내측 치형벽(inboard tooth wall), 치형부(tooth portion)(120), 요크부(yoke portion)(122) 및 배선 배치 구조물(wire routing structures)(124)을 포함한다. 요크부(122)는 요크부(122)에 대하여 반경방향으로 내측으로 대향하는 내측벽(126) 및 요크부(122)에 대하여 반경방향으로 외측으로 대향하는 외측벽(128)을 포함한다. 배선 배치 구조물(124)들은 일반적으로는, 조립된 다이나모 일렉트릭 머신에 있어서 원하는 위치에 도선을 위치시키고 및/또는 고정 위치에 그 도선을 유지시키는 작용을 한다. 이러한 배선 배치 구조물(124)은 선택된 단부캡(116)의 종류에 따라, 내측 치형벽(128), 치형부(120), 요크부(122), 내측벽(126) 및/또는 외측벽(128) 위에 위치될 수 있다. 도 3에는 1개의 단부캡(116)만이 도시되어 있지만, 해당 분야의 통상의 기술자라면, 단부캡(116)이 단일 부품(single piece)으로 만들어지거나 다수 부품(multiple pieces)으로부터 조립될 수도 있음을 이해할 것이다. 단부캡(166)은 하나의 축방향 단부 또는 양쪽의 축방향 단부에 위치되어도 좋다. 또한 단부캡(166)이 여기서 설명한 것과 유사한 방식으로 양쪽의 고정자(100 또는 102)에 포함될 수도 있음을 이해할 것이다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 3상 다이나모 일렉트릭 머신의 위상 권선 및 연결 방법의 실시형태를 도시한 것이다. 이 도면들에서는 각 치형부에 대하여 도선 각각의 단일 루프(single loop)를 포함하는 권선들만 도시하였지만, 실제로는, 각 치형부에 대하여 도선들의 다수 루프(multiple loop)가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한 여기서 설명한 도선들 중 어떠한 것도 구리, 구리 합금, 알루니늄, 및/또는 알루미늄 합금을 포함하지만, 이것에 한정되지 않는 적절한 임의의 재료로 만들어져도 좋고, 1개 또는 2개의 도선은 다른 도선과 다른 재료로 만들어져도 좋다. 본 발명은 3개의 도선(129, 130, 131)을 사용하는 것에 대하여 설명하고 있지만, 이 3개의 도선 중 어떠한 것도 어떤 경우에 있어서는 다른 2개의 도선과 같은 도선으로 될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

도 4는 도 1에 도시한 고정자(100)의 권선 및 배선 배치 형태의 일 실시예를 도시한 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 고정자 철심(104)은 제1 축방향 단부(110)와 제2 축방향 단부(112) 및 6개의 치형부(114-1∼114-6)를 포함한다. 이후에 사용한 바와 같이, 제1 축방향 단부(110)는 선단부(lead end)(110)로 불리워질 것이며 제2 축방향 단부(112)는 반대쪽 선단부(opposite lead end)(112)로 불리워질 것이다. 제1 세트의 3개의 인접하는 위상 권선(132-1, 132-2, 132-3)은 치형부(114-1, 114-2, 114-3)를 중심으로 제1 방향으로 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다. 제2 세트의 3개의 인접하는 위상 권선(132-4, 132-5, 132-6)은 치형부(114-4, 114-5, 114-5)를 중심으로 제1 방향과는 반대의 제2 방향으로 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다. 리드선(lead wire)(134-1∼134-6)은 각각, 각 위상 권선(132-1∼132-6)의 선단부(110)으로부터 연장되어 있다. 리드선(134-1∼134-6)은 도선으로 형성되어도 좋고 또는 브레이징 또는 다른 어떤 방법에 의해 도선에 결합되어도 좋다. 제1 상호연결용 배선(136)은 권선(132-1)을 권선(132-4)에 연결한다. 제2 상호연결용 배선(138)은 권선(132-2)을 권선(132-5)에 연결한다. 제3 상호연결용 배선(140)은 권선(132-3)을 권선(132-6)에 연결한다. 일부 실시형태에서는, 상호연결용 배선(136, 138, 140)은 각각, 도선(129, 130, 131)으로 형성되어도 좋다. 이 실시예에서는, 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선(136, 138, 140)은 반대쪽 선단부(112) 위에 위치되어 하나의 연결부(142)에 의해 함께 연결된다.

