KR102566840B1 - 회전 전기 기계의 코어의 슬롯들에 삽입된 코일 부재들로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하는 장치 - Google Patents

회전 전기 기계의 코어의 슬롯들에 삽입된 코일 부재들로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하는 장치 Download PDF

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Abstract

장치와 방법은 회전 전기 기계의 코어(10)의 슬롯들에 삽입된 코어 부재로부터 연장하는 전선 도체들의 단부들을 정렬하여 적어도 두 개의 전선 도체의 다수의 단부(EP1, EP2, EP3, EP4, EP5)를 용접 작업에 의해 결합시키는 것에 관한 것인데, 결합될 단부들은 코어(10)의 반경들(R1, R2)을 따라 정렬되고, 공간(S1, S2)이 상기 코어(10)의 인접한 두 개의 반경들(R1, R2) 사이에 존재한다. 이 장치 및 방법은 제1 정렬 유닛(120)을 포함하고, 이 정렬 유닛에 대해 상기 코어(10)의 제1 반경(R1)의 하나의 측부 상에 존재하는 제1 공간(S1)에 제1 부재(25)를 위치시키는 단계; 결합될 제1 단부 그룹(EP1) 및 결합될 제2 단부 그룹(EP2)으로 상기 제1 반경(R1)을 따라 정렬되도록 의도된 제1 단부 그룹 및 제2 단부 그룹 사이에 반경 방향으로 놓인 제1 위치에 제1 맞댐 부분(23', 33')을 위치시키는 단계; 상기 코어(10)의 제2 반경(R2)의 하나의 측부 상에 존재하는 제2 공간(S2)에 제2 부재(35)를 위치시키는 단계; 결합될 상기 제1 단부 그룹(EP1)과 결합될 상기 제2 단부 그룹(EP2) 사이에 반경 방향으로 놓인 제2 위치에 제2 맞댐 부분(33, 23')을 위치시키는 단계; 결합될 상기 제1 단부 그룹(EP1)을 상기 제1 맞댐 부분(23', 33')에 대해 밀기 위해 제1 푸셔(41)를 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 외측 위치에 위치시키는 단계; 결합될 상기 제2 단부 그룹(EP2)을 상기 제2 맞댐 부분(33', 23')에 대해 밀기 위해 제2 푸셔(42)를 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 내측 위치에 위치시키는 단계; 상기 제1 부재(25), 상기 제2 부재(35), 상기 제1 맞댐 부재(23', 33') 및 상기 제2 맞댐 부재(33', 23')를 상기 코어(10)의 축방향(Z, Z')으로 상대 이동시키도록 구성된 제1 수단(302, 308)을 배열하는 단계; 상기 제1 반경 방향 푸셔(41) 및 상기 제2 반경 방향 푸셔(42)를 상기 코어(10)의 반경 방향(R, R')으로 상대 이동시키도록 구성된 제2 수단을 배열하는 단계; 및 상기 제1 부재(25) 및 제2 부재(35)를 하나의 부재가 다른 부재를 향하도록 상기 코어의 원주 방향(CS, CS')으로 이동시키도록 구성된 제3 수단(100)을 배열하는 단계가 수행된다.

Description

회전 전기 기계의 코어의 슬롯들에 삽입된 코일 부재들로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하는 장치
본 발명은 회전 전기 기계의 코어의 슬롯들에 삽입된 코일 부재들로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
코일 부재에 포함된 도체 쌍들의 단부들을 함께 용접하는데 적합한 장치들 및 방법들을 사용하는 것이 본 발명의 기술 분야에서 공지되어 있다. 상기 부재들은 회전 전기 기계의 코어의 슬롯들에 삽입된다. 이러한 유형의 코일 부재들은, 본 발명의 기술 분야에서 일반적으로 "U자형 코일 부재들" 또는 "헤어핀들"이라고 하는, 포크와 같은 형상을 갖는 것들일 수 있다.
국제특허공개공보 WO 2012/119691은 U자 형상의 코일 부재들 또는 헤어핀들과 같은 코일 부재들을 함께 용접하는데 적합한 장치들 및 방법들을 개시하고 있다.
도체 쌍들을 녹이고 이에 의해 결합시키기 위하여, 용접 작업이 레이저 빔을 이용하여 혹은 저항 가열을 이용하여 수행될 수 있다. 그 결과 생성되는 연결 조인트는 특정한 기계적 및 전기적 특성들을 가질 필요가 있다.
이러한 용접 작업들을 구비하는 코어 생산을 위한 전형적인 제조 시나리오들은 자동차들의 전기 드라이브들 또는 하이브리드 드라이브들의 헤어핀 코일 부재들이 감겨 있는 권취 고정자들을 생산하기 위한 것들이다.
용적 작업들의 기본적인 요건은, 용접에 의한 연결 조인트를 생산하기 위해 도체 쌍들의 단부들에 바로 지향될 필요가 있는 레이저 빔과 같은 용접기 툴에 대한 도체 쌍들의 단부들의 정확하고 반복 가능한 위치 지정이다.
또한, 각기 다른 많은 유형들의 차량의 전기 및 하이브리드 드라이브들의 수가 일정하게 증가하는 것은 제조 시나리오가 고정자들의 구성 형태에 있어서의 변화들을 처리하도록 조정되는 것이 용이할 것을 요구한다.
따라서 용접 작업들은 용접 툴에 대해 도체 쌍들의 단부들을 위치 지정하기 위해 용이하게 조정되는 요건을 갖는다. 특히, 도체 쌍들의 단부들을 위치 지정하는 솔루션들은 고정자 유형들의 각기 다른 권취 및 크기 특성으로 인한 위치 변화들에 대처할 필요가 있다.
