KR102616359B1 - 회전 전기 기계를 위한 스테이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이터(2)에 관한 것으로서, 스테이터(2)는 측면(6)을 갖는 환형체(4)― 이 측면(6)으로부터 복수의 반경방향 치형부(8)가 연장되고, 상기 치형부는 슬롯(10)을 한정하도록 각도 방향으로 이격됨 ―, 및 복수의 전도성 핀(15A, 15B)을 포함하고, 각각의 전도성 핀은 엘보우 커넥터(18)에 의해 연결되는 2개의 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)를 포함하고, 전도성 세그먼트들은 환형체의 측면(6)에 평행하거나 실질적으로 평행한 N개의 층을 형성하도록 슬롯(10) 내에서 하나 위에 다른 하나가 적층된다. 각각의 전도성 핀(15A, 15B)은, 슬롯(E)에서는 한 전도성 세그먼트가 층(Ci)을 점유하도록 존재하며 슬롯(E+P)에서는 다른 전도성 세그먼트가 층(Ci+2)을 점유하도록 존재하는 상태로, 2개의 별개 슬롯 내에 존재하는 전도성 세그먼트를 포함하고, P는 제 1 방향으로 사전결정된 피치이다.

Description

회전 전기 기계를 위한 스테이터

본 발명은 자동차용의 얼터네이터(alternator), 얼터네이터-스타터(alternator-starter), 가역 기계 또는 전기 모터와 같은 회전 전기 기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전도성 핀(conductive pin)으로 제조된 권선을 포함하는 회전 전기 기계용 스테이터에 관한 것이다.

회전 전기 기계는 로터와 일체로 형성된 샤프트, 및 로터를 둘러싸도록 배열된 스테이터를 포함한다. 로터와 스테이터는 자계를 통해 상호 작용한다. 이를 위해, 로터에는 예컨대 영구자석이 마련되며 스테이터에는 전기 권선이 마련된다. 대안으로서, 로터는 영구자석이거나 그와 다른 자석을 구비할 수 있는 2개의 자극 휠에 의해 형성되는 클로 로터(claw rotor)일 수 있다. 구동 모드로 알려진 제 1 작동 모드에 따르면, 전자 모듈에 의해 전기 권선에 전류가 공급되어, 전기 권선 주위에 회전 자계를 생성함으로써 로터를 회전시킨다. 발전 모드로 알려진 제 2 작동 모드에 따르면, 차량의 연소기관에 의해 로터가 회전하여, 스테이터의 전기 권선 주위에 자계를 생성하며, 스테이터에는 전자 모듈에 의해 전류가 공급된다.

스테이터는 스테이터의 중심을 관통하는 축선을 중심으로 회전하는 부분을 형성하는 실린더 헤드를 포함한다. 실린더 헤드는 스테이터의 중심으로 반경방향으로 연장되며 그 둘레에 전기 권선이 형성되는 반경방향 치형부(radial teeth)를 포함한다. 보다 구체적으로, 반경방향 치형부는 스테이터의 권선의 형성에 참여하는 전도성 요소들이 통과하는 슬롯(slot)을 한정한다.

스테이터의 권선은 여러 가지 방식으로, 예컨대 연속적인 코일을 형성하기 위해 동일 전선을 각 반경방향 치형부 둘레에 권취하는 것을 안내하는 니들 장치(needle device)를 이용하여 구현될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 실시예는 슬롯을 통해 전선을 안내하는 니들의 통로를 파라미터화하는 것과 관련하여 구현에 어려움이 있다. 구체적으로, 2개의 연속하는 반경방향 치형부 사이의 각도 간격이 치형부 둘레에 권취될 전선을 지닌 니들의 통과를 허용하기에 충분하지 않을 경우 본 실시예는 실현 가능하지 않을 수 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 다른 권선 방법은 반경방향 치형부에 의해 한정된 슬롯 내에 복수의 전도성 핀을 삽입하고, 그 후에 이들의 단부를 함께 전기 접속하여 하나의 연속적인 전기 회로를 형성하는 것으로 구성된다. 보다 구체적으로, 각 전도성 핀은 서로 실질적으로 평행하며 "U" 형태를 이루도록 엘보우 커넥터(elbow connector)에 의해 연결되는 2개의 전도성 세그먼트를 포함한다. 전도성 세그먼트들은 스테이터의 제 1 축방향 단부면 근처에서 2개의 별개의 슬롯 내에 삽입되어, 전도성 세그먼트들은 스테이터의 회전축에 실질적으로 평행하게 된다. 따라서, 유리하게는, 위에서 언급한 바와 같은 니들 장치에 의존할 필요가 없다. 이러한 조작은 각각의 슬롯을 동일한 개수의 전도성 세그먼트로 채우기 위해 그리고 이들의 엘보우 커넥터가 스테이터의 제 1 축방향 단부면으로부터 돌출하기 위해 필요한 만큼 반복된다. 스테이터의 제 2 축방향 단부면을 넘어서는 전도성 세그먼트의 자유 단부들은 상호 연결되어, 전류가 이들을 통해 흐를 때 반경방향 치형부를 따라 자계를 생성하는 전도성 회로를 형성한다. 환언하면, 전도성 핀들은 다양한 세트를 형성하도록 함께 연결되며, 각 세트는 구체적으로 전류와 대응할 수 있다. 예컨대, 자동차용 얼터네이터-스타터의 경우, 권선에 3상 전류를 공급하는 대략 3가지의 상이한 방식들이 존재한다. 본 실시예는 앞선 예와 비교하여 상당히 더 근접하게 되는 반경방향 치형부를 포함하는 스테이터 권선을 가능케 한다. 그럼에도 불구하고, 특히 스테이터의 동일한 슬롯 내에 존재하는 각 세그먼트에서 전류가 동일한 방향으로 흐르는 것을 보장하기 위해, 전도성 핀들 사이에 많은 연결 부품을 사용할 필요가 있다는 것이 입증되었다.

본 발명의 목적은 예컨대 회전 전기 기계가 잘 작동하게 하기 위해 전도성 핀들 사이에 필요한 연결 부품의 개수를 줄이기 위해(이에 한정되지는 않음), 회전 전기 기계의 스테이터의 슬롯 내에 전도성 핀들을 배치하기 위한, 그리고 전도성 핀들을 상호 접속하기 위한 독창적인 해결책을 제안하는 것이다.

따라서, 본 발명은 자동차 분야의 회전 전기 기계를 위한 스테이터를 제안하는데, 스테이터는 측면을 갖는 환형체― 이 측면으로부터 복수의 반경방향 치형부가 연장되고, 상기 치형부는 환형체의 제 1 축방향 단부면 및 제 2 축방향 단부면에서 개방된 슬롯을 한정하도록 각도 방향으로 이격됨 ―, 및 적어도 부분적으로 상기 슬롯 내에서 연장되며 전기적으로 상호 연결되도록 구성된 적어도 다수의 전도성 핀을 포함하는 스테이터 권선을 포함하고, 각각의 전도성 핀은, 동일한 핀의 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배열되도록 구성된 엘보우 커넥터에 의해 연결되는 2개의 전도성 세그먼트를 포함하고, 슬롯은 환형체의 측면에 평행하거나 실질적으로 평행한 N개의 층을 형성하도록 하나 위에 다른 하나가 적층되는 복수의 전도성 세그먼트에 의해 채워진다.

