KR19990076795A - 전기기계용 고정자 - Google Patents

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KR19990076795A KR1019980704920A KR19980704920A KR19990076795A KR 19990076795 A KR19990076795 A KR 19990076795A KR 1019980704920 A KR1019980704920 A KR 1019980704920A KR 19980704920 A KR19980704920 A KR 19980704920A KR 19990076795 A KR19990076795 A KR 19990076795A
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시그프리트 슈스테크
페터 프란츠
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

극(14,14')주위에 사행상으로 위치되어 있고 다수의 권선을 가진 여자코일(22)을 구비한, 전기기계를 위한, 특히 차량의 시동모터를 위한 고정자의 경우에, 충분히 높은 구리충전율을 갖고 있고 축방향 코일두부 하치장면적이 적합한 여자코일(22)의 큰 형상자유공간을 제공하기 위해, 여자코일(22)의 각 권선은 평행으로 권취된 다수의 원형와이어(23)로 된 다도체로 구성되게 하고, 그 와이어들은 극(14, 14')의 정면상에 있어 나란히 배치되게 한다. 각 다도체의 원형와이어들(23)은 선행하는 극(14)의 정면으로부터 후속하는 극(14')의 정면에 까지 요크축에 대해 경사지게 뻗고 여기서 적어도 180°만큼 서로 비틀어진다.

Description

전기기계용 고정자
이 종류의 공지의 고정자 또는 스탠드(DE 19 08 323 A1)의 경우에서는 극 주위에 사행상(蛇行狀)으로 배치된 여자코일이 축평행 스풀섹숀 및 두 개의 전기적 스풀접속단부를 구비하고 자체 폐쇄된 만곡 스풀에 형성되어 있다. 축평행 스풀섹숀을 결합시키는 반원형의 코일헤드는 극의 정면측 절결부내에 배치되어 있기 때문에 스풀의 축방향 길이는 실질적으로 요크 또는 극 링의 축방향 길이와 일치한다. 연속된 극들 사이의 공간은 축평행 스풀섹숀으로 완전히 채워져있다. 사행상 스풀의 제조의 경우에는 원환형 스풀로부터 시작하여 그것이 통상적 방법으로 권취되게하고 사행상 스풀로 만곡되게한다. 극은 분리가능하게 요크와 연결된다. 고정자의 조립시에는 먼저 단지 매 두 번째 극만 요크와 연결되고 그런 뒤 사행상 스풀이 설치되게 하는데 스풀의 매 두 번째 코일두부가 극의 정면측 절결부내에 삽설되게한다. 그런 후 나머지 극들이 요크내에 삽입되게 하여, 나머지 코일두부가 맞물 수 있도록 정면측 절결부에 까지 축방향으로 슬라이딩되게 한다.
본 발명은 청구항 1 의 대개념에 정의된 종류의, 전기기계용, 특히 차량의 시동모터용 고정자에 관한 것이다.
도 1 은 일부절취된 차량용 시동모터의 개략적 투시도이고,
도 2 는 요크가 제거된 극을 가진 도 1 의 시동모터의 요크섹숀의 투시도이고,
도 3 은 추가실시예에 의한 시동모터용 고정자의 단면투시도이고,
도 4 는 도 1 - 3 에 있어 시동모터의 여자코일의 구조를 예시하기 위한 코일장치의 투시도이고,
도 5 는 도 4 에 있는 여자코일의 코일두부를 수납하기 위한 코일마스크의 투시도이고,
도 6 은 도 4 의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이고,
도 7 은 도 4 의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도이다.
청구항 1에 의한 특징을 가진 본 발명에 의한 고정자는, 원형와이어-개별도체를 사용함으로써 여자코일이 형상자유공간을 제공한다는 이점을 갖는다. 극심은 보다 큰 높이로 형성될 수 있고 그럼으로써 코일은 더 많이 반경방향으로 분포될 수 있고 축방향으로는 두껍지 않은 구조로 될 수있다. 권선 역할을 하는 다도체 내에서 개별원형와이어를 비틈으로써 코일은 경화될 수 있고 그리하여 스탠드 외부에서 제조된 후 요크 내에 삽입될 수 있을 만큼 충분히 딱딱해지고 안정화될 수 있다. 본 발명에 의한 여자코일은 요크 외부에서의 예비제작에 의한 분명한 제작상의 이점을 가지면서도 원형와이어가 직접 여자극에 권취되는 여자코일에 비해 구리충전율(충전밀도)은 단지 미미하게 낮을 뿐이다. 그 외에 단지 코일시점과 코일종점만을 갖는 사행상 코일의 결선비용은 개별 극의 모든 코일접속단부가 결선될 필요가 있는 직접권취형 여자극의 경우에 비해 분명히 낮다. 극의 외부 정면상에 원형와이어를 평행으로 배치함에 의해 코일두부 하치장 면적이 허용가능한 한계범위 내에 유지될 수 있고 여자극의 직접권취의 경우 보다 단지 1.5 - 1.7배 더 크다.