또한, 도체 쌍들의 단부들의 위치 지정 솔루션들은 공간을 덜 차지해야 하고 도체들의 절연을 손상시키지 않으면서 도체들에 보다 큰 보강력을 가해야만 한다. 이는 위치 지정 솔루션들을 위해 도체 쌍들의 단부들 사이에 이용 가능한 공간을 덜 제공하는 최근의 고정자들의 경우에 특히 그렇다.
또한, 이러한 고정자들의 시간당 생산량이 증가하면 용접 작업을 수행하기 위해 이용 가능한 시간이 감소될 것이 계속적으로 요구된다. 이에 따라 도체 쌍들의 단부들의 정렬을 수행할 시간이 적어진다.
본 발명의 목적은, 고품질의 권취 고정자들을 생산하기 위하여, 도체 쌍들의 단부들을 정렬함으로써 용접 툴과의 정렬이 고도의 정확성으로 일어나게 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 용접 작업을 수행하기 위한 정렬 단계 중에 그리고 그 후에 도체 쌍들의 단부들을 적절한 위치에 유지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 도체 쌍들의 다수의 단부들에 대해 신속하게 정렬을 수행하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 과도한 정렬 응력으로 도체들이 손상되는 것을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 정렬될 필요가 있는 도체 쌍들의 단부들의 크기나 위치가 다를 수 있는 각기 다르게 구성된 고정자들에 대해 정렬을 수행하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 각기 다르게 구성된 고정자들의 단부들을 정렬하는 것이 요구될 때 신속하게 조정될 수 있는 간단한 정렬용 부품들을 사용하는 데 있다.
이러한 목적들은 용접 작업에 의해 전선 도체들의 단부들을 결합시키는 회전 전기 기계의 코어의 슬롯에 삽입된 코일 부재들의 부분들로부터 연장하는 전선 도체들의 단부들을 정렬하기 위한 특허청구범위의 독립 청구항들에 따른 장치 및 방법으로 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 바람직하고 유리한 피처들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적들 및 장점들은 또한 단지 비제한적인 예들로 제공되는, 첨부 도면을 참조한, 아래의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 정렬 조립체의 실시예를 도시하는 사시도이다. 명료성을 위해 특정 부품들이 도 1에서 생략되어 있다.
도 2는 도 1의 방향(2)으로 바라보는 입면도이다.
도 3은 도 2의 중앙부 영역을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 방향(4)로 바라보는 입면도이다. 명료성을 위해 특정 부품들이 도 4에서 생략되어 있다.
도 5는 도 4의 방향(5)으로 바라보는 부분 입면도이다. 명료성을 위해 특정 부품들이 도 5에서 생략되어 있다.
도 6은 도 3의 방향(6-6)으로 바라보는 부분 단면도이다. 도 6은 도 4에서 생략된 특정 부품들을 도시하고 있다.
도 7은 도 6과 유사한 도면으로, 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 8은 도 5와 유사한 도면으로, 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 명료성을 위해 특정 부품들이 도 8에서 생략되어 있다.
도 9는 도 8과 유사한 도면이다.
도 10은 고정자의 단부를 도식적으로 도시한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 권취 코어는 용접되기 전에 쌍을 이루어 서로 인접하도록 꼬여져 있는 헤어핀(10')의 단부를 갖는 고정자(10)로 이루어진다. 축방향 축선(10")은 종방향 축선이고, 고정자(10)의 중심을 관통한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 용접이 필요한 헤어핀(10')들의 인접 단부들은 개별적으로 코어의 각각의 반경(R1, R2)을 따라 위치되는 단부 쌍들(EP1, EP2, EP3, EP4)로 간주될 수 있다.
동일한 반경 상에 존재하는 단부 쌍들의 수는 제조되는 고정자의 유형에 따라 달라진다. 도 1 내지 도 7에 도시된 현재의 예에서, 반경의 단부 쌍은 반경(R1)의 EP1 및 EP2 그리고 반경(R2)의 EP3 및 EP4와 같이 두 개이며, 도 6과 같은 도면들에 도시된 바와 같이, R1 및 R2는 축방향 축선(10") 둘레에서 인접하는 반경들이다.
용접 작업을 완수하기 위하여, 단부 쌍들(EP1, EP2, EP3, EP4)은 단부 쌍들이 속하는 특정 반경 상에, 예를 들어 (단부 쌍들 (EP1, EP2)에 대한) 반경(R1) 및 (단부 쌍들 (EP3, EP4)에 대한) 반경(R2) 상에 정확하게 위치될 필요가 있다. 또한 EP1 및 EP2와 같은 단부 쌍들은 R1과 같은 특정 반경을 따라 사전 결정된 좌표에 위치될 필요가 있다.
용접 작업은 인접한 헤어핀들의 단부들의 단자부들을 용융시켜 각각의 단부 쌍에 대해 도 5, 도 6 및 도 7에서 파선(WP1, WP2)으로 표시된 연결 조인트를 형성한다. 고정자의 최종 사용 시, 연결 조인트는 기계적 힘에 견디고 전류를 도통시켜야 한다.
상기 도면들에 도시된 실시예에서, 단부 쌍들의 단면들은 회전되지 않으면서 R1과 같은 특정 반경 상에서 배향될 필요가 있다. 따라서 EP1, EP2, EP3 및 EP4의 단면들의 사이드들은 평평한 접점을 구비함으로써, 도 4 내지 도 7에 도시된 상황과 같이, 반경들에 직교하게 배향될 필요가 있다.