본 발명은, 각각의 전도성 핀은, 슬롯(E)에서는 하나의 전도성 세그먼트가 제 1 층(Ci)을 점유하도록 존재하며 슬롯(E+P)에서는 다른 전도성 세그먼트가 제 1 층으로부터 삽입 층(intercalated layer)만큼 이격되어 있는 별개의 제 2 층(Ci+2)을 점유하도록 존재하는 상태로, 2개의 별개 슬롯 내에 존재하는 전도성 세그먼트를 포함하고, P는 제 1 방향으로 사전결정된 피치인 것을 특징으로 한다.

환언하면, 전도성 핀들은 각각, 동일한 전도성 핀의 전도성 세그먼트들이 환형체의 2개의 상이한 슬롯을 점유하도록 각자의 슬롯 내에 세그먼트를 삽입함으로써 2개의 별개 슬롯 내에 조립된다. 그리고, 동일한 핀의 전도성 세그먼트들은 별개의 층에 배치되고, 다른 전도성 핀의 전도성 세그먼트에 의해 형성되는 오직 하나의 삽입 층만큼 이격된다. 발명자들은 본 실시예가 유리하게는 스테이터의 각 슬롯에서 전류가 동일한 방향으로 흐르게 하기 위해 필요한 전도성 세그먼트들 사이의 연결부의 개수를 줄일 수 있음에 주목하였다. 따라서, 이것은 권선 요소의 개수를 줄임으로써 시뇽(chignon)의 풋프린트(footprint)를 감소시킬 수 있으며 그에 따라 권선의 제조 공정을 단순화할 수 있다. 나아가, 이것은 전자기적 손실을 줄일 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 인접한 전도성 핀들의 엘보우 커넥터들은 제 1 축방향 단부면에 실질적으로 평행하다. 환언하면, 엘보우 커넥터들은 서로 교차하는 일 없이 제 1 축방향 단부면 근처에서 시뇽을 형성한다. 그래서, 전도성 세그먼트들을 슬롯 내에 배치되게 하기 위해 엘보우 커넥터를 중첩할 필요가 없기 때문에 시뇽의 높이가 감소된다. 환언하면, 제 2 엘보우 커넥터가 제 1 엘보우 커넥터와 스테이터의 제 1 축방향 단부면 사이를 지나가게 하기 위해 제 1 엘보우 커넥터를 상승시킬 필요가 없다. 여기에서 "높이"란 용어는 제 1 축방향 단부면 근처에서 실질적으로 수직 방향을 의미하는 것으로 이해된다.

핀 권선은, 그것이 스테이터의 치형부 둘레에의 권선의 설치를 용이하기 하는 경우, 이들 핀을 가로지르는 전류의 방향이 스테이터의 전체 둘레에 걸쳐서 일관성 있게 하기 위해 핀과 전기 접속 요소 사이의 연결을 수반한다. 스테이터 내에서의 각 핀의 배열 및 그에서 비롯한 위치는 핀이 한 슬롯으로부터 다른 슬롯으로 통과할 때 층 시프트(layer shift)를 만든다. 본 발명에 따르면, 2개의 개별적인 동심 루프로 배열된 내측 핀 및 외측 핀이 아니라, 핀들 사이의 연결부의 개수를 제한함으로써 각 권선 층에서의 전류의 흐름을 용이하게 하기 위해 서로 포개져 있는 핀들을 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 동일한 전도성 핀의 전도성 세그먼트들을 2개의 슬롯 사이에서 1개 초과의 층만큼 시프트한다는 사실은 이러한 내측 핀 및 외측 핀의 혼합 또는 포개짐을 허용하고, 동일한 핀의 전도성 세그먼트들을 단지 2개의 층만큼 시프트한다는 사실은 핀들이 중첩되어야만 하는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 스테이터 및 그의 권선의 축방향 풋프린트를 제한할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상이한 개수의 층들이 동일한 슬롯 내에 존재하는 각 전도성 세그먼트와 관련됨을 유의해야 한다. 보다 정확하게는, 동일한 슬롯 내에서, 스테이터의 둘레로부터 중심으로 증가하는 숫자는 전도성 세그먼트에 의해 형성된 각 층과 관련된다. 본 예에 따르면, 그에 따라 숫자 1은 가장 외측의 전도성 세그먼트, 즉 스테이터의 측면에 가장 가까운 전도성 세그먼트와 관련되고, 숫자 N은 가장 내측의 전도성 세그먼트, 즉 스테이터의 측면으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 전도성 세그먼트와 관련된다.

일 특징에 따르면, 한 슬롯의 층(Ci)을 점유한 핀의 전도성 세그먼트의 자유 단부, 즉 환형체의 제 2 축방향 단부면 근처에서 드러나는 단부는 환형체의 제 2 축방향 단부면 근처에서, 피치 P만큼 이격된 슬롯의 층(Ci+1)을 점유한 인접한 핀의 전도성 세그먼트의 자유 단부에 연결된다.

일 특징에 따르면, 각각의 슬롯은 짝수개의 전도성 세그먼트를 포함한다. 특히, 각 슬롯(E)은 예컨대 4와 동일한 숫자 N개의 층을 포함할 수 있다.

동일한 슬롯 내에 4개 층의 세그먼트가 적층된 예에서는 다음과 같은 사항을 특징으로 한다:

- 핀들은 이들의 전도성 세그먼트 중 하나가 슬롯(E)의 제 1 층을 점유하도록 연장되며 이들의 다른 전도성 세그먼트가 슬롯(E+P)의 제 3 층을 점유하도록 연장되도록, 또는 이들의 전도성 세그먼트 중 하나가 슬롯(E)의 제 2 층을 점유하도록 연장되며 이들의 다른 전도성 세그먼트가 슬롯(E+P)의 제 4 층을 점유하도록 연장되도록 배열되고,

- 슬롯(E)의 제 1 층을 점유한 전도성 세그먼트의 자유 단부, 즉 환형체의 제 2 축방향 단부면 근처에서 드러나는 단부는 슬롯(E+P)의 제 2 층을 점유한 전도성 세그먼트의 단부에 연결되는 반면에, 슬롯(E)의 제 3 층을 점유한 전도성 세그먼트의 자유 단부는 슬롯(E+P)의 제 4 층을 점유한 전도성 세그먼트의 단부에 연결된다.

일 특징에 따르면, 제 1 타입의 핀은 엘보우 커넥터에 의해 연결된 전도성 세그먼트들의 자유 단부가 제 2 축방향 단부면 근처에서 전도성 세그먼트들보다 서로 더 근접해 있는 것이다. 특히, 동일한 슬롯 내에 4개 층의 전도성 세그먼트가 적층된 권선의 경우, 이러한 제 1 타입의 핀은 외측 세트로 알려진 제 1 세트의 핀에 대응할 수 있는데, 이 핀들은 이들의 전도성 세그먼트 중 하나가 대응 슬롯의 외측 층에 배치되도록 배열된다.