중성선 연결부(142)(및 여기서 설명한 모든 중성선 연결부들)는 도선(129, 130, 131)을 각각 통과하여 상호연결용 배선(136, 138, 140)을 함께 연결하는 꼬임 연결부(splice connection)이어도 좋다. 또는, 상호연결용 배선(136, 138, 140)에 연결하는 다른 적절한 수단은 중성선 연결부(142)를 형성(예를 들면, 브레이징, 용접 또는 크림핑)하는 데 사용되어도 좋다.

도 4에 도시한 고정자(100)를 조립하는 한 가지의 방법은 각 치형부(114-1, 114-2, 114-3)의 선단부(110)에서 전기도전체(129, 130, 131)를 랩핑하기 시작하는 단계를 포함한다. 다음으로, 도선(129, 130, 131)은 권선(132-1, 132-2)을 형성하기 위해 반시계 방향으로 각 치형부(114-1, 114-2, 114-3)를 중심으로 램핑된다. 도선(129, 130, 131)을 단선(breaking)시키는 일이 없이, 그 반대쪽 선단부로부터 각 권선(132-1, 132-2, 132-3)을 빠져나온 도선은 단부캡(116)(상호연결용 배선(136, 138, 140)을 형성)의 외측벽(128)을 따라 동일 방향으로 주변으로 경유(route)되고, 각각 치형부(114-4, 114-5, 114-6)를 중심으로 시계방향으로 랩핑된다. 상호연결용 배선(136, 138, 140)이 인접하고 단부캡(116)의 외측벽(128) 위에 서로 평행하게 이어지는 위치에서, 상호연결용 배선은 연결부(142)를 통해 함께 연결되어 있다. 리드선(134-1∼134-6)은 각 위상 권선(132-1∼132-6)의 선단부(110)에 연결(또는 도선(129, 130 또는 131)으로 형성)되어 있다. 리드선(134-1)은 134-4와 함께 연결되고, 리드선(134-2)은 134-5와 함께 연결되며, 리드선(134-3)은 134-6과 함께 연결된다. 이러한 리드선의 연결은 3쌍의 병렬 권선을 형성한다. 각 권선 쌍에서의 권선들 중 하나는 180도 인덱스(index)된다.

도 5는 도 2에 도시한 고정자(102)의 권선 및 연결 구성의 일 실시예를 도시한 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 고정자 철심(104)은 제1 축방향 단부(11)과 제2 축방향 단부(113) 및 9개의 치형부(115-1∼115-9)를 포함한다. 이후에 사용하는 바와 같이, 제1 축방향 단부(111)는 반대쪽 선단부(113)로 불리워질 것이다. 본 실시형태에서는, 제1 세트의 3개의 인접한 위상 권선(144-1, 144-2, 144-3)은 치형부(115-1, 115-2, 115-3)를 중심으로 제1 방향으로 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다. 제2 세트의 3개의 인접한 위상 권선(144-4, 144-5, 144-6)은 치형부(115-4, 115-5, 115-6)를 중심으로 제1 방향과는 반대의 제2 방향으로 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다. 제3 세트의 3개의 인접한 위상 권선(144-7, 144-8, 144-9)은 치형부(115-7, 115-8, 115-9)를 중심으로 제1 방향으로 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다.