또한, 헤어핀 도체들의 단부는 본 명세서의 도면들에 도시된 바와 같이 일반적으로 직사각형이지만, 단부들의 단면은 예를 들어 정사각형이거나 혹은 원형이다.
아래에서 반경(R1) 상의 단부 쌍들(EP1, EP2)과 같이 동일한 특정 반경 상에 존재하는 단부 쌍들은 도 6에 도시된 바와 같이 단부 열(RW1)이라 한다. 따라서 열의 의미는 "반경 열(radial row)"로 이해될 것이다.
도 1, 도 3, 도 4 및 도 5를 특히 참조하면, 제1 정렬 유닛(120)이 단부 열(RW1)과 같은 단부 열을 정렬하기 위한 지지 암(21)을 갖는 제1 정렬 조립체(20)를 구비한다.
특히, 제1 정렬 조립체(20)는 지지 암(21)에 의해 액추에이터(100)의 암(101)에 연결된다. 지지 암(21)은 L자 형상을 가지며 지지 암(21)의 반경 부분(21')으로부터 연장하는 연장 암들(22, 23, 24)을 구비한다. 연장 암들(22, 23, 24)은 각각 단부 부분들(22', 23', 24')을 구비한다.
도 1, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서, 측방의 단부 부분들(22', 24')은 중앙의 단부 부분(23')에 대해 반대되는 부분에 놓여져 있다.
제1 플레이트(25)는 용접 작업들을 위해 정렬될 필요가 있는 단부 열(RW1)의 단부 쌍들을 계합하기 위한 제1 정렬 조립체(20)의 제1 부재이다. 제1 플레이트(25)는 단부 부분들(22', 24')에 부착된다. 제1 플레이트(25)는 단부 부분(23')의 슬롯(23")을 관통한다. 이렇게 해서, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 단부 부분(23')이 제1 플레이트(25) 아래를 지나간다.
위에서 언급한 바와 같이, 중앙의 단부 부분(33')은 측방의 단부 부분들(32', 34')에 대해 중앙에 놓인다. 또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 단부 부분(23')이 단부 부분들(22', 24')보다 길다. 단부 부분들(22', 23', 24')은, 제1 플레이트(25)와 함께, 결합될 필요가 있는 도체의 단부 열들(RW1, RW2) 사이에 존재하는 공간(S1)에 수용되도록 그 크기가 정해진다. 단부 부분(23')은 또한 R1과 같은 동일한 반경의 EP1, EP2와 같은 단부 쌍들 사이에 존재하는 공간(S3)에 수용된다.
이 상황에서, 단부 부분(23')의 단자부는 반경(R1) 상에 그리고 그 뒤에 위치된다. 특히, 단부 부분(23')의 단자부는, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 정렬 조립체(20)에 의해 정렬될 필요가 있는 단부 쌍들(EP1, EP2)에 인접한 공간(S3)에 위치된다.
도 3, 도 6 및 도 7을 특히 참조하면, 제1 정렬 유닛(120)은 지지 암(31)을 갖는 제2 정렬 조립체(30)를 구비한다. 특히, 제2 정렬 조립체(30)는 지지 암(31)에 의해 액추에이터(100)의 암(101')에 연결된다. L자 형상을 갖는 연장 암들(32, 33, 34)이 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 지지 암(31)으로부터, 특히 이러한 지지 암(31)에 속하는 반경 부분(31')으로부터 연장한다. 연장 암들(32, 33, 34)은 각각 단부 부분들(32', 33', 34')을 구비한다.
측방의 단부 부분들(32', 34')은 중앙의 단부 부분(33')에 대해 반대되는 부분에 놓여져 있다.
제2 플레이트(35)는 제2 정렬 조립체(30)에 속하는 제2 부재이고, 또한 열(RW1)의 단부 쌍들을 계합하도록 구성된다. 제2 플레이트(35)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 단부 부분들(32', 34')에 부착된다. 제2 플레이트(35)는 단부 부분(33')의 슬롯(33")을 관통한다. 이렇게 해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 단부 부분(33')이 제2 플레이트(35) 아래를 지나간다.
위에서 언급한 바와 같이, 중앙의 단부 부분(33')은 측방의 단부 부분들(32', 34')에 대해 중앙에 놓인다. 또한 단부 부분(33')은 단부 부분들(32', 34')보다 길다. 단부 부분들(32', 33', 34')은, 제2 플레이트(35)와 함께, 열(RW1) 및, 도 6에 도시된 RW3과 같은 결합될 필요가 있는, 다른 단부 쌍들의 열 사이에 존재하는 공간(S2)에 수용되도록 그 크기가 정해진다. 단부 부분(33')은 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, R1과 같은 동일한 반경의 EP1, EP2와 같은 단부 쌍들 사이에 존재하는 공간에 수용된다.
이 상황에서, 단부 부분(33')의 단자부는 반경(R1) 상에 위치된다. 특히, 단부 부분(33')의 단자부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 정렬될 필요가 있는 단부 쌍들(EP1, EP2)에 인접하게 위치된다.