일 특징에 따르면, 제 2 타입의 핀은 엘보우 커넥터에 의해 연결된 전도성 세그먼트들의 자유 단부가 제 2 축방향 단부면 근처에서 전도성 세그먼트들보다 서로 더 이격되어 있는 것이다. 특히, 동일한 슬롯 내에 4개 층의 전도성 세그먼트가 적층된 권선의 경우, 이러한 제 2 타입의 핀은 내측 세트로 알려진 제 2 세트의 핀에 대응할 수 있는데, 이 핀들은 이들의 전도성 세그먼트 중 하나가 대응 슬롯의 내측 층에 배치되도록 배열된다.

환언하면, 스테이터의 권선을 구현하기 위해 적어도 두 세트의 전도성 핀이 사용된다. 따라서, 권선은 전도성 세그먼트들의 자유 단부가 각자의 슬롯 내에 배치된 전도성 세그먼트들보다 더 근접해 있는 제 1 세트의 전도성 핀, 및 전도성 세그먼트들의 자유 단부가 각자의 슬롯 내에 있는 전도성 세그먼트들보다 더 이격되어 있는 제 2 세트의 전도성 핀을 포함한다. 제 1 세트의 전도성 핀은 특히 외측 세트를 형성하고 제 1 세트의 각 핀의 전도성 세그먼트는 최초 층의 일부를 형성하도록 슬롯 내에 배치되며, 제 2 세트의 전도성 핀은 내측 세트를 형성하고 제 2 세트의 각 핀의 전도성 세그먼트는 최종 층의 일부를 형성하도록 슬롯 내에 배치된다.

슬롯이 하나 위에 다른 하나가 적층된 4개 층의 전도성 세그먼트를 포함하는 응용예의 경우에, 외측 세트는 핀들의 전도성 세그먼트가 제 1 및 제 3 층을 점유하는 것인 반면에, 내측 세트는 전도성 세그먼트가 제 2 및 제 4 층을 점유하는 핀들로 이루어진다.

대안적인 특징에 따르면, 제 1 세트의 전도성 핀은 특히 내측 세트를 형성하고 제 1 세트의 각 핀의 전도성 세그먼트는 최종 층의 일부를 형성하도록 슬롯 내에 배치될 수 있으며, 제 2 세트의 전도성 핀은 외측 세트를 형성하고 제 2 세트의 각 핀의 전도성 세그먼트는 최초 층의 일부를 형성하도록 슬롯 내에 배치될 수 있다. 슬롯이 하나 위에 다른 하나가 적층된 4개 층의 전도성 세그먼트를 포함하는 응용예의 경우에, 외측 세트는 핀들의 전도성 세그먼트가 제 1 및 제 3 층을 점유하는 것인 반면에, 내측 세트는 전도성 세그먼트가 제 2 및 제 4 층을 점유하는 핀들로 이루어진다.

일 특징에 따르면, 사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯 사이에 적어도 하나의 전기 단자 러그가 배열되고, 러그는 이들 2개의 슬롯 각각에서 동일한 층을 점유하는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트, 및 환형체의 제 1 축방향 단부면 근처에서 이들 2개의 추가적인 전도성 세그먼트를 연결하는 연결부를 구비한다. 전도성 핀들의 이러한 배열, 즉 한편으로는 이들 상호 간의 포개짐 및 다른 한편으로는 제 2 축방향 단부면 근처에서의 형태 변화는 유리하게는 상술한 전도성 세그먼트에 의해 형성되는 전기 경로 또는 전기 회로의 연속성을 보장하고 한 슬롯으로부터 다른 슬롯으로의 교류 전류의 방향을 보장하기 위해 전기 접속부의 사용에 대한 의존을 제한할 수 있다.

그러한 접속 러그는 전원에 연결되는 전도성 세그먼트들을 서로 이격시킬 수 있다. 따라서, 이것은 연결 툴의 통과를 단순화하기 위해 상기 전도성 세그먼트들 사이의 간격을 증가시킴으로써 상기 전도성 세그먼트들과 전원 사이의 연결 단계를 단순화할 수 있다.

일 특징에 따르면, 전기 단자 러그는 추가적인 전도성 세그먼트들이 최초 층 근처에서 2개의 별개 슬롯 내에 배치되도록 구성된다.

대안적인 특징에 따르면, 전기 단자 러그는 추가적인 전도성 세그먼트들이 최종 층 근처에서 2개의 별개 슬롯 내에 배치되도록 구성된다. 예컨대, 하나의 슬롯이 4개 층의 전도체를 포함하는 경우, 그것의 추가적인 전도성 세그먼트들은 제 4 층에 배치된다.

상술한 2개의 대안예와 양립 가능한 특징에 따르면, 전기 단자 러그의 연결부는 전기 단자 러그가 상기 엘보우 커넥터를 포위하도록 전도성 핀의 엘보우 커넥터에 대해 반경방향으로 시프트된다.

상술한 2개의 대안예와 양립 가능한 대안적인 실시예에 따르면, 전기 단자 러그는 연결부가 스테이터의 제 1 축방향 단부면 근처에 존재하는 엘보우 커넥터 위로 지나가도록 구성될 수 있다.

다른 대안적인 특징에 따르면, 사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯 사이에 적어도 하나의 전기 단자 러그가 배열되고, 러그는 이들 2개의 슬롯 각각에서 상이한 층을 점유하는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트, 및 환형체의 제 1 축방향 단부면 근처에서 이들 2개의 추가적인 전도성 세그먼트를 연결하는 연결부를 구비한다.

이 대안예의 특징에 따르면, 전기 단자 러그는 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배치되는 동시에 2개의 연속하는 별개 층에 배치되도록 구성된다. 예컨대, 슬롯이 4개 층의 전도체를 포함하는 경우, 그것의 추가적인 전도성 세그먼트들은 제 2 및 제 3 층에 배치된다.

이 대안예의 다른 버전에 따르면, 전기 단자 러그는 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배치되는 동시에, 적어도 하나의 삽입 층에 의해 이격되며 별개인 2개의 층에 배치되도록 구성된다. 예컨대, 슬롯이 4개 층의 전도체를 포함하는 경우, 그것의 추가적인 전도성 세그먼트들은 제 1 및 제 4 층에 배치된다.

일 특징에 따르면, 사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯에서, 층들 중 하나를 점유한 전도성 세그먼트들은 환형체의 제 1 축방향 단부면 근처에서 전원에 연결되어, 직렬로 연결된 여러 전도성 세그먼트가 위상 전류를 공급받게 한다. 이 실시예는 유리하게는 항상 슬롯 내의 동일한 층을 점유하는 전도성 세그먼트들을 다양한 전원과 연결할 수 있다. 이러한 방식으로, 전원과 전도성 세그먼트들 사이의 연결이 보다 용이해진다.

일 특징에 따르면, 전원에 연결된 상기 전도성 세그먼트들은 중간 층, 즉 제 2 또는 제 3 층, 보다 구체적으로는 제 3 층에 배치된다.

일 특징에 따르면, 전기 단자 러그는, 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배치되는 동시에, 적어도 하나의 삽입 층에 의해 서로 이격되며 별개인 2개의 층에 배치되고, 전원에 연결된 전도성 세그먼트들은 삽입 층을 형성하는 중간 층에 배치되도록 구성된다. 이러한 구성의 스테이터는 전원에 연결된 전도성 세그먼트의 진동에 더 잘 견딜 수 있다. 실제로, 이러한 구성에서, 전원에 연결된 상기 전도성 세그먼트들은 이들이 적어도 부분적으로 전기 단자 러그에 의해 둘러싸여 있기 때문에 진동에 대해 덜 민감하다.