제1 상호연결용 배선(146)은 권선(144-1)을 권선(144-4)에 연결한다. 제2 상호연결용 배선(148)은 권선(144-2)을 권선(144-5)에 연결한다. 제3 상호연결용 배선(150)은 권선(144-3)을 권선(144-6)과 연결한다. 제4, 제5 및 제6 상호연결용 배선(152, 154, 156)은 권선(144-7, 144-8, 144-9)으로부터 각각 연장되어 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선쪽으로 되돌아간다. 본 실시형태에서는, 상호연결용 배선(146∼156) 모두는 반대쪽 선단부(113) 위에 위치되어 있다. 중성선 연결부들은 i) 제, 제2 및 제3 상호연결용 배선(146, 148, 150)을 연결하는 연결부(158), ii) 제, 제3 및 제4 상호연결용 배선(148, 150, 152)을 연결하는 연결부(160), iii) 제4, 제5 및 제6 상호연결용 배선(152, 154, 156)을 연결하는 연결부(162)에 의해 형성된다. 리드선(164-1∼164-9)은 각 위상 권선(144-1∼144-6)의 선단부(111)로부터 연장되어 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 그리고 여기서 설명한 각 실시형태에 대하여, 리드선과 상호연결용 배선은 위상 권선 또는 위상 권선에 연결된 개개의 와이어 피스(pieces of wire)를 형성하는 도선들로 형성되어도 좋다.

도 5의 고정자(102)를 조립하는 한 가지의 방법에 대하여는 이후에 설명한다. 도선(164-1, 164-2, 164-3)을 형성하기 위해 선단부(111)에서 각 도선(129, 130, 131)의 여분의 길이를 남겨 두고, 도선(129, 130, 131)은 권선(144-1, 144-2, 144-3)을 형성하기 위해 치형부(115-1, 115-2, 115-3)를 중심으로 반시계 방향으로 랩핑된다. 권선(144-1, 144-2, 144-3)의 랩핑은 반대쪽 선단부(113)에 위치된 각 도선으로 종결된다. 도선(129, 130, 131)을 단선시키는 일이 없이, 각 도선은 i) 그 반대쪽 선단부로부터 권선(144-1, 144-2, 144-3)을 빠져 나가고, ii) 반대쪽 선단부(113)(상호연결용 배선(146, 148, 150) 형성) 위의 치형부(115-4, 115-5, 115-6)에 인접한 위치로 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 동일 방향으로 주변으로 경유되고, iii) 각 도선이 선단부(111)(위상 권선(144-4, 144-5, 144-6)을 형성) 위에 위치될 때까지 각각 치형부(115-4, 115-5, 115-6)를 중심으로 시계방향으로 랩핑되고, iv) 선단부(111) 위의 치형부(115-7, 115-8, 115-9)에 인접한 위치로 경유되고, v) 각 도선이 반대쪽 선단부(113)(위상 권선(144-7, 144-8, 144-9)을 형성) 위에 위치될 때까지 각각 치형부(115-7, 115-8, 115-9)를 중심으로 반시계 방향으로 랩핑되며, vi) 상호연결용 배선(152, 154, 158)을 형성하는 선단부(111) 위의 치형부(115-4, 115-5, 115-6)에 인접한 위치로 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 주변으로 되돌아 경유된다.

본 실시형태에서는, 상호연결용 배선(146, 148, 150)은 외측벽(128) 위에 서로 인접하고 평행하게 있는 위치에서 연결부(158)을 거쳐 연결된다. 상호연결용 배선(148, 150, 152)은 외측벽(128) 위에 서로 인접하고 평행하게 있는 위치에서 연결부(160)를 거쳐 연결된다. 상호연결용 배선(152, 154, 156)은 외측벽(128) 위에 서로 인접하고 평행하게 있는 위치에서 연결부(162)를 거쳐 연결된다. 리드선(164-4와 164-7, 164-5와 164-8, 164-6과 164-9)은 각각, 166, 168 및 170에서 도선(129, 130, 131)을 절단함으로써 형성된다. 최종적으로, 리드선인 i) 리드선(164-1, 164-4, 164-7), ii) 리드선(164-2, 164-5, 164-8), iii) 리드선(164-3, 164-6, 164-9)은 함께 연결됨으로써, 3개 세트의 병렬 위상 권선을 형성하며, 여기서 각 위상은 그 위상의 다른 권선으로부터 120도 인덱스되는 권선을 갖는다.