단부 부분(23')의 단자부 및 단부 부분(33')의 단자부는, 도 4, 도 5 및 도 6에서 비제한적인 예로 도시된 바와 같이, 계단식 구성을 가지고 있다. 이는, 도 6에 도시된 바와 같이, 플레이트(25)가 단부 부분(33')의 단자부 위에 위치되고 플레이트(35)는 단부 부분(23')의 단자부 위에 위치되게 할 필요가 있다. 도 4, 도 5 및 도 6에서, 단부 부분(23')은 단부 쌍(EP2)에 인접하게 도시되어 있고, 단부 부분(33')은 단부 쌍(EP1)에 인접하게 도시되어 있다. 이는 연장 암들(22, 33)이 지지 암들(21', 31')의 반경 부분들(21', 31')에 부착되는 위치로 인한 것이다. 실제로, 연장 암(23)은 연장 암(33)보다 축방향 축선(10")에 더 가깝다. 위에서 설명한 이러한 상황은 연장 암(23)이 지지 암(21')의 반경 부분에 부착되는 위치에 맞추어 연장 암(33)을 지지 암(31)의 반경 부분(31')에 부착하는 것에 의해, 그리고 연장 암(33)이 지지 암(31)의 반경 부분(31')에 부착되는 위치에 맞추어 연장 암(23)을 지지 암(21)의 반경 부분(21')에 부착하는 것에 의해 반전될 수 있다. 그 결과, 단부 부분(23')이 단부 쌍(EP1)에 인접하게 되고, 단부 부분(33')은 단부 쌍(EP2)에 인접하게 된다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 제1 정렬 유닛(120)이 반경 방향 푸시 조립체(40)를 또한 구비한다. 반경 방향 푸시 조립체(40)는 액추에이터(200)의 암들(201, 202)에 각각 연결되는 두 개의 푸셔(41, 42)를 구비한다. 푸셔들(41, 42)은 도 4에 도시된 바와 같이 L자 형상을 가진다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 푸셔(41)의 단부 부분(41')이 반경(R1) 상에 정렬되고 그리고 단부 쌍(EP1)에 인접하게 위치되는 반면, 제2 푸셔(42)의 단부 부분(42')은 반경(R1) 상에 정렬되고 그리고 단부 쌍(EP2)에 인접하게 위치된다.
도체들의 단부를 정렬하도록 작동되는 액추에이터(100)는 지지 암(21) 및 지지 암(31)을 이동시켜서 플레이트(25) 및 플레이트(35)를 고정자의 원주 방향들(CS, CS')로 서로를 향해 이동시킨다. 이러한 이동은 제1 플레이트(25)와 제2 플레이트(35)가 계합되어 단부 쌍들(EP1, EP2)을 이동시키게 한다. 이렇게 해서, 단부 쌍들(EP1, EP2)이 어떠한 오정렬도 복구하고 그 결과 도 6에 도시된 바와 같이 반경(R1) 상에 위치된다. 이는 용접을 위해 요구되는 최종 정렬 위치이다.
도 6을 참조하면, 액추에이터(200)는 단부 쌍들을 R1과 같은 반경을 따라 정확한 좌표에 정렬하도록 작동된다. 액추에이터(200)는 제1 푸셔(41) 및 제2 푸셔(42)의 이동을 제공함으로써 단부 부분(41') 및 단부 부분(42')이 코어의 반경 방향(R, R')로 서로를 향해 이동하게 한다. 또한 이러한 이동은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 단부 쌍들(EP1, EP2)이 단부 부분(33')의 단자부 및 단부 부분(23')의 단자부와 각각 계합되게 한다.
이렇게 해서, 단부 쌍들(EP1, EP2)이, 용접 작업을 수행하도록 레이저 빔(LB)을 적용하기 위해 요구되는 것과 같은, 반경(R1) 상의 요구되는 좌표에 정확하게 위치될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액추에이터들(100, 200)은 지지 플레이트(300)에 고정된다. 지지 플레이트(300)는 지지 플레이트(300)를 방향들(X, X')로 이동시킬 수 있는 액추에이터(301)의 단부에 고정된다. 액추에이터(301)는 액추에이터(302)에 고정된다. 액추에이터(302)는 방향들(Z, Z')로 이동할 수 있다. 액추에이터(302)는 액추에이터(302)를 고정자의 원주 방향들(CS, CS')로 이동시킬 수 있는 캐리지(303)에 고정된다. 캐리지(303)는 명료성을 위해 도시되지 않은 액추에이터에 의해 원주 방향들(CS, CS')로 이동하도록 가이드들(303', 303") 위에서 주행한다. 액추에이터는 원형 랙(304)과 계합된다.
가이드들(303', 303")은 원형 궤적들을 갖는데, 고정자(10)가 제1 정렬 유닛(120)에 대해 위치된 때에 이 원형 궤적들의 중심은 고정자(10)의 축방향 축선(10")에 위치한다. 액추에이터들(301, 302)은 방향(X, X')이 고정자(10)의 축방향 축선(10")과 교차하도록 캐리지(303)에 대해 위치된다. 이렇게 해서, 방향들(X, X')은 열들(RW1, RW3)의 R1 및 R2와 같은 반경들과 평행하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 정렬 유닛(120)에 대해 위치될 필요가 있는 고정자(10)는 컨베이어(310)에 의해 이동되는 이송 팰릿(305) 위에서 진행할 수 있다. 구체적으로, 고정자(10)는 고정자(10)를 플랫폼(307) 위에서 운반하는 이송 팰릿(305)을 지지하는 것에 의해 제1 정렬 유닛(120)에 대해 위치된다. 실제로, 팰릿(305)이 컨베이어(310)의 컨베이어 트랙들(306, 306') 위에 안착될 때 플랫폼(307)이 이송 팰릿(305)과 계합될 수 있다. 플랫폼(307)이 방향(Z')으로 이동하면 이송 팰릿(305)이 컨베이어 트랙들(306, 306')로부터 들어 올려져 이송 팰릿(305)이 도 2에 도시된 상승 위치로 보내진다. 이러한 이동은 샤프트(309)를 방향(Z')으로 이동시키는 선형 액추에이터일 수 있는 액추에이터(308)에 의해 행해질 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 위치에서, 샤프트(309)는 모터 및 트랜스미션(311)에 의해 축방향 축선(10") 둘레로 회전될 수 있다. 이러한 회전은 플랫폼(307)을 회전시키고, 이에 의해 이송 팰릿(305)을 고정자(10)와 함께 축방향 축선(10") 둘레로 회전시킨다.