추가의 청구항에 기재된 조치에 의해 청구항 1에 기재된 고정자의 유리한 구체적 양태 및 개선형이 가능해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 180°또는 180°의 정수배의 회전각으로 원형와이어들은 연속하는 두 극 사이에서 비틀어진다. 180°또는 180°의 기수배 회전각의 경우, 연속하는 극의 정면에서 평행배치되는 원형와이어는 연속하는 극들에 있어 그 위치가 바뀌어지고, 180°의 우수배의 회전각의 경우에는 모든 극에서 그 위치가 유지된다. 180°만큼의 원형와이어의 비틀림으로도 이미 사행상 코일의 충분한 경도를 얻고 그 원형 와이어들을 고정자 밖에서 미리 가공하여 고정자 내에 삽입할 수 있다.
권취기술적 근거에서 본발명의 바람직한 실시예에 의해서는, 권취방향으로 직접 연속된 두 개의 극간 중간영역 내에서 다도체의 원형 와이어의 비틀림은 같은 회전각 만큼 같은 방향으로 행해지고, 따라서 예컨대 시계방향으로 180°만큼 한 번 그리고 이어서 반시계방향으로 180°만큼으로 행해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 일련적으로 계속되는 극들은 한 번은 고정적으로 그리고 한 번은 분리 가능하게 요크와 연결되어 있고, 묶음으로서의 요크와 극은 다수의 박판-완전스탬핑부재로 조립되어 있다. 이 구조적 조치에 의해, 스탬핑 할 때, 무엇보다 회전자 또는 활동륜을 완전스탬핑다이에서 같이 함께 스탬핑 할 때는, 재료손실이 극소로 유지될 수 있다.
본 발명은 도면에 표시된 실시예에 따라 이하의 기재에서 상세히 설명될 것이다.
도 1에 투시적으로 도시된, 임의의 전기기계용, 예컨대 차량용의 시동모터는 비도시의 케이스내에 고정된 고정자(11) 및 고정자 내에서 회전하는 회전자(12)를 갖고 있고 그 회전자는 회전방지적으로 케이스 내에 수장된 비표시의 피동축 상에 재치되어 있다. 고정자(11)는 극 링으로도 호칭되는 중공원통상 요크(13)를 갖고 있고 그 요크로부터 수개의 극(14, 14')이 반경방향 내측으로 돌출해있다. 14로 표시된 극의 반쪽은 요크(13)와 일체로 형성되어 있은 한편 다른 반쪽의 극(14')은 요크(13)로부터 분리가능하다. 요크(13)의 순환방향으로 창 극(14)은 분리가능한 극(14')과 항상 교대로 배치된다. 각각의 극(14, 14')은 공지의 방법으로 극심(15) 및 극심의 자유단에 형성된 극편(16)으로 구성되어 있고 요크(13)의 축방향 길이에 걸쳐 뻗어 있다. 분리가능한 극(14')의 경우에는 극심(15)은 그의 극편(16) 반대쪽 단부에 삽입푸트(17)를 갖고 있고 삽입푸트는 요크(13)의 축방향 푸트안내(18)내에 삽입될 수 있다. 도 1 및 도 2에 의한 고정자(11)의 경우 삽입푸트(17)와 삽입안내(18)는 공지의 도브테일구조로 형성되어 있은 한편, 도 3에 있어 삽입푸트(17)는 둥근 윤곽을 가진 두 개의 평행하는 리브로 또한 푸트안내(18)는 원단면을 가진 두 개의 평행하는 홈(20)으로 요크에 형성되어 있다. 특히 도 3으로부터 명백히 알 수 있는 것 처럼, 요크(13)의 요크내벽(131)은, 극심(15)이 요크내벽(131)에 편평하게(평행하게) 인접하도록, 분리가능한 극(14')의 극심(15)의 접선적 폭에 걸쳐 정합되어 있다. 그럼으로써 자력선속에 대해 대단히 작은 공극을 가진, 큰 이행면이 얻어진다. 요크(13), 극심(15)과 극편(16)을 가진 극(14, 14') 및 회전자(12)는 스탬핑기법 및 박편에 의해 제조되는데, 단일의 완전부재로 고정극(14)을 가진 요크(13)의 한층, 모든 분리가능한 극(14')의 한층 및 홈(121)을 가진 회전자(12)의 한층씩이 제조된다. 그런 뒤 각 층들은 각각 박판묶음으로 결합된다. 폐물발생이 적은 완전부재의 스탬핑 기법에 의해 자력선속의 안내를 위한 유리한 극편윤곽이 형성될 수 있고 또한 나삿니나사를 위한 절결부(21)가 적은 비용으로 형성될 수 있다.