예컨대, 전기 단자 러그는, 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배열되는 동시에, 2개의 삽입 층에 의해 서로 이격되며 별개인 2개의 층에 배치되도록 구성된다.

대안적인 특징에 따르면, 전원에 연결된 상기 전도성 세그먼트들은 가장자리 층, 즉 제 1 또는 제 4 층에 배치된다.

일 특징에 따르면, 사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯에서, 층들 중 하나를 점유한 전도성 세그먼트들은 환형체의 제 1 축방향 단부면 근처에서 상호 연결되어, 전류 위상들이 희망 결합에 따라 연결되게 한다.

일 특징에 따르면, 그 결합을 생성할 수 있는 상기 연결된 전도성 세그먼트들은 중간 층, 즉 제 2 또는 제 3 층, 보다 구체적으로는 제 3 층에 배치된다.

대안적인 특징에 따르면, 그 결합을 생성할 수 있는 상기 전도성 세그먼트들은 가장자리 층, 즉 제 1 또는 제 4 층에 배치된다.

일 특징에 따르면, 전기 단자 러그는 2개의 권선 부분 사이에 직렬 연결을 형성한다.

물론, 상술한 다양한 특징, 대안예 및 실시예들은, 이들이 서로 양립 불가능하거나 또는 배타적이지 않는 한, 다양한 조합으로 서로 관련될 수 있다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같은 스테이터를 포함하는 자동차용 회전 전기 기계에 관한 것이다. 회전 전기 기계는 얼터네이터 또는 얼터네이터-스타터 또는 가역 기계 또는 전기 모터를 형성할 수 있다.

본 발명은 비한정적인 예로서 주어지며 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명된 바람직한 실시예들에 대해 언급하는 하기의 설명에 의해 더 잘 이해될 것인데, 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 기계의 일부를 형성하는 권선을 구비한 스테이터의 사시도를 도시하고;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 기계의 일부를 형성하는 스테이터 및 관련된 권선을 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 권선을 구현하는 데 사용되는 제 1 타입의 전도성 핀의 세트의 사시도를 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 권선을 구현하는 데 사용되는 제 2 타입의 전도성 핀의 세트의 사시도를 도시하고;
도 5는 도 1에 도시된 스테이터의 일부의 사시도를 도시하고;
도 6은 본 발명에 따른 회전 전기 기계의 일부를 형성하는 스테이터의 슬롯을 개략적으로 도시하는 것으로서, 권선의 일부를 형성하도록 상기 슬롯 내에 적층된 전도성 세그먼트의 연속하는 층들(여기에서는 4개임)을 나타내고;
도 7은 앞선 도면들에 도시된 바와 같은 스테이터의 슬롯 내를 통과하는 전도성 핀들의 배열을 나타내는 도면으로서, 이들의 상호 접속에 의해 본 발명에 따른 회전 전기 기계의 스테이터의 권선의 일부가 형성되고;
도 8은 특히 권선의 형성에 참여하는 전도성 핀의 자유 단부를 보여주는, 도 1의 스테이터를 다른 각도에서 도시하는 도면이다.

요약하자면, 본 발명의 목적은 예컨대 회전 전기 기계가 잘 작동하게 하기 위해 전도성 핀들 사이에 필요한 연결 부품의 개수를 줄이기 위해(이에 한정되지는 않음), 회전 전기 기계의 스테이터의 슬롯 내에 전도성 핀들을 배치하기 위한, 그리고 전도성 핀들을 상호 접속하기 위한 독창적인 해결책을 제안하는 것이다.

도 1 및 도 2는 자동차용의 얼터네이터 또는 얼터네이터-스타터 또는 가역 기계 또는 전기 모터를 형성하도록 구성된 회전 전기 기계를 위한 스테이터(2)를 도시한다. 스테이터는 특히 회전축(A)을 중심으로 회전하는 실린더 헤드를 형성하는 환형체(4)를 포함한다.

이 회전축은 본 예에서는 스테이터(2) 내부에서 회전하도록 설계된 로터(도시되지 않음)의 회전축에 실질적으로 대응한다.

환형체(4)는 실린더 헤드의 내벽을 한정하도록 스테이터의 내부로 향해 있는 측면(6)(특히 도 2, 도 5 및 도 6에서 볼 수 있음)을 포함한다. 또한, 환형체(4)는 측면(6)으로부터 스테이터의 중심 방향으로 돌출하여 연장되는 다수의 반경방향 치형부(8)를 포함한다. 반경방향 치형부(8)는 스테이터의 환형체의 둘레를 따라 연속해서 연장되는 슬롯(10)을 한정하도록 연속적인 공간들이 중간에 배열된 상태로 환형체의 둘레에 걸쳐서 각도 방향으로 규칙적으로 분포되며, 각 슬롯은 2개의 연속적인 반경방향 치형부(8)에 의해 한정된다.

축방향, 즉 스테이터의 회전축(A)에 평행한 방향을 따라서, 슬롯(10)은 환형체의 제 1 축방향 단부면(12) 및 제 2 축방향 단부면(14)에 걸쳐서 개방되어 있다. 환언하면, 슬롯(10)은 축방향으로 환형체(4)를 곧바로 관통하고, 스테이터의 대향하는 양 축방향 단부면에 이어진다. "축방향 단부면(axial end face)"의 용어는 측면(6) 및 스테이터의 회전축(A)에 수직 또는 실질적으로 수직인 면을 의미하는 것으로 이해된다.

본 예에 따르면, 반경방향 치형부(8)는 측면(6)에 분포된 96개의 슬롯을 한정하며, 후술하는 바와 같이, 이들 슬롯은 스테이터 권선을 지지하도록 배열되는 것으로 이해된다. 대안으로서, 84, 72, 60, 48과 같은 다른 개수의 슬롯이 사용될 수 있다. 이 개수는 회전 전기 기계의 응용예, 스테이터의 직경 및 로터의 극의 개수에 따라 다른 것으로 이해된다.

권선은 복수의 세트의 전도성 핀(15A, 15B)으로 형성되며, 이들 세트는 도 3 및 도 4에 각각 도시되어 있다. 상기 세트 중 하나 또는 다른 세트를 형성하기에 적합한 각 전도성 핀은 슬롯 내에서 축방향으로 연장하도록 배열되며 이를 위해 실질적으로 서로 평행한 2개의 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)를 포함한다. 도시된 예에서, 그리고 특히 도 6의 개략도에 도시된 바와 같이, 전도성 세그먼트는 슬롯 내에서의 이들이 적층을 용이하게 하는 실질적으로 직사각형의 단면을 갖는다. 도 3에 도시된 제 1 세트의 핀에 대해서뿐만 아니라 도 4에 도시된 제 2 세트의 핀에 대해서도, 전도성 세그먼트들은 전기적인 연속성을 보장하도록 또한 전도성인 엘보우 커넥터(18)에 의해 상호 연결된다. 이들 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)는 N개의 층(Ci)의 적층체를 형성하도록 도 6에 도시된 바와 같이 스테이터(2)의 슬롯(10) 내에서 중첩되는데, 이들 N개의 층은 각 슬롯 내에서, 스테이터의 둘레에 걸쳐서 환형체의 측면(6)과 실질적으로 동축적인 층들이 형성되도록 존재하는 것으로 이해된다.