도 6은 도 2에 도시한 고정자(102)의 권선 및 연결 구성의 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 실시형태에서는, 고정자(102)는 3개의 인접한 위상 권선을 갖는 적어도 3개의 동등한 세트(172, 173, 174)를 포함한다. 각 세트의 위상 권선(172, 173, 174)은 i) 권선(176-1, 176-4, 176-7)으로 된 세트(172)를 형성하기 위해 제1 방향으로 치형부(115-1, 115-4, 115-7) 주위로, ii) 권선(176-2, 176-5, 176-8)으로 된 세트(173)를 형성하기 위해 제1 방향과는 반대 방향으로 치형부(115-2, 115-5, 115-8) 주위로, iii) 권선(176-3, 176-6, 176-9)으로 된 세트(174)를 형성하기 위해 제1 방향으로 치형부(115-3, 115-6, 115-9) 주위로, 각 세트에 대해 각각 도선(129, 130, 131)을 랩핑함으로써 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 각 세트의 위상 권선(172, 173, 174)에 대하여, i) 선단부(111) 또는 반대쪽 선단부(113) 중 하나 위에 모두 위치된 제1 상호연결용 배선(178-1, 178-2, 178-3)은 각각 위상 권선(176-1과 176-2, 176-4와 176-5, 176-7과 178-8)을 연결하고, ii) 제 상호연결용 배선들과 같은 축방향 단부 위에 위치된 제2 상호연결용 배선(180-1, 180-2, 180-3)은 제1 상호연결용 배선(178-1, 178-2, 178-3)으로 되돌아가 위상 권선(1776-3, 176-6, 176-9)으로부터 각각 연장되어 있고, iii) 연결부(182-1, 182-2, 282-3)는 제1 상호연결용 배선(178-1, 178-2, 178-3)을 각각 연결한다. 리드선(184-1∼184-9) 모두는 위상 권선(176-1∼176-9)의 동일한 축방향 단부로부터 연장되어 있다. 일부 실시형태에서는, 제1 위상(184-1, 184-4, 184-7), 제2 위상(184-2, 184-5, 184-8) 및 제3 위상(184-3, 184-6, 184-9) 리드선은 그 위상의 다른 2개의 권선으로부터 120도 인덱스되는 권선을 갖는 위상으로 3개 세트의 병렬 위상 권선을 형성하기 위해 함께 연결되어도 좋다.

도 6의 고정자를 조립하는 한 가지의 방법에 대하여는 이후에 설명한다. 권선 세트(172, 173, 174)가 동일한 권선 및 연결 형태를 갖기 때문에, 권선 세트(172)의 실시예에 대하여만 설명한다. 위상 권선 세트(173, 174)가 마찬가지의 방식으로 구성되어도 좋다는 것을 이해해야 한다. 리드선(184-1)을 형성하기 위해 선단부(11)에서 각 도선(129)의 여분의 길이를 남겨두고, 도선(129)은 권선(176-1)을 형성하기 위해 치형부(115-1)를 중심으로 반시계 방향으로 랩핑된다. 위상 권선(176-1)의 랩핑은, 도선(129)이 치형부(115-1)와 치형부(115-2) 사이의 공간으로 선단부(111)로부터 연장되도록 마감처리(finishing)된다. 다음으로, 도선(129)은 제1 상호연결용 배선(178-1)을 형성하는 치형부(115-2)와 치형부(115-3) 사이의 공간으로 되돌아가 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 주변으로 경유된다. 도선(129)은 위상 권선(176-2)을 형성하기 위해 치형부(115-2) 주위로 시계방향으로 랩핑된다. 위상 권선(176-2)의 랩핑은, 도선(129)이 치형부(115-1)와 치형부(115-2) 사이의 공간으로 선단부(111)로부터 연장되도록 마감처리된다. 다음으로, 리드선(184-2, 184-3)을 형성할 수 있게 도선(129)의 여분의 길이를 남겨두고, 도선(129)은 치형부(115-2)와 치형부(115-3) 사이의 공간으로 경유되고, 위상 권선(176-3)을 형성하기 위해 치형부(115-3)를 중심으로 반시계 방향으로 랩핑된다. 위상 권선(176-3)의 랩핑은, 도선(129)이 치형부(115-3)와 치형부(115-4) 사이의 선단부(11)측 위에 위치되도록 마감처리된다. 도선(129)은 제1 상호연결용 배선(178-1)과 인접하여 평행한 위치로 되돌아가 선단부(111)(제2 상호연결용 배선(180-1)을 형성) 위의 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 주변으로 경유된다. 다음으로, 제1 및 제2 상호연결용 배선(178-1, 180-1)은 연결부(182-1)을 거쳐 연결되고 도선(129)은 리드선(184-2, 184-3)을 형성하기 위해 186에서 절단된다. 구체적으로 설명하지는 않았지만, 위상 권선 세트(173, 174)가 3개의 위상 권선으로 된 3개의 세트를 포함하고 각 권선이 그 권선 세트에서의 다른 권선으로부터 120도 인덱스되는 고정자(102)를 형성하기 위해 유사한 방식으로 구성되어도 좋다는 것을 이해해야 한다.