이렇게 해서, 지지 플레이트(300)는 원주 방향들(CS, CS') 및 방향들(X, X')로의 이동들을 달성하도록 평면에서 두 개의 자유도로 이동될 수 있고, 이러한 이동들은 고정자의 축방향 축선(10") 둘레의 이동 및 고정자의 반경 방향들(R, R')로의 이동에 각각 상응한다.
액추에이터(302)가 방향(Z)로 이동하게 명령하는 것에 의해, 도 6에 도시된 정렬 상태에 도달할 준비를 위해 지지 플레이트(300)가 고정자(10)를 향해 이동하여 제1 플레이트(25) 및 제2 플레이트(35)를 공간(S1, S2)에 그리고 단부 부분들(41', 42')을 고정자(10)에 인접하게 위치시킬 수 있다.
액추에이터(302)가 방향(Z')로 이동하게 명령하는 것에 의해, 제1 플레이트(25) 및 제2 플레이트(35)를 공간(S1, S2)으로부터 제거하고 단부 부분들(41', 42')을 고정자(10)로부터 멀어지게 하기 위하여 지지 플레이트(300)가 고정자(10)로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 이는 모터 트랜스미션(311)에 의해 고정자(10)를 회전시켜 EP3, EP4와 같은 다른 단부 쌍들의 정렬을 위해 S1, S2와 같은 추가 공간에 위치시키는 것을 가능하게 할 것이다.
도 7은 연장 암(23) 및 단부 부분(23')의 단자부만 단부 쌍들(EP1, EP2) 사이에 있는 그리고 이들에 인접한 공간(S3)에 위치되도록 존재하는 제2 실시예를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 단부 부분(41')과 단부 부분(42')이 고정자의 반경 방향으로 서로를 향해 이동함으로써 정렬 상태에 도달하면 단부 부분(23')은 단부 쌍들(EP1, EP2)에 의해 계합된다.
도 1 및 도 3은 액추에이터(400) 및 액추에이터(500)를 지지하기 위한 제2 지지 플레이트(600)로 이루어지는 제2 정렬 유닛(420)의 존재를 나타낸다. 액추에이터(400)는 정렬을 위한 제1 정렬 유닛(120)의 플레이트들(25, 35)과 같은 툴 부재들을 추가 단부 쌍의 열들의 방향들(CS, CS')로 이동시킨다. 액추에이터(500)는 추가 단부 열들의 고정자의 반경 방향으로의 정렬을 위해 푸셔들(41, 42)과 같은 툴 부재들을 이동시킨다. 지지 플레이트(600)는 제2 지지 플레이트(600)를 이동시키기 위한, 명료성을 위해 도시되지 않은, 제2 조립체에 의해 방향들(X, X', Z, Z')로 이동될 수 있다. 이 제2 조립체는 301, 302와 같은 액추에이터들 및 303과 같은 캐리지를 구비한다. 이 제2 조립체의 캐리지는 캐리지(303)에 인접한 가이드들(303', 303") 위에서 주행할 수 있다.
명료성을 위해, 아래에서 필요한 경우, 제1 정렬 유닛(120)의 플레이트들(25, 35) 및 푸셔들(41, 42)을 제1 정렬 툴이라 하고, 제2 정렬 유닛(420)의 유사한 부재들은 제2 정렬 툴이라 한다.
정렬 작업들을 위해 낭비되는 시간을 줄이기 위하여, 지지 플레이트(300)는 제1 정렬 툴을 이용한 용접 중에 단부 열을 정렬하는 임시 스테이지에 정지되어 있을 수 있다. 같은 시간에, 달리 말하면, 동시에, 지지 플레이트(600)가 다음 정렬을 위해 방향(CS)으로 이동하여 제2 정렬 툴을 위치시키는 상태에 있을 수 있다.
후속해서, 지지 플레이트(600)가 용접을 위해 다음 정렬 상태에 있을 수 있고, 반면 지지 플레이트(300)는 방향(CS)으로 이동하여 제1 정렬 툴을 위치시키는 상태에 있을 수 있다. 달리 말하면, 제1 정렬 유닛(120)과 제2 정렬 유닛(420)은 서로 번갈아서 이동하고 정렬한다.
도 10을 참조하면, 제1 정렬 유닛(120)이 용접을 위해 정렬될 인접한 단부 열들의 제1 각도 섹터(ST1)에 할당될 수 있고, 제1 정렬 유닛(420)은 용접을 위해 정렬될 인접한 단부 열들의 제2 각도 섹터(ST1)에 할당될 수 있다. 두 각도 섹터들(ST1, ST2)은 고정자(10)의 축방향 축선(10") 둘레에서 서로 인접할 수 있다. 도 10에서, 인접한 열들이 각도 섹터들(ST1, ST2)의 반경들의 파선으로 도시되어 있다. 반경들은 축방향 축선(10")을 향해 수렴한다.