이러한 예시적인 실시예에 따르면, 이들 4개의 권선 층은 슬롯(10) 내에서의 적층 순서에 따라 C1에서 C4로 표기된다. 제 1 층(C1)은 외측 층에 대응하고, 제 2 층(C2)은 제 1 층(C1)에 바로 인접한 외측 중간 층에 대응하고, 제 3 층(C3)은 제 2 층(C2)에 바로 인접한 내측 중간 층에 대응하고, 제 4 층(C4)은 내측 층에 대응한다. 따라서, 제 1 층(C1)은 스테이터의 환형체(4)에 가장 가까운 전도성 세그먼트에 의해 점유된다. 물론, 본 발명은 하나의 실시예에 한정되지 않으므로, 예컨대 6개, 8개 또는 10개의 전도체와 같이 더 많은 수의 전도성 세그먼트가 각 슬롯(10) 내에 적층될 수도 있다.

제 1 또는 제 2 세트의 핀을 형성하는 전도성 핀은 엘보우 커넥터(18) 반대쪽의, 전도성 세그먼트의 자유 단부를 특징으로 한다.

제 1 세트의 핀을 형성하는 전도성 핀(15A)은 서로 가까워지도록 만곡된 전도성 세그먼트의 2개의 자유 단부를 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 전도성 세그먼트의 자유 단부(17A)는 이들이 서로 겹쳐지도록 절첩된다.

제 2 세트의 핀을 형성하는 전도성 핀(15B)은 서로 발산하도록 만곡된 전도성 세그먼트의 2개의 자유 단부(17B)를 특징으로 한다. 동일 핀의 전도성 세그먼트의 2개의 자유 단부 사이의 간격은 슬롯에 배치되는 이들의 직선 부분인 이들 2개의 전도성 세그먼트 사이의 간격보다 더 넓다. 보다 구체적으로, 동일 핀의 전도성 세그먼트는 각각 슬롯(E) 및 슬롯(E+P)에 삽입되도록 피치 P로 이격되어 있으며, 이들 전도성 세그먼트의 자유 단부는 피치 2P로 이격되어 있다.

특히 도 1, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각 전도성 핀(15A, 15B)은, 한편으로는 그것의 전도성 세그먼트가 피치 P만큼 이격된 2개의 별개 슬롯(E, E+P)에서 연장되도록, 그리고 또한 각 엘보우 커넥터(18)가 제 1 축방향 단부면(12) 근처에 배열되는 반면에, 자유 단부(17A, 17B)는 제 2 축방향 단부면(14) 근처에 배열되며 한 핀으로부터 다른 핀으로 권선의 전기적 연속성을 확보하기 위해 상호 연결되도록 배열된다. 특히 도 7과 관련하여 아래에서 설명하는 바와 같이, 제 1 층(C1)에 배열된 전도성 세그먼트(16A)의 자유 단부와 제 2 층(C2)에 배열된 전도성 세그먼트(16B)의 자유 단부는 상호 연결되며, 제 3 층(C3)에 배열된 전도성 세그먼트(16C)의 자유 단부와 제 4 층(C4)에 배열된 전도성 세그먼트(16D)의 자유 단부는 상호 연결된다.

두 세트의 핀은 핀의 세그먼트들이 외측의 제 1 층을 형성하도록 슬롯 내에 배치되는 핀들을 포함하는, 외측 세트로 알려진 제 1 세트, 및 핀의 세그먼트들이 내측의 제 4 층을 형성하도록 슬롯 내에 배치되는 핀들을 포함하는, 내측 세트로 알려진 제 2 세트를 형성한다.

두 세트의 핀은 서로 포개져, 즉 외측 세트의 핀의 전도성 세그먼트들 중 하나가 슬롯 내에서 내측 세트의 핀의 전도성 세그먼트들 중 하나 내측에 위치되도록 배열되어 있다. 보다 구체적으로, 외측 세트로 알려진 제 1 세트에 속하는 전도성 핀(15A)은 스테이터 내에서 전도성 세그먼트(16A)가 슬롯(E)의 제 1 층(C1)을 점유하고 전도성 세그먼트(16C)가 슬롯(E+P)의 제 3 층(C3)을 점유하도록 배열된다. 그리고 내측 세트로 알려진 제 2 세트에 속하는 전도성 핀(15B)은 스테이터 내에서 전도성 세그먼트(16B)가 슬롯(E)의 제 2 층(C2)을 점유하고 전도성 세그먼트(16D)가 슬롯(E+P)의 제 4 층(C4)을 점유하도록 배열된다. 환언하면, 전도성 핀들은 동일한 전도성 핀의 전도성 세그먼트들이 한 슬롯으로부터 다른 슬롯으로 2개 층의 반경방향 시프트로, 또는 환언하면 동일한 핀의 전도성 세그먼트들에 의해 점유된 두 층 사이에 중간 층이 개입한 상태로 별개의 슬롯들을 점유하도록 배열된다. 이러한 반경방향 시프트는 다른 세트의 전도성 핀에 속하는 전도성 세그먼트의 개입에 대응한다. 전기 접속의 구체적인 장점은 아래에서 설명할 권선의 구체적인 배열뿐만 아니라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 스테이터(2)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처의 엘보우 커넥터(18)의 배열― 인접한 엘보우 커넥터들이 실질적으로 서로 평행함 ―에서 비롯된다.

아래에서는, 특히 도 7과 관련하여, 특히 전류가 관통하여 흐를 때 반경방향 치형부를 따라 자계를 생성 또는 수용하는 연속적인 전기 회로 또는 전도성 경로를 형성하기 위해 함께 연결되는 전도성 핀의 자유 단부(17) 및 다른 전도성 핀의 다른 자유 단부가 스테이터(2)의 제 2 축방향 단부면(14) 근처에 있는 상태로 스테이터의 권선을 형성하도록 핀들이 상호 연결되는 방법에 대해 설명할 것이다.

이전에, 스테이터(2)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에의 엘보우 커넥터(18)의 배열은 전도성 핀들이 서로 겹쳐지지 않으며 이에 따라 높이가 낮은 시뇽(20)이 형성될 수 있게 하는 것임에 주목해야 한다. "높이"란 용어는 제 1 축방향 단부면(12)에 대해 수직 또는 실질적으로 수직인 방향, 즉 회전축(A)에 평행한 방향을 의미하는 것으로 이해된다.

각 엘보우 커넥터(18)는 동일한 핀의 엘보우 커넥터, 2개의 전도성 세그먼트 및 2개의 자유 단부가 특히 U-형상으로 연장되는 오직 하나의 전기 전도체에 의해 형성되도록 단일 전도체에 의해 형성될 수 있다. 대안으로서, 각 엘보우 커넥터(18)는 함께 연결된 2개의 단부에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 동일한 핀의 엘보우 커넥터, 2개의 전도성 세그먼트 및 2개의 자유 단부는 함께 연결된 2개의 전도성 바아에 의해 형성된다.