도 7은 도 6에서 설명한 고정자의 권선 및 연결 구성의 다른 예를 도시한 것으로, 상호연결용 배선(178, 180) 및 연결부(182)는 반대쪽 선단부(113) 위에 위치되어 있다. 본 실시형태에서는, 도선(129)은 위상 권선(176-1)을 형성하기 위해 치형부(115-1) 주위로 반시계 방향으로 랩핑된다. 위상 권선(176-1)은, 도선(129)이 반대쪽 선단부(113)로부터 연장되도록 마감처리된다. 다음으로, 도선(129)은 제1 상호연결용 배선(178-1)을 형성하는 반대쪽 선단부(113) 위의 치형부(115-1)와 치형부(115-2) 사이의 공간으로 되돌아가 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 주변으로 경유된다. 다음으로, 도선(129)은 위상 권선(176-2)을 형성하기 위해 치형부(115-2) 주위로 반시계 방향으로 랩핑된다. 위상 권선(176-2)은, 도선(129)이 선단부(111)측 위의 치형부(115-1)와 치형부(115-2) 사이의 공간으로부터 연장되도록 마감처리된다. 다음으로, 리드선(184-2, 184-3)을 형성할 수 있게 도선(129)의 여부의 길이를 남겨두고, 도선(129)은 선단부(111)측 위의 치형부(115-2)와 치형부(115-3) 사이의 공간으로 경유되고 위상 권선(176-3)을 형성하기 위해 치형부(115-3) 주위로 반시계 방향으로 램핑된다. 위상 권선(176-3)은, 도선(129)이 반대쪽 선단부(113)측 위의 치형부(115-2)와 치형부(115-3) 사이의 공간을 빠져 나가 제1 상호연결용 배선(178-1)과 인접하여 평행한 위치(제2 상호연결용 배선(180-1) 형성)로 되돌아가 단부캡(116)의 외측벽(128)을 따라 주변으로 경유되도록 마감처리된다. 최종적으로, 제1 및 제2 상호연결용 배선(178-1, 180-1)은 연결부(182-1)를 거쳐 연결된다. 구체적으로 상세히 설명하지는 않았지만, 각 위상 권선 세트(172, 173, 174)가 동일하게 권취되어 연결되어 있기 때문에, 도 7의 위상 권선 세트(173, 174)가 세트(172)와 유사한 방식으로 구성되어도 좋다는 것을 이해해야 한다.

도 8은 도 6 및 도 7에 설명한 고정자에 대한 권선 연결도를 나타낸 것이다. 도면에 도시한 바와 같이, 중성선 연결부(182-1, 182-2, 182-3)는 "플로우팅(floating)"되어 있다. 즉, 중성선 연결부는 서로 연결되어 있지 않다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 고정자를 권선하여 연결하는 하나의 이점은, 120도 떨어져 인덱스된 3개의 니들(needle)을 갖는 니들 권선기(needle winder)가 3개의 인접한 위상 권선(172, 173, 174)을 갖는 3개의 세트를 권취하는데 사용될 수도 있다는 것이다. 니들이 120도 떨어져 인덱스되어 있으면, 권선기는 제1 위상 권선 모두, 다음에 제2 위상 권선 모두, 그 다음에 제3 위상 권선 모두를 권취할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 권선(176-1, 176-4, 176-7)은 함께 권취될 수 있고, 권선(176-2, 176-5, 176-8)은 함께 권취될 수 있으며, 권선(176-3, 176-6, 176-9)는 함께 권취될 수 있다. 니들(120)을 120도 떨어져 인덱스시킴으로써, 니들 권선기가 고정자 치형부를 중심으로 도선을 고리로 만들 때 니들 권선기의 균형을 맞출 수도 있다. 균형 잡힌 니들 권선기를 이용하는 한 가지의 이점은 인접한 고정자 치형부를 한번에 랩핑하는 니들 권선기에 비하여 랩핑 속도를 증가시킬 수 있다는 것이다. 이 섹션(section)은 니들을 120도 떨어져 인덱스시킨 니들 권선기를 이용하는 이점에 대하여 설명하고 있지만, 각 위상 권선의 권선 차수(order) 및 방법이 한정되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 각 위상 권선은 개별적으로 또는 2개, 3개, 4개 등의 그룹으로 권취되어도 좋다. 어떤 경우에 있어서는, 인접한 다른 세트로부터의 위상 권선은 함께 권취되어도 좋다. 수동식 권취 및 다른 적절한 권취모터의 수단이 사용되어도 좋다.