각도 섹터들(ST1, ST2)의 단부 열들 전부의 용접을 달성하기 위해, 레이저 시스템(LS)이 레이저 빔(LB)의 정류 거울 편위 또는 반사(commutated mirror deviation or reflection)를 이용하는 스캐너 솔루션을 이용하는 것에 의해 레이저 빔(LB)을 제1 각도 섹터(ST1)의 단부 쌍들로부터 제2 각도 섹터(ST2)의 단부 쌍들로 이동시킨다.
용접 작업들이 ST1, ST2와 같은 두 각도 섹터에 대해 완료되고 나면, 즉 제1 정렬 유닛(120) 및 제2 정렬 유닛(420)이 두 각도 섹터(ST1, ST2)의 단부 열들의 정렬을 완료하고 나면, 고정자(10)가 도 2의 모터 및 트랜스미션(311)에 의해 중앙 축선(10") 둘레로 회전되어 두 개의 다른 각도 섹터(ST3, ST4)를 제1 정렬 유닛(120) 및 제2 정렬 유닛(420)에 대해 위치시킬 수 있다. 따라서 제1 정렬 유닛(120)이 ST3로 지시된 각도 섹터의 단부 열들에서 정렬을 수행할 것이고, 반면 제2 정렬 유닛(420)은 ST4로 지시된 각도 섹터의 단부 열들에서 정렬을 수행할 것이다.
두 각도 섹터들을 한 번에 처리하고 추가 각도 섹터들을 정렬하도록 인덱싱하는 것은 고정자의 단부 열들 전두가 용접될 때까지 반복될 수 있다. 이렇게 해서, 레이저 시스템(LS)은 정지되어 있고, 단지 레이저 빔(LB)이 두 각도 섹터에서 용접하도록 스캐닝 솔루션에 의해 이동될 수 있다.
만일 정렬을 위해 이용 가능한 시간이 충분히 길면, 고정자(10)의 모든 단부 열들을 정렬하는 데에 120과 같은 단 하나의 정렬 유닛이면 충분할 수 있다. 이 경우, 제1 툴들에 의한 정렬을 위해 추가 단부 열들을 위치시키는 캐리지(303)의 이동이 도 2의 모터 및 트랜스미션(311)을 이용하여 고정자(10)를 축방향 축선(10") 둘레로 회전시키는 것에 의해 대체될 수 있는 실시예가 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 액추에이터(302)는 캐리지(303) 대신 고정 구조물에 의해 지지될 수 있다.
또한, 대안적인 실시예에서, 액추에이터(302)가 생략될 수 있고, 제1 정렬 툴 및 제2 정렬 툴을 위치시키기 위한 방향들(Z, Z')로의 이동이 도 2의 선형 액추에이터일 수 있는 액추에이터(308)를 이용하여 방향들(Z, Z')로 고정자(10)를 이동시키는 것에 의해 얻어질 수 있다.
지지 플레이트들(300, 600)의 방향(X, X')으로의 이동들은 전형적으로 제1 정렬 툴 및 제2 정렬 툴을 고정자(10)의 축방향 축선(10")으로부터 서로 다른 반경 방향 거리들에 위치시키기 위해 요구된다. 이는 서로 다른 구성 형태의 고정자에 대해 단부 쌍들의 위치를 변경할 때 제1 정렬 툴 및 제2 정렬 툴의 반경 방향 위치가 서로 달라야 할 필요가 있는 상황이다. 이와 같이 위치가 서로 달라야 하는 요건은 지지 플레이트(300)의 액추에이터 및 정렬 유닛(420)의 캐리지의 액추에이터에 대해 서로 다른 회전 각도들을 프로그래밍하는 것에 의해 달성될 수 있다. 또한 서로 다른 회전 각도는 용접될 섹터들을 변경하기 위해 고정자를 축방향 축선(10") 둘레로 지속적으로 회전시키는 모터 및 트랜스미션(311)에 대해 사용될 수 있다.
앞에서 설명한 액추에이터들 및 모터들은 도 1에 도시된 제어부(700)에 의해 제어되고 구동될 수 있다. 액추에이터들 및 모터들은 명령 및 전력 라인들(701)을 통해 제어부(700)에 연결될 수 있다. 제어부(700)는 고정자의 크기 및 용접을 위해 정렬될 단부 쌍들의 위치가 변경될 때 액추에이터들 및 모터들의 서로 다른 이동들을 달성하도록 프로그래밍될 수 있다.
도 8 및 도 9는 고정자(10)가 R1과 같은 반경을 따라 정렬될 세 개의 단부 쌍(EP1, EP2, EP5)을 구비하는 상황을 도시한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 정렬을 위해 단부 쌍들을 단부 부분들(23', 33')의 단자부에 대해 밀도록 위하여 제1 푸셔의 단부(41') 및 제2 푸셔의 단부(42')가 단부 쌍들(EP1, EP2, EP5) 사이에 위치되게 하도록 푸셔들(41, 42)의 구성 형태가 역L자 형상을 가질 필요가 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 상황에서, 두 개의 단부 쌍(EP1, EP2)이 도 8에 도시된 바와 같이 먼저 정렬되고 용접될 수 있다. 두 개의 단부 쌍(EP1, EP2)은 용접에 요구되는 정렬을 위해 단부 부분들(23', 33')의 단자부에 대해 밀릴 수 있다. EP1과 EP2를 용접한 후에, 단부 쌍(EP5)의 정렬이 일어날 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 단부 쌍(EP5)을 정렬하도록 지지 플레이트(300)를 방향(X'), 즉 고정자(10)의 축방향 축선(10")을 향해 이동시키는 것에 의해 플레이트들(25, 35)이 반경 방향으로 이동되어 있다. 또한, 푸셔들(41, 42)이 도 9에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 이동되어 있다.