전기 회로를 완성하고, 권선을 통한 전류의 적절한 순환을 허용하기 위해, 특히 한편으로는 전류가 동일한 슬롯 내에 배치된 각 전도성 세그먼트에서 동일한 방향으로 흐르고 다른 한편으로는 전류가 대체로 슬롯 내에서 한 방향으로, 그리고 피치 P 및 -P만큼 이격된 슬롯들에서 반대 방향으로 흐르도록 추가적인 전기 접속 요소들이 제공된다.

이들 추가적인 요소는 특히, 스테이터의 제 1 축방향 단부면(12) 측에 배열되는 연결부(240), 및 연결부가 이전에 설명된 핀들의 엘보우 커넥터와 동등한 방식으로 연결하도록 슬롯 내에 배열되는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트로 각각 이루어지는 전기 단자 러그(24)를 포함한다. 이들 추가적인 요소는 이들에 포함된 전도성 세그먼트가 2개의 슬롯 각각에서 동일한 층을, 보다 구체적으로는 도시된 예에서 제 1 층(C1)을 점유한다는 점에서 독특하다.

특히 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이와 같이 추가적인 전도성 세그먼트를 제 1 층(C1)에 배치하면 연결부가 전도성 핀의 엘보우 커넥터를 포위할 수 있는데, 연결부(240)는 스테이터의 외측으로, 즉 회전 전기 기계의 축방향 치수를 불리하게 만드는 일 없이, 그리고 스테이터에 관한 로터의 움직임을 방해하는 일 없이, 반경방향으로 시프트된다.

본 발명의 맥락에서 벗어나지 않으면서, 이러한 전기 단자 러그의 위치가 제 1 층(C1)에 있고, 전도성 핀들 및 내측의 핀과 외측의 핀 사이에서 그로부터 비롯된 혼합물을 포개넣는 것에 의해 가능하게 되며, 연결부의 배향 및 그로부터 비롯된 풋프린트를 이 권선이 설치되는 회전 전기 기계에 따라 선택되게 할 수 있는 점을 감안할 때, 연결부가 대응 전도성 핀의 엘보우 커넥터 위에 배열되도록, 특히 반경방향 치수에 관한 풋프린트의 제약이 축방향 치수에 관한 것보다 더 크도록 선택될 수 있음을 이해할 것이다.

이러한 방식으로, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이터 및 서로 포개지는 핀들로 구성된 관련 권선의 제 1 실시예는 전기 단자 러그(24)가 엘보우 커넥터(18)에 의해 형성된 시뇽(20)을 축방향으로 초과하지 않고 그에 따라 예컨대 자동차용 회전 전기 기계에서의 스테이터의 종방향 풋프린트를 제한하는 것인 반면에, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예는 전기 단자 러그(24)가 엘보우 커넥터(18)를 넘어가도록 엘보우 커넥터(18)를 초과하여 특히 저출력의 회전 전기 기계에서의 스테이터의 반경방향 풋프린트를 제한하고 저출력의 그러한 기계에서의 핀의 가장 작은 축방향 치수가 그와 같은 축방향 초과를 허용하는 것이다.

환언하면, 전기 단자 러그(24)는 동일 층, 본 예에서는 외측으로 알려진 제 1 층 근처에서 피치 P의 별개 슬롯들의 일부를 형성하도록 서로 구별되는 2개의 전도성 세그먼트를 포함하는 다른 타입의 전도성 핀에 필적한다. 이러한 전기 단자 러그(24)는 제 1 세트에 속하는 2개의 전도성 핀(15A)의 전도성 세그먼트(16A)를 대체하기 위해 권선의 주변 층 근처에 위치되어 있다.

도시되지 않은 대안예에서, 이들 추가적인 전도성 세그먼트는 제 4 층(C4)을 점유할 수 있다. 상술한 제 1 및 제 2 실시예는 상기 세그먼트들이 제 4 층(C4)에 배치될 때 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

도시되지 않은 다른 대안예에서, 이들 추가적인 전도성 세그먼트는 제 2 층(C2) 및 제 3 층(C3)과 같은 별개의 층들을 점유할 수 있다. 이러한 경우, 전기 단자 러그의 연결부는 다른 전도성 핀의 엘보우 커넥터들 사이에서 둘레에 삽입된다.

도시되지 않은 또 다른 대안예에서, 이들 추가적인 전도성 세그먼트는 제 1 층(C1) 및 제 4 층(C4)과 같은 별개의 층들을 점유할 수 있다. 이 경우, 전기 단자 러그의 연결부는 부분적으로 다른 전도성 핀의 특정 엘보우 커넥터의 정상부까지 축방향으로 연장된다.

위상 전류 입력부 및 출력부를 형성하는 전도성 요소(21)는 전기 단자 러그(24)가 제자리에 배열되지 않았다면 전도성 핀 세그먼트에 의해 점유되었을 수도 있는 슬롯의 제 3 층에 배열된다. 환언하면, 슬롯(E)의 제 1 층(C1)을 점유한 전기 단자 러그의 각 추가적인 전도성 세그먼트에 대해, 전도성 세그먼트는 피치 P만큼 이격된 슬롯(E+P)의 제 3 층(C3)을 점유하도록 제공된다.

한 쌍의 전도성 세그먼트(21)가 각각의 전기 단자 러그(24)와 관련되고, 특히 도 2에 도시된 바와 같이, 6쌍의 전도성 세그먼트(21)는 위상 전류 입력부 및 출력부(211, 212)를 형성하도록 축방향으로 연장되며, 도 7에 개략적으로 도시된 전원(22)에 의해 제 1 위상 전류를 공급받는 것으로 이해된다. 이들 위상 전류 입력부 및 출력부는 본 발명에 따라 제 3 층(C3) 근처에서 슬롯에 맞물리도록 구성된다. 보다 정확하게는, 이들 위상 전류 입력부 및 출력부 중 절반은 전원(22)에 직접 또는 연결 장치를 거쳐서 연결되고, 나머지 절반은 전기적 결합을 생성하기 위해 다른 위상 전류의 입력부 및 출력부에 직접 또는 연결 장치를 거쳐서 연결된다.

대안으로서, 전기 단자 러그의 각 추가적인 전도성 세그먼트가 슬롯(E)의 제 4 층(C4)을 점유할 때, 전도성 세그먼트(24)가 피치 P만큼 이격된 슬롯(E+P)의 제 2 층(C2)을 점유하도록 제공된다.

다른 대안으로서, 전기 단자 러그의 각 추가적인 전도성 세그먼트가 슬롯(E)의 제 2 층(C2) 또는 제 3 층(C3)을 점유하는 경우, 전도성 세그먼트가 피치 P만큼 이격된 슬롯(E+P)의 제 1 층(C1) 및 제 4 층(C4)을 점유하도록 제공된다.