도 9는 스크롤 압축기 조립체(800)를 예시한 것이다. 스크롤 압축기 조립체는 804에 위치되어 있는, 여기서 설명한 고정자(100, 102) 중 어느 하나를 포함하여도 좋다. 회전자(rotor)(802)는 고정자(100, 102) 내에 동축(同軸)으로 배치되어도 좋다. 스크롤 압축기 조립체(800)는 공조시스템(air conditioning system)의 냉매를 압축하는 데 이용되어도 좋다.

앞서 설명한 실시형태들이 도시 및 설명의 목적을 위해 제시되었지만, 본 발명을 확장하거나 제한하도록 의도된 것은 아니다. 특정 실시형태의 개별 요소나 특징들은 일반적으로 그 특정 실시형태에 한정되는 것은 아니지만, 비록 상세하게 도시되거나 기술되지 않았더라도 응용가능한 경우에 교환되거나 선택된 실시형태에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 그 밖에 여러 면에서 다양해질 수 있다. 그런 변형은 본 발명에서 벗어나도록 간주되어서는 아니 되며, 모든 변형들이 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되어야 한다.

Claims

3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자로서, 이 고정자는,
중앙축을 중심으로 방사상으로 분포된 복수의 치형부(teeth)를 갖는 고정자 철심;
제1, 제2 및 제3 치형부를 중심으로 도선(conducting wire)을 제1 방향으로 각각 랩핑(wrapping)함으로써 형성된 제1 세트의 3개의 인접한 위상 권선;
제4, 제5 및 제6 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향과는 반대쪽인 제2 방향으로 각각 랩핑함으로써 형성된 제2 세트의 3개의 인접한 권선;
축방향 단부(axial end)들 중 하나 위에 위치된 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선(interconnect wire)으로서, 제1 치형부 상의 권선(winding)과 제4 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있는 제1 상호연결용 배선, 제2 치형부 상의 권선과 제5 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있는 제2 상호연결용 배선 및 제3 치형부 상의 권선과 제6 치형부 상의 권선 사이로 연장되어 있는 제3 상호연결용 배선; 및
제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선을 함께 전기적으로 연결하는 연결부로서, 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선이 서로 인접하여 있는 영역 내에서 상기 상호연결용 배선들의 위치와 같은 단부 위에 위치되어 있는 연결부;
를 포함하는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제1항에 있어서,
상기 상호연결용 배선들과 대향하는 고정자 철심의 축방향 단부 상의 각 위상 권선으로부터 연장되어 있는 리드선(lead wire)들을 더 포함하고, 이 리드선들은, 고정자가 3쌍의 병렬 위상 권선을 포함하도록 함께 결합되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제2항에 있어서,
3쌍의 병렬 위상 권선의 각각에 대하여, 각 권선 쌍에서의 권선들 중 하나의 권선은 그 쌍에서의 다른 권선으로부터 180도 인덱스(index)되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제1항에 있어서,
외측벽(outboard wall)을 갖는 몸체부를 구비하는 적어도 1개의 단부캡(end cap)을 더 포함하고, 이 적어도 1개의 단부캡은 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선과 같은 축방향 단부 위에 위치되며, 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선의 일부는 상기 외측벽 위에 위치되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제1항에 있어서,
제7, 제8 및 제9 치형부를 중심으로 도선을 제1 방향으로 각각 랩핑함으로써 형성된 제3 세트의 3개의 인접한 위상 권선;