극(14, 14') 주위로 한층 또는 여러 층으로 된 다수의 권선(와인딩)을 가진 여자코일(22)이 꼬불꼬불하게(사행상으로) 배치되고, 이 코일은 교대로 서로 역전되는 축방향 외측을 향한 정면에서 차례로 극(14, 14')을 둘러싸고 극들(14, 14') 사이에서 요크 내벽(131)을 따라서 요크축에 대해 예각으로 뻗어 있다. 여자코일(22)의 각 권선은 소위 다도체(bundle conductor)로 구성되어 있고, 이 다도체는 요크축에 대해 반경방향으로 극(14, 14')위에 차례로 위치하는 원형 와이어들(23)로 되어 있다. 원형와이어들(23)은 선행하는 극(14)의 정면으로부터 인접하는 극(14')까지 뻗는 영역에 있어, 다도체의 각각의 원형와이어(23)가 선행하는 극(14)의 정면 상에서의 그들의 위치를 인접하는 극(14')의 정면 상에서의 그들의 위치와 바꾸어 갖도록, 180°만큼 서로 비틀어져 또는 꼬여있다. 그 위에 권취방향을 따라 최인접한 극(14)으로 가는 도중에 다도체내 각각의 원형와이어(23)는 반대로, 따라서 -180°만큼 비틀어지고, 따라서 와이어들은 다시 그 전의 위치를 차지하게 된다. 다도체 내에 있어 각 원형도체가 180°또는 -180°만큼 비틀어지는 것은 극들(14, 14') 사이의 영역에서 또는 극들(14', 14) 사이의 영역에서 계속하여 반복된다. 각 권선의 개시점 및 종점에서는 각각의 원형와이어(23)는 각각의 도체접속단부에 납땜 또는 용접된다.
고정자(11)의 외부에 꼬불꼬불한 스풀로 미리 제작되어 있는, 도 1에 약시된 여자코일(22)의 구성을 명확하게 하기 위해, 도 4에는 여자코일(22)을 위한 권취장치가 약시되어 있다. 권취드럼(26)은 양쪽 정면 테두리의 둘레에 어긋나게 배치된 핑거(24)를 갖고 있는데 그 수는 고정자(11)에 있는 극(14, 14')의 수에 상당한다. 도 4에는 예로서 6극 고정자를 위한 여자코일(22)이 표시되어 있다. 권취드럼(26)의 각 정면 테두리(261 또는 262)에는 각각 3개의 핑거(24)가 드럼 둘레에 걸쳐 서로 120°만큼 어긋나게 배치되어 있다. 각 핑거(24)는 원형와이어(23)를 수납하기 위한 안내면(241)을 갖고 있고 그 안내면상에는 도 5에 표시된 것과 같은 합성수지마스크(25)가 꽂아질 수 있다. 합성수지마스크(25)의 구조는, U 자형의 브리지(251)가 극(14, 14')의 외면상에서 축방향으로 이동될 수 있게 되어 있는데, 브리지(251)는 두개의 레그(251' 및 251")로 축방향으로 뻗은 극심(15)의 면상에서 미끄러질 수 있다. 요크축에 대해 반경방향으로 대향하는 측면 상에 브리지(251)는 각각 하나의 축방향으로 돌출하는 면(252', 252")을 갖는다. 여자코일(220)의 코일두부는 두 면(252' 및 252")사이에 지지된다.