단부 쌍(EP5)의 반경 방향 정렬을 위해 푸셔들(41, 42)의 이동을 발생시킬 때, 비록 액추에이터(200)가 제1 푸셔(41)를 이동시키도록 하는 명령이 주어지면 제2 푸셔(42)이 반경 방향으로 자유롭게 이동할 수 있지만, 제2 푸셔(42)는 단부 쌍(EP5)을 밀지 않는다. 이러한 상황에서, 단부 쌍(EP5)은 단부 부분(33')의 단자부에 대해 밀려서 도 9에 도시된 바와 같은 정렬 상태에 이르게 된다.
당연히, 본 발명의 원리를 침해함이 없이, 실시예들 및 세부 구성들이 순전히 비제한적인 예로 설명하고 도시한 것들로부터 특허청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 광범위하게 변형될 수 있다.

Claims (20)

  1. 회전 전기 기계의 코어(10)의 슬롯들에 삽입된 코일 부재로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하여 2개의 전선 도체의 단부들을 결합시키는 장치로, 결합될 상기 단부들이 상기 코어(10)의 반경들(R1, R2)을 따라 정렬되도록 의도되고, 상기 코어(10)의 인접한 두 개의 반경들 사이에 공간이 존재하도록 구성된 장치에 있어서,
    상기 장치가 적어도 하나의 제1 정렬 유닛(120)을 포함하고, 상기 제1 정렬 유닛은
    - 코어의 제1 반경(R1)의 하나의 측부 상에 존재하는 제1 공간(S1)에 위치되도록 구성된 제1 플레이트(25);
    - 제1 위치에 위치되도록 구성된 제1 단부 부분(23')으로, 제1 위치는 반경 방향으로 결합될 단부들의 제1 단부 쌍(EP1) 및 결합될 단부들의 제2 단부 쌍(EP2) 사이에 놓이고, 상기 제1 단부 쌍(EP1) 및 상기 제2 단부 쌍(EP2)은 상기 제1 반경(R1)을 따라 정렬되도록 의도된, 상기 제1 단부 부분(23');
    - 상기 제1 반경(R1)의 반대쪽 측부 상에 존재하는 제2 공간(S2)에 위치되도록 구성된 제2 플레이트(35);
    - 제2 위치에 위치되도록 구성된 제2 단부 부분(33')으로, 제2 위치는 반경 방향으로 상기 제1 단부 쌍(EP1)과 상기 제2 단부 쌍(EP2) 사이에 놓인, 상기 제2 단부 부분(33');
    - 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 외측 위치에 놓이고, 상기 제1 단부 쌍(EP1)을 상기 제1 단부 부분(23')에 대해 밀도록 구성된 제1 푸셔(41);
    - 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 내측 위치에 놓이고, 상기 제2 단부 쌍(EP2)을 상기 제2 단부 부분(33')에 대해 밀도록 구성된 제2 푸셔(42);
    - 상기 제1 플레이트(25), 상기 제2 플레이트(35), 상기 제1 단부 부분(23') 및 상기 제2 단부 부분(33')를 상기 코어(10)의 축방향(Z, Z')으로 상대 이동시키도록 구성된 제1 액추에이터(302, 308);
    - 상기 제1 푸셔(41) 및 상기 제2 푸셔(42)를 상기 코어(10)의 반경 방향(R, R')으로 상대 이동시키도록 구성된 제2 액추에이터(200); 및
    - 상기 제1 플레이트(25) 및 제2 플레이트(35)를 하나의 플레이트가 다른 플레이트를 향하도록 상기 코어의 원주 방향(CS, CS')으로 이동시키도록 구성된 제3 액추에이터(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 액추에이터(200) 및 상기 제3 액추에이터(100)를 코어(10)의 반경 방향(R, R')으로 이동시키도록 구성된 제4 액추에이터(301)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 액추에이터(200) 및 상기 제3 액추에이터(100)를 코어(10)의 축방향 축선(10") 둘레로 상대 이동시키도록 구성된 제5 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 플레이트(25) 및 상기 제1 단부 부분(23')이 제1 암(21)에 의해 상기 제3 액추에이터(100)에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 플레이트(35) 및 상기 제2 단부 부분(33')이 제2 암(31)에 의해 상기 제3 액추에이터(100)에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 플레이트(25) 및 상기 제1 단부 부분(23')이 상기 제1 암(21)으로부터 상기 코어(10)의 축방향 축선(10")과 평행한 방향으로 연장하고, 제1 단부 부분(23')이 상기 제1 플레이트(25)를 가로지르는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 창구항 5에 있어서,
    상기 제2 플레이트(35) 및 상기 제2 단부 부분(33')이 제2 암(31)으로부터 상기 코어(10)의 축방향 축선(10")과 평행한 방향으로 연장하고, 제2 단부 부분(33')이 상기 제2 플레이트(35)를 가로지르는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 정렬 유닛(120)이, 결합되도록 인접해 있고 그리고 상기 코어(10)의 제1 각도 섹터(ST1)에 있는 다수의 단부 쌍을 정렬하기 위해 상기 코어(10) 둘레에 위치되도록 구성되고,
    상기 장치가, 결합되도록 인접해 있고 그리고 상기 코어(10)의 제2 각도 섹터(ST2)에 있는 다수의 단부 쌍을 정렬하기 위해 상기 코어(10) 둘레에 위치되도록 구성된 제2 정렬 유닛(420)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 회전 전기 기계의 코어(10)의 슬롯들에 삽입된 코일 부재로부터 연장하는 전선 도체들을 정렬하여 2개의 전선 도체의 단부들을 결합시키는 방법으로. 결합될 상기 단부들이 상기 코어(10)의 반경들(R1, R2)을 따라 정렬되도록 의도되고, 상기 코어(10)의 인접한 두 개의 반경들 사이에 공간이 존재하도록 구성된 방법에 있어서,