제7 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있는 제4 상호연결용 배선, 제8 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있는 제5 상호연결용 배선, 제9 치형부 상의 위상 권선으로부터 연장되어 있는 제6 상호연결용 배선;
을 더 포함하고,
제4, 제5 및 제6 상호연결용 배선 각각은 제1, 제2 및 제3 상호연결용 배선처럼 고정자의 동일 축방향 단부 위에 위치되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제5항에 있어서,
상기 상호연결용 배선들과 대향하는 고정자 철심의 축방향 단부 상의 각 위상 권선으로부터 연장되어 있는 리드선들을 더 포함하고,
이 리드선들은, 고정자가 3개 세트의 병렬 권선들을 포함하도록 함께 결합되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제2항, 제3항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 권선을 형성하는 도선은 또한 그 리드선을 형성하는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제5항에 있어서,
외측벽을 갖는 몸체부를 포함하고 제1 내지 제6 상호연결용 배선과 같은 축방향 단부 상에 위치되는 적어도 1개의 단부캡을 더 포함하고, 제1 내지 l제 상호연결용 배선의 일부는 외측벽 상에 위치되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자로서, 이 고정자는,
중앙축을 중심으로 방사상으로 분포된 복수의 치형부와 축방향으로 대향하는 제1 및 제2 단부를 갖는 고정자 철심; 및
적어도 3개의 동등한 세트의 3개의 인접한 위상 권선;
을 포함하고, 각 세트의 3개의 인접한 위상 권선은,
i) 제1 권선을 형성하기 위해 제1 방향으로의 제1 치형부, ii) 제2 권선을 형성하기 위해 제1 방향과는 반대의 방향으로의 제2 치형부, iii) 제3 권선을 형성하기 위해 제1 방향으로의 제3 치형부의 주위로 랩핑하는 도선;
제1 권선과 제2 권선 사이로 연장되어 있고 제1 축방향 단부 또는 제2 축방향 단부 중 하나 위에 위치되는 제1 상호연결용 배선;
제1 상호연결용 배선쪽으로 되돌아 제1 상호연결용 배선과 같은 축방향 단부 위에 제3 권선으로부터 연장되어 있는 제2 상호연결용 배선;
제1 및 제2 상호연결용 배선을 연결하는 연결부;
를 포함하는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제9항에 있어서,
외측벽을 갖는 몸체부를 구비하는 적어도 1개의 단부캡을 더 포함하고, 이 적어도 1개의 단부캡은 제1 및 제2 상호연결용 배선과 같은 축방향 단부 위에 위치되며, 제1 및 제2 상호연결용 배선의 일부는 상기 외측벽 위에 위치되어 있는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제9항에 있어서,
각 세트의 3개의 인접한 권선에 대하여, 제1 및 제2 상호연결용 배선은 도선으로부터 각각 형성되는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제9항에 있어서,
각각의 권선의 제1 축방향 단부로부터 연장되는 리드선을 더 포함하고, 각 세트의 3개의 인접한 권선에 대하여, 각 세트의 제1 권선으로부터 연장되는 리드선 모두는 함께 결합되고, 각 세트의 제2 권선으로부터 연장되는 리드선 모두는 함께 결합되며, 각 세트의 제3 권선으로부터 연장되는 리드선 모두는 함께 결합되는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제9항에 있어서,
각 세트의 3개의 인접한 권선에서의 제1 및 제2 상호연결용 배선은 제1 축방향 단부 위에 위치되는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제9항에 있어서,
각 세트의 3개의 인접한 권선에서의 제1 및 제2 상호연결용 배선은 제2 축방향 단부 위에 위치되는 3상 다이나모 일렉트릭 머신용 고정자.
제1항, 제5항 및 제9항 중 어느 한 항에 기재한 고정자; 및
고정자 내에 동축(同軸)으로 위치된 회전자를 포함하는 밀폐형 스크롤.