권취구조를 명시하기 위해 도 4에는 여자코일(22)의 권선 또는 다도체의 평행권취된 두 원형와이어(23)가 도시되어 있는데, 한 와이어(23)는 실선으로 또한 다른 와이어(23)는 파선으로 표시되어 있다. 두 원형와이어(23)는 동시에 나중에 고정자(11)내에 여자코일(22)을 삽착시 극(14, 14')에 의해 대체될 각 핑거(24)주위에 감겨지는데, 와이어들은 핑거(24)의 안내면(241)상에 권취드럼의 반경방향으로 나란히 배치되고, 선행핑거(24)로부터 다음의 핑거(24)로 권취드럼(26)의 외각면에 걸쳐 비스듬히, 즉 권취드럼축에 대해 예각으로 진행하고 이 영역에서는 180°만큼 서로 꼬인다. 이 비틀림 또는 꼬임에 의해, 도 4에 있어 파선으로 표시된 한 원형와이어(23)는 권취드럼(26)의 정면 테(261)에 안쪽으로, 즉 드럼외각의 최 인접지점에 위치하는 핑거(24)의 모든 안내면(241)상에 배치되고, 다음에는 권취드럼(26)의 다른 정면(262)에 배치된 핑거(24)의 안내면(241)에 외측으로, 즉 드럼외면으로부터 원격한 지점에 배치된다. 도 4에서 실선으로 표시된 다른 원형와이어(23)는 반대로 되는데, 이 와이어는 권취드럼(26)의 정면(261)에 있는 핑거(24)의 안내면(241)에서는 외측에 놓여지고, 꼬임에 의해 권취드럼(26)의 정면(262)에 있는 핑거(24)의 안내면(241)에서는 이제는 안쪽에 위치된다. 여자코일(22)의 권선 또는 다도체는 통상적으로 2 내지 5개의 개별적 원형와이어(23)로 평행으로 권취된다.
꼬임작용을 보다 명확히 하기 위해 도 6 및 도 7에는, 권선 또는 다도체당 2개의 원형와이어(23) 및 4개의 권선을 가진 2층으로 권취된 여자코일(22)의 경우, 권취방향으로 연속되는 두 핑거(24)의 각각을 통한 도 4의 Ⅵ선 및 Ⅶ선 단면이 표시되어 있다. 각 다도체에는 각 원형와이어(23)가 증가순으로 번호매겨져있다. 그리하여 제 1다도체에는 번호 1과 2를 가진 원형와이어(23), 제 2다도체에는 번호 3과 4를 가진 원형와이어(23), 제 3다도체에는 번호 5와 6을 가진 원형와이어(23), 제 4다도체에는 번호 7과 8을 가진 원형와이어(23)가 속한다. 번호 1로 표시된 제 1다도체의 원형와이어(23)는 권취드럼(26)의 정면테(261)에 있어 핑거(24)의 안내면(241)상에 안쪽, 즉 권취드럼(26)의 외각면에 최인접하여 배치된다. 번호 2의 원형와이어(23)는 그 옆에 위치된다(도 6). 꼬임 후 번호 1 및 2를 가진 두 원형와이어(23)는 권취드럼(26)의 정면테(262)에 있는 후속하는 핑거(24)에서는 그들의 자리가 바뀐다(도 7). 마찬가지로 번호 3과 4를 가진 다음 다도체의 원형와이어(23)도 그 꼬임에 의해 연속하는 핑거(24)의 안내면(241)상에서 그 자리를 서로 바꾼다. 번호 5와 6 또는 7과 8로 표시되는 제 3 및 제 4 다도체의 원형와이어(23)에 대해서도 같은 것이 성립한다. 각 다도체는 두 원형와이어(23)에 의해 대체로 여자코일(22)의 권취개시로부터 권취종료까지 핑거(24) 주위에 위치되고 두 원형와이어(23)는 각 단부측에서 도체접속단부에 용접 또는 납땜된다.
각 원형와이어(23)가 다도체내에서 상기와 같이 꼬이는 것을 제조기술적으로 실현하기 위해, 권취드럼(26)에는 도 4에 약시된 와이어노즐(27)이 배치되며, 이 노즐은 저장스풀로부터 2개의 원형와이어(23)를 평행으로 주행하게 인출하고 그들 와이어가 위치시키려는 핑거(24)상에 평면적으로 재치되도록 권취드럼(26)에 할당배치한다. 와이어노즐(27)은 도 4에서 반시계방향으로 회전하는 권취드럼(26)의 경우 권취드럼(26)에 있어 두 연속하는 핑거(24)의 축방향거리에 상당하는 화살표(28)의 행정을 수행하고, 각 행정의 경우 한 방향으로 180°만큼 회전하고 복귀행정의 경우에는 같은 양만큼 반대방향으로(도 4에서 화살표(29)) 회전하며, 그럼으로써 권취방향으로 연속하는 두 핑거(24) 사이에서 상기한 두 원형와이어(23)의 꼬임이 달성된다. 행정 및 역행정시 와이어노즐(27)의 상반하는 회전에 의해 회전방향으로 직접 연속하는 두 극(14, 14')사이의 중간영역에 있어 두 원형와이어(23)의 꼬임이 상반적으로, 따라서 한 번은 우측방향으로(시계방향) 또 한 번은 좌측방향으로(반시계방향으로) 행해지며, 또는 그 반대로 행해진다. 도 4에 있어 화살표방향(29)으로 와이어노즐(27)의 상기한 교대회전으로 인해, 와이어노즐(27) 앞의 영역에 있어 저장스풀로부터 인출된 원형와이어(23)의 비틀림은 매 역행정시 마다 해제되고 그래서 권취행정의 진행을 불가능하게 할 꼬임은 보장적으로 일어날 수 없다.