또 다른 대안으로서, 전기 단자 러그의 각 추가적인 전도성 세그먼트가 슬롯(E)의 제 1 층(C1) 또는 제 4 층(C4)을 점유할 때, 전도성 세그먼트가 피치 P만큼 이격된 슬롯(E+P)의 제 2 층(C2) 및 제 3 층(C3)을 점유하도록 제공된다. 상술한 바에 따라서, 포개진 전도성 핀들의 연결에 의해 형성된 권선 부분에 대한 개략적인 예시가 도 7에 도시되어 있다. 하기의 설명은 통상의 기술자가 완전한 권선을 구현하기 위해 어려움 없이 이해할 수 있을 것이라는 점을 고려할 때, 이해를 단순화하기 위해, 슬롯 및 핀 세트의 개수는 제한되었으며, 스테이터의 다른 슬롯들도 전도성 세그먼트의 적층체를 포함한다. 본 예에 따르면, 스테이터(2)는 각각 4개의 적층된 전도성 세그먼트를 수용한 96개의 슬롯을 포함한다. 통상의 기술자라면 도 7의 예는 전기 단자 러그의 추가적인 전도성 세그먼트가 슬롯(E)의 제 1 층(C1)을 점유하고 위상 전류 입력부 및 출력부를 형성하는 전도성 세그먼트는 제 3 층(C3)을 점유하는 경우를 도시하지만 이는 상술한 다른 예시적인 실시예에도 유사하게 적용됨을 이해할 것이다.

보다 정확하게는, 도 7에 도시된 전기 회로의 경우, 전류는 위상 전류 입력부(211)를 거쳐서 권선에 도입된다. 적층된 세그먼트 내에서 전류가 소정 슬롯에 대해서는 동일 방향으로 흐르고 피치 P 또는 -P만큼 이격된 슬롯에 대해서는 반대 방향으로 흐르는 사실을 나타내기 위해 번호 부여된 화살표(F1)를 통해서 전류의 통과에 대해 보다 자세히 설명할 것이다.

슬롯(E+P)은 제 1 방향으로 사전결정된 피치 P만큼 슬롯(E)으로부터 이격되어 있음을 유의해야 한다. 본 예에 따르면, 피치 P는 슬롯(E)과 슬롯(E+P) 사이의 5개의 슬롯의 개재에 대응하고, 제 1 방향은 반시계방향이다.

전류는 위상 전류 입력부(211)의 연장부에서, 슬롯(E)에 배치된 전도성 세그먼트(21)를 흐른다(F1 화살표). 슬롯(E) 내의 제 3 층(C3)의 일부를 형성하도록 배열된 전도성 세그먼트(21)는 제 2 축방향 단부면(14) 측의 자유 단부에서, 그것이 본 층에서 대체하는 외측 핀의 전도성 세그먼트(16C)와 유사한, 그 자체에 절첩된 형상을 갖는다.

본 전도성 세그먼트(21)의 자유 단부는 스테이터의 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서, 슬롯(E-P)의 제 4 층(C4)을 점유한 전도성 세그먼트(16D)의 자유 단부(17B)에 연결되고, 도 8에 보다 구체적으로 도시된 바와 같이 서로 인접하여 배열된 이들 전도성 세그먼트(21, 16D)의 2개의 자유 단부는 접촉점(19B) 근처에서 전기적으로 연결된다. 이에 의해, 전류는 화살표(F2)로 도시된 바와 같이 슬롯(E-P)의 제 4 층(C4)에서 제 2 축방향 단부면(14)으로부터 제 1 축방향 단부면(12)으로 흐르게 된다.

슬롯(E-P)의 제 4 층(C4)을 점유한 전도성 세그먼트(16D)는 상술한 바와 같이 내측 세트로 알려진 제 2 세트의 핀에 속한 전도성 핀(15B)의 일부를 형성함으로써, 이 전도성 세그먼트가 스테이터의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서, 간격 P만큼 이격된 슬롯의 제 2 층(C2)을 점유한 전도성 세그먼트(16B)에서, 제 1 방향과 반대 방향으로 연장된다.

소정 위상의 경우, 핀들이 스테이터의 전체 둘레에 걸쳐서 연속적으로 포개져 있는 것으로 이해되고, 도 7의 이해를 단순화하기 위해, 도 7에서 슬롯(E+2P) 근처에 수평으로 배치된 실선을 고려함으로써 전류가 스테이터를 실질적으로 회전하게 하는 상기의 설명을 다시 참조해야 한다.

이 단계에서, 전류는 화살표(F3)로 도시된 바와 같이 슬롯(E+2P)의 제 2 층(C2)에서 제 1 축방향 단부면(12)으로부터 제 2 축방향 단부면(14)으로 흐르게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전도성 세그먼트(16)의 자유 단부(17A, 17B)는 스테이터의 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서 상호 연결되어, 전류가 각 슬롯 내에서 동일한 방향으로 상기 세그먼트들을 통해 흐르게 한다. 전류의 방향은 전도성 핀들에 걸쳐 있는 화살표에 의해 도시되어 있다.

권선은 슬롯(E+2P)의 제 2 층(C2)을 점유한 전도성 세그먼트(16B)의 단부를 슬롯(E+P)의 제 1 층(C1)을 점유한 전도성 세그먼트(16A)의 단부에 연결함으로써 계속되고, 이들 전도성 세그먼트의 자유 단부들은 도 8에 도시된 바와 같이 서로 나란히 배열되며 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서 접촉점(19A)에 의해 전기적으로 연결된다.

이 단계에서는, 전류가 화살표(F4)로 도시된 바와 같이 슬롯(E+P)의 제 1 층(C1)에서 제 2 축방향 단부면(14)으로부터 제 1 축방향 단부면(12)으로 흐르게 된다.

슬롯(E+P)의 제 1 층(C1)을 점유한 전도성 세그먼트(16A)는 상술한 바와 같이 외측 세트로 알려진 제 1 세트의 핀에 속한 전도성 핀(15A)의 일부를 형성함으로써, 이 전도성 세그먼트가 스테이터의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서, 간격 P만큼 이격된 슬롯의 제 3 층(C3)을 점유한 전도성 세그먼트(16C)에서, 제 1 방향으로 연장된다.

이것은 전류가 화살표(F5)로 도시된 바와 같이 슬롯(E+2P)의 제 3 층(C3)에서 제 1 축방향 단부면(12)으로부터 제 2 축방향 단부면(14)으로 흐르게 됨을 의미한다.

위와 같이, 슬롯(E+2P)에서 제 2 층(C2) 및 제 3 층(C3) 양자 모두에서 흐르는 전류는 동일한 방향으로 흐르는 것이 주목된다.

방금 설명한 바에 따라, 전도성 핀의 일부를 형성하는 엘보우 커넥터 측에서 제 1 층(C1)의 전도성 세그먼트로부터 제 3 층(C3)으로 그리고 제 4 층(C4)으로부터 제 2 층(C2)으로 지나게 함으로써, 그리고 전기 브릿지, 특히 용접에 의해 제 2 층(C2)으로부터 제 1 층(C1)으로 그리고 제 3 층(C3)으로부터 제 4 층(C4)으로 지나게 함으로써, 권선이 계속되며, 따라서 전류가 각 슬롯 내에서 동일한 방향으로 흐른다.