    상기 방법이 하나의 제1 정렬 유닛(120)을 제공하는 것과 연관되고, 제1 정렬 유닛에 대해 아래의 단계들이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    - 상기 코어(10)의 제1 반경(R1)의 하나의 측부 상에 존재하는 제1 공간(S1)에 제1 플레이트(25)를 위치시키는 단계;
    - 결합될 단부들의 제1 단부 쌍(EP1) 및 결합될 단부들의 제2 단부 쌍(EP2)으로 상기 제1 반경(R1)을 따라 정렬되도록 의도된 제1 단부 쌍 및 제2 단부 쌍 사이에 놓인 제1 위치에 제1 단부 부분(23')을 위치시키는 단계;
    - 상기 코어(10)의 제2 반경(R2)의 하나의 측부 상에 존재하는 제2 공간(S2)에 제2 플레이트(35)를 위치시키는 단계;
    - 상기 제1 단부 쌍(EP1)과 상기 제2 단부 쌍(EP2) 사이에 놓인 제2 위치에 제2 단부 부분(33‘)을 위치시키는 단계;
    - 상기 제1 단부 쌍(EP1)을 상기 제1 단부 부분(23')에 대해 밀기 위해 제1 푸셔(41)를 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 외측 위치에 위치시키는 단계;
    - 상기 제2 단부 쌍(EP2)을 상기 제2 단부 부분(33')에 대해 밀기 위해 제2 푸셔(42)를 상기 코어(10)에 대해 반경 방향 내측 위치에 위치시키는 단계;
    - 상기 제1 플레이트(25), 상기 제2 플레이트(35), 상기 제1 단부 부분(23') 및 상기 제2 단부 부분(33')를 상기 코어(10)의 축방향(Z, Z')으로 상대 이동시키도록 구성된 제1 액추에이터(302, 308)를 배열하는 단계;
    - 상기 제1 푸셔(41) 및 상기 제2 푸셔(42)를 상기 코어(10)의 반경 방향(R, R')으로 상대 이동시키도록 구성된 제2 액추에이터(200)를 배열하는 단계; 및
    - 상기 제1 플레이트(25) 및 제2 플레이트(35)를 하나의 플레이트가 다른 플레이트를 향하도록 상기 코어의 원주 방향(CS, CS')으로 이동시키도록 구성된 제3 액추에이터(100)를 배열하는 단계.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 액추에이터(200) 및 상기 제3 액추에이터(100)를 코어(10)의 반경 방향(R, R')으로 이동시키도록 구성된 제4 액추에이터(301)를 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 액추에이터(200) 및 상기 제3 액추에이터(100)를 코어(10)의 축방향 축선(10") 둘레로 상대 이동시키도록 구성된 제5 액추에이터를 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 플레이트(25) 및 상기 제1 단부 부분(23')이 제1 암(21)에 의해 상기 제3 액추에이터(100)에 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 플레이트(35) 및 상기 제2 단부 부분(33')이 제2 암(31)에 의해 상기 제3 액추에이터(100)에 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    제1 플레이트(25) 및 제1 단부 부분(23')이 제1 암(21)으로부터 코어(10)의 축방향 축선(10")과 평행한 방향으로 연장하고, 제1 단부 부분(23')이 제1 플레이트(25)를 가로지르도록 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 창구항 13에 있어서,
    제2 플레이트(35) 및 제2 단부 부분(23', 33')이 제2 암(31)으로부터 코어(10)의 축방향 축선(10")과 평행한 방향으로 연장하고, 제2 단부 부분(33')이 제2 플레이트(35)를 가로지르도록 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    - 결합되도록 인접해 있고 그리고 상기 코어(10)의 제1 각도 섹터(ST1)에 있는 다수의 단부를 정렬하기 위해 상기 제1 정렬 유닛(120)을 코어(10) 둘레에 위치시키는 단계; 및
    - 결합되도록 인접해 있고 그리고 코어(10)의 제2 각도 섹터(ST2)에 있는 다수의 단부를 정렬하기 위해 제2 정렬 유닛(420)을 코어(10) 둘레에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    - 코어(10)의 제1 각도 섹터(ST1)에 놓인 결합될 인접한 단부들의 단부 쌍을 제1 정렬 유닛(120)에 의해 정렬하는 단계; 및
    - 코어(10)의 제2 각도 섹터(ST2)에 놓인 결합될 인접한 단부들의 단부 쌍을 후속하여 정렬하기 위해 제2 정렬 유닛(420)을 동시에 이동시켜 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    - 레이저 발생원(LS)으로부터 방출되는 레이저 빔(LB)으로 제1 각도 섹터(ST1)를 용접하는 단계;
    - 상기 레이저 빔으로 제2 각도 섹터(ST)를 용접하는 단계;
    - 용접을 달성하도록 레이저 발생원(LS)을 이동시키지 않으면서 제1 각도 섹터(ST1) 및 제2 각도 섹터(ST2) 사이에서 레이저 빔을 편향시키는 단계; 및
    - 용접을 위해 제3 각도 섹터 및 제4 각도 섹터를 위치시키기 위해 코어를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 2개의 전선 도체의 상기 단부들이 용접 작업에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 9에 있어서,
    2개의 전선 도체의 상기 단부들이 용접 작업에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
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