그렇게 해서 완성된 2층 여자코일(22)은, 핑거(24)가 권취드럼(26)내로 절첩되게 한 뒤, 권취드럼(26)으로부터 제거되고, 그의 분리가능한 극(14')이 미리 제거된 고정자(11)내에 삽입된다. 이때 여자코일(22)의 각 코일두부는 고정자(11)내 고정극(14)의 외측정면에 접해진다. 이어서 극(14')이 그의 삽입푸트(17)로 요크(13)내의 푸트안내(18)내로 삽입되게 하며, 이제 이 극(14')의 외측정면은 여자코일(22)의 아직 자유스런 코일두부와 접촉된다. 극(14')은 저지재에 의해 또는 구동베어링과 정류자베어링 덮개 사이에 삽입함에 의해 고정된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그래서 권선 또는 다도체의 원형와이어(23)의 꼬임도 180°의 수배 만큼 예를 들면 360°만큼 행해질 수 있다. 그 때에는 원형와이어는 모든 핑거(24)에서 같은 위치를 취할 수 있다. 그러나 사행권취의 충분한 경사도를 얻는데는 180°만큼의 회전으로 이미 충분하다.
바람직한 사행권취는 다도체당 3 원형와이어 및 6 권선으로 실행된다. 이 경우에는 저장스풀로부터 평행으로 인출하려 하는 3개의 평행하는 원형와이어(23)를 위한 3개의 공급구를 가진 와이어노즐이 장비될 수 있다.

Claims (7)

  1. 중공원통상 요크(13)와 이 요크로부터 내측으로 돌출하고 요크(13)의 축방향 길이에 걸쳐 연장하고 있는 복수의 극(14, 14'), 및 극(14,14')주위에 파형상으로 위치되어 있고 다수의 권선으로 구성되어 있는 여자코일(22)을 구비하고 있고, 그 여자코일은 교대로 서로 역전되는 축방향 외측을 향한 정면에서 차례로 극(14, 14')을 둘러싸고 복수의 극(14, 14') 사이에서 요크 내벽(131)을 따라서 연장하고 있는, 전기기계를 위한, 특히 차량의 시동모터를 위한 고정자에 있어서, 여자코일(22)의 각 권선은 평행으로 권취된 다수의 원형 와이어(23)로 구성된 다도체이고, 그 와이어는 극(14, 14')의 정면 상에 있어 바람직하게는 요크 축에 대해 반경방향으로 나란히 배치되어 있고 복수의 극(14, 14') 사이의 영역에서 서로 비틀리고 또는 꼬여 있는 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  2. 제 1항에 있어서, 원형와이어(23)의 꼬임정도는 연속되어 있는 복수의 그(14, 14')사이의 영역에서 180°또는 180°의 정수배인 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 권취방향으로 바로 연속되어 있는 두 극(14, 14')사이의 영역에서 꼬임의 회전방향은 서로 상반되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 일련하여 계속되는 복수의 극(14, 14')은 한 번은 고정적으로 그리고 한 번은 분리가능하게 요크(13)와 연결되어 있고, 묶음으로서의 요크(13)와 극(14, 14')은 다수의 박판-완전스탬핑부재로 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  5. 제 4항에 있어서, 극(14, 14')은 요크(13)에 접속된 극심(15) 및 극심 자유단부에 형성된 극편(16)을 갖고 있으며, 분리가능한 극(14')의 극심(15)의 극편(16) 원격단부에는 삽입푸트(17)가 형성되어 있고, 축방향 푸트안내(18)가 요크(13) 내에 배치되어 있고 그 푸트안내 내로 삽입푸트(17)는 강고하게 축방향으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  6. 제 5항에 있어서, 요크(13)의 요크내벽(131)은, 극심(15)이 요크내벽(131)에 평평하게 인접하도록, 분리가능한 극(14')의 극심(15)의 접선 폭에 걸쳐 정합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 극(14, 14')의 각 정면상에는 합성수지마스크(25)가 부착되고, 그 마스크는 극심(15)으로부터 직각방향으로 돌출하고 극심(15)상에 결합된 브리지(251)에 의해 연결된 두 플랜지(252', 252")사이에서 여자코일(22)의 하나 이상의 축방향 병행층으로 다도체의 원형와이어(23)를 수납하고 있는 것을 특징으로 하는 전기기계용 고정자.
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