도시된 예에서, 전력이 슬롯(E)의 제 2 층(C2)에서 제 1 축방향 단부면(12)으로부터 제 2 축방향 단부면(14)으로 화살표(Fi)의 방향으로 전달된 후, 전력은 외측 세트로 알려진 제 1 세트의 핀에 속한 전도성 핀(15A)으로부터 상술한 바와 같은 전기 단자 러그(24)로 전달된다. 이것은 전력이 슬롯(E-P)의 제 1 층(C1)에서 방향(Fi+1)으로, 그 후에 슬롯(E)의 제 1 층에서 다른 방향(Fi+2)으로 연속적으로 전달됨을 의미한다. 그 후, 전류는 상술한 바에 따라, 전도성 세그먼트가 위상 전류 출력부(122)에 연결되어 있는 제 3 층 근처의 슬롯(E+P) 내에서 순환할 때까지, 한 전도성 핀으로부터 다른 전도성 핀으로 흐르게 된다.

이미 언급한 바와 같이, 상술한 여러 전도성 세그먼트들 사이의 연결은 스테이터의 전체 둘레에 걸쳐서 재현되어, 본 스테이터의 다양한 슬롯 내의 전도성 세그먼트들의 동일한 배열을 형성한다.

상기의 설명은, 스테이터의 슬롯 내에 4개 층의 전도성 세그먼트가 적층된 예에 있어서, 본 발명에 따라 각각 전도성 세그먼트를 갖는 전도성 핀들이 층(Ci) 및 층(Ci+2)에 각각 배열된 상태로 포개진 핀들을 갖는 장점에 대한 이해를 용이하게 한다. 이러한 배열은 특히 핀에 부가되는 요소들, 즉 한 층과 다른 층의 연결부 및 전기 단자 러그를 감소시킴으로써 세트의 전기 접속을 단순화할 수 있다.

본 설명은 이중 3상 기계의 예를 사용하여 주어졌지만, 본 발명은 3상 기계와 같은 다른 타입의 기계에도 적용된다.

Claims (14)

1. 회전 전기 기계를 위한 스테이터(2)로서, 상기 스테이터(2)는 측면(6)을 갖는 환형체(4) ― 상기 측면(6)으로부터 복수의 반경방향 치형부(8)가 연장되고, 상기 치형부는 상기 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 및 제 2 축방향 단부면(14)에서 개방된 슬롯(10)을 한정하도록 각도 방향으로 이격됨 ―, 및 적어도 부분적으로 상기 슬롯 내에서 연장되며 전기적으로 상호 연결되도록 구성된 적어도 다수의 전도성 핀(15A, 15B)을 포함하는 스테이터 권선을 포함하고, 각 전도성 핀은, 동일한 전도성 핀의 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배열되도록 구성된 엘보우 커넥터(elbow connector)(18)에 의해 연결되는 2개의 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)를 포함하고, 상기 슬롯은 상기 환형체의 측면(6)에 평행하거나 실질적으로 평행한 N개의 층을 형성하도록 하나 위에 다른 하나가 적층되는 복수의 전도성 세그먼트에 의해 채워지는, 스테이터(2)에 있어서,
   각각의 전도성 핀(15A, 15B)은, 슬롯(E)에서는 전도성 세그먼트가 제 1 층(Ci)을 점유하도록 존재하며 슬롯(E+P)에서는 다른 전도성 세그먼트가 제 1 층으로부터 삽입 층(intercalated layer)만큼 이격되어 있는 별개의 제 2 층(Ci+2)을 점유하도록 존재하는 상태로, 2개의 별개 슬롯 내에 존재하는 전도성 세그먼트를 포함하고, P는 제 1 방향으로 사전결정된 피치이며,
   사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 별개 슬롯 사이에 적어도 하나의 전기 단자 러그(24)가 배열되고, 상기 러그는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트, 및 상기 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서 이들 2개의 추가적인 전도성 세그먼트를 연결하는 연결부(240)를 구비하며, 상기 러그의 2개의 추가적인 전도성 세그먼트는 이들 2개의 슬롯 각각에서 동일한 층을 점유하거나, 또는 이들 2개의 슬롯의 각각에서 2개의 삽입 층에 의해 서로 이격된 상이한 층을 점유하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전도성 핀(15A, 15B)의 인접한 엘보우 커넥터(18)들은 상기 제 1 축방향 단부면(12)에 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는
   스테이터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   한 슬롯의 층(Ci)을 점유한 핀의 전도성 세그먼트(16A, 16C)의 자유 단부는 상기 환형체(4)의 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서, 피치 P만큼 이격된 슬롯의 층(Ci+1)을 점유한 인접 핀의 전도성 세그먼트(16B, 16D)의 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스테이터는, 전도성 세그먼트(16A, 16C)들이 엘보우 커넥터(18)에 의해 연결되며 상기 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서 전도성 세그먼트들보다 더 서로 근접해 있는 자유 단부를 갖는 제 1 타입의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스테이터는, 전도성 세그먼트(16B, 16D)들이 엘보우 커넥터(18)에 의해 연결되며 상기 제 2 축방향 단부면(14) 근처에서 전도성 세그먼트들보다 더 서로 이격되어 있는 자유 단부를 갖는 제 2 타입의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯에서, 중간 층들 중 하나를 점유한 전도성 세그먼트(21)들은 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서 전원에 연결되어, 직렬로 연결된 다수의 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)가 위상 전류를 공급받게 하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯 사이에 적어도 하나의 전기 단자 러그(24)가 배열되고, 상기 러그는 이들 2개의 슬롯 각각에서 동일한 층을 점유하는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트, 및 상기 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서 이들 2개의 추가적인 전도성 세그먼트를 연결하는 연결부(240)를 구비하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전기 단자 러그(24)의 연결부(240)는 상기 전기 단자 러그가 상기 엘보우 커넥터를 포위하도록 전도성 핀의 엘보우 커넥터에 대해 반경방향으로 시프트되는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 별개 슬롯 사이에 적어도 하나의 전기 단자 러그(24)가 배열되고, 상기 러그는 이들 2개의 슬롯 각각에서 상이한 층을 점유하는 2개의 추가적인 전도성 세그먼트, 및 상기 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서 이들 2개의 추가적인 전도성 세그먼트를 연결하는 연결부(240)를 구비하는 것을 특징으로 하는
   스테이터.
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전기 단자 러그(24)는, 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배치되는 동시에, 2개의 삽입 층에 의해 서로 이격되며 별개인 2개의 층에 배열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터.
12. 제 9 항에 있어서,
    사전결정된 피치 P만큼 이격된 2개의 슬롯에서, 중간 층들 중 하나를 점유한 전도성 세그먼트(21)들은 환형체(4)의 제 1 축방향 단부면(12) 근처에서 전원에 연결되어, 직렬로 연결된 다수의 전도성 세그먼트(16A, 16B, 16C, 16D)가 위상 전류를 공급받게 하고,
    상기 전기 단자 러그(24)는, 추가적인 전도성 세그먼트들이 2개의 별개 슬롯 내에 배치되는 동시에, 적어도 하나의 삽입 층에 의해 서로 이격되며 별개인 2개의 층에 배열되고, 전원에 연결된 전도성 세그먼트(21)는 상기 삽입 층을 형성하는 중간 층에 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    스테이터.
13. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 단자 러그(24)는 2개의 권선 부분 사이에 직렬 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는
    스테이터.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 스테이터(2)를 포함하는
    자동차용 회전 전기 